La celulosa es un compuesto orgánico que pertenece a la categoría de los polisacáridos, que consta de cientos y, a veces, incluso miles de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Se encuentra en la pared celular de plantas, algas y bacterias, así como en el caparazón de los tunicados. Ayuda a las plantas a mantenerse fuertes y erguidas, juega un papel importante en su fortaleza. La celulosa es de gran importancia en la industria o industria. En este artículo se examinará la estructura, propiedades y síntesis de la celulosa. Además, se mencionará su formación en plantas, su importancia y usos industriales.

Estructura de la celulosaEstructura, Propiedades e Importancia de la Celulosa

La fórmula química de la celulosa como cadena es (C6H10O5)n. En realidad, es un carbohidrato complejo formado por oxígeno, carbono e hidrógeno. Es un compuesto inodoro, quiral (espejo) e insípido. Fue descubierto por primera vez en 1838 por el químico francés Anselme Payen. Se utilizó en 1890 para producir el primer termoplástico llamado celuloide. La forma más pura de celulosa es el algodón, que contiene aproximadamente un 98 % de celulosa. Además, la cantidad de celulosa en la madera es del 40-45 %, y en el cáñamo seco es del 57 %.
La celulosa es un ejemplo de un polímero natural. Un polímero es una larga cadena repetitiva de la misma molécula pegada. La celulosa es un polímero de cadena larga y recta formado por miles de subunidades de D-glucosa. La polimerización de la celulosa tiene lugar a medida que la planta crece y crea nuevas células. Las subunidades de glucosa en la celulosa están unidas por enlaces glucosídicos beta 1-4. Cuando se agrega una molécula de glucosa al polímero, se libera una molécula de agua.
A diferencia de otros polisacáridos, la orientación de las moléculas de glucosa en la celulosa se invierte. Tienen una orientación beta en la que el grupo hidroxilo del carbono anomérico o carbono número uno está orientado por encima del plano del anillo de glucosa. Los grupos hidroxilo del resto de los átomos de carbono están orientados por debajo del plano del anillo. Cada molécula de glucosa alternativa en la celulosa se invierte para formar enlaces glucosídicos beta 1-4. El grupo hidroxilo del carbono 1 está dirigido hacia arriba y el del carbono 4 está dirigido hacia abajo. Para hacer un enlace glucosídico beta 1-4, una de estas moléculas debe invertirse para que ambos grupos hidroxilo estén en el mismo plano. Esta es la razón por la cual cada molécula de glucosa alterna en la celulosa está invertida. La celulosa es una molécula no ramificada. Las cadenas poliméricas de glucosa están dispuestas en un patrón lineal. A diferencia del almidón o el glucógeno, estas cadenas no forman torsión, hélice o ramificación. Más bien, estas cadenas están dispuestas paralelas entre sí. Los enlaces de hidrógeno se forman entre estas cadenas debido a los átomos de hidrógeno y los grupos hidroxilo que mantienen las cadenas unidas. Esto da como resultado la formación de microfibrillas de celulosa que son duras y fuertes. La celulosa se encuentra en las células vegetales en forma de microfibrillas de celulosa. Estas microfibrillas juntas forman un polisacárido o matriz de celulosa. resulta en la formación de microfibrillas de celulosa que son duras y fuertes. La celulosa se encuentra en las células vegetales en forma de microfibrillas de celulosa. Estas microfibrillas juntas forman un polisacárido o matriz de celulosa. resulta en la formación de microfibrillas de celulosa que son duras y fuertes. La celulosa se encuentra en las células vegetales en forma de microfibrillas de celulosa. Estas microfibrillas juntas forman un polisacárido o matriz de celulosa.

