Wikipedia

Celuloza

Ten artykuł dotyczy substancji chemicznej. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.

Celuloza (łac. cellula ‘komórka’) – nierozgałęziony biopolimer, polisacharyd zbudowany liniowo z 3000–14 000 cząsteczek D-glukozy połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi[5][a] (masa molowa 160–560 kg/mol[2]). Łańcuchy te mają długość około siedmiu mikrometrów. Wiązanie β przyczynia się do utworzenia sztywnych, długich nitek, które układają się równolegle, tworząc micele połączone mostkami wodorowymi[7]. Uważana jest za najpowszechniej występujący biopolimer na Ziemi[8].

Celuloza
Ilustracja
Fragment łańcucha celulozy
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny

(C6H10O5)n

Masa molowa

160 000–560 000 g/mol

Monomery

D-glukoza (C6H12O6)

Identyfikacja
Numer CAS

9004-34-6

PubChem

14055602

DrugBank

DB14158

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło w Wikisłowniku

Biosynteza

edytuj

Głównymi producentami celulozy są rośliny naczyniowe, o których jej biosynteza przebiega w błonie komórkowej. Celuloza wytwarzana jest też przez większość glonów, różne bakterie, a nawet zwierzęta – osłonice[9]. Substratem do jej biosyntezy jest glukoza[9], która w pierwszym etapie jest fosforylowana za pomocą heksokinazy do glukozo-6-fosforanu[9][10], który pod wpływem fosfoglukomutazy(inne języki) jest izomeryzowany do glukozo-1-fosforanu(inne języki)[9][11]:

glukoza + ATP ⇌ glukozo-6-fosforan + ADP
glukozo-6-fosforan ⇌ glukozo-1-fosforan(inne języki)

Glukozo-1-fosforan ulega następnie kondensacji z UTP z wytworzeniem urydyno 5'-difosfoglukozy(inne języki) (UDP-glukozy)[9][11]:

glukozo-1-fosforan + UTP ⇌ UDP-glukoza(inne języki) + PPi

Reakcję tę katalizuje pirofosforylaza UDP-glukozy(inne języki)[9][11] (UDP-glukoza jest aktywną formą glukozy i służy jako substrat do biosyntezy także innych cukrów, np. sacharozy[12] i glikogenu[11]).

Kolejnym etapem jest polimeryzacja UDP-glukozy, w wyniku czego powstają łańcuchy β-glukanu, które krystalizują, tworząc końcowy produkt – celulozę[9].

Otrzymywanie

edytuj

Na skalę przemysłową celulozę otrzymuje się z drewna[13][14] metodą siarczynową (działanie Ca(HSO
3)
2, siarczanową (działanie mieszaniną NaOH, Na
2S, Na
2CO
3 i Na
2SO
4) lub natronową (działąnie NaOH). Wszystkie one prowadzą do roztworzenia ligniny, podczas gdy w warunkach procesów celuloza pozostaje nienaruszona i można ją wyizolować i oczyścić[14].

Właściwości

edytuj
 
Łańcuch celulozy zbudowany jest z reszt β-glukoz połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi i stabilizowany dodatkowo wiązaniami wodorowymi

W czystej postaci celuloza jest białą, pozbawioną smaku i zapachu, nierozpuszczalną w wodzie substancją. W środowisku wodnym rozpuszcza się w odczynniku Schweizera[1]. Ulega estryfikacji (podobnie jak alkohole), co wykorzystuje się do wytwarzania azotanu oraz octanu celulozy.

Jej trawienie przez przeżuwaczy umożliwia grupa enzymów zwanych celulazami[13].

Jest składnikiem budulcowym ściany komórkowej roślin wyższych[7][15] (np. drewno zawiera zwykle 45–50% celulozy, zaś bawełna ok. 90%)[15] oraz niektórych glonów, grzybów i bakterii[7]. Występuje z innymi substancjami podporowymi (np. ligniną, pektyną, hemicelulozą). Najwięcej celulozy zawierają niektóre włókna, na przykład lnu lub juty, oraz włoski okrywające nasiona bawełny (nawet ponad 90%)[13].

