Cellulose
Définition
La cellulose est un polysaccharide à N unités de glucose qui constitue la partie principale des parois cellulaires des plantes. Elle est la matière première de nombreux produits manufacturés (tels que papier et cellophane).
La cellulose est un biopolymère de type homopolysaccharide composé exclusivement de molécules de β-glucose (jusqu'à plusieurs milliers). La cellulose est la biomolécule organique la plus abondante puisqu'elle forme la plus grande partie de la biomasse terrestre.
La structure de la cellulose :
La cellulose est un polysaccharide linéaire et semi-cristallin présentant une structure poreuse tridimensionnelle riche en monomères de D-glucose répétés. Ces groupes fonctionnels sont liés par des liaisons β-1,4 entre les carbones C1 et C4 d'unités voisines. Ces liaisons favorisent la formation de liaisons hydrogène intermoléculaires robustes, conduisant au développement de régions cristallines et amorphes qui s'organisent en microfilaments et en fibres. Les chaînes de cellulose étendues s'alignent horizontalement pour former des nanofibres et leurs faisceaux, appelés microfibres.
Explications
La cellulose est un polysaccharide morphogénique essentiel, indispensable à la stabilité des parois cellulaires végétales et constituant une matière première importante pour diverses industries de fibres et de biocarburants d'origine végétale.
La cellulose est un polymère cristallin du glucose, constituant le composé rigide principal de la paroi de nombreux organismes. C'est aussi un polysaccharide formé de nombreuses molécules de glucose, un polyoside (ou polyholoside) avec carbone, unies par des liaisons glucosidiques. Elle peut aussi être produite par certains êtres vivants appartenant au royaume des protistes.
La cellulose est l'un des constituants principaux des parois cellulaires végétales (environ 33 % de la masse végétale), associé à la lignine, à l'hémicellulose et à la pectine et non digestible par l'homme, constituant une fibre alimentaire. Certains animaux, en particulier les ruminants, peuvent digérer la cellulose à l'aide de microorganismes symbiotiques (méthanogenèse).
Découverte et usages
La cellulose est une fibre alimentaire faisant partie des tissus végétaux. Elle n'est pas digérée dans le système digestif humain, quoique partiellement dégradée par les bactéries intestinales de l'homme. C'est une matière à consistance ferme, très répandue dans le règne végétal, polymère de glucose, constituant du papier.
La cellulose est un matériau naturel et renouvelable en ce qu'elle est obtenue en extrayant les fibres de cellulose du coton et de la pâte de bois pour obtenir une pâte transparente qui peut ensuite être colorée, transformée et moulée en différentes formes.
Les humains ont toujours utilisé la cellulose comme polymère naturel, par exemple dans le papier ou le coton, mais les scientifiques développent maintenant des moyens de libérer des microfibrilles individuelles (voir microfibrille), des microfibrilles de cellulose, pour créer de nouvelles technologies.
La cellulose est la substance la plus fréquemment trouvée dans la paroi des cellules végétales et a été découverte en 1838.
La cellulose se trouve dans le coton :
La cellulose est obtenue de végétaux naturels comme le coton (matière fibreuse). Les fibres de coton représentent la forme naturelle la plus pure de la cellulose, contenant plus de 90 % de cet hydrate de carbone.
La cellulose est la matière première du papier et des tissus de fibres naturelles. Il est également utilisé dans la fabrication d'explosifs (le plus connu est la nitrocellulose ou "poudre pour armes"), celluloïd, soie artificielle, Vernis et est utilisé comme isolant thermique et acoustique, comme sous-produit de papier recyclé concassé.
Voir aussi les complexes synthétisant la cellulose.
Dans l'embranchement du tunicier, la cellulose est remplacée par la tunicine.
Structure
La cellulose est formée par la liaison de molécules de β-D-glucose par des liaisons β-1,4-O-glucosidiques. En s'hydrolysant complètement, on obtient du glucose. La cellulose est une longue chaîne de polymères de poids moléculaire variable, de formule empirique (C6H10O5)n, avec une valeur minimale de n = 200.
Il a une structure linéaire ou fibreuse, dans laquelle de multiples liaisons hydrogène sont établies entre les groupes hydroxyles de différentes chaînes juxtaposées de glucose, les rendant impénétrables à l'eau, ce qui le rend insoluble dans l'eau, et les fibres compactes originaires qui constituent la paroi cellulaire des cellules végétales.
L'hémicellulose dans une cellule végétale :
La cellulose apparaît sous forme d'hémicellulose, avec d'autres polysaccharides dont les microfibrilles de cellulose, dans la paroi cellulaire végétale.
Fonction
La cellulose est un polysaccharide structural dans les plantes, car elle fait partie des tissus de soutien. La paroi d'une jeune cellule végétale contient environ 40 % de cellulose, avec 50 % dans le bois, tandis que l'exemple le plus pur de la cellulose est le coton, avec un pourcentage supérieur à 90 %.
Bien qu'il soit formé par le glucose, les animaux ne peuvent pas utiliser la cellulose comme source d'énergie, car ils n'ont pas la cellulase, l'enzyme nécessaire pour rompre les liaisons β-1,4-glucosidiques et donc les animaux ne peuvent pas le digérer. Cependant, il est important de l'inclure dans l'alimentation humaine (fibres alimentaires) car lorsqu'il est mélangé avec les fèces, il facilite la digestion et aide à la constipation.
Dans le système digestif des ruminants (pré-estomacs), d'autres herbivores et des termites, il y a des microorganismes, beaucoup de méthanogènes, qui possèdent de la cellulase et parviennent à rompre la liaison β-1,4-glucosidique. Le polysaccharide est hydrolysé, des molécules de glucose sont disponibles comme source d'énergie.
Il y a des micro-organismes (bactéries et champignons) qui vivent libres et qui sont également capables d'hydrolyser la cellulose. Ils ont une grande importance écologique, car ils recyclent les matériaux cellulosiques tels que le papier, le carton et le bois. Parmi ceux-ci, il convient de mentionner le champignon Trichoderma reesei capable de produire quatre types de cellulases : les 1,4-β-D-glucancelobiohirolases CBH i et CBH II et l'endo-1,4-β-D-glucanase EG I et EG II. Grâce à des techniques biotechnologiques, ces enzymes sont produites qui peuvent être utilisées dans le recyclage du papier, ce qui réduit le coût économique et la contamination.
Synonymes, antonymes
Voir tous les synonymes pour "cellulose".15 synonymes (sens proche) de "cellulose" :
- acétocellulose
- celluloïd
- collodion
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