Celulóza

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Celulóza
Strukturní vzorec
Obecné
Systematický název β(1,4) glukóza
Sumární vzorec [C6H10O5]n
Identifikace
Vlastnosti
Molární hmotnost 300 000 až 500 000 g/mol
Hustota 1,56 g/cm³
Rozpustnost ve vodě nerozpustná
NFPA 704
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky
SI a STP (25 °C, 100 kPa).

Celulóza (dříve běžně celulosa) je polysacharid sestávající z beta-glukózy. Jednotlivé glukosové jednotky jsou spojené 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]

Termín celulóza se 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[editovat | editovat zdroj]

Struktura celulózy je vytvářena nerozvětvenými řetězci asi 500 jednotek D-glukózy. Dlouhé nevětvené polymery celulózy v buněčných stěnách rostlin vytváří vyšší struktury – tzv. 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 celulózasyntáza, 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[editovat | editovat zdroj]

Většina živočichů nemá enzymy, které by dokázaly rozštěpit β 1,4 vazby mezi jednotlivými glukosovými jednotkami. Proto je pro ně celulóza nestravitelná a v potravě tvoří tzv. 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.

Využití[editovat | editovat zdroj]

Celulóza 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.

Xantoghenát celulózy (viskóza)[editovat | editovat zdroj]

  • Výroba: Monosacharid + NaOH + CS2 → xantoghenát + H2O
  • Použití: výroba celofánů a viskózního hedvábí

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Discovery of Cellulose as a Smart Material Jaehwan Kim and Sungryul Yun Macromolecules, 2006, 4202-4206, DOI:10.1021/ma060261e
  2. NOVÁČEK, František. Fytochemické základy botaniky. Olomouc : Fontána. ISBN 978-80-7336-457-1.  
  3. Votrubová, O.: Anatomie rostlin, skriptum, Karolinum, Praha 1996