Propiedades de la celulosa

La celulosa se diferencia de otros polisacáridos en sus propiedades. Las propiedades únicas de la celulosa se deben a su estructura única. Sus propiedades también dependen del número de subunidades de glucosa presentes en la celulosa. La celulosa tiene las siguientes propiedades;
Es el carbohidrato más abundante en la naturaleza.
Es un sólido cristalino que tiene la apariencia de un polvo blanco.
Tiene una alta resistencia a la tracción debido a los fuertes enlaces de hidrógeno entre las cadenas individuales en sus microfibrillas. La resistencia a la tracción de las microfibrillas de celulosa es muy similar a la del acero.
La disposición alternativa de las moléculas de glucosa en la celulosa también contribuye a la alta resistencia a la tracción de la celulosa.
– Soluble en disolventes orgánicos, insoluble en agua.
Su masa molar es de 162,1406 gramos por mol.
Su densidad es de 1,5 gramos por cm cúbico. Estructura, Propiedades e Importancia de la Celulosa
Su punto de fusión es de 260-270 grados centígrados.
Tiene una fuerte afinidad por sí mismo y por las sustancias que contienen hidroxilo, especialmente el agua.
– Es muy reactivo al agua. La pequeñez molecular del agua promueve estas reacciones con las cadenas de celulosa y, como resultado, forma inmediatamente enlaces de hidrógeno.
-Se puede descomponer en glucosa por tratamiento con ácidos minerales concentrados a alta temperatura.
-Es de naturaleza más cristalina en comparación con el almidón.

Síntesis de celulosa en seres vivos

La celulosa no se sintetiza en animales. Su síntesis se limita principalmente a plantas y bacterias, con algunos animales específicos.
Síntesis de celulosa en plantas: La síntesis de celulosa en plantas tiene lugar en complejos especiales en la membrana celular llamados complejos terminales de roseta. Estos complejos son proteínas transmembrana hexámeras capaces de flotar libremente en la membrana plasmática y contienen al menos tres enzimas celulosa sintasa. Estas rosetas transmembrana realizan dos funciones:
-formación de la cadena de celulosa o polimerización.
-Combinación de microfibrillas de celulosa.
*Polimerización: El proceso de síntesis de la cadena de celulosa comienza en el extremo citoplasmático de los complejos terminales de roseta. Las enzimas de celulosa sintasa utilizan residuos de glucosa proporcionados por UDP-glucosa. En el primer paso, la glucosa-6-fosfato se convierte en glucosa-1-fosfato mediante la enzima fosfoglucomutasa en el citoplasma de las células vegetales. Este paso es común en la síntesis de almidón, glucógeno y celulosa. En el siguiente paso, UTP y glucosa-1-fosfato reaccionan para formar UDP-glucosa y se libera una molécula de pirofosfato. La hidrólisis del pirofosfato hace que este paso sea irreversible. También es el paso limitante de la velocidad en la síntesis de celulosa. La celulasa sintasa requiere un iniciador para la síntesis de cadenas de celulosa. La molécula esteroide sitosterol-beta-glucósido actúa como iniciador en la síntesis de celulosa. celulosa sintasa, Comienza a formar una cadena de celulosa sobre el iniciador utilizando los residuos de glucosa proporcionados por las moléculas de UDP-glucosa. Se une a los residuos de glucosa a través de enlaces glucosídicos beta 1-4 para formar una larga cadena de moléculas UDP liberadoras de celulosa. Las moléculas de UDP pueden luego convertirse en UTP mediante ciertas quinasas.
*Combinación de microfibrillas de celulosa: Cuando la cadena de celulosa alcanza cierta longitud, la enzima celulasa del citoplasma separa esta cadena del iniciador. Los complejos de rosetas transportan esta cadena desde la membrana plasmática hasta la pared celular. En la pared celular, diferentes cadenas de celulosa están dispuestas paralelas entre sí y se forman enlaces de hidrógeno entre ellas. Esto da como resultado la formación de microfibrillas de celulosa con alta resistencia a la tracción. Cuando otras moléculas de azúcar interactúan con estas microfibrillas de celulosa, se forma una matriz de polisacáridos. En la pared celular primaria de las plantas, los glucanos y los arabinoxilanos son los dos componentes principales de la matriz de polisacáridos. Estos polisacáridos interactúan entre sí y forman una red entre las microfibrillas de celulosa. Esta red se fortalece mediante la formación de enlaces cruzados. Estos entrecruzamientos, residuos de arabinoxilano, Se forma cuando reacciona con ácidos como el ácido ferúlico (FA) y el ácido diferúlico (DFA). Por esta razón, también se dice que la matriz de polisacáridos está compuesta por polisacáridos ácidos. Además de las microfibrillas de celulosa y la matriz de polisacáridos, la pared celular primaria también contiene polisacáridos entrecruzados. Estos polisacáridos entrecruzan las microfibrillas de celulosa para formar una red compleja. El más importante de estos polisacáridos reticulantes es la hemicelulosa. Es un derivado de la celulosa. El calcio también juega un papel importante en la formación de redes. Entrecruza los polisacáridos ácidos contenidos en la matriz de polisacáridos. La pared celular primaria también contiene polisacáridos entrecruzados. Estos polisacáridos entrecruzan las microfibrillas de celulosa para formar una red compleja. El más importante de estos polisacáridos reticulantes es la hemicelulosa. Es un derivado de la celulosa. El calcio también juega un papel importante en la formación de redes. Entrecruza los polisacáridos ácidos contenidos en la matriz de polisacáridos. La pared celular primaria también contiene polisacáridos entrecruzados. Estos polisacáridos entrecruzan las microfibrillas de celulosa para formar una red compleja. El más importante de estos polisacáridos reticulantes es la hemicelulosa. Es un derivado de la celulosa. El calcio también juega un papel importante en la formación de redes. Entrecruza los polisacáridos ácidos contenidos en la matriz de polisacáridos.
Síntesis de celulosa en bacterias: Las bacterias utilizan la misma familia de enzimas que utilizan las plantas para la síntesis de celulosa. Sin embargo, las enzimas bacterianas están codificadas por diferentes genes. Otra hipótesis establece que las plantas adquieren las enzimas de síntesis de celulosa de las bacterias después del proceso de endosimbiosis.
Síntesis de celulosa en animales: La celulosa también es sintetizada por algunos animales llamados tunicados o tunicados. Los tunicados son animales invertebrados que se encuentran en el mar. Hay un caparazón duro que rodea el delicado cuerpo del animal. La celulosa se encuentra en el caparazón de estos animales. El proceso de síntesis de celulosa es algo similar al de las plantas y las bacterias. La estructura de la celulosa es básicamente la misma.

