Hauptunterschied – Zellulose vs. Hemizellulose

Zellulose und Hemizellulose sind zwei Arten von Polymeren, die als strukturelle Bestandteile der Pflanzenzellwand dienen. Beide sind Polysaccharide. Somit bestehen sowohl Cellulose als auch Hemicellulose aus Zuckermonomeren. Cellulose wird durch die Polymerisation ausschließlich von β-Glucose-Monomeren hergestellt. Im Gegensatz dazu besteht Hemicellulose aus mehreren Monomeren: Xylose, Galactose, Mannose, Rhamnose und Arabinose. Zellulose ist ein langes Polymer, während Hemizellulose vergleichsweise kurz ist. Die Hauptunterschied zwischen Zellulose und Hemizellulose ist das Cellulose ist ein geradkettiges Polymer, während Hemicellulose ein vernetztes Polymer ist.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist Zellulose? – Definition, Polymerisation, Struktur, Zusammensetzung, Funktion 2. Was ist Hemicellulose? – Definition, Polymerisation, Struktur, Zusammensetzung, Funktion 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Zellulose und Hemizellulose? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen Zellulose und Hemizellulose? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Zellulose, Glukose, Hemizellulose, Lignin, Mikrofaser, Pektin, Pflanzenzellwand, Polysaccharide

Was ist Zellulose?

Cellulose bezeichnet ein inertes Kohlenhydrat, das der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwand ist. Es ist das am häufigsten vorkommende Makromolekül auf der Erde. Obwohl die chemische Struktur der Zellulose größtenteils der Glukose ähnelt, ist sie extrem steif, verleiht der Pflanze eine große Festigkeit und schützt die inneren Strukturen der Pflanzenzelle. Cellulose ist ein lineares Polymer, das durch die Polymerisation von Beta-Glucose-Molekülen in einer langen Kette hergestellt wird. Jedes Glukosemolekül steht im Verhältnis zum benachbarten Glukosemolekül auf dem Kopf. Die Struktur von Cellulose ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Zellulose

Cellulose ist die dritte Masse einer Pflanze. Die parallel ausgerichteten Zelluloseketten erzeugen Mikrofasern; diese Mikrofasern sind durch Wasserstoffbrücken miteinander verbunden. Die Wasserstoffbrücken werden von den Hydroxylgruppen der Glucosemoleküle gebildet. An der Bildung einer Mikrofaser sind etwa 80 Zellulosemoleküle beteiligt. Eine weitere Vernetzung der Fasern erfolgt durch Hemicellulose. Die beiden Faserarten sind in einer gelartigen Matrix aus Pektin suspendiert, die die Mittellamelle bildet. Die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen linearen Cellulosemolekülen sind in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Wasserstoffbrücken zwischen Cellulosemolekülen

Da Cellulose der Hauptbestandteil der Pflanzenzellwand ist, schützt sie die Plasmamembran von Pflanzenzellen. Im Allgemeinen kann Cellulose nur vom Verdauungssystem von Wiederkäuern verdaut werden. Es gibt nur wenige Arten von Enzymen, die in der Lage sind, Cellulose zu hydrolysieren.

Was ist Hemicellulose?

Hemizellulose bezeichnet einen Bestandteil der pflanzlichen Zellwand, der aus einer einfacheren Struktur besteht als Zellulose. Es nimmt 20 – 30 % des Trockengewichts von Holz ein. Hemicellulose besteht aus β-(1→4)-verknüpften Rückgraten. Die an der Polymerisation von Hemicellulose beteiligten Monomertypen sind Xylose, Galactose, Mannose, Rhamnose und Arabinose. Hemicellulose vernetzt entweder mit Cellulose oder Lignin und stärkt die Zellwand. Die Biosynthese von Hemicellulose erfolgt im Golgi-Apparat unter dem Einfluss von Glycosyltransferasen. Die Struktur der Pflanzenzellwand ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3: Pflanzenzellwand

Die Zusammensetzung von Hemicellulose in Weich- und Hartholz unterscheidet sich voneinander. Das Weichholz enthält hauptsächlich Mannose, Galactose und Lignin, während das Hartholz hauptsächlich aus Xylan und Acetyl besteht.

Ähnlichkeiten zwischen Zellulose und Hemizellulose

Unterschied zwischen Zellulose und Hemizellulose

Definition

Zellulose: Cellulose bezeichnet ein inertes Kohlenhydrat, das der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwand ist.

Hemizellulose: Hemizellulose bezeichnet einen Bestandteil der pflanzlichen Zellwand, der aus einer einfacheren Struktur als Zellulose besteht.

Bedeutung

Zellulose: Cellulose ist das langkettige Polymer in der pflanzlichen Zellwand.

Hemizellulose: Hemicellulose ist das vernetzte Polymer der Pflanzenzellwand.

Art der Monomere

Zellulose: Cellulose wird durch die Polymerisation von β-Glucose hergestellt.

Hemizellulose: Hemicellulose besteht aus Xylose, Galactose, Mannose, Rhamnose und Arabinose.

Physikalische Eigenschaften

Zellulose: Cellulose ist ein kristallines Polymer und ein starkes Polymer.

Hemizellulose: Hemicellulose hat ein amorphes Polymer mit geringer Festigkeit.

Fülle

Zellulose: Cellulose ist der Hauptstrukturbestandteil der primären Zellwand von Pflanzen.

Hemizellulose: Hemicellulose ist zusammen mit Cellulose vorhanden.

Hydrolyse

Zellulose: Cellulose ist hydrolysebeständig.

Hemizellulose: Hemicellulose wird leicht durch eine verdünnte Säure oder Base hydrolysiert.

Länge des Polymers

Zellulose: Cellulose besteht aus langen Ketten (7.000 – 15.000 Zuckereinheiten).

Hemizellulose: Hemicellulose besteht aus kurzen Ketten (500 – 3.000 Zuckereinheiten).

Verzweigung

Zellulose: Cellulose ist ein unverzweigtes Polymer.

Hemizellulose: Hemicellulose ist ein verzweigtes Polymer.

Biosynthese

Zellulose: Cellulose wird durch Rosettenterminale Komplexe (RTCs) an der Plasmamembran synthetisiert.

Hemizellulose: Hemicellulose wird im Golgi-Apparat aus Zuckernukleotiden synthetisiert.

Verdauung

Zellulose: Cellulose ist nur für Wiederkäuer verdaulich.

Hemizellulose: Hemicellulose kann sowohl von Menschen als auch von Wiederkäuern leicht verdaut werden.

Bedeutung

Zellulose: Zellulose kann zur Herstellung von Papier, Textilien, Pharmazeutika und Sprengstoffen verwendet werden.

Hemizellulose: Hemicellulose kann zur Herstellung von Papier, Furfural und Ethanol verwendet werden.

Abschluss

Zellulose und Hemizellulose sind zwei Polysaccharide, die als strukturelle Bestandteile der Pflanzenzellwand dienen. Cellulose besteht aus Glucosemonomeren, während Hemicellulose aus mehreren Polymeren besteht. Zellulose ist ein lineares Polymer, während Hemizellulose ein vernetztes Polymer ist. Der Hauptunterschied zwischen Zellulose und Hemizellulose ist die Rolle jedes Polysaccharids in der Pflanzenzellwand.

Referenz:

1. „Funktion von Cellulose in Pflanzen“. Actforlibraries.org, hier verfügbar.2. "Hemicellulosen." Hemicellulosen | Jährliche Überprüfung der Pflanzenbiologie, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Cellulose Sessel“ von NEUROtiker – Eigenes Werk (Public Domain) über Commons Wikimedia2. „Cellulose spacefilling model“ Von CeresVesta (Vortrag) (Uploads) – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia3. „Plant cell wall diagram-en“ Von LadyofHats – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia