Табиғи целлюлоза - өсімдік жасушасының қабырғаларының негізгі құрылымдық құрамдас бөлігі болып табылатын күрделі полимер. Бұл полисахарид өсімдік жасушаларының беріктігін, қаттылығын және қолдауын қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады, өсімдік ұлпасының жалпы құрылымына ықпал етеді.
Табиғи целлюлоза - бұл полисахарид, β-1,4-гликозидтік байланыстармен байланысқан глюкоза бірліктерінің ұзын тізбегінен тұратын көмірсу. Бұл жер бетіндегі ең көп таралған органикалық қосылыстардың бірі және ең алдымен өсімдіктердің жасуша қабырғаларында кездеседі. Целлюлоза молекулаларының бірегей орналасуы өсімдік тініне ерекше күш пен беріктік береді, бұл оны өсімдік құрылымы мен қызметінің маңызды құрамдас бөлігі етеді.
Табиғи целлюлозаның құрылымы
Целлюлозаның негізгі құрылымдық бірлігі β-D-глюкоза молекулаларының сызықтық тізбегі болып табылады, онда әрбір глюкоза бірлігі келесі глюкоза бірлігімен β-1,4-гликозидтік байланыс арқылы байланысады. β-байланыстар целлюлозаға өзінің ерекше сызықты және тармақсыз құрылымын береді. Крахмалдан (глюкозадан жасалған басқа полисахарид) айырмашылығы, целлюлозаны амилаза сияқты ферменттер ыдыра алмайтын бета-байланыстардың болуына байланысты көптеген организмдер сіңіре алмайды.
Целлюлоза тізбегіндегі қайталанатын глюкоза бірліктері молекулааралық сутектік байланыстар арқылы біріктірілген ұзын түзу тізбектерді құрайды. Бұл байланыстар микрофибрилдердің түзілуіне ықпал етеді, олар одан әрі біріктіріліп, целлюлоза талшықтары деп аталатын үлкен құрылымдарды құрайды. Бұл талшықтардың орналасуы өсімдік жасушаларының қабырғаларының беріктігі мен қаттылығын қамтамасыз етеді.
Табиғи талшықтың көзі
өсімдік:
Ағаш: Ағаш целлюлозаға бай және өнеркәсіптік қолданбалардың негізгі көзі болып табылады.
Мақта: Мақта талшығы дерлік таза целлюлоза болып табылады, бұл мақтаны осы полимердің ең құнды табиғи көздерінің бірі етеді.
Қарасора: Мақтаға ұқсас, қарасора талшығы негізінен целлюлозадан тұрады.
Балдырлар:
Балдырлардың кейбір түрлерінің жасуша қабырғаларында целлюлоза бар, бұл фотосинтездеуші организмдердің құрылымдық тұтастығына ықпал етеді.
бактериялар:
Кейбір бактериялар биопленка деп аталатын қорғаныс қабатын құрайтын целлюлозаны шығарады. Бұл бактериялық целлюлозаның бірегей қасиеттері бар, бұл оны әртүрлі қолданбаларда құнды етеді.
Целлюлоза биосинтезі
Целлюлоза биосинтезі ең алдымен өсімдік жасушаларының плазмалық мембранасында жүреді. Процесс глюкоза бірліктерінің целлюлоза тізбегіне полимерленуін катализдейтін целлюлоза синтаза кешені ферментін қамтиды. Бұл тізбектер плазмалық мембранадан сыртқа шығарылып, жасуша қабырғасында микрофибрилдер түзеді.
Табиғи целлюлозаның қасиеттері
Ерімейтіндігі:
Жоғары кристалдық құрылымына байланысты целлюлоза әдетте суда және көптеген органикалық еріткіштерде ерімейді.
Гидрофильділік:
Целлюлоза ерімейтін болса да, суды сіңіріп, ұстап тұруға мүмкіндік беретін гидрофильдік қасиетке ие.
Биологиялық ыдырайтындығы:
Целлюлоза биологиялық ыдырайтын, сондықтан экологиялық таза. Бактериялар мен саңырауқұлақтар сияқты микроорганизмдер целлюлозаны қарапайым қосылыстарға ыдырататын ферменттерге ие.
Механикалық беріктігі:
Целлюлоза молекулаларының бірегей орналасуы целлюлоза талшықтарына тамаша механикалық беріктік береді, бұл оларды әртүрлі қолданбаларға жарамды етеді.
Табиғи целлюлозаның қолданылуы
тоқыма:
Мақта негізінен целлюлозадан тұрады және тоқыма өнеркәсібінің негізгі шикізаты болып табылады.
Қағаз және целлюлоза:
Ағаш массасы целлюлозаға бай және қағаз бен картон өндірісінде қолданылады.
Биомедициналық қолданбалар:
Бактериялық целлюлоза өзінің биоүйлесімділігі мен бірегей қасиеттеріне байланысты жараларды таңғышта, тіндік инженерияда және дәрі-дәрмек жеткізуде қолданылады.
тамақ өнеркәсібі:
Целлюлоза туындылары, мысалы, карбоксиметилцеллюлоза (CMC) тамақ өнеркәсібінде қоюлатқыштар мен тұрақтандырғыштар ретінде қолданылады.
Биоотын:
Целлюлоздық биомасса тұрақты энергияға үлес қоса отырып, биоотын өндіру үшін шикізат ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Қиындықтар мен болашақ перспективалар
Оның әмбебаптығына қарамастан, целлюлозаны барынша пайдалануда қиындықтар бар. Целлюлоза негізіндегі материалдардың тиімді экстракция әдістері, жақсартылған биологиялық ыдырайтындығы және жақсартылған өнімділігі - үздіксіз зерттеулердің бағыттары. Сонымен қатар, биотехнологиядағы жетістіктер нақты өнеркәсіптік қолдану үшін модификацияланған целлюлоза құрылымдары бар өсімдіктерді инженериялауға мүмкіндік береді.
Табиғи целлюлоза өсімдік жасушасының қабырғаларымен синонимді полимер болып табылады және өсімдіктердің физикалық қасиеттерін қалыптастыруда шешуші рөл атқарады. Оның бірегей құрылымы β-1,4-гликозидтік байланыстармен байланыстырылған глюкоза бірліктерінің орналасуынан туындайды, бұл өсімдік ұлпаларына айтарлықтай күш пен қаттылық береді. Целлюлоза ағаштан мақтаға дейін бактериялық целлюлозаға дейін әртүрлі көздерден келеді, бұл оны әртүрлі өнеркәсіп салаларында жан-жақты қолдануға мүмкіндік береді.
Технология мен биотехнология дамып келе жатқандықтан, целлюлозаның әлеуетін зерттеу кеңейіп келеді. Тоқыма мен қағаздағы дәстүрлі пайдаланудан биомедициналық инженерия мен тұрақты энергиядағы инновациялық қолданбаларға дейін табиғи целлюлоза өте маңызды материал болып қала береді. Оның құрылымын, қасиеттерін және шығу тегін түсіну жылдам дамып жатқан әлемнің қиындықтары мен қажеттіліктерін шешу үшін осы тамаша полимердің толық әлеуетін ашу үшін өте маңызды.
Жіберу уақыты: 26 желтоқсан 2023 ж