Diferenzas entre revisións de «Lignina»

m
Arranxos varios, replaced: {{listaref|2}} → {{Listaref|30em}} using AWB
m (Anxiospermas)
m (Arranxos varios, replaced: {{listaref|2}} → {{Listaref|30em}} using AWB)
A '''lignina''' é un composto químico [[polímero|polimérico]] moi complexo obtido normalmente da [[madeira]], e parte integral da [[parede celular]] secundaria das plantas <ref>Lebo, Stuart E. Jr.; Gargulak, Jerry D. and McNally, Timothy J. (2001). "Lignin". Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons, Inc. doi:10.1002/0471238961.12090714120914.a01.pub2. http://www.mrw.interscience.wiley.com/emrw/9780471238966/kirk/article/lignlin.a01/current/pdf. Consultado 16-03-2012.
</ref> e algunhas [[alga]]s. <ref name='martone2009'>{{Cita publicación periódica
| doi = 10.1016/j.cub.2008.12.031
| year = 2009
| issn = 0960-9822
| pmid = 19167225
| journal = Current biology : CB}}</ref> A madeira pode entenderse quimicamente como formada por fibras de [[celulosa]] (e outros [[polisacárido]]s) embebidas nunha matriz de lignina. O termo lignina foi introducido en 1819 por [[Augustin Pyramus de Candolle|de Candolle]] e procede da palabra latina ''lignum'', <ref name="eero">{{cita libro|autor= E. Sjöström|título= Wood Chemistry: Fundamentals and Applications|editor= [[Academic Press]]|ano= 1993|isbn= 012647480X}}</ref> que significa madeira. É un dos [[polímero]]s orgánicos máis abundantes, só superado pola [[celulosa]], e contén o 30% do carbono orgánico non fósil, <ref name=boerjan>{{Cita publicación periódica| author = W. Boerjan, J. Ralph, M. Baucher| year = 2003| title = Lignin bios| journal = Ann. Rev. Plant Biol.| volume = 54| issue = 1| pages = 519–549| doi = 10.1146/annurev.arplant.54.031902.134938| pmid = 14503002}}</ref> e constitúe de un cuarto a un terzo da masa seca da madeira. Como [[biopolímero]], a lignina é rara debido á súa heteroxeneidade e falta dunha estrutura primaria definida. Non é un [[carbohidrato]], a diferenza doutros compoñentes da parede celular. A súa función máis importante é dar sostén á planta ao fortalecer a madeira ([[xilema]]) das árbores, dándolles resistencia á compresión. <ref>(1995, Biology, Arms and Camp ).</ref><ref>Anatomy of Seed Plants, Esau, 1977</ref><ref>Wardrop; The structure of the cell wall in lignified collenchyma of ''Eryngium'' sp.; Aust. J. Botany, 17:229-240, 1969</ref>
 
A produción industrial global de lignina illada é de arredor de 1,1 millóns de toneladas ao ano e utilízase en forma de lignosulfonato hidrosoluble como dispersante, aglutinante e adhesivo na construción, minaría, alimentación animal ou agricultura. <ref>[http://www.nnfcc.co.uk/publications/nnfcc-renewable-chemicals-factsheet-lignin NNFCC Renewable Chemicals Factsheet: Lignin]</ref>
 
== Funcións biolóxicas ==
A lignina enche os espazos que hai na [[parede celular]] entre as fibras de [[celulosa]], [[hemicelulosa]], e [[pectina]], especialmente nas [[traqueida]]s, [[esclereida]]s e [[elemento dos vasos|elementos dos vasos]] do [[xilema]]. Está unida [[covalente]]mente á hemicelulosa e, por tanto, forma unha rede de enlaces cos [[polisacárido]]s da planta, dándolle resistencia mecánica á parede celular e a toda a planta. O proceso de impregnación da parede celular destas células de lignina chámase '''lignificación'''. <ref>{{Cita publicación periódica|last=Chabannes|first=M.|coauthors=''et al.''
|year=2001|title=''In situ'' analysis of lignins in transgenic tobacco reveals a differential impact of individual transformations on the spatial patterns of lignin deposition at the cellular and subcellular levels|journal=Plant J.|pages=271–282|volume=28|doi=10.1046/j.1365-313X.2001.01159.x|pmid=11722770|issue=3}}</ref> É especialmente abundante na madeira resistente á compresión e escasa na resistente á tensión.
 
