Ligninstruktur, funksjoner, ekstrracuration, nedbrytning, bruk

De Lignina (termin fra latin lignum, som betyr at ved eller tre) er en polymer av vaskulære planter av tre -dimensjonal, amorf og kompleks struktur. I planter fungerer det som en "sement" som gir styrke og motstand mot plantestammer, kofferter og andre strukturer.

Det ligger hovedsakelig på celleveggen og beskytter den mot mekaniske og patogene krefter, og også er i liten andel inne i cellen. Kjemisk har et bredt utvalg av aktivt senter som lar dem samhandle med andre forbindelser. Innenfor disse vanlige funksjonelle gruppene har vi fenol, alifatiske, metaxyls, blant andre.

Mulig ligninmodell. Kilde: Ekte navn: Karol Głbpl.Wiki: Karol007Commons: Karol007e-post: kamikaze007 (at) tlen.PL [CC By-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/]]

Fordi lignin er et veldig sammensatt og mangfoldig tredimensjonalt nettverk, har ikke strukturen til molekylet blitt belyst med sikkerhet. Imidlertid er det kjent at det er en polymer dannet med coniferylalkohol og andre fenylpropanoidforbindelser avledet fra fenylalanin og tyrosin aromatiske aminosyrer.

Polymerisasjonen av monomerer som utgjør den varierer avhengig av arten, og gjør ikke det repetitivt og forutsigbart som andre rikelig polymerer av grønnsaker (stivelse eller cellulose).

Så langt er det bare hypotetiske modeller av ligninmolekylet, og for deres studie i laboratoriet bruker de vanligvis syntetiske varianter.

Formen for ligninekstraksjon er kompleks, siden den er knyttet til andre veggkomponenter og er veldig heterogen.

[TOC]

Oppdagelse

Den første personen som rapporterte tilstedeværelsen av lignin var forskeren fra Sveits til. P. De Candolle, som beskrev sine grunnleggende kjemiske og fysiske egenskaper og myntet begrepet "lignin".

Hovedegenskaper og struktur

Lignin er det nest mest tallrike organiske molekylet i planter etter cellulose, majoritetskomponent av vegetabilske cellevegger. Hvert år produserer planter 20 × 10⁹ tonn lignin. Til tross for hans overflod, har studien hans imidlertid vært ganske begrenset.

En betydelig andel av all lignin (ca. 75%) er lokalisert på celleveggen, etter at strukturen til cellulose (romlig sett) kulminerer. Lignin -plassering kalles lignifisering, og dette sammenfaller med celledødshendelser.

Det er en optisk inaktiv polymer, uoppløselig i syre, men oppløselige løsninger i sterke baser, for eksempel natriumhydroksyd og lignende kjemiske forbindelser.

Vanskeligheter med utvinning og karakterisering av lignin

Flere forfattere hevder at det er en rekke tekniske vanskeligheter relatert til utvinning av lignin, et faktum som kompliserer studiet av dens struktur.

Kan tjene deg: svart mangrove: egenskaper, taksonomi, habitat og bruk

I tillegg til de tekniske vanskene, er molekylet kovalent knyttet til cellulose og resten av polysakkaridene som utgjør celleveggen. For eksempel i tre og andre lignifiserte strukturer (for eksempel stengler) er lignin sterkt assosiert med cellulose og hemicellulose.

Endelig er polymeren ekstremt variabel mellom planter. Av disse nevnte grunner er det vanlig at syntetisk lignin brukes til studiet av molekylet i laboratoriene.

Mer brukte ekstraksjonsmetoder

De aller fleste ligninekstraksjonsmetoder endrer strukturen, og forhindrer studien. Av alle eksisterende metodologier ser det ut til å være Kraft. Under prosedyren skilles lignin fra karbohydrater med en grunnleggende løsning av natriumhydroksyd og natriumsulfid i proporsjoner 3: 1.

Dermed er isolasjonsproduktet et mørkebrunt pulver på grunn av tilstedeværelsen av fenolforbindelser, hvis gjennomsnittlige tetthet er 1,3 til 1,4 g/cm³.

Monomerer avledet fra fenylpropanoider

Til tross for disse metodologiske konfliktene, er det kjent at ligninpolymeren hovedsakelig dannes av tre fenylpropanoidderivater: coniferyl, sumopyl og synapylalkoholer. Disse forbindelsene syntetiseres basert på aromatiske aminosyrer kalt fenylalanin og tyrosin.

Den totale sammensetningen av lignin -nettverket er nesten fullstendig dominert av de nevnte forbindelsene, siden begynnende proteinkonsentrasjoner er funnet.

Andelen av disse tre enhetene av fenylpropanoider er variabel og avhenger av planteartene som er studert. Det er også mulig å finne variasjoner i proporsjonene av monomerer i organene til samme individ eller i de forskjellige lagene på celleveggen.

Tre -dimensjonal struktur av lignin

Den høye andelen karbon-karbon og karbon-oksygen-karbonbindinger genererer en veldig forgrenet tredimensjonal struktur.

I motsetning til andre polymerer som vi finner i overflod i grønnsaker (for eksempel stivelse eller cellulose), polymeriserer ikke ligninmonomerer på en repeterende og forutsigbar måte.

Selv om foreningen av disse struktureringsblokkene ser ut til å ledes av stokastiske krefter, har nyere undersøkelser funnet at et protein ser ut til å formidle polymerisasjon og danner en stor repeterende enhet.

