Cellulose ist die Substanz, die den größten Teil der Zellwände einer Pflanze ausmacht. Da es von allen Pflanzen hergestellt wird, ist es wahrscheinlich die am häufigsten vorkommende organische Verbindung auf der Erde. Abgesehen davon, dass Zellulose das primäre Baumaterial für Pflanzen ist, hat es viele andere Verwendungen., Je nachdem, wie es behandelt wird, kann Cellulose verwendet werden, um Papier, Folie, Sprengstoffe und Kunststoffe herzustellen, zusätzlich zu vielen anderen industriellen Anwendungen. Das Papier in diesem Buch enthält Zellulose, ebenso wie einige der Kleidung, die Sie tragen. Für den Menschen ist Zellulose auch eine wichtige Quelle für benötigte Ballaststoffe in unserer Ernährung.
Die Struktur der Cellulose
Cellulose wird üblicherweise von Chemikern und Biologen als komplexes Kohlenhydrat (ausgesprochen Car-bow-HI-drayt) beschrieben., Kohlenhydrate sind organische Verbindungen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, die als Energiequellen für Lebewesen dienen. Pflanzen können ihre eigenen Kohlenhydrate herstellen, die sie für Energie verwenden und ihre Zellwände aufbauen. Je nachdem, wie viele Atome sie haben, gibt es verschiedene Arten von Kohlenhydraten, aber die einfachste und häufigste in einer Pflanze ist Glukose. Pflanzen machen Glukose (gebildet durch Photosynthese) zur Energiegewinnung oder zur Speicherung als Stärke für die spätere Verwendung. Eine Pflanze verwendet Glukose, um Zellulose herzustellen, wenn sie viele einfache Glukoseeinheiten zu langen Ketten verbindet., Diese langen Ketten werden Polysaccharide genannt (was bedeutet „viele Zucker“
.)
und ausgesprochen pahl-lee-SAK-uh-rydes), und sie bilden sehr lange Moleküle, die Pflanzen verwenden, um ihre Wände zu bauen.
Aufgrund dieser langen Moleküle ist Cellulose unlöslich oder löst sich nicht leicht in Wasser auf. Diese langen Moleküle sind auch zu einem Kreuzgeflecht geformt, das der Zellwand Festigkeit und Form verleiht., Während also ein Teil der Nahrung, die eine Pflanze macht, wenn sie Lichtenergie in chemische Energie umwandelt (Photosynthese), als Brennstoff verwendet wird und ein Teil gespeichert wird, wird der Rest in Zellulose umgewandelt, die als Hauptbaumaterial für eine Pflanze dient. Cellulose ist ideal als Strukturmaterial, da ihre Fasern den Blättern, Wurzeln und Stängeln einer Pflanze Festigkeit und Zähigkeit verleihen.,
Cellulose und Pflanzenzellen
Da Cellulose das Hauptbaumaterial ist, aus dem Pflanzen hergestellt werden, und Pflanzen das primäre oder erste Glied in der sogenannten Nahrungskette sind (die die Futterbeziehungen aller Lebewesen beschreibt), ist Cellulose eine sehr wichtige Substanz. Es wurde erstmals 1834 von der französischen Chemikerin Anselme Payen (1795-1871) isoliert, die zuvor das erste Enzym isoliert hatte., Während des Studiums verschiedener Holzarten erhielt Payen eine Substanz, von der er wusste, dass sie keine Stärke war (Glukose oder Zucker in seiner gespeicherten Form), die jedoch ebenso wie Stärke in ihre Grundeinheiten von Glukose zerlegt werden konnte. Er nannte diese neue Substanz „Cellulose“, weil er sie aus den Zellwänden von Pflanzen gewonnen hatte.
Words to Know
Carbohydrate: Eine Verbindung aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, die in Pflanzen vorkommt und von Menschen und anderen Tieren als Nahrung verwendet wird.
Glukose: Auch als Blutzucker bekannt; ein einfacher Zucker, der in Zellen abgebaut wird, um Energie zu produzieren.,
Photosynthese: Chemischer Prozess, bei dem chlorophyllhaltige Pflanzen Sonnenlicht verwenden, um ihre eigenen Lebensmittel herzustellen, indem sie Kohlendioxid und Wasser in Kohlenhydrate umwandeln und Sauerstoff als Nebenprodukt freisetzen.
