oameni

Celuloza este substanța care alcătuiește majoritatea pereților celulari ai unei plante. Deoarece este fabricat de toate plantele, este probabil cel mai abundent compus organic de pe Pământ. Pe lângă faptul că este principalul material de construcție pentru plante, celuloza are multe alte utilizări. În funcție de modul în care este tratată, celuloza poate fi utilizată pentru a produce hârtie, film, explozivi și materiale plastice, pe lângă faptul că are multe alte utilizări industriale. Hârtia din această carte conține celuloză, la fel ca unele dintre hainele pe care le purtați. Pentru oameni, celuloza este, de asemenea, o sursă majoră de fibre necesare în dieta noastră.

Structura celulozei

Celuloza este de obicei descrisă de chimiști și biologi ca un carbohidrat complex (pronunțat car-bow-HI-drayt). Carbohidrații sunt compuși organici constituiți din carbon, hidrogen și oxigen care funcționează ca surse de energie pentru viețuitoarele. Plantele sunt capabile să-și producă proprii carbohidrați pe care îi folosesc pentru energie și să-și construiască pereții celulari. În funcție de cât de mulți atomi au, există mai multe tipuri diferite de carbohidrați, dar cel mai simplu și cel mai frecvent la o plantă este glucoza. Plantele produc glucoza (formată prin fotosinteză) pentru a fi folosită pentru energie sau pentru a o stoca ca amidon pentru o utilizare ulterioară. O plantă folosește glucoza pentru a produce celuloză atunci când leagă multe unități simple de glucoză împreună pentru a forma lanțuri lungi. Aceste lanțuri lungi sunt numite polizaharide (adică „multe zaharuri”)

și pronunțat pahl-lee-SAK-uh-rydes) și formează molecule foarte lungi pe care plantele le folosesc pentru a-și construi pereții.

Din cauza acestor molecule lungi, celuloza este insolubilă sau nu se dizolvă ușor în apă. Aceste molecule lungi sunt, de asemenea, formate într-o plasă încrucișată care conferă rezistență și formă peretelui celular. Astfel, în timp ce o parte din alimentele pe care o produce o plantă atunci când transformă energia luminii în energie chimică (fotosinteză) sunt folosite ca combustibil, iar altele sunt stocate, restul este transformat în celuloză care servește ca principal material de construcție pentru o plantă. Celuloza este ideală ca material structural, deoarece fibrele sale conferă rezistență și rezistență frunzelor, rădăcinilor și tulpinilor unei plante.

Celuloză și celule vegetale

Deoarece celuloza este principalul material de construcție din care sunt fabricate plantele, iar plantele reprezintă veriga principală sau primară în ceea ce este cunoscut sub numele de lanțul trofic (care descrie relațiile de hrănire a tuturor ființelor vii), celuloza este o substanță foarte importantă. A fost izolată pentru prima dată în 1834 de chimistul francez Anselme Payen (1795–1871), care anterior izolase prima enzimă. În timp ce studia diferite tipuri de lemn, Payen a obținut o substanță despre care știa că nu este amidon (glucoză sau zahăr în forma sa stocată), dar care ar putea fi împărțit în unitățile sale de bază de glucoză la fel cum poate amidonul. El a numit această nouă substanță „celuloză” pentru că o obținuse din pereții celulari ai plantelor.

Cuvinte de știut

Carbohidrați: Un compus format din carbon, hidrogen și oxigen, găsit în plante și folosit ca hrană de către oameni și alte animale.

Glucoză: Cunoscut și sub denumirea de zahăr din sânge; un zahăr simplu defalcat în celule pentru a produce energie.

Fotosinteză: Proces chimic prin care plantele care conțin clorofilă folosesc lumina soarelui pentru a-și produce propriile alimente prin transformarea dioxidului de carbon și a apei în carbohidrați, eliberând oxigenul ca produs secundar.