Zastosowanie

edytuj

Sproszkowana celuloza stanowi znany adsorbent stosowany w chromatografii cienkowarstwowej i kolumnowej, ma zastosowanie w produkcji tabletek i kapsułek jako substancja wypełniająca (do 50%), wiążąca (5–20%) i rozsadzająca (3–15%), a celuloza mikrokrystaliczna jako substancja pomocnicza w praktyce farmaceutycznej (FP VIII:Cellulosum microcrystallinum)[5]. Spełnia funkcję czynnika stabilizującego w zawiesinach oraz zmniejsza sedymentację substancji leczniczych w czopkach[7]. Grupy hydroksylowe celulozy mogą być estryfikowane różnymi kwasami lub tworzyć połączenia eterowe. Tego typu pochodne są stosowane w preparatach farmaceutycznych i lecznictwie, na przykład metyloceluloza, sól sodowa karboksymetylocelulozy, koloksylina. Jest surowcem w przemyśle włókienniczym, papierniczym, a także w produkcji materiałów wybuchowych (nitroceluloza), lakierów oraz tworzyw sztucznych.

Zobacz też

edytuj

Uwagi

edytuj
  1. ↑ W skrobi, zbudowanej również z reszt glukozy, występują łańcuchy z wiązaniami α-1,4-glikozydowymi oraz odgałęzienia α-1,6-glikozydowe[6].

Przypisy

edytuj
  1. ↑ a b Heliodor Chmielewski, Janusz Groszkowski, Władysław Gajewski: Encyklopedia techniki: Chemia. Warszawa: WNT, 1965.
  2. ↑ a b c Cellulose. [w:] NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards [on-line]. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). [dostęp 2019-01-23]. (ang.).
  3. ↑ Cellulose (nr 435236) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2019-01-23]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  4. ↑ Celuloza (nr 435236) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2019-01-23]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  5. ↑ a b Stanisław Kohlmünzer: Farmakognozja. Podręcznik dla studentów farmacji. Wyd. V. Warszawa: PZWL, 2003, s. 669. ISBN 83-200-2846-9.
  6. ↑ John McMurry: Chemia organiczna. Wyd. 2. T. 4. Warszawa: PWN, 2005, s. 1047–1048. ISBN 83-01-14103-4.
  7. ↑ a b c d Stanisław Janicki, Adolf Fiebig, Małgorzata Sznitowska: Farmacja stosowana. Podręcznik dla studentów farmacji. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2008, s. 719. ISBN 978-83-200-3778-4.
  8. ↑ Inder M. Saxena, R. Malcolm Brown, Cellulose Biosynthesis: Current Views and Evolving Concepts, „Annals of Botany”, 96 (1), 2005, s. 9–21, DOI: 10.1093/aob/mci155, PMID: 15894551, PMCID: PMC4246814 [dostęp 2025-05-16] (ang.).
  9. ↑ a b c d e f g Anand B. Balaji i inni, Natural and synthetic biocompatible and biodegradable polymers, [w:] Navinchandra Gopal Shimpi (red.), Biodegradable and Biocompatible Polymer Composites. Processing, Properties and Applications. Part One: Characterization, Synthesis, and Preparation of Biodegradable Composites, Elsevier, 2018, s. 3–32, DOI: 10.1016/b978-0-08-100970-3.00001-8, ISBN 978-0-08-100970-3 (ang.).
  10. ↑ Robert Kincaid Murray, Daryl K. Granner, Victor W. Rodwell, Biochemia Harpera ilustrowana, wyd. 6, Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2008, s. 42, ISBN 978-83-200-3573-5.
  11. ↑ a b c d B.D. Hames, N.M. Hooper, Biochemia. Krotkie wyklady, Warszawa: PWN, 2004, s. 342–343, ISBN 83-01-13872-6.
  12. ↑ B.D. Hames, N.M. Hooper, Biochemia. Krotkie wyklady, Warszawa: PWN, 2004, s. 417, ISBN 83-01-13872-6.
  13. ↑ a b c Słownik tematyczny. Biologia, cz. 1, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2011, s. 35, ISBN 978-83-01-16529-1.
  14. ↑ a b celuloza, [w:] Jerzy Chodkowski (red.), Mały słownik chemiczny, wyd. V, Warszawa: Wiedza Powszechna, 1976, s. 89–90.
  15. ↑ a b Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 67, ISBN 83-7183-240-0.
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Celuloza&oldid=76805503”