Zellulose

Zellulose ist das am häufigsten vorkommende natürliche Biopolymer auf der Erde, da es der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände ist. Zellulose bietet Pflanzen eine strukturelle Unterstützung, daher bestehen Holz und Papier hauptsächlich aus Zellulose. Zellulose besteht aus Glucosemonomeren, die durch β 1,4 glycosidische Bindungen verbunden sind.

Es gibt zwei Diagramme. Im oberen Diagramm ist eine Zeichnung von 3 Zellulosefasern zu sehen. Die Fasern sind lange horizontale Fäden, die leicht gewellt sind. Zwischen den einzelnen Fasern befindet sich eine Lücke. Das untere Diagramm zeigt die 2D-Molekularstruktur von Zellulose. Cellulose ist ein Biopolymer, das aus mehreren Glucosemonomeren besteht, die durch beta-14-glycosidische Bindungen verbunden sind. Das Glucosemonomer ist ein 6-gliedriger Ring, der aus 5 Kohlenstoffen und 1 Sauerstoff besteht. Die Kohlenstoffe 1 bis 4 haben jeweils eine O H-Gruppe. Kohlenstoff 5 hat eine C H 2 O H-Gruppe. Die O H-Gruppen, die mit den Kohlenstoffen 1 und 4 verbunden sind, können reagieren und eine glycosidische Bindung bilden.

Abbildung 1: In Zellulose sind die Glucosemonomere in unverzweigten Ketten durch β 1,4 glycosidische Bindungen verbunden.

Aufgrund der Art und Weise, wie die Glucoseuntereinheiten miteinander verbunden sind, ist jedes Glucosemonomer im Verhältnis zum nächsten umgedreht, wodurch eine lineare, faserige Struktur entsteht. Dies verleiht der Zellulose ihre Steifigkeit und hohe Zugfestigkeit, welche für Pflanzenzellen sehr wichtig ist.

Die menschlichen Verdauungsenzyme können die β-1,4-Glycosidbindungen nicht aufspalten. Pflanzenfresser wie Kühe, Koalas, Büffel und Pferde besitzen jedoch eine spezialisierte Darmflora, die Zellulose verdauen und als Nahrungsquelle nutzen kann. Bei diesen Tieren leben bestimmte Arten von Bakterien und Protisten im Pansen (Teil des Verdauungssystems von Pflanzenfressern) und scheiden das Enzym Cellulase aus.

Bakterien die Zellulose verdauen, leben auch im Blinddarm von Weidetieren. Der Blinddarm ist daher ein wichtiger Bestandteil des Verdauungssystems von Wiederkäuern.

Auch Termiten enthalten in ihrem Körper Mikroorganismen, die Zellulose abbauen können.


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