Celulóza
| 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. | |
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]
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
[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 – 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
[editovat | editovat zdroj]Většina 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
[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.
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 | editovat zdroj]- Výroba: Monosacharid + NaOH + CS2 → xantoghenát + H2O
- Použití: výroba celofánů a viskózního hedvábí
Reference
[editovat | editovat zdroj]- ↑ 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 | editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématu celulóza na Wikimedia Commons 
Slovníkové heslo celulóza ve Wikislovníku
Encyklopedické heslo Cellulosa v Ottově slovníku naučném ve Wikizdrojích
