Seluloz, polisakkaritler kategorisine ait, yuzlerce ve hatta bazen binlerce karbon, hidrojen ve oksijen atomundan oluşan organik bir bileşiktir. Bitkilerin, alglerin ve bakterilerin hucre duvarında ve ayrıca tunikatların kabuğunda bulunur. Bitkilerin sağlam ve dik kalmasına yardımcı olur, mukavemetlerinde onemli bir rol oynar. Endustri veya sanayide de selulozun onemi buyuktur. Bu yazıda selulozun yapısı, ozellikleri ve sentezi incelenecektir. Ayrıca bitkilerdeki oluşumu, onemi ve endustriyel kullanımlarından bahsedilecektir.
[h=3]Selulozun Yapısı
[/h] Bir zincir olarak selulozun kimyasal formulu (C6H10O5)n’dir. Aslında oksijen, karbon ve hidrojenden oluşan karmaşık bir karbonhidrattır. Kokusuz, kiral (ayna goruntusu oluşturabilen), tatsız bir bileşiktir. İlk olarak 1838 yılında Fransız kimyager Anselme Payen tarafından keşfedilmiştir. 1890 yılında, seluloit olarak adlandırılan ilk termoplastiği uretmek icin kullanılmıştır. Selulozun en saf hali, yaklaşık %98 seluloz iceren pamuktur. Ayrıca odunda bulunan seluloz miktarı %40-45, kuru kenevirde ise %57’dir.
Seluloz, doğal bir polimer orneğidir. Bir polimer, birbirine yapışmış aynı molekulun uzun ve tekrar eden bir zinciridir. Seluloz, binlerce D-glikoz alt biriminden oluşan uzun, duz zincirli bir polimerdir. Seluloz polimerizasyonu bitki buyudukce ve yeni hucreler oluşturdukca gercekleşir. Selulozdaki glikoz alt birimleri, beta 1-4 glikozidik bağlarla bağlanır. Polimere bir glikoz molekulu eklendiğinde bir molekul su acığa cıkar.
Diğer polisakkaritlerin aksine, glikoz molekullerinin selulozdaki yonelimi terstir. Anomerik karbonun hidroksil grubunun veya bir numaralı karbonun glikoz halkasının duzleminin uzerine yonlendirildiği beta yonelimine sahiptirler. Karbon atomlarının geri kalanının hidroksil grupları, halka duzleminin altına yonlendirilir. Beta 1-4 glikozidik bağlar yapmak icin selulozdaki her alternatif glikoz molekulu ters cevrilir. Karbon 1’in hidroksil grubu yukarı doğru, karbon 4’unki ise aşağı doğru yonlendirilir. Bir beta 1-4 glikozidik bağ yapmak icin, bu molekullerden birinin ters cevrilmesi gerekir, boylece her iki hidroksil grubu da aynı duzleme gelir. Selulozdaki her alternatif glikoz molekulunun ters cevrilmesinin nedeni budur. Seluloz dallanmamış bir molekuldur. Glikozun polimerik zincirleri doğrusal bir duzende duzenlenmiştir. Nişasta veya glikojenden farklı olarak, bu zincirler herhangi bir kıvrılma, sarmal oluşumu veya dallanma yapmazlar. Aksine, bu zincirler birbirine paralel olarak duzenlenmiştir. Bu zincirler arasında hidrojen atomları ve zincirleri sıkıca bir arada tutan hidroksil grupları nedeniyle hidrojen bağları oluşur. Bu, sağlam ve guclu olan seluloz mikrofibrillerinin oluşumu ile sonuclanır. Seluloz, bitki hucrelerinde seluloz mikrofibrilleri şeklinde bulunur. Bu mikrofibriller birlikte polisakkarit veya seluloz matrisi oluşturur.
[h=3]Selulozun Ozellikleri[/h] Seluloz, ozellikleri bakımından diğer polisakkaritlerden farklıdır. Selulozun benzersiz ozellikleri, benzersiz yapısından kaynaklanmaktadır. Ozelikleri aynı zamanda selulozda bulunan glikoz alt birimlerinin sayısına da bağlıdırlar. Seluloz aşağıdaki ozelliklere sahiptir;
-Doğada en bol bulunan karbonhidrattır.
