Selulosa adalah — pengertian, struktur, fungsi, turunan

Selulosa adalah zat yang ditemukan di dinding sel tumbuhan. Meskipun selulosa bukan merupakan komponen tubuh manusia, selulosa merupakan makromolekul organik paling melimpah di Bumi.

Komunitas ilmiah pertama kali mengamati selulosa pada tahun 1833 ketika dipelajari di dinding sel tanaman. Struktur kimia selulosa menyerupai pati, tetapi tidak seperti pati, selulosa sangat kaku (Gambar 1). Kekakuan ini memberikan kekuatan besar pada tubuh tanaman dan melindungi bagian dalam sel tumbuhan.

Selulosa adalah polisakarida rantai lurus, terdiri dari sekitar 3.000 monomer D-glukosa, yang diulang sepanjang rantai. Ikatan antara molekul-molekul ini disebut 1,4-Beta glikosidik – kondensasi dua gugus OH yang dihubungkan oleh jembatan oksigen tipe asetal.

D-glukosa adalah glukosa biasa (glukosa terjadi dalam bentuk isomer 16). Pada gilirannya, ia memiliki dua isomer kristal, yang disebut alfa dan beta, yang berbeda dalam rotasi bidang polarisasi cahaya dalam larutan berair.

Selulosa sangat mirip dengan pati dalam strukturnya, tetapi perbedaan kecil yang ada membuat yang pertama tidak dapat dicerna oleh manusia dan kebanyakan vertebrata, karena enzim pencernaan dalam kedua kasus hanya dapat menghidrolisis ikatan alfa pati, tetapi bukan beta selulosa.

Namun, beberapa makhluk hidup, seperti siput, serangga, atau jamur dan bakteri tertentu, mampu memburuk jaringan selulosa, karena enzim pencernaan mereka dapat menghidrolisis persimpangan beta dari polisakarida ini. Ada juga hewan, seperti rayap atau ruminansia herbivora, yang mencernanya karena sistem pencernaannya memiliki flora bakteri khusus.

Serat kapas terdiri dari selulosa 100% praktis; kulit pohon kering, sementara itu, memiliki sekitar 50%.

Pada 1960-an, prosedur degradasi selulosa diimplementasikan, bertujuan untuk menghasilkan tepung buatan sepenuhnya, yang dapat digunakan, meskipun kurang nilai gizi, untuk memproduksi produk-produk seperti roti. Ini digunakan pada zamannya sebagai komponen dari beberapa diet, dari mana akhirnya akan dihilangkan, ketika ditemukan bahwa, memang, tubuh manusia tidak mampu mengasimilasi itu.

Pengertian Selulosa

Selulosa adalah zat yang membentuk sebagian besar dinding sel tumbuhan. Karena dibuat oleh semua tanaman, itu mungkin senyawa organik paling melimpah di Bumi. Selain sebagai bahan bangunan utama untuk tanaman, selulosa memiliki banyak kegunaan lain.

Menurut cara perawatannya, selulosa dapat digunakan untuk membuat kertas, film, bahan peledak, dan plastik, selain memiliki banyak kegunaan industri lainnya. Makalah dalam buku berisi selulosa, seperti halnya beberapa pakaian yang Anda kenakan. Bagi manusia, selulosa juga merupakan sumber utama serat yang dibutuhkan dalam makanan kita.

Struktur selulosa

Seperti halnya pati, selulosa tersusun atas rantai panjang setidaknya 500 molekul glukosa. Selulosa adalah polisakarida (bahasa Latin untuk “banyak gula”).

Beberapa rantai polisakarida ini disusun dalam susunan paralel untuk membentuk mikrofibril selulosa. Rantai polisakarida individu terikat bersama dalam mikrofibril oleh ikatan hidrogen. Mikrofibril, pada gilirannya, dibundel bersama untuk membentuk makrofibril (Gambar 1).

Mikrofibril selulosa sangat kuat dan tidak fleksibel karena adanya ikatan hidrogen. Bahkan, ketika menggambarkan struktur mikrofibril selulosa, ahli kimia menyebut susunannya sebagai kristal, artinya mikrofibril memiliki sifat seperti kristal.

Meskipun pati memiliki struktur dasar yang sama dengan selulosa — itu juga polisakarida — subunit glukosa terikat sedemikian rupa sehingga memungkinkan molekul pati berputar. Dengan kata lain, molekul pati fleksibel, sementara molekul selulosa kaku.

Selulosa dinding sel tumbuhan

Seperti tulang manusia, dinding sel tumbuhan tersusun atas fibril yang diletakkan dalam matriks, atau bahan latar belakang. Dalam dinding sel, fibril adalah mikrofibril selulosa, dan matriks terdiri dari polisakarida dan protein lainnya. Salah satu matriks polisakarida di dinding sel ini adalah pektin, zat yang, ketika dipanaskan, membentuk gel. Pektin adalah zat yang digunakan koki untuk membuat jeli dan selai.

