木質素(lignin)和纖維素(cellulose)的區別

主要區別——木質素與纖維素

植物細胞壁由初生壁和次生壁組成。原代細胞壁由多層纖維素組成，纖維素是一種葡萄糖多糖。纖維素是地球上最常見的有機化合物。33%的植物物質是由纖維素組成的。它是一種重要的商業化合物，用於生產紙張、藥品和紡織品等不同材料。木質素是地球上第二豐富的化合物，僅次於纖維素，主要存在於木本植物中。木質素和纖維素的主要區別在於纖維素是碳水化合物的聚合物，而木質素是非碳水化合物的芳香族聚合物。

什麼是木質素(lignin)？

木質素這一總稱描述了由4-羥基苯丙酸氧化偶聯而成的一大類芳香族聚合物。它們是一種有機聚合物，以結構化合物的形式存在於維管植物和一些藻類中。在維管植物中，木質素是次生加厚和次生細胞壁形成的重要結構化合物。這為樹幹的樹皮和木材提供了剛性，並通過保護細胞壁多糖不受微生物降解而賦予耐腐性。

木質素在維管植物莖部導水過程中起著重要作用。植物細胞壁中的纖維素等多糖聚合物由於其親水性而對水具有滲透性。由於木質素的芳香性質，它更疏水，並通過在多糖之間形成交聯，為細胞壁吸收水分創造了障礙。這為植物的維管組織提供了一條無障礙導水的有效途徑。

圖01：木質素結構

木質素除了是一種結構化合物外，還是一種重要的化合物，它可以驅動碳循環，並作為死亡植被的緩慢分解劑。它是植物生物量轉化為生物燃料的主要限制因素。

從商業角度來看，從植物生物質中去除木質素是一個複雜而昂貴的過程。因此，人們對這一前景進行了大量的研究，以期創造出木質素沉積較少的植物，並開發出一種更容易被化學消化的木質素。

什麼是纖維素(cellulose)？

纖維素是由β-葡萄糖組成的聚合物，是地球上最豐富的有機分子。纖維素主要存在於植物中，40%的植物細胞壁是由纖維素構成的。它在植物細胞壁的不同層次上排列，分為初生壁和次生壁。纖維素的結構是由β1-4乙二糖鍵連接在一起的線性β-葡萄糖鏈組成。羥基（-OH）從每個鏈向各個方向伸出，增加相鄰β-葡萄糖鏈之間的連接。由於這種交聯，纖維素結構的拉伸強度增加。當水通過滲透作用進入細胞時，這種高強度的抗張強度可以防止細胞破裂。細胞的形狀取決於纖維素束的排列。

圖02：纖維素的化學結構

除了作為結構化合物的主要功能外，纖維素還是一些動物、細菌和真菌的重要食物來源。纖維素被纖維素酶分解成葡萄糖。儘管纖維素是葡萄糖的良好來源，但人類不能利用它，因為他們的系統中缺乏纖維素酶。像奶牛這樣的哺乳動物通過其腸道微生物消化纖維素，這些微生物有分解纖維素的能力。在商業方面，纖維素是造紙、紡織和製藥工業中的一種重要化合物。

木質素(lignin)和纖維素(cellulose)的共同點

所有植物都含有木質素和纖維素。
它們是植物細胞壁的主要成分。
這兩種化合物都涉及到為植物提供結構剛性。
它們是有機化合物。

木質素(lignin)和纖維素(cellulose)的區別

木質素與纖維素
木質素是一種在植物中發現的非碳水化合物芳香族聚合物。	纖維素是一種在植物中發現的碳水化合物（β-葡萄糖）的聚合物。
位置
一旦植物發生次生加厚，木質素基本上存在於次生細胞壁中。	纖維素存在於初生細胞壁中。
結構
木質素是三維的。	纖維素是一種具有線性β-葡萄糖鏈的線性結構。
交叉連接
木質素在酚醛聚合物之間有交聯作用。	纖維素在β-葡萄糖鏈的相鄰-OH基團之間具有交聯作用。
債券
木質素形成酯鍵或醚鍵。	纖維素形成氫鍵或β1-4糖苷。
與水的相互作用
木質素是疏水的。	纖維素是親水的。

總結 - 木質素(lignin) vs. 纖維素(cellulose)

纖維素和木質素是植物細胞壁的重要結構成分。纖維素是β-葡萄糖的聚合物，存在於原代細胞壁中。木質素是一種芳香族聚合物，有助於次生加厚，基本上存在於次生細胞壁中。這就是木質素和纖維素的區別。由於它們的化學和物理性質不同，它們在維管植物系統中參與了許多不同的功能。

引用

1.“植物纖維素：功能與結構”。學習網，n.d.網絡。這裡有。2017年8月3日。範霍爾姆、魯本、布萊希特·德米特斯、克里斯·莫雷爾、約翰·拉爾夫和伍特·博詹。木質素生物合成與結構〉，植物生理學。美國植物生物學家學會，2010年7月。網狀物。這裡有。2017年8月3日。
2範霍爾姆、魯本、布萊希特·德米特斯、克里斯·莫雷爾、約翰·拉爾夫和伍特·博詹。木質素生物合成與結構〉，植物生理學。美國植物生物學家學會，2010年7月。網狀物。