-Beyaz toz gorunumunde olan kristalimsi bir katıdır.
-Mikrofibrillerindeki tek tek zincirler arasında bulunan sağlam hidrojen bağları nedeniyle yuksek gerilme mukavemetine sahiptir. Seluloz mikrofibrillerinin gerilme mukavemeti mukavemeti, celiğinkine cok benzer.
-Selulozdaki glikoz molekullerinin alternatif duzenlemesi de selulozun yuksek gerilme mukavemetine katkıda bulunur.
-Organik cozuculer icinde cozunur, suda cozunmez.
-Molar kutlesi mol başına 162.1406 gramdır.
-Yoğunluğu cm kup başına 1,5 gramdır.
-Erime noktası 260-270 santigrat derecedir.
-Kendine ve başta su olmak uzere hidroksil iceren maddelere karşı guclu bir afiniteye sahiptir.
-Suya karşı cok reaktiftir. Su molekuler kucukluğu, bu reaksiyonları seluloz zincirleri ile teşvik eder ve sonuc olarak hemen hidrojen bağları oluşturur.
-Yuksek sıcaklıkta, konsantre mineral asitlerle muamele edilerek glikoza ayrılabilir.
-Nişastaya kıyasla doğada daha kristaldir.
[h=3]Canlılarda Seluloz Sentezi[/h] Seluloz hayvanlarda sentezlenmez. Sentezi esas olarak bazı spesifik hayvanlarla birlikte bitkiler ve bakterilerle sınırlıdır.
Bitkilerde seluloz sentezi: Bitkilerde seluloz sentezi hucre zarında bulunan, rozet terminal kompleksler adı verilen hucre zarında bulunan ozel kompleksler uzerinde gercekleşir. Bu kompleksler, plazma zarında serbest yuzebilme yeteneğine sahip heksamerik transmembran proteinleridir ve en az uc seluloz sentaz enzimi icerirler. Bu transmembran rozetler iki işlevi yerine getirir:
-Seluloz zincirinin oluşumu veya polimerizasyon.
-Seluloz mikrofibrillerinin birleştirilmesi.
*Polimerizasyon: Seluloz zincir sentezi sureci, rozet terminal komplekslerinin sitoplazmik ucunda başlar. Seluloz sentaz enzimleri, UDP-glikoz tarafından sağlanan glikoz kalıntılarını kullanır. İlk aşamada, glikoz-6-fosfat, bitki hucrelerinin sitoplÂzmasında fosfoglukomutaz enzimi tarafından glikoz-1-fosfata donuşturulur. Bu adım nişasta, glikojen ve seluloz sentezinde yaygındır. Bir sonraki adımda, UTP ve glukoz-1-fosfat, UDP-glukoz oluşturmak uzere reaksiyona girer ve bir pirofosfat molekulu salınır. Pirofosfatın hidrolizi bu adımı geri dondurulemez hale getirir. Aynı zamanda seluloz sentezinde hız sınırlayıcı adımdır. Selulaz sentaz, seluloz zincirlerinin sentezi icin bir ateşleme fitili, başlatıcı gerektirir. Steroid molekulu sitosterol-beta-glukozit, seluloz sentezinde başlatıcı işlevi gorur. Seluloz sentaz, UDP-glukoz molekulleri tarafından sağlanan glikoz kalıntılarını kullanarak başlatıcı uzerinde bir seluloz zinciri oluşturmaya başlar. Uzun bir seluloz salan UDP molekulleri zinciri oluşturmak icin beta 1-4 glikosidik bağlar yoluyla glikoz kalıntılarını birleştirir. UDP molekulleri daha sonra belirli kinazlar tarafından UTP’ye donuşturulebilir.