Susunan mikrofibril selulosa dalam polisakarida dan matriks protein memberikan kekuatan besar untuk menanam dinding sel. Dinding sel tumbuhan melakukan beberapa fungsi, masing-masing terkait dengan kekakuan dinding sel.

Dinding sel selulosa ini juga melindungi bagian dalam sel tumbuhan, tetapi juga memungkinkan sirkulasi cairan di dalam dan di sekitar dinding sel. Dinding sel juga mengikat sel tumbuhan dengan tetangganya.

Ikatan ini menciptakan kerangka tubuh tanaman yang tangguh dan kaku. Dinding sel selulosa adalah alasan mengapa tumbuhan tegak dan kaku. Beberapa tumbuhan memiliki dinding sel sekunder yang diletakkan di atas dinding sel primer. Dinding sel sekunder terdiri dari polisakarida lain yang disebut lignin. Misalnya, lignin ditemukan di pohon. Kehadiran dinding sel primer dan sekunder membuat pohon lebih kaku, hanya dapat ditembus dengan kapak tajam.

Tidak seperti komponen lain dari dinding sel, yang disintesis dalam badan Golgi tumbuhan (organel yang memproduksi, memilah, dan mengangkut berbagai makromolekul dalam sel), selulosa disintesis pada permukaan sel tumbuhan.

Tertanam di dalam membran plasma tanaman adalah enzim, yang disebut selulosa sintetase, yang mensintesis selulosa. Selulosa disintesis, secara spontan membentuk mikrofibril yang disimpan pada permukaan sel. Karena enzim selulosa sintetase terletak di membran plasma, mikrofibril selulosa baru disimpan di bawah mikrofibril selulosa yang lebih tua. Jadi, mikrofibril selulosa tertua adalah paling luar di dinding sel, sedangkan mikrofibril yang lebih baru paling dalam di dinding sel.

Saat sel tumbuhan tumbuh, sel itu harus mengembang untuk mengakomodasi volume sel yang tumbuh. Namun, karena selulosa sangat kaku, ia tidak dapat meregang atau lentur untuk memungkinkan pertumbuhan ini. Sebagai gantinya, mikrofibril selulosa saling meluncur melewati satu sama lain atau terpisah dari mikrofibril yang berdekatan. Dengan cara ini, dinding sel dapat berkembang ketika volume sel membesar selama pertumbuhan.

Pencernaan selulosa

Manusia kekurangan enzim yang diperlukan untuk mencerna selulosa. Hay dan rumput sangat banyak mengandung selulosa, dan keduanya tidak dapat dicerna oleh manusia (meskipun manusia dapat mencerna pati).

Hewan seperti rayap dan herbivora seperti sapi, koala, dan kuda semuanya mencerna selulosa, tetapi bahkan hewan-hewan ini sendiri tidak memiliki enzim yang mencerna bahan ini. Sebaliknya, hewan-hewan ini memiliki mikroba yang dapat mencerna selulosa.

Rayap, misalnya, mengandung protista (organisme bersel tunggal) yang disebut mastigophoran dalam usus mereka yang melakukan pencernaan selulosa. Spesies mastigophoran yang melakukan layanan ini untuk rayap disebut Trichonympha, yang, menariknya, dapat menyebabkan infeksi parasit serius pada manusia.

Hewan seperti sapi memiliki bakteri anaerob di saluran pencernaannya yang mencerna selulosa. Sapi adalah hewan ruminansia, atau hewan yang mengunyah makanan mereka.

Ternak ruminansia memiliki beberapa lambung yang memecah bahan tanaman dengan bantuan enzim dan bakteri. Bahan yang dicerna sebagian, kemudian, dimuntahkan kembali ke mulut, yang lagi-lagi dikunyah untuk memecah bahan itu lebih jauh. Pencernaan bakteri selulosa oleh bakteri di perut ruminansia adalah anaerob, artinya prosesnya tidak menggunakan oksigen.

Salah satu produk sampingan dari metabolisme anaerob adalah metana, gas yang terkenal busuk. Hewan ruminansia mengeluarkan metana dalam jumlah besar setiap hari. Faktanya, banyak pencinta lingkungan khawatir tentang produksi metana oleh sapi, karena metana dapat berkontribusi pada perusakan ozon di stratosfer Bumi.

Meskipun selulosa tidak dapat dicerna oleh manusia, selulosa merupakan bagian dari makanan manusia dalam bentuk makanan nabati.

Sejumlah kecil selulosa yang ditemukan dalam sayuran dan buah-buahan melewati sistem pencernaan manusia secara utuh.

Selulosa adalah bagian dari bahan yang disebut serat yang telah diidentifikasi oleh ahli gizi dan ahli gizi sebagai berguna dalam memindahkan makanan melalui saluran pencernaan dengan cepat dan efisien. Diet tinggi serat dianggap menurunkan risiko kanker usus besar karena serat mengurangi waktu limbah produk tetap bersentuhan dengan dinding usus besar (bagian terminal dari saluran pencernaan).