摘要:本文着重了植物和微生物合成纤维素、降解纤维素的原理及路径,旨在引导学生关注纤维素对地球的重要作用,关注人类自身进展与地球资源的关系
关键词:纤维素;光合作用;葡萄糖;纤维素降解1838 年法国农业学家佩因(A
Payen)从植物中提取某种化合物时分离出一种物质,由于该物质是在破坏细胞组织后得到的,并且几乎在所有植物体内都存在,因此,佩因把它用 cell(细胞)和 lose“(遭受破坏)合成了一个新名词,称为 cellulose”“,意思是细胞 破”裂 后的产物[1]
地球上,植物通过光合作用,每年产生约 1000 亿吨纤维素[2],是地球上最重要的资源之一,将在后石油时代发挥更大的作用,将是一切化学工业的基础原料
纤维素主要存在于棉花、树木、苎麻、亚麻、竹、草和花中,是植物细胞壁的主要组成部分,这些植物通过光合作用将空气中的二氧化碳和水转化为纤维素,其主要化学反应过程为[3]:CO2+H2O→CH2O+O2(反应条件:光能和叶绿体)6H2O + 6CO2+→阳光C6H12O6(葡萄糖)+6O2(与叶绿素产生化学作用)H2O→2H+2e-+1/2O2(水的光解)NADP+ +2e-+H+→NADPH(递氢)ADP+Pi+→能量 ATP(递能)CO2+C5→化合物2C3 化合物(二氧化碳的固定)2C3 化合物+4NADPH→C3 糖(有机物的生成或称为 C3 的还原)C3→(一部分)C5 化合物(C3 再生 C5)C3→(一部分) 储能物质(如葡萄糖、蔗糖、淀粉,有的还生成脂肪)因此,植物合成纤维素的同时,还伴随合成木质素、半纤维素和淀粉等,不能产生纯纤维素
事实上,除了植物外,动物界也产生纤维素,如被囊纲(Tunicata class)内有些海洋生物的外膜中就有动物纤维素(tunicin)
还有某些微生物也产生纤维素,如醋酸杆菌属、无色杆菌属(Achromobacte