STRUCTURA MEMBRANEI CELULARECOMPOZITIA CHIMICA A MEMBRANEI CELULARE

STRUCTURA MEMBRANEI CELULARE

Lemnul este un material biologic deosebit de complex, alctuit din celule vegetale formate anual prin divizarea celulelor cambiale. n timpul vieii arborelui celulele se dezvolt i se difereniaz prin form, mrime, proporie i proprieti pentru a corespunde funciilor pe care le au de ndeplinit n viaa arborelui.

Cea mai mare parte a celulelor mor din timpul vieii arborelui, continund s participe n arbore numai prin pereii lor numii membrane celulare.

Pentru nelegerea structurii membranei celulare (peretelui celular) trebuie cunoscut compoziia chimic a acesteia.

Compoziia chimic a membranei celulareLemnul este alctuit din carbon, oxigen i hidrogen, ca elemente de baz, la care se adaug n proporii foarte reduse azotul i diverse elemente minerale.Compoziia chimic de baza difer foarte puin de la o specie la alta, n cadrul aceleai specii sau de la un arbore la altul, astfel nct se poate considera c materia lemnoas uscat este alctuit din:- 50% carbon;- 43% oxigen;- 6% hidrogen;restul de 1% fiind azot i elemente minerale (K, Na, Ca, Mg,

Fe, S, Si etc). Substanele minerale se regsesc n cenu, sub form de oxizi, dup arderea lemnului.

Compoziia chimic a membranei celulare

Compoziia chimic elementar nu poate servi la identificarea speciei lemnoase, dar poate da indicaii asupra durabilitii sale naturale, a puterii calorifice i a procesului de ardere a lemnului.

Conform datelor din literatura de specialitate componenii chimici ai lemnului se clasific n dou grupe mari:I. Componenii chimici principaliII. Componenii chimici secundari

I. Componenii chimici principaliPereii celulelor lemnoase sunt alctuii din dou substane de natur diferit i anume:A. Holoceluloza de natur hidrat de carbon, reprezint complexul de hidrai de carbon cu grade de polimerizare diferite. Acest complex cuprinde:

1. Hemiceluloza;2. Celuloza;3. Pectine.

B. Lignina polimer de natur aromatic.

1. Celuloza este o polizaharid cu structur macromolecular i fibroas, a crei compoziie este redat de formula brut (C6H10O5)n, unde n este gradul de polimerizare al unitii monomere. este cel mai important compus chimic al lemnului, formnd substana structural de baz a membranelor celulare(substana de schelet); reprezint 40-45% din masa lemnului din trunchi i determin n cea mai mare parte proprietile fizico-mecanice ale lemnului i comportarea acestuia sub diferite tratamente; este o substan de culoare alb, nu se dizolv n ap i nici n solveni organici;

A. Holoceluloza

se desface n monomeri n prezena acizilor; n prezena alcalilor celuloza se umfl puternic, ca i n prezena apei (este hidrofil); constituie o materie prim important la fabricarea hrtiei, cartoanelor, pentru mtase artificial (vscoza), lacuri etc.

2. Hemiceluloza reprezint un complex de heteropolizaharide care nsoesc celuloza n structura membranei celulare (o parte dinhemiceluloze nsoesc celuloza, iar altele sunt legate de lignin); hemicelulozele sunt uor hidrolizabile cu acizi minerali diluai i n soluii diluate de NaOH;

sunt puternic hidrofile, iar n contact cu soluiile alcaline se umfl puternic i se separ de scheletul celulozic; coninutul de hemiceluloze variaz pe grupe de specii:- ntre 20-24% la speciile de rinoase:- ntre 13-35 % la speciile de foioase; hemicelulozele sunt de tipul pentozanelor (xilanul i arabanul), hexozanelor (mananul i galactanul) i mixte; plasticitatea lemnului depinde de coninutul su n pentozane (la foioase, 19-26%; la rinoase, 10-12%);

3. Pectinele fac parte din grupa polizaharidelor neomogene, ca substane de schelet; se afl n cantiti mici n lemn, ndeosebi n celulele tinere; sunt substane amorfe, foarte hidrofile, iar n contact cu alcalii se umfl puternic i se separ de scheletul celulozic; contribuie la umflarea rapid a lemnului n ap, ndeosebi n prima faz a procesului de umflare.