celulólisisEstructura, Propiedades e Importancia de la Celulosa

El proceso de degradación de la celulosa se denomina celulólisis (o celulolisis). Se puede manejar bajo tres encabezados: en plantas, animales y cuando se expone al calor.
Celulólisis en las plantas: La celulosa normalmente no se degrada en las plantas, excepto en condiciones de enfermedad. En la mayoría de las enfermedades, los patógenos penetran en la célula vegetal después de romper la pared celular de la planta. Esta degradación de la pared celular se logra mediante enzimas celulolíticas que degradan o descomponen la celulosa contenida en las microfibrillas. Diversas enzimas celulolíticas se conocen colectivamente como enzimas celulasa. Estas enzimas son producidas por diversas bacterias, hongos y otros parásitos de las plantas.
Celulólisis en animales: La degradación o degradación de la celulosa tiene lugar en el tracto digestivo de algunos mamíferos. La celulosa es a menudo difícil de digerir debido a la extensa reticulación que se forma entre las fibras de la pared celular de la planta. Sin embargo, las soluciones iónicas, etc. La digestión se puede facilitar si se disuelve en algunos solventes polares como La digestión de la celulosa se limita a herbívoros como vacas, cabras y ovejas. Estos mamíferos tienen bacterias que viven en una relación simbiótica dentro de sus sistemas digestivos. Estos incluyen las especies bacterianas Cellulomonas (Cellulomonas) y Ruminococcus. Estas bacterias producen la enzima celulasa, que descompone la celulosa que se encuentra en la dieta de estos mamíferos. Los productos de degradación de la degradación de la celulosa son utilizados por las bacterias para su propio crecimiento y reproducción. Luego, las bacterias son digeridas por las enzimas del sistema digestivo del mamífero. De esta manera, la celulosa que se encuentra en las bacterias se convierte en parte del cuerpo de los mamíferos. En este proceso intervienen dos tipos de enzimas:
Las celulasas actúan sobre los residuos de glucosa en la cadena y rompen las cadenas beta 1-4.
-Las glucosidasas actúan en los extremos de la cadena y eliminan los residuos terminales de glucosa al romper los enlaces glucosídicos.
La celulosa no se digiere en el tracto digestivo humano debido a la falta de enzimas que rompen los enlaces glucosídicos beta 1-4.
Termólisis: La termólisis se refiere a la descomposición de la celulosa cuando se expone a altas temperaturas o calor. La termólisis de la celulosa tiene lugar a 350 grados cuando se descompone en vapores de dióxido de carbono y otros aerosoles. Esta temperatura se denomina temperatura termolítica o temperatura pirolítica. La celulosa fundida a temperatura pirolítica contiene cadenas cortas de dos a siete subunidades. Los aerosoles resultantes a esta temperatura pirolítica contienen oligómeros de celulosa en forma anhidra. Estas moléculas anhidras se derivan de la masa fundida.