A lignina xoga un importante papel na condución de auga nos talos da planta. O compoñente polisacárido da parede celular da planta é moi [[hidrofílico]] e permeable á auga, entanto que a lignina é máis [[hidrofóbico|hidrofóbica]]. A rede de enlaces entre os polisacátridos e a lignina é un obstáculo para a absorción de auga na parede celular. Deste xeito, a lignina fai posible que o tecido vascular das plantas conduza a auga eficientemente (a auga non sae dos vasos condutores doadamente).<ref name=sarkanen>{{cita libro|autor=K.V. Sarkanen & C.H. Ludwig (eds)|ano=1971|título=Lignins: Occurrence, Formation, Structure, and Reactions|location=New York|editor=Wiley Intersci.}}</ref> A lignina está presente en todas as [[planta vascular|plantas vasculares]], pero non nas [[briófita]]s, o que apoia a idea de que a misión orixinal da lignina era só o transporte de auga. Porén, está presente tamén nas [[algas vermellas]], o que parece suxerir que o antepasado común de plantas e algas vermellas tamén podía sintetizar lignina. Isto suxeriría que a súa función orixinal era estrutural; e desempeña esta función na alga vermella ''[[Calliarthron]]'', na que soporta as unións entre os segmentos calcificados. <ref name='martone2009'/>
 
== Función ecolóxica ==
[[Ficheiro:LigninPolymerisation.png|miniatura|200px|'''Fig. 4''': Polimerización do [[alcohol coniferílico]] para formar lignina. A reacción ten dúas rutas alternativas [[catalise|catalizadas]] por dous encimas oxidativos diferentes, [[peroxidase]]s ou [[oxidase]]s.]]
 
A lignina é unha macromolécula [[mestura racémica|racémica]] reticular cunha [[masa molecular]] superior a 10.000 [[Dalton (unidade)|daltons]]. É relativamente [[hidrofóbico|hidrofóbica]] e de natureza [[aromaticidade|aromática]]. O grao de polimerización que ten na natureza é difícil de medir, xa que se fragmenta durante a súa extracción e a [[molécula]] consta de varios tipos de subestruturas que parecen repetirse dunha maneira caótica. Describíronse diferentes tipos de lignina dependendo do medio utilizado para o seu illamento. <ref>{{cite web |url=http://www.lignin.org/01augdialogue.html |title=Lignin and its Properties: Glossary of Lignin Nomenclature |accessdate=2007-10-14 |last= |first= |coauthors= | year=2001 |work=Dialogue/Newsletters Volume 9, Number 1 |publisher=Lignin Institute}}</ref>
 
Hai tres monómeros de [[monolignol]], que están [[metoxi]]lados en distintos graos: o [[alcohol paracumarílico|alcohol ''p''-cumarílico]], [[alcohol coniferílico]], e [[alcohol sinapílico]]<ref>{{cita libro|autor= K. Freudenberg & A.C. Nash (eds)|ano=1968|título=Constitution and Biosynthesis of Lignin|location=Berlin|editor=Springer-Verlag}}</ref> (Figure 3). Estes lignois son incorporados á lignina en forma dos [[fenilpropanoide]]s ''p''-hidroxifenil (H), guaiacil (G), e siringal (S), respectivamente. <ref name=boerjan/> As [[ximnosperma]]s teñen unha lignina que consiste case enteiramente en guaiacil, con pequenas cantidades de ''p''-hidroxifenil. A das [[anxiospermas]] [[dicotiledónea]]s é xeralmente unha mestura de guaiacil e siringal (con pouco ''p''-hidroxifenil), e a das [[monocotiledónea]]s é unha mestura dos tres. <ref name=boerjan/> Todas as ligninas teñen pequenas cantidades de monolignois incompletos ou modificados, e abundan outros monómeros en plantas non leñosas. <ref>{{Cita publicación periódica|author=J. Ralph, ''et al.''|year=2001|title=Elucidation of new structures in lignins of CAD- and COMT-deficient plants by NMR|journal=Phytochem.| volume=57|issue=6 |pages=993–1003|doi=10.1016/S0031-9422(01)00109-1}}</ref>
 