este mai puin hidrofil, deci mrete rezistena membranelor la ptrunderea apei; este mai bogat n carbon i mai srac n oxigen i nu se hidrolizeaz n prezena acizilor minerali; n stare uscat se prezint sub form de praf;

B. Lignina polimer de natur aromatic, asociat cu celuloza i hemicelulozele n structura membranei celulare; este insolubil n ap i solveni; este componentul principal al stratului de lipire; spre sfritul dezvoltrii celulelor, lignina ncrusteaz scheletul celulozic al membranei celulare, mrindu-i durabilitatea i proprietile mecanice;

coninutul de lignin variaz pe grupe de specii, astfel:- 28-34%, la rinoase;- 18-27%, la foioase.

II. Componenii chimici secundari

Pe lng componenii chimici principali care pot forma uneori pn la 99% din masa lemnului anhidru, n lemn se afl o serie de alte materii numite componeni secundari sau substaneextractibile. Importan deosebit au taninurile, oleorezinele, acizii organici, grsimile, substanele colorante, alcaloizii, substanele minerale.

se gsesc n lemn n spaiile intrmicelare, interfibrilare, intercelulare i lumenul celulelor, reducnd umflarea lemnului;

dau gustul, mirosul i culoarea lemnului; influenez pozitiv durabilitatea natural a lemnului; influeneaz negativ anumite procese tehnologice, respectiv (ncleierea, finisare etc); n anumite cantiti pot provoca uzura sculelor; coninutul componenilor secundari este foarte variat, fiind mai mare la speciile exotice (cca. 30%) i mai mic la speciile din zonele temperate (3-12%).

Taninurile sunt substane cu gust astringent care se folosesc pentru tbcirea pieilor crude. Acestea au n compoziia lor un procent mare de grupri hidroxil (-OH) foarte reactive care reacioneaz cu gruprile aminice(-NH2) din colagenul pieilor,transformndu-le n produse elastice, impermeabile, rezistente.

Taninurile influeneaz pozitiv durabilitatea natural a lemnului, iar la speciile cu coninut mare (castan bun 7-16%, stejar, gorun 3-13%) duc la modificri de culoare prin oxidare (lemnul se nnegrete).

Oleorezinele sunt specifice rinoaselor i sunt secretate de celulele epiteliale ale canalelor rezinifere. n stare proaspt sunt substane transparente i fluide denumite balsam, iar prin nvechire se solidific i se numesc rin.Prin distilare din oleorezine se obine uleiul de terebentin i colofoniul utilizate n industria farmaceutic, cosmetic etc.

Acizii organici (acetic, formic, propionic etc.) sunt substane volatile din lemn care dau pH-ul acestuia (pH= 4 - 6%). n anumite condiii de temperatur i umiditate produc coroziunea sculelor tietoare.

Grsimile sunt prezente n lemn (mesteacn, pin, tei s.a.) n cantiti foarte mici; creeaz dificulti la ncleierea i finisarea lemnului.

Coloranii sunt substane flavonice solubile n ap; dau culoarea lemnului i se folosesc pentru obinerea cernelurilor.

Albuminele sunt substane proteice, nutritive, solubile n ap, prezente n special n celulele cambiale; prezena lor asigur condiii prielnice de dezvoltare a larvelor insectelor care produc petele medulare, la unele specii de foioase.

Alcaloizii sunt substane cu azot, cu caracter bazic, foarte toxice (ex. berberina, strichnina, taxinina - n frunzele de tis), ntlnite mai ales la speciile exotice; influeneaz pozitiv durabilitatea natural a lemnului, dar la prelucrare pot provoca iritaii ale pielii i ale cilor respiratorii.

Substanele minerale (cenua) se obin prin calcinarea lemnului (K, Na, Ca, Mg, Fe, S, Si etc). Creeaz dificulti la prelucrarea (uzura sculelor tietoare), ncleiere i finisarea lemnului (apar pete albicioase).

Gumele sunt prezente la unele specii de foioase (genurilePrunus i Accacia guma arabic) fiind secretate de celulele epiteliale ale canalelor gumifere. Sunt sruri neutre de calciu, magneziu, potasiu ale unor acizi organici compleci avnd rol de protecie. Sunt solubile n ap i insolubile n alcool.