Funksjoner

Selv om lignin ikke er en allestedsnærværende komponent i alle planter, oppfyller den veldig viktige funksjoner relatert til beskyttelse og vekst.

Det kan tjene deg: 14 planter i fare for utryddelse i Peru

For det første er det ansvarlig for å beskytte hydrofile komponenter (cellulose og hemicellulose) som ikke har den typiske stabiliteten og stivheten til lignin.

Som det utelukkende finnes på utsiden, fungerer det som en beskyttelseshylse mot forvrengning og komprimering, og lar cellulose være ansvarlig for spenningsmotstand.

Når veggkomponentene blir våte, mister de mekanisk motstand. Av denne grunn er tilstedeværelsen av lignin nødvendig med den vanntette komponenten. Det er vist at den eksperimentelle reduksjonen i prosentandelen av lignin i tre er relatert til reduksjon av de mekaniske egenskapene til samme.

Ligninbeskyttelse strekker seg også til mulige biologiske midler og mikroorganismer. Denne polymeren forhindrer penetrering av enzymer som kan nedbryte vitale cellekomponenter.

Det spiller også en grunnleggende rolle i moduleringen av flytende transport til alle plantestrukturer.

Syntese

Dannelsen av lignin begynner med en reaksjon av deaminering av aminosyrer fenylalanin eller tyrosin. Den kjemiske identiteten til aminosyren er ikke veldig relevant, siden behandlingen av begge fører til samme forbindelse: 4-hydroksycinamat.

Denne forbindelsen blir utsatt for en serie kjemiske reaksjoner av hydroksylering, overføring av metilumgrupper og reduksjon av karboksylgruppen til du får en alkohol.

Når de tre forløperne av ligninet som er nevnt i forrige seksjon er blitt dannet, antas det at de er oksidert til frie radikaler, for å lage aktive sentre for å fremme polymerisasjonsprosessen.

Uavhengig av styrken som er fremmet av unionen, monomerer med hver.

Nedbrytning

Kjemisk nedbrytning

På grunn av de kjemiske egenskapene til molekylet er lignin løselig i vandige basisløsninger og varm bisulfitt.

Soppformidlet enzymatisk nedbrytning

Nedbrytningen av lignin mediert av tilstedeværelsen av sopp har blitt grundig studert ved bioteknologi for bleket og behandling av restene produsert etter fremstilling av papir, blant annet bruk.

Sopp som er i stand til å nedbryte lignin kalles hvite sopp, som står i kontrast til soppen av brun råte som angriper cellulosemolekyler og lignende. Disse soppene er en heterogen gruppe, og dens mest fremtredende representant er arten Phanoochaete Chrysosporium.

Gjennom oksidasjonsreaksjoner - indirekte og tilfeldige - koblingene som holder monomerene gradvis ødelagte.

Kan tjene deg: Quercus Roundifolia: Kjennetegn, habitat, distribusjon, bruk

Virkningen av sopp som angriper lignin forlater som et stort utvalg av fenolforbindelser, syrer og aromatiske alkoholer. Noe avfall kan mineraliseres, mens andre produserer humiske stoffer.

Enzymene som utfører denne nedbrytningsprosessen, må være ekstracellulær, siden lignin ikke er koblet ved hjelp av hydrolyserbare bindinger.

Lignin i fordøyelsen

For planteetere er lignin en fibrøs komponent av planter som ikke er fordøyelig. Det vil si at det ikke blir angrepet av de typiske enzymer av fordøyelsen eller av mikroorganismer som lever i tykktarmen.

Når det gjelder ernæring, bidrar det noe til organismen som forbruker det. Faktisk kan prosentandelen av fordøyeligheten av andre næringsstoffer avta.

applikasjoner

Ifølge noen forfattere, selv om landbruksavfall kan oppnås i nesten uuttømmelige mengder, er det så langt ingen viktig anvendelse for den aktuelle polymeren.

Selv om lignin har blitt studert siden slutten av 1800 -tallet, har komplikasjoner relatert til behandlingen hindret ledelsen. Imidlertid antyder andre kilder at lignin kan utnyttes og foreslå flere potensielle bruksområder, basert på stivhet og styrkeegenskaper som vi har diskutert.

Det utvikles for tiden en serie med trepersvern.

Det kan også være et ideelt stoff for å bygge isolatorer, både termisk og akustisk.

Fordelen med å integrere lignin i bransjen er den lave kostnaden og den mulige bruken som erstatning for den første saken som er utviklet fra fossilt brensel eller annen petrokjemisk ressurs. Dermed er lignin en polymer med mye potensiale som søker å bli utnyttet.

Referanser

1. Alberts, f., & Bray, D. (2006). Introduksjon til cellebiologi. Ed. Pan -American Medical.
2. Bravo, l. H. OG. (2001). Plant Morphology Laboratory Manual. Smekke. Orton Iica/Catie.
3. Curtis, h., & Schnek, a. (2006). Invitasjon til biologi. Ed. Pan -American Medical.
4. Gutiérrez, m. TIL. (2000). Biomekanikk: Fysikk og fysiologi (Nei. 30). Redaksjonell CSIC-CSIC Press.
5. Raven, s. H., Evert, r. F., & Eichhorn, s. OG. (1992). Plantebiologi (Vol. 2). Jeg snudde meg.
6. Rodríguez, e. V. (2001). Fysiologi for produksjon av tropiske avlinger. Redaksjonelt universitet i Costa Rica.
7. Taiz, l., & Zeiger, og. (2007). Vegetabilsk fysiologi. University Jaume i.