Celulóza
Celulóza (chemický název celulosa) je polysacharid sestávající z beta-D-glukózy. Jednotlivé glukózové jednotky jsou spojené glykosidovou vazbou β-1,4 a tvoří dlouhé, nerozvětvené řetězce, které jsou zcela nerozpustné ve vodě. Celulóza je hlavní stavební látkou rostlinných primárních buněčných stěn a spolu s ligninem a hemicelulózami se podílí na stavbě sekundárních buněčných stěn; celulóza je nejrozšířenějším biopolymerem na zemském povrchu, ročně jí vzniká až 1,5×109 tun.[1] Mimo to se však vyskytuje i u některých živočichů, konkrétně u pláštěnců (Tunicata).[2]
| Celulóza | |
|---|---|
 Strukturní vzorec | |
| Obecné | |
| Systematický název | poly-β(1,4) glukosa |
| Sumární vzorec | [C6H10O5]n |
| Identifikace | |
| Registrační číslo CAS | 9004-34-6 |
| Vlastnosti | |
| Molární hmotnost | 300 000 až 500 000 g/mol |
| Hustota | 1,56 g/cm³ |
| Rozpustnost ve vodě | nerozpustná |
Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Termín celulóza se také velmi často nesprávně používá pro označování papírenského polotovaru, který je směsí celulózy, hemicelulóz a zbytků ligninu a pro nějž papírenský průmysl již od první republiky používá termín „buničina“.
Struktura a funkce v buněčné stěně
editovatStruktura celulózy je vytvářena nerozvětvenými řetězci asi 500 jednotek D-glukózy. Dlouhé nevětvené polymery celulózy v buněčných stěnách rostlin vytváří vyšší struktury – mikrofibrily. To jsou v tahu velmi pevná vlákna složená z mnoha molekul celulózy spojovaných vodíkovými můstky. Obvykle však není celulóza jedinou složkou buněčných stěn, ty totiž obsahují mezi mikrofibrilami i např. xyloglukany, pektiny a případný lignin.[3]
Uspořádání mikrofibril určuje směr růstu buňky. Pokud jsou v části uspořádány rovnoběžně, buňka roste ve směru kolmém vzhledem ke směru mikrofibril.
Syntézu celulózy (z aktivované formy glukózy, tzv. UDP-glukózy) provádí enzym celulóza syntáza (CESA), který je součástí membrány rostlinné buňky. Je to velký komplex, který zároveň syntetizuje vždy 36 vláken. Ty se okamžitě spojují do kompaktní mikrofibrily a vytváří vazby s buněčnou stěnou. Pohyb komplexu plazmatickou membránou určuje směr uložení mikrofibrily ve stěně.
Význam v přírodě
editovatVětšina živočichů nemá enzymy, které by dokázaly rozštěpit β-1,4 vazby mezi jednotlivými glukózovými jednotkami. Proto je pro ně celulóza nestravitelná a v potravě tvoří vlákninu, která projde trávicím traktem a společně se střevními bakteriemi tvoří výkaly.
Známým příkladem živočicha, který celulózu dokáže trávit, je hlemýžď zahradní. Také bakterie mají schopnost celulózu štěpit a metabolizovat. Při hydrolytickém štěpení celulózy vznikají různé štěpné produkty (cellopentóza, cellotetróza, cellotrióza, cellobióza) až po glukózu. Býložravci tedy často hostí ve své trávicí trubici symbiotické bakterie, které celulózu buněčných stěn rozštěpí a umožní tak býložravci zužitkovat energii, která je v ní uložena. Nejznámější jsou bezesporu termiti nebo přežvýkavci, kteří dokážou symbiotických bakterií využít nejlépe. Celulózu jsou schopny rozkládat také dřevokazné houby.
Využití
editovatCelulóza se pro komerční účely izoluje ze dřeva odstraněním ostatních složek (lignin, hemicelulóza, oleje aj.). Celulózové vlákno se používá v papírenském a textilním průmyslu. Celulóza je hlavní složkou buničiny, z níž se vyrábí papír, a rostlinných vláken z bavlny, lnu a konopí; jejím derivátem jsou umělá vlákna, jako je acetát celulózy nebo viskóza, surovina k výrobě umělého hedvábí nebo celofánu. Nitrací celulózy vzniká nitrocelulóza, známá také jako střelná bavlna.
Mez pevnosti v tahu se u obyčejného papíru (z vláken v průměru desítek mikrometrů) pohybuje v jednotkách MPa. Pokud je ale vyroben z vláken celulózy o průměru desítek nanometrů, tak se pevnost zvýší na stovky MPa.[4]
Xantoghenát celulózy (viskóza)
editovat- Výroba: Monosacharid + NaOH + CS2 → xantoghenát + H2O
- Použití: výroba celofánů a viskózního hedvábí
Reference
editovat- ↑ Discovery of Cellulose as a Smart Material Jaehwan Kim and Sungryul Yun Macromolecules, 2006, 4202-4206, DOI:10.1021/ma060261e
- ↑ NOVÁČEK, František. Fytochemické základy botaniky. Olomouc: Fontána ISBN 978-80-7336-457-1.
- ↑ Votrubová, O.: Anatomie rostlin, skriptum, Karolinum, Praha 1996
- ↑ http://imechanica.org/files/PNAS-2015-Zhu-1502870112%20plus%20SI.pdf - Anomalous scaling law of strength and toughness of cellulose nanopaper
Externí odkazy
editovat
Obrázky, zvuky či videa k tématu celulóza na Wikimedia Commons 
Slovníkové heslo celulóza ve Wikislovníku
Encyklopedické heslo Cellulosa v Ottově slovníku naučném ve Wikizdrojích