Fiind componentul principal (sau ingredientul principal) al pereților celulari ai plantelor, celuloza îndeplinește o funcție structurală sau scheletică. La fel cum scheletele noastre dure și osoase oferă puncte de atașare pentru mușchii noștri și ne susțin corpurile, tot așa rigiditatea sau rigiditatea găsită în orice plantă se datorează rezistenței pereților celulari. Examinate la un microscop puternic, fibrele de celuloză sunt văzute a avea un model cu ochiuri sau încrucișate care arată ca și cum ar fi țesute la fel ca o cârpă. Peretele celular a fost asemănat cu modul în care este fabricat betonul armat, fibrele de celuloză acționând ca armăturile sau tijele de oțel în beton (oferind o rezistență suplimentară). Pe măsură ce noua celulă crește, strat peste strat de material nou este depus în interiorul ultimului strat, ceea ce înseamnă că cel mai vechi material este întotdeauna în exteriorul plantei.

Utilizările umane ale celulozei

Celuloza este una dintre cele mai utilizate substanțe naturale și a devenit una dintre cele mai importante materii prime comerciale. Sursele majore de celuloză sunt fibrele vegetale (bumbacul, cânepa, inul și iuta sunt aproape toate celulozele) și, desigur, lemnul (aproximativ 42% celuloză). Deoarece celuloza este insolubilă în apă, este ușor separată de ceilalți constituenți ai unei plante. Celuloza a fost folosită pentru fabricarea hârtiei de când chinezii au inventat pentru prima dată procesul în jurul anului A.D. 100. Celuloza este separată de lemn printr-un proces de pulpare care macină așchii sub apă curgătoare. Pulpa care rămâne este apoi spălată, decolorată și turnată peste o plasă vibrantă. Când apa se scurge în sfârșit din celuloză, ceea ce rămâne este o rețea de fibre care, când este uscată, presată și netezită, devine o foaie de hârtie.

Bumbacul brut este de 91% celuloză, iar celulele sale din fibre se găsesc pe suprafața semințelor de bumbac. Există mii de fibre pe fiecare sămânță și, pe măsură ce bumbacul de sub coacere și se deschide, aceste celule de fibre mor. Deoarece aceste celule de fibre sunt în principal celuloză, ele pot fi răsucite pentru a forma fir sau fire care sunt apoi țesute pentru a face pânză. Deoarece celuloza reacționează ușor atât la bazele puternice, cât și la acizi, un proces chimic este adesea utilizat pentru a produce alte produse. De exemplu, țesătura cunoscută sub numele de raion și foaia transparentă de film numită celofan sunt realizate utilizând un proces în mai multe etape care implică o baie acidă. În amestecuri, dacă sunt acizi nitric și sulfuric, celuloza poate forma ceea ce se numește guncotton sau nitrați de celuloză care sunt folosiți pentru explozivi. Cu toate acestea, atunci când este amestecată cu camfor, celuloza produce un material plastic cunoscut sub numele de celuloid, care a fost folosit pentru filmele timpurii. Cu toate acestea, deoarece a fost extrem de inflamabil (ceea ce înseamnă că ar putea lua cu ușurință focul), a fost în cele din urmă înlocuit cu materiale plastice mai noi și mai stabile. Deși celuloza este încă o resursă naturală importantă, multe dintre produsele care au fost fabricate din aceasta sunt produse mai ușor și mai ieftin folosind alte materiale.

Importanța pentru dieta umană

În ciuda faptului că oamenii (și multe alte animale) nu pot digera celuloza (ceea ce înseamnă că sistemul lor digestiv nu o poate descompune în constituenții săi de bază), celuloza este totuși o parte foarte importantă a unei diete sănătoase pentru om. Acest lucru se datorează faptului că formează o parte majoră a fibrei dietetice despre care știm că este importantă pentru o digestie adecvată. Deoarece nu putem descompune celuloza și trece prin sistemele noastre practic neschimbate, acționează ca ceea ce numim vrac sau furaje care ajută la mișcările intestinelor noastre. Dintre mamifere, numai cele care sunt rumegătoare (animale care mănâncă cum ar fi vacile și caii) pot procesa celuloza. Acest lucru se datorează faptului că au în tractul lor digestiv bacterii și microorganisme speciale care o fac pentru ei. Ei sunt apoi capabili să absoarbă celuloza descompusă și să-și folosească zahărul ca sursă de hrană. Ciupercile sunt, de asemenea, capabile să descompună celuloza în zahăr pe care o pot absorbi și joacă un rol major în descompunerea (putrezirea) lemnului și a altor materiale vegetale.