Als Hauptbestandteil (oder Hauptbestandteil) der Zellwände von Pflanzen erfüllt Cellulose eine strukturelle oder skelettale Funktion. So wie unsere harten, knochigen Skelette Befestigungspunkte für unsere Muskeln bieten und unseren Körper unterstützen, ist die Steifigkeit oder Steifheit, die in jeder Pflanze zu finden ist, auf die Stärke ihrer Zellwände zurückzuführen., Unter einem starken Mikroskop untersucht, Fasern aus Zellulose haben ein Netz – oder Kreuzmuster, das aussieht, als wäre es viel wie Stoff gewebt. Die Zellwand wurde mit der Art und Weise verglichen, wie Stahlbeton hergestellt wird, wobei die Zellulosefasern wie die Bewehrungen oder Stahlstäbe in Beton wirken (für zusätzliche Festigkeit). Wenn die neue Zelle wächst, wird Schicht für Schicht neues Material innerhalb der letzten Schicht abgelagert, was bedeutet, dass sich das älteste Material immer auf der Außenseite der Pflanze befindet.,
Zellulose für den Menschen
Cellulose ist eine der am häufigsten verwendeten natürlichen Substanzen und hat sich zu einem der wichtigsten kommerziellen Rohstoffe entwickelt. Die Hauptquellen für Cellulose sind Pflanzenfasern (Baumwolle, Hanf, Flachs und Jute sind fast alle Cellulose) und natürlich Holz (etwa 42 Prozent Cellulose). Da Cellulose in Wasser unlöslich ist, kann sie leicht von den anderen Bestandteilen einer Pflanze getrennt werden. Zellulose wird zur Herstellung von Papier verwendet, seit die Chinesen das Verfahren um 100 n. Chr. erfunden haben., Zellulose wird durch einen Aufziehprozess, der Holzspäne unter fließendem Wasser mahlt, vom Holz getrennt. Das verbleibende Fruchtfleisch wird dann gewaschen, gebleicht und über ein vibrierendes Netz gegossen. Wenn das Wasser schließlich aus dem Fruchtfleisch abfließt, bleibt ein ineinandergreifendes Fasernetz, das beim Trocknen, Pressen und Glätten zu einem Blatt Papier wird.
Rohbaumwolle besteht zu 91 Prozent aus Zellulose und ihre Faserzellen befinden sich auf der Oberfläche des Baumwollsamens. Es gibt Tausende von Fasern auf jedem Samen, und wenn die Baumwollschote reift und aufplatzt, sterben diese Faserzellen ab., Da diese Faserzellen hauptsächlich Zellulose sind, können sie zu einem Faden oder Garn verdreht werden, das dann zu einem Tuch gewebt wird. Da Cellulose sowohl auf starke Basen als auch auf Säuren leicht reagiert, wird häufig ein chemischer Prozess zur Herstellung anderer Produkte verwendet. Zum Beispiel werden der Stoff, der als Rayon bekannt ist, und die transparente Folie, die Cellophan genannt wird, unter Verwendung eines mehrstufigen Prozesses hergestellt, der ein Säurebad beinhaltet. In Gemischen aus Salpetersäure und Schwefelsäure kann Cellulose sogenannte Guncotton-oder Cellulosenitrate bilden, die für Sprengstoffe verwendet werden., Wenn es jedoch mit Kampfer gemischt wird, produziert Cellulose einen Kunststoff, der als Celluloid bekannt ist und für frühen Film verwendet wurde. Da es jedoch leicht entflammbar war (was bedeutet, dass es leicht Feuer fangen konnte), wurde es schließlich durch neuere und stabilere Kunststoffmaterialien ersetzt. Obwohl Zellulose immer noch eine wichtige natürliche Ressource ist, werden viele der daraus hergestellten Produkte mit anderen Materialien einfacher und billiger hergestellt.,
Bedeutung für die menschliche Ernährung
Trotz der Tatsache, dass Menschen (und viele andere Tiere) Zellulose nicht verdauen können (was bedeutet, dass ihr Verdauungssystem sie nicht in ihre Grundbestandteile zerlegen kann), ist Zellulose dennoch ein sehr wichtiger Teil der gesunden menschlichen Ernährung. Dies liegt daran, dass es einen großen Teil der Ballaststoffe ausmacht, von denen wir wissen, dass sie für die richtige Verdauung wichtig sind. Da wir Zellulose nicht abbauen können und sie im Grunde unverändert durch unsere Systeme gelangt, wirkt sie als das, was wir Masse oder Raufutter nennen, das den Bewegungen unseres Darms hilft., Bei Säugetieren können nur Wiederkäuer (Kuscheltiere wie Kühe und Pferde) Zellulose verarbeiten. Dies liegt daran, dass sie spezielle Bakterien und Mikroorganismen in ihren Verdauungstrakten haben, die es für sie tun. Sie sind dann in der Lage, die abgebrochene Cellulose aufzunehmen und ihren Zucker als Nahrungsquelle zu verwenden. Pilze sind auch in der Lage, Zellulose in Zucker abzubauen, den sie aufnehmen können, und sie spielen eine wichtige Rolle bei der Zersetzung (Fäulnis) von Holz und anderem Pflanzenmaterial.
