主な違い – セルロースとヘミセルロース
セルロースとヘミセルロースは、植物細胞壁の構造成分として機能する 2 種類のポリマーです。どちらも多糖類です。したがって、セルロースとヘミセルロースの両方が糖モノマーで構成されています。セルロースは、β-グルコースモノマーのみの重合によって生成されます。対照的に、ヘミセルロースは、キシロース、ガラクトース、マンノース、ラムノース、アラビノースなどのいくつかのモノマーで構成されています。セルロースは長いポリマーですが、ヘミセルロースは比較的短いポリマーです。 主な違い セルロースとヘミセルロースの違いは、セルロースが直鎖ポリマーであるのに対し、ヘミセルロースは架橋ポリマーであるということです。
対象となる主な分野
1.セルロースとは
– 定義、重合、構造、組成、機能
2.ヘミセルロースとは
– 定義、重合、構造、組成、機能
3.セルロースとヘミセルロースの類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4.セルロースとヘミセルロースの違いは何ですか
– 主な相違点の比較
主な用語:セルロース、グルコース、ヘミセルロース、リグニン、マイクロファイバー、ペクチン、植物細胞壁、多糖類
セルロースとは
セルロースとは、植物細胞壁の主成分である不活性炭水化物を指します。地球上で最も豊富な高分子です。セルロースの化学構造はほとんどブドウ糖に似ていますが、非常に硬く、植物に大きな強度を与え、植物細胞の内部構造を保護します.セルロースは、長鎖のベータ-グルコース分子の重合によって作られた線状ポリマーです。各グルコース分子は、隣接するグルコース分子に対して上下逆になっています。セルロースの構造は 図 1 に示されています .
図 1:セルロース
セルロースは植物の 3 番目の塊です。セルロースの平行に整列した鎖は、マイクロファイバーを生成します。これらのマイクロファイバーは、水素橋によって結合されています。水素架橋は、グルコース分子のヒドロキシル基によって形成されます。約 80 のセルロース分子がマイクロファイバーの形成に関与しています。繊維のさらなる架橋は、ヘミセルロースを介して発生します。 2 種類の繊維は、中央のラメラを形成するペクチンで構成されるゲル状のマトリックスに懸濁しています。線状セルロース分子間の水素結合は、図 2 に示されています。
図 2:セルロース分子間の水素結合
セルロースは植物細胞壁の主成分であるため、植物細胞の原形質膜を保護します。一般に、セルロースは反芻動物の消化器系によってのみ消化されます。セルロースを加水分解できる酵素の種類はほとんどありません.
ヘミセルロースとは
ヘミセルロースとは、セルロースより単純な構造からなる植物細胞壁の成分を指します。木材の乾燥重量の 20 ～ 30% を占めます。ヘミセルロースは、β-(1→4)-結合骨格で構成されています。ヘミセルロースの重合に関与するモノマーの種類は、キシロース、ガラクトース、マンノース、ラムノース、およびアラビノースです。ヘミセルロースはセルロースまたはリグニンと架橋し、細胞壁を強化します。ヘミセルロースの生合成は、グリコシルトランスフェラーゼの影響下でゴルジ装置で発生します。植物細胞壁の構造は図3に示されています。
図 3:植物細胞壁
針葉樹と広葉樹のヘミセルロースの組成は互いに異なります。軟材には主にマンノース、ガラクトース、リグニンが含まれ、硬材には主にキシランとアセチルが含まれます。
セルロースとヘミセルロースの類似点
- セルロースとヘミセルロースはどちらも、糖モノマーから構成される多糖類です。
- セルロースとヘミセルロースはどちらも植物細胞壁の構成成分です。
セルロースとヘミセルロースの違い
定義
セルロース: セルロースは、植物細胞壁の主成分である不活性炭水化物を指します。
ヘミセルロース: ヘミセルロースは、セルロースより単純な構造からなる植物細胞壁の構成成分を指します。
意義
セルロース: セルロースは、植物細胞壁の長鎖ポリマーです。
ヘミセルロース: ヘミセルロースは、植物細胞壁の架橋ポリマーです。
モノマーの種類
セルロース: セルロースは、β-グルコースの重合によって作られます。
ヘミセルロース: ヘミセルロースは、キシロース、ガラクトース、マンノース、ラムノース、アラビノースで構成されています。
物理的特性
セルロース: セルロースは結晶性ポリマーであり、強力なポリマーです。
ヘミセルロース: ヘミセルロースには、ほとんど強度のないアモルファスポリマーがあります。
豊かさ
セルロース: セルロースは、植物の一次細胞壁の主要な構造成分です。
ヘミセルロース: ヘミセルロースはセルロースとともに存在します。
加水分解
セルロース: セルロースは加水分解に強いです。
ヘミセルロース: ヘミセルロースは、希酸または希塩基によって容易に加水分解されます。
ポリマーの長さ
セルロース: セルロースは長鎖 (7,000 – 15,000 糖単位) で構成されています。
ヘミセルロース: ヘミセルロースは短鎖 (500 ～ 3,000 糖単位) で構成されています。
分岐
セルロース: セルロースは非分岐ポリマーです。
ヘミセルロース: ヘミセルロースは分岐ポリマーです。
生合成
セルロース: セルロースは原形質膜でロゼット末端複合体 (RTC) によって合成されます。
ヘミセルロース: ヘミセルロースは、ゴルジ装置で糖ヌクレオチドから合成されます。
消化
セルロース: セルロースは反芻動物だけが消化できます。
ヘミセルロース: ヘミセルロースは、人間と反芻動物の両方が容易に消化できます。
重要性
セルロース: セルロースは、紙、織物、医薬品、爆薬の製造に使用できます。
ヘミセルロース: ヘミセルロースは、紙、フルフラール、エタノールの製造に使用できます。
結論
セルロースとヘミセルロースは、植物細胞壁の構造成分として機能する 2 つの多糖類です。セルロースはグルコースモノマーで構成されていますが、ヘミセルロースはいくつかのポリマーで構成されています。セルロースは線状ポリマーですが、ヘミセルロースは架橋ポリマーです。セルロースとヘミセルロースの主な違いは、植物細胞壁における各多糖の役割です。
参照:
1.「植物におけるセルロースの機能」。 Actforlibraries.org、こちらから入手できます。
2. 「ヘミセルロース」ヘミセルロース |植物生物学の年次レビューは、こちらから入手できます。
画像提供:
1. NEUROtiker による「Cellulose Sessel」 – Commons Wikimedia 経由の自身の作品 (パブリック ドメイン)
2. CeresVestaによる「セルロース空間充填モデル」（トーク）（アップロード）–コモンズウィキメディア経由の自身の作品（パブリックドメイン）
3. 「植物細胞壁図-en」LadyofHats – Commons Wikimedia経由の自作（パブリックドメイン）