La importancia de la celulosaEstructura, Propiedades e Importancia de la Celulosa

La celulosa es de gran importancia para las plantas, los microorganismos, los animales y la industria.
Importancia de la celulosa para las plantas: La celulosa da fuerza a las células vegetales. La alta resistencia a la tracción de las fibras de celulosa que se encuentran en la pared celular vegetal es responsable de mantener la forma y la rigidez de las células vegetales. Gracias a las fuertes fibras de celulosa en la pared celular, las células vegetales no revientan como las células animales cuando se colocan en una solución hipotónica.
Importancia de la celulosa para los microorganismos: La celulosa es un componente de las paredes celulares de bacterias y algas. No solo proporciona fuerza a estas células, sino que también conserva su forma y estructura.
Importancia de la celulosa para los animales: Es una fuente importante de carbohidratos en la dieta de herbívoros como cabras, ovejas, vacas y caballos. Estas criaturas pueden digerir la celulosa, obtener la energía y los nutrientes que necesitan de la hierba que comen. En otros mamíferos y humanos, la celulosa no es digerible, pero es importante tenerla en su dieta en forma de fibra. La fibra ayuda al sistema digestivo al mantener los alimentos en movimiento a través del intestino, expulsando los desechos del cuerpo
. Importancia industrial: la
celulosa se usa en diferentes industrias para el bienestar de la humanidad. Algunos de sus usos son: –
Se utiliza para fabricar papel, cartón, cartón, papel grueso para tarjetas de visita y otros productos de papel.
Se utiliza en la industria textil para hacer ropa. Con algodón y otras fibras vegetales se elaboran diferentes prendas como camisetas y jeans. La seda artificial también se obtiene de la celulosa.
-Se utiliza en la elaboración de celofán que funciona en empaques.
Se utiliza en la industria eléctrica para fabricar papel aislante eléctrico.
Se utiliza para hacer biocombustible. Estructura, Propiedades e Importancia de la Celulosa
Es útil en la fabricación de explosivos y la producción de nitrocelulosa.
Se utiliza como estabilizador en diferentes fármacos.
Es útil como fase estacionaria en cromatografía en laboratorios biológicos.
Es útil como suplemento de fibra dietética.
Ayuda como aditivo en varios productos alimenticios.
Es útil como conservante en el queso, ya que desempeña el papel de agente antiaglomerante.

Kaynakça:
https://alevelbiology.co.uk/notes/celulosa/
https://www.toppr.com/guides/química/polímeros/celulosa/
https://sciencealpha.com/tr/celulosa-properties-production- y-aplicación/

Autor: Musharref Ozdas

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