A [[tioglicólise]] é unha técnica analítica para a cuantificación da lignina. <ref>Elicitor-Induced Spruce Stress Lignin (Structural Similarity to Early Developmental Lignins). B. M. Lange, C. Lapierre and H. Sandermann Jr, Plant Physiology, July 1995, vol. 108, no. 3, pp. 1277-1287, {{doi|10.1104/pp.108.3.1277}}</ref> A estrutura da lignina pode tamén estudarse por simulaciñon computacional. <ref>{{Cita publicación periódica |last1=Glasser |first1=Wolfgang G. |last2=Glasser |first2=Heidemarie R. |title=Simulation of Reactions with Lignin by Computer (Simrel). II. A Model for Softwood Lignin |journal=Holzforschung |volume=28 |issue=1 |pages=5–11, 1974 |year=1974 |doi=10.1515/hfsg.1974.28.1.5}}</ref>
 
== Biosíntese ==
A biosíntese de lignina (Figure 4) empeza no [[citosol]] coa síntese de monolignois [[glicosilación|glicosilados]] a partir do [[aminoácido]] [[fenilalanina]]. Estas primeiras reaccións son compartidas coa vía dos fenilpropanoides. A [[glicosa]] unida á molécula fai que esta sexa hidrosoluble e menos tóxica. Unha vez transportada a tavés da [[membrana plasmática]] ao [[apoplasto]], a glicosa é retirada da molécula e a polimerización pode comezar.{{cómpre referencia|data=xullo de 2007}} Boa parte do seu anabolismo non se coñece mesmo despois dun século de estudos. <ref name=boerjan/>
 
O paso de [[polimerización]], que é un enlace radical-radical, é catalizado por encimas oxidativos. Na parede celular da planta están presentes tanto [[peroxidase]]s coma [[laccase]]s, e non se sabe se un ou ambos os grupos de encimas participan na polimerización. Tamén poderían estar implicados oxidantes de baixo peso molecular. Os encimas oxidativos catalizan a formación de radicais de monolignol. Dise xeralmente que estes radicais sofren unha polimerización non catalizada para formar o [[polímero]] de lignina, pero esta hipótese foi recentemente posta en dúbida. <ref>{{Cita publicación periódica |author=Davin, L.B. |coauthors=Lewis, N.G. |year=2005 |title=Lignin primary structures and dirigent sites |journal=Current Opinion in Biotechnology |volume=16 |pages=407–415 |doi=10.1016/j.copbio.2005.06.011 |pmid=16023847 |issue=4}}</ref> A teoría alternativa implica un control biolóxico inespecífio, pero non está aínda amplamente aceptada.
 
== Biodegradación ==
A biodegradación da lignina orixinaría a destrución da madeira, especialmente nas construcións de madeira, pero non é doada. Porén, a biodegradación da lignina é un prerrequisito para o procesamenteo de [[biofuel]] a partir de materia prima vexetal. Os modos actuais de procesamento orixinan algúns residuos problemáticos despois de procesar os contidos dixeribles ou degradables. A mellora dos modos de degradación da lignina faría que a produción fose máis eficiente.
 
A lignina é indixerible polos encimas animais, pero algúns [[Fungo (bioloxía)|fungos]] (como ''Polyporus squamosus'') e [[bacteria]]s poden secretar [[ligninase]]s (tamén chamadas ''lignases'') que poden degradar o polímero. Os detalles da biodegradación non se coñecen. A vía utilizada depende do tipo de pudrición da madeira realizada polos fungos. Os encimas implicados poden empregar radicais libres para as reaccións de despolimerización. <ref>{{cita libro|autor= Michael J. Carlile, Sarah C. Watkinson|título= The Fungi|editor= [[Academic Press]]|ano= 1994|isbn= 0-12-159959-0}}</ref> Encimas lignolíticos ben coñecidos son a manganeso peroxidase, lignina peroxidase e celobiosa deshidroxenase. Ademais, debido aos seus enlaces cruzados cos outros compoñentes da parede celular, a lignina minimiza a accesibilidade da celulosa e hemicelulosa aos encimas microbianos. Por tanto, en xeral a lignina está asociada coa redución da dixestibilidade do conxunto da biomasa vexetal, o cal axuda a defender as plantas contra [[patóxeno]]s e [[praga (agricultura)|pragas]].<ref name=sarkanen/>
 
A degradación da lignina fana fungos e bacterias. A [[lignina peroxidase]] (ou "[[ligninase]]", con [[número EC]] 1.14.99) é unha [[hemoproteína]] do fungo ''[[Phanerochaete chrysosporium]] '' que presenta varias reaccións de degradación da lignina, todas dependentes do [[peróxido de hidróxeno]] para poder incorporar osíxeno molecular nos produtos de reacción. Hai tamén outros encimas microbianos que se cre están envolvidos na biodegradación da lignina, como a manganeso peroxidase, laccase, e celobiosa deshidroxenase.
 