*Seluloz mikrofibrillerin birleştirilmesi: Seluloz zinciri belirli bir uzunluğa ulaştığında, sitoplazmada bulunan selulaz enzimi bu zinciri başlatıcıdan ayırır. Rozet kompleksleri bu zinciri plazma zarından hucre duvarına taşır. Hucre duvarında farklı seluloz zincirleri birbirine paralel dizilir ve aralarında hidrojen bağları oluşur. Bu, yuksek gerilme mukavemetine sahip seluloz mikrofibrillerin oluşumu ile sonuclanır. Diğer şeker molekulleri bu seluloz mikrofibriller ile etkileşime girdiğinde polisakkarit matrisi oluşur. Bitkilerin birincil hucre duvarında, glukanlar ve arabinoksilanlar, polisakkarit matrisinin iki ana bileşenidir. Bu polisakkaritler birbirleriyle etkileşir ve seluloz mikrofibrilleri arasında bir ağ oluşturur. Bu ağ, capraz bağlantı oluşumu ile guclendirilir. Bu capraz bağlar, arabinoksilan kalıntıları, ferulik asit (FA) ve diferulik asit (DFA) gibi asitlerle reaksiyona girdiğinde oluşur. Bu nedenle polisakkarit matrisinin asidik polisakkaritlerden oluştuğu da soylenir. Seluloz mikrofibrillerine ve polisakarit matrisine ek olarak, birincil hucre duvarı ayrıca capraz bağlanan polisakaritler icerir. Bu polisakaritler, karmaşık bir ağ oluşturmak icin seluloz mikrofibrillerini capraz bağlar. Bu capraz bağlanan polisakkaritlerin en onemlisi hemiselulozdur. Selulozun bir turevidir. Kalsiyum ayrıca ağ oluşumunda onemli bir rol oynar. Polisakkarit matrisinde bulunan asidik polisakkaritleri capraz bağlar.
Bakterilerde seluloz sentezi: Bakteriler, bitkiler tarafından seluloz sentezi icin kullanılan aynı enzim ailesini kullanır. Bununla birlikte, bakteriyel enzimler farklı genler tarafından kodlanır. Bir başka hipotez bitkilerin, endosimbiyoz surecinden sonra seluloz sentez enzimlerini bakterilerden aldığını soyler.
Hayvanlarda seluloz sentezi: Seluloz, tunikat ya da tulumlular adı verilen bazı hayvanlar tarafından da sentezlenir. Tunikatlar denizde bulunan omurgasız hayvanlardır. Hayvanın narin vucudunu saran sert bir kabuk bulunmaktadır. Seluloz bu hayvanların kabuğunda bulunur. Seluloz sentezi sureci de bir şekilde bitkilerde ve bakterilerde olduğu gibidir. Selulozun yapısı temelde aynıdır.
[h=3]Seluloliz
[/h] Seluloz bozunma surecine seluloliz (veya selulolizis) denir. Bitkilerde, hayvanlarda ve ısıya maruz kaldığında olmak uzere uc başlık altında ele alınabilir.
Bitkilerde seluloliz: Seluloz, hastalık koşulları dışında bitkilerde normal olarak bozulmaz. Hastalıkların coğunda, patojenler bitki hucre duvarını parcaladıktan sonra bitki hucresine nufuz eder. Hucre duvarının bu bozunması, mikrofibrillerde bulunan selulozu bozan veya parcalayan selulolitik enzimler tarafından gercekleştirilir. Ceşitli selulolitik enzimler toplu olarak selulaz enzimleri olarak bilinir. Bu enzimler ceşitli bakteriler, mantarlar ve diğer bitki parazitleri tarafından uretilir.
Hayvanlarda seluloliz: Seluloz bozunması ya da parcalanması bazı memelilerin sindirim sisteminde gercekleşir. Bitkinin hucre duvarındaki lifleri arasında oluşan geniş capraz bağ nedeniyle selulozu sindirmek genellikle zordur. Bununla birlikte, iyonik cozeltiler vb. gibi bazı polar cozuculerde cozulurse sindirim kolaylaştırılabilir. Seluloz sindirimi, inekler, keciler, koyunlar gibi otoburlarla sınırlıdır. Bu memeliler, sindirim sistemlerinin icinde simbiyotik bir ilişki icinde yaşayan bakterilere sahiptir. Bunlara Cellulomonas (Selulomonas ) ve Ruminococcus bakteri turleri dahildir. Bu bakteriler, bu memelilerin diyetinde bulunan selulozu parcalayan selulaz enzimi uretir. Seluloz bozunmasının parcalanma urunleri, bakteriler tarafından kendi buyumeleri ve coğalmaları icin kullanılır. Bakteriler daha sonra memelinin sindirim sisteminin enzimleri tarafından sindirilir. Bu sayede bakterilerde bulunan seluloz, memeli vucudunun bir parcası haline gelir. Bu surecte iki tur enzim yer alır:
-Selulazlar, zincirde bulunan glikoz kalıntılarına etki eder ve beta 1-4 zincirlerini kırarlar.
-Glukosidazlar, zincirin uclarına etki ederler ve glikozidik bağları kırarak terminal glikoz kalıntılarını uzaklaştırırlar.
Beta 1-4 glikozidik bağları kıran enzimlerin eksikliği nedeniyle seluloz insan sindirim sisteminde sindirilmez.
Termoliz: Termoliz, yuksek sıcaklık veya ısıya maruz kaldığında selulozun parcalanması anlamına gelir. Selulozun termolizi, karbon dioksit ve diğer aerosollerin buharlarına ayrıştığında 350 derecede gercekleşir. Bu sıcaklığa termolitik sıcaklık veya pirolitik sıcaklık denir. Pirolitik sıcaklıktaki seluloz eriyiği, iki ila yedi alt birimden oluşan kısa zincirler icerir. Bu pirolitik sıcaklıkta ortaya cıkan aerosoller, susuz formda seluloz oligomerleri icerir. Bu susuz molekuller eriyikten turetilir.
[h=3]Selulozun Onemi
[/h] Seluloz bitkiler, mikroorganizmalar, hayvanlar ve endustri icin buyuk onem taşımaktadır.
Bitkiler icin selulozun onemi: Seluloz bitki hucrelerine sağlamlık kazandırır. Bitki hucre duvarında bulunan seluloz liflerinin yuksek gerilme mukavemeti, bitki hucrelerinin şeklini ve sertliğini korumaktan sorumludur. Hucre duvarındaki guclu seluloz lifleri sayesinde bitki hucreleri, hipotonik bir cozeltiye yerleştirildiğinde hayvan hucreleri gibi patlamaz.
Mikroorganizmalar icin selulozun onemi: Seluloz, bakteri ve alglerin hucre duvarlarının bir bileşenidir. Bu hucrelere sağlamlık sağladığı gibi şekil ve yapılarını da korur.
Hayvanlar icin selulozun onemi: Keci, koyun, inek, at gibi otoburlarda onemli bir diyet karbonhidrat kaynağıdır. Bu canlılar selulozu sindirebilirler, ihtiyac duydukları enerjiyi ve besinleri yedikleri cimlerden alabilirler. Diğer memelilerde ve insanlarda seluloz sindirilemez ancak diyetlerinde lif şeklinde olması onemlidir. Lif, yiyeceklerin bağırsakta hareket etmesini sağlamak, atıkları vucuttan dışarı itmek yoluyla sindirim sistemine yardımcı olur
Endustriyel onemi:
Seluloz, insanlığın refahı icin farklı endustrilerde kullanılmaktadır. Kullanımlarından bazıları şunlardır:
–Kağıt, mukavva, karton, kalın kartvizit kağıdı ve diğer kağıt urunlerin yapımında kullanılır.
-Tekstil endustrisinde giysi yapımında kullanılır. Pamuk ve diğer bitki lifleri kullanılarak t-shirt ve kot pantolon gibi farklı giysiler yapılır. Selulozdan suni ipek de elde edilmektedir.
-Paketlemelerde işe yarayan selofan yapımında kullanılır.
-Elektrik sektorunde elektrik izolasyon kağıdı yapımında kullanılır.
-Biyoyakıt yapmak icin kullanılır.
-Patlayıcı yapımında ve nitroseluloz uretiminde faydalıdır.
-Farklı ilaclarda stabilizator olarak kullanılır.
-Biyolojik laboratuvarlarda kromatografide sabit (durağan) faz olarak kullanışlıdır.
-Diyette lif takviyesi olarak faydalıdır.
-Ceşitli gıda maddelerinde katkı maddesi olarak yardımcı olur.
-Topaklanma onleyici bir madde rolu oynadığı icin peynirde koruyucu olarak faydalıdır.
Kaynakca:
https://alevelbiology.co.uk/notes/cellulose/
https://www.toppr.com/guides/chemistry/polymers/cellulose/
https://sciencealpha.com/tr/cellulose-properties-production-and-application/
Yazar: Muşerref Ozdaş
[h=3]Selulozun Yapısı
[/h] Bir zincir olarak selulozun kimyasal formulu (C6H10O5)n’dir. Aslında oksijen, karbon ve hidrojenden oluşan karmaşık bir karbonhidrattır. Kokusuz, kiral (ayna goruntusu oluşturabilen), tatsız bir bileşiktir. İlk olarak 1838 yılında Fransız kimyager Anselme Payen tarafından keşfedilmiştir. 1890 yılında, seluloit olarak adlandırılan ilk termoplastiği uretmek icin kullanılmıştır. Selulozun en saf hali, yaklaşık %98 seluloz iceren pamuktur. Ayrıca odunda bulunan seluloz miktarı %40-45, kuru kenevirde ise %57’dir.Seluloz, doğal bir polimer orneğidir. Bir polimer, birbirine yapışmış aynı molekulun uzun ve tekrar eden bir zinciridir. Seluloz, binlerce D-glikoz alt biriminden oluşan uzun, duz zincirli bir polimerdir. Seluloz polimerizasyonu bitki buyudukce ve yeni hucreler oluşturdukca gercekleşir. Selulozdaki glikoz alt birimleri, beta 1-4 glikozidik bağlarla bağlanır. Polimere bir glikoz molekulu eklendiğinde bir molekul su acığa cıkar.
Diğer polisakkaritlerin aksine, glikoz molekullerinin selulozdaki yonelimi terstir. Anomerik karbonun hidroksil grubunun veya bir numaralı karbonun glikoz halkasının duzleminin uzerine yonlendirildiği beta yonelimine sahiptirler. Karbon atomlarının geri kalanının hidroksil grupları, halka duzleminin altına yonlendirilir. Beta 1-4 glikozidik bağlar yapmak icin selulozdaki her alternatif glikoz molekulu ters cevrilir. Karbon 1’in hidroksil grubu yukarı doğru, karbon 4’unki ise aşağı doğru yonlendirilir. Bir beta 1-4 glikozidik bağ yapmak icin, bu molekullerden birinin ters cevrilmesi gerekir, boylece her iki hidroksil grubu da aynı duzleme gelir. Selulozdaki her alternatif glikoz molekulunun ters cevrilmesinin nedeni budur. Seluloz dallanmamış bir molekuldur. Glikozun polimerik zincirleri doğrusal bir duzende duzenlenmiştir. Nişasta veya glikojenden farklı olarak, bu zincirler herhangi bir kıvrılma, sarmal oluşumu veya dallanma yapmazlar. Aksine, bu zincirler birbirine paralel olarak duzenlenmiştir. Bu zincirler arasında hidrojen atomları ve zincirleri sıkıca bir arada tutan hidroksil grupları nedeniyle hidrojen bağları oluşur. Bu, sağlam ve guclu olan seluloz mikrofibrillerinin oluşumu ile sonuclanır. Seluloz, bitki hucrelerinde seluloz mikrofibrilleri şeklinde bulunur. Bu mikrofibriller birlikte polisakkarit veya seluloz matrisi oluşturur.
[h=3]Selulozun Ozellikleri[/h] Seluloz, ozellikleri bakımından diğer polisakkaritlerden farklıdır. Selulozun benzersiz ozellikleri, benzersiz yapısından kaynaklanmaktadır. Ozelikleri aynı zamanda selulozda bulunan glikoz alt birimlerinin sayısına da bağlıdırlar. Seluloz aşağıdaki ozelliklere sahiptir;
-Doğada en bol bulunan karbonhidrattır.
-Beyaz toz gorunumunde olan kristalimsi bir katıdır.
-Mikrofibrillerindeki tek tek zincirler arasında bulunan sağlam hidrojen bağları nedeniyle yuksek gerilme mukavemetine sahiptir. Seluloz mikrofibrillerinin gerilme mukavemeti mukavemeti, celiğinkine cok benzer.
-Selulozdaki glikoz molekullerinin alternatif duzenlemesi de selulozun yuksek gerilme mukavemetine katkıda bulunur.
-Organik cozuculer icinde cozunur, suda cozunmez.
-Molar kutlesi mol başına 162.1406 gramdır.
-Yoğunluğu cm kup başına 1,5 gramdır.
-Erime noktası 260-270 santigrat derecedir.
-Kendine ve başta su olmak uzere hidroksil iceren maddelere karşı guclu bir afiniteye sahiptir.
-Suya karşı cok reaktiftir. Su molekuler kucukluğu, bu reaksiyonları seluloz zincirleri ile teşvik eder ve sonuc olarak hemen hidrojen bağları oluşturur.
-Yuksek sıcaklıkta, konsantre mineral asitlerle muamele edilerek glikoza ayrılabilir.
-Nişastaya kıyasla doğada daha kristaldir.
[h=3]Canlılarda Seluloz Sentezi[/h] Seluloz hayvanlarda sentezlenmez. Sentezi esas olarak bazı spesifik hayvanlarla birlikte bitkiler ve bakterilerle sınırlıdır.
Bitkilerde seluloz sentezi: Bitkilerde seluloz sentezi hucre zarında bulunan, rozet terminal kompleksler adı verilen hucre zarında bulunan ozel kompleksler uzerinde gercekleşir. Bu kompleksler, plazma zarında serbest yuzebilme yeteneğine sahip heksamerik transmembran proteinleridir ve en az uc seluloz sentaz enzimi icerirler. Bu transmembran rozetler iki işlevi yerine getirir:
-Seluloz zincirinin oluşumu veya polimerizasyon.
-Seluloz mikrofibrillerinin birleştirilmesi.
*Polimerizasyon: Seluloz zincir sentezi sureci, rozet terminal komplekslerinin sitoplazmik ucunda başlar. Seluloz sentaz enzimleri, UDP-glikoz tarafından sağlanan glikoz kalıntılarını kullanır. İlk aşamada, glikoz-6-fosfat, bitki hucrelerinin sitoplÂzmasında fosfoglukomutaz enzimi tarafından glikoz-1-fosfata donuşturulur. Bu adım nişasta, glikojen ve seluloz sentezinde yaygındır. Bir sonraki adımda, UTP ve glukoz-1-fosfat, UDP-glukoz oluşturmak uzere reaksiyona girer ve bir pirofosfat molekulu salınır. Pirofosfatın hidrolizi bu adımı geri dondurulemez hale getirir. Aynı zamanda seluloz sentezinde hız sınırlayıcı adımdır. Selulaz sentaz, seluloz zincirlerinin sentezi icin bir ateşleme fitili, başlatıcı gerektirir. Steroid molekulu sitosterol-beta-glukozit, seluloz sentezinde başlatıcı işlevi gorur. Seluloz sentaz, UDP-glukoz molekulleri tarafından sağlanan glikoz kalıntılarını kullanarak başlatıcı uzerinde bir seluloz zinciri oluşturmaya başlar. Uzun bir seluloz salan UDP molekulleri zinciri oluşturmak icin beta 1-4 glikosidik bağlar yoluyla glikoz kalıntılarını birleştirir. UDP molekulleri daha sonra belirli kinazlar tarafından UTP’ye donuşturulebilir.
*Seluloz mikrofibrillerin birleştirilmesi: Seluloz zinciri belirli bir uzunluğa ulaştığında, sitoplazmada bulunan selulaz enzimi bu zinciri başlatıcıdan ayırır. Rozet kompleksleri bu zinciri plazma zarından hucre duvarına taşır. Hucre duvarında farklı seluloz zincirleri birbirine paralel dizilir ve aralarında hidrojen bağları oluşur. Bu, yuksek gerilme mukavemetine sahip seluloz mikrofibrillerin oluşumu ile sonuclanır. Diğer şeker molekulleri bu seluloz mikrofibriller ile etkileşime girdiğinde polisakkarit matrisi oluşur. Bitkilerin birincil hucre duvarında, glukanlar ve arabinoksilanlar, polisakkarit matrisinin iki ana bileşenidir. Bu polisakkaritler birbirleriyle etkileşir ve seluloz mikrofibrilleri arasında bir ağ oluşturur. Bu ağ, capraz bağlantı oluşumu ile guclendirilir. Bu capraz bağlar, arabinoksilan kalıntıları, ferulik asit (FA) ve diferulik asit (DFA) gibi asitlerle reaksiyona girdiğinde oluşur. Bu nedenle polisakkarit matrisinin asidik polisakkaritlerden oluştuğu da soylenir. Seluloz mikrofibrillerine ve polisakarit matrisine ek olarak, birincil hucre duvarı ayrıca capraz bağlanan polisakaritler icerir. Bu polisakaritler, karmaşık bir ağ oluşturmak icin seluloz mikrofibrillerini capraz bağlar. Bu capraz bağlanan polisakkaritlerin en onemlisi hemiselulozdur. Selulozun bir turevidir. Kalsiyum ayrıca ağ oluşumunda onemli bir rol oynar. Polisakkarit matrisinde bulunan asidik polisakkaritleri capraz bağlar.
Bakterilerde seluloz sentezi: Bakteriler, bitkiler tarafından seluloz sentezi icin kullanılan aynı enzim ailesini kullanır. Bununla birlikte, bakteriyel enzimler farklı genler tarafından kodlanır. Bir başka hipotez bitkilerin, endosimbiyoz surecinden sonra seluloz sentez enzimlerini bakterilerden aldığını soyler.
Hayvanlarda seluloz sentezi: Seluloz, tunikat ya da tulumlular adı verilen bazı hayvanlar tarafından da sentezlenir. Tunikatlar denizde bulunan omurgasız hayvanlardır. Hayvanın narin vucudunu saran sert bir kabuk bulunmaktadır. Seluloz bu hayvanların kabuğunda bulunur. Seluloz sentezi sureci de bir şekilde bitkilerde ve bakterilerde olduğu gibidir. Selulozun yapısı temelde aynıdır.
[h=3]Seluloliz
[/h] Seluloz bozunma surecine seluloliz (veya selulolizis) denir. Bitkilerde, hayvanlarda ve ısıya maruz kaldığında olmak uzere uc başlık altında ele alınabilir.Bitkilerde seluloliz: Seluloz, hastalık koşulları dışında bitkilerde normal olarak bozulmaz. Hastalıkların coğunda, patojenler bitki hucre duvarını parcaladıktan sonra bitki hucresine nufuz eder. Hucre duvarının bu bozunması, mikrofibrillerde bulunan selulozu bozan veya parcalayan selulolitik enzimler tarafından gercekleştirilir. Ceşitli selulolitik enzimler toplu olarak selulaz enzimleri olarak bilinir. Bu enzimler ceşitli bakteriler, mantarlar ve diğer bitki parazitleri tarafından uretilir.
Hayvanlarda seluloliz: Seluloz bozunması ya da parcalanması bazı memelilerin sindirim sisteminde gercekleşir. Bitkinin hucre duvarındaki lifleri arasında oluşan geniş capraz bağ nedeniyle selulozu sindirmek genellikle zordur. Bununla birlikte, iyonik cozeltiler vb. gibi bazı polar cozuculerde cozulurse sindirim kolaylaştırılabilir. Seluloz sindirimi, inekler, keciler, koyunlar gibi otoburlarla sınırlıdır. Bu memeliler, sindirim sistemlerinin icinde simbiyotik bir ilişki icinde yaşayan bakterilere sahiptir. Bunlara Cellulomonas (Selulomonas ) ve Ruminococcus bakteri turleri dahildir. Bu bakteriler, bu memelilerin diyetinde bulunan selulozu parcalayan selulaz enzimi uretir. Seluloz bozunmasının parcalanma urunleri, bakteriler tarafından kendi buyumeleri ve coğalmaları icin kullanılır. Bakteriler daha sonra memelinin sindirim sisteminin enzimleri tarafından sindirilir. Bu sayede bakterilerde bulunan seluloz, memeli vucudunun bir parcası haline gelir. Bu surecte iki tur enzim yer alır:
-Selulazlar, zincirde bulunan glikoz kalıntılarına etki eder ve beta 1-4 zincirlerini kırarlar.
-Glukosidazlar, zincirin uclarına etki ederler ve glikozidik bağları kırarak terminal glikoz kalıntılarını uzaklaştırırlar.
Beta 1-4 glikozidik bağları kıran enzimlerin eksikliği nedeniyle seluloz insan sindirim sisteminde sindirilmez.
Termoliz: Termoliz, yuksek sıcaklık veya ısıya maruz kaldığında selulozun parcalanması anlamına gelir. Selulozun termolizi, karbon dioksit ve diğer aerosollerin buharlarına ayrıştığında 350 derecede gercekleşir. Bu sıcaklığa termolitik sıcaklık veya pirolitik sıcaklık denir. Pirolitik sıcaklıktaki seluloz eriyiği, iki ila yedi alt birimden oluşan kısa zincirler icerir. Bu pirolitik sıcaklıkta ortaya cıkan aerosoller, susuz formda seluloz oligomerleri icerir. Bu susuz molekuller eriyikten turetilir.
[h=3]Selulozun Onemi
[/h] Seluloz bitkiler, mikroorganizmalar, hayvanlar ve endustri icin buyuk onem taşımaktadır.Bitkiler icin selulozun onemi: Seluloz bitki hucrelerine sağlamlık kazandırır. Bitki hucre duvarında bulunan seluloz liflerinin yuksek gerilme mukavemeti, bitki hucrelerinin şeklini ve sertliğini korumaktan sorumludur. Hucre duvarındaki guclu seluloz lifleri sayesinde bitki hucreleri, hipotonik bir cozeltiye yerleştirildiğinde hayvan hucreleri gibi patlamaz.
Mikroorganizmalar icin selulozun onemi: Seluloz, bakteri ve alglerin hucre duvarlarının bir bileşenidir. Bu hucrelere sağlamlık sağladığı gibi şekil ve yapılarını da korur.
Hayvanlar icin selulozun onemi: Keci, koyun, inek, at gibi otoburlarda onemli bir diyet karbonhidrat kaynağıdır. Bu canlılar selulozu sindirebilirler, ihtiyac duydukları enerjiyi ve besinleri yedikleri cimlerden alabilirler. Diğer memelilerde ve insanlarda seluloz sindirilemez ancak diyetlerinde lif şeklinde olması onemlidir. Lif, yiyeceklerin bağırsakta hareket etmesini sağlamak, atıkları vucuttan dışarı itmek yoluyla sindirim sistemine yardımcı olur
Endustriyel onemi:
Seluloz, insanlığın refahı icin farklı endustrilerde kullanılmaktadır. Kullanımlarından bazıları şunlardır:
–Kağıt, mukavva, karton, kalın kartvizit kağıdı ve diğer kağıt urunlerin yapımında kullanılır.
-Tekstil endustrisinde giysi yapımında kullanılır. Pamuk ve diğer bitki lifleri kullanılarak t-shirt ve kot pantolon gibi farklı giysiler yapılır. Selulozdan suni ipek de elde edilmektedir.
-Paketlemelerde işe yarayan selofan yapımında kullanılır.
-Elektrik sektorunde elektrik izolasyon kağıdı yapımında kullanılır.
-Biyoyakıt yapmak icin kullanılır.
-Patlayıcı yapımında ve nitroseluloz uretiminde faydalıdır.
-Farklı ilaclarda stabilizator olarak kullanılır.
-Biyolojik laboratuvarlarda kromatografide sabit (durağan) faz olarak kullanışlıdır.
-Diyette lif takviyesi olarak faydalıdır.
-Ceşitli gıda maddelerinde katkı maddesi olarak yardımcı olur.
-Topaklanma onleyici bir madde rolu oynadığı icin peynirde koruyucu olarak faydalıdır.
Kaynakca:
https://alevelbiology.co.uk/notes/cellulose/
https://www.toppr.com/guides/chemistry/polymers/cellulose/
https://sciencealpha.com/tr/cellulose-properties-production-and-application/
Yazar: Muşerref Ozdaş