木质素(lignin)和纤维素(cellulose)的区别

主要区别——木质素与纤维素

植物细胞壁由初生壁和次生壁组成。原代细胞壁由多层纤维素组成，纤维素是一种葡萄糖多糖。纤维素是地球上最常见的有机化合物。33%的植物物质是由纤维素组成的。它是一种重要的商业化合物，用于生产纸张、药品和纺织品等不同材料。木质素是地球上第二丰富的化合物，仅次于纤维素，主要存在于木本植物中。木质素和纤维素的主要区别在于纤维素是碳水化合物的聚合物，而木质素是非碳水化合物的芳香族聚合物。

什么是木质素(lignin)？

木质素这一总称描述了由4-羟基苯丙酸氧化偶联而成的一大类芳香族聚合物。它们是一种有机聚合物，以结构化合物的形式存在于维管植物和一些藻类中。在维管植物中，木质素是次生加厚和次生细胞壁形成的重要结构化合物。这为树干的树皮和木材提供了刚性，并通过保护细胞壁多糖不受微生物降解而赋予耐腐性。

木质素在维管植物茎部导水过程中起着重要作用。植物细胞壁中的纤维素等多糖聚合物由于其亲水性而对水具有渗透性。由于木质素的芳香性质，它更疏水，并通过在多糖之间形成交联，为细胞壁吸收水分创造了障碍。这为植物的维管组织提供了一条无障碍导水的有效途径。

图01：木质素结构

木质素除了是一种结构化合物外，还是一种重要的化合物，它可以驱动碳循环，并作为死亡植被的缓慢分解剂。它是植物生物量转化为生物燃料的主要限制因素。

从商业角度来看，从植物生物质中去除木质素是一个复杂而昂贵的过程。因此，人们对这一前景进行了大量的研究，以期创造出木质素沉积较少的植物，并开发出一种更容易被化学消化的木质素。

什么是纤维素(cellulose)？

纤维素是由β-葡萄糖组成的聚合物，是地球上最丰富的有机分子。纤维素主要存在于植物中，40%的植物细胞壁是由纤维素构成的。它在植物细胞壁的不同层次上排列，分为初生壁和次生壁。纤维素的结构是由β1-4乙二糖键连接在一起的线性β-葡萄糖链组成。羟基（-OH）从每个链向各个方向伸出，增加相邻β-葡萄糖链之间的连接。由于这种交联，纤维素结构的拉伸强度增加。当水通过渗透作用进入细胞时，这种高强度的抗张强度可以防止细胞破裂。细胞的形状取决于纤维素束的排列。

图02：纤维素的化学结构

除了作为结构化合物的主要功能外，纤维素还是一些动物、细菌和真菌的重要食物来源。纤维素被纤维素酶分解成葡萄糖。尽管纤维素是葡萄糖的良好来源，但人类不能利用它，因为他们的系统中缺乏纤维素酶。像奶牛这样的哺乳动物通过其肠道微生物消化纤维素，这些微生物有分解纤维素的能力。在商业方面，纤维素是造纸、纺织和制药工业中的一种重要化合物。

木质素(lignin)和纤维素(cellulose)的共同点

所有植物都含有木质素和纤维素。
它们是植物细胞壁的主要成分。
这两种化合物都涉及到为植物提供结构刚性。
它们是有机化合物。

木质素(lignin)和纤维素(cellulose)的区别

木质素与纤维素
木质素是一种在植物中发现的非碳水化合物芳香族聚合物。	纤维素是一种在植物中发现的碳水化合物（β-葡萄糖）的聚合物。
位置
一旦植物发生次生加厚，木质素基本上存在于次生细胞壁中。	纤维素存在于初生细胞壁中。
结构
木质素是三维的。	纤维素是一种具有线性β-葡萄糖链的线性结构。
交叉连接
木质素在酚醛聚合物之间有交联作用。	纤维素在β-葡萄糖链的相邻-OH基团之间具有交联作用。
债券
木质素形成酯键或醚键。	纤维素形成氢键或β1-4糖苷。
与水的相互作用
木质素是疏水的。	纤维素是亲水的。

总结 - 木质素(lignin) vs. 纤维素(cellulose)

纤维素和木质素是植物细胞壁的重要结构成分。纤维素是β-葡萄糖的聚合物，存在于原代细胞壁中。木质素是一种芳香族聚合物，有助于次生加厚，基本上存在于次生细胞壁中。这就是木质素和纤维素的区别。由于它们的化学和物理性质不同，它们在维管植物系统中参与了许多不同的功能。

引用

1.“植物纤维素：功能与结构”。学习网，n.d.网络。这里有。2017年8月3日。范霍尔姆、鲁本、布莱希特·德米特斯、克里斯·莫雷尔、约翰·拉尔夫和伍特·博詹。木质素生物合成与结构〉，植物生理学。美国植物生物学家学会，2010年7月。网状物。这里有。2017年8月3日。
2范霍尔姆、鲁本、布莱希特·德米特斯、克里斯·莫雷尔、约翰·拉尔夫和伍特·博詹。木质素生物合成与结构〉，植物生理学。美国植物生物学家学会，2010年7月。网状物。