Os compostos relacionados coa lignina poden ser posteriormente procesados polas bacterias. Por exemplo, a bacteria aeróbica [[Gram-negativa]] do solo ''[[Sphingomonas paucimobilis]]'' pode degradar os compostos químicos bifenilo relacionados coa lignina. <ref>[http://aem.highwire.org/cgi/content/abstract/64/7/2520 Cloning of a Sphingomonas paucimobilis SYK-6 Gene Encoding a Novel Oxygenase That Cleaves Lignin-Related Biphenyl and Characterization of the Enzyme. Xue Peng, Takashi Egashira, Kaoru Hanashiro, Eiji Masai, Seiji Nishikawa, Yoshihiro Katayama, Kazuhide Kimbara and Masao Fukuda, Appl Environ Microbiol, July 1998, p. 2520-2527, Vol. 64, No. 7]</ref>
 
== Pirólise ==
== Importancia económica ==
[[Ficheiro:Arboform-2.jpg|miniatura|dereita|Medallón feito con Arboform, unha substancia similar ao plástico obtida da lignina.]]
A [[madeira]] moi lignificada ten unha gran duración e é unha boa materia prima para moitas aplicacións. É tamén un excelente combustible, xa que a lignina produce máis enerxía ao arder cá celulosa. A polpa de madeira de alto rendemento ou mecánica utilizada para facer papel de prensa contén a maioría da lignina presente inicialmente na madeira. Esta lignina é a responsable de que o papel de periódico se poña amarelo co tempo. <ref name="eero"/> A lignina debe ser retirada da polpa de madeira antes de producir a partir dela papel branqueado de alta calidade.
 
No proceso do sulfito para facer polpa de madeira, a lignina é eliminada da polpa como [[sulfonato]]s. Estes [[lignosulfonato]]s teñen varias aplicacións:<ref>{{cite web|url=http://www.lignin.org/whatis.html|title=Uses of lignin from sulfite pulping|accessdate=2007-09-10}}</ref>
 
* [[Dispersante]]s no [[cemento (construción)|cemento]] de alto rendemento, tratamento de augas e tinturas téxtiles.
 
* Aditivos en aplicacións especializadas da industria de extracción de petróleo ou en produtos químicos de uso agrícola.
 
* Materia prima para varios produtos químicos, como a [[vanilina]], [[Dimetil sulfóxido|DMSO]], [[etanol]], o azucre [[xilitol]], e [[ácido húmico]].
 
* Axente ambientalmente sostible para a supresión do po das estradas.
 
A lignina eliminada polo [[proceso kraft]] (método do sulfato) xeralmente se queima para ser utilizada como combustible, fornecendo enerxía para mover o muíño para facer polpa e os procesos asociados.
 
Máis recentemente, a lignina extraída de salgueiros arbustivos foi utilizada con éxito para producir escuma de [[poliuretano]] expandido. <ref>[http://www.genesis.co.nz/Press+Releases/2007/GREEN+PLASTIC+PRODUCED+FROM+BIOJOULE+MATERIAL.html Green plastic produced from biojoule material] BioJoule Technologies Press Release, 12 July 2007.</ref>
 
En 1998, a compaía alemá ''[[Tecnaro]]'' desenvolveu un proceso para converter a lignina nunha substancia chamada [[Arboform]], a cal se comporta de xeito idéntico ao plástico para a inxección en moldes. Por tanto, pode utilizarse en moitas aplicacións en substitución do plástico, e cando o material sexa desbotado pode simplemente queimarse como se fose madeira. <ref>[http://www.msnbc.msn.com/id/28283260/ A greener alternative to plastics: liquid wood] from [[MSNBC]]</ref>
 
== Notas ==
{{listarefListaref|230em}}
 
[[Categoría:Fenilpropanoides]]
393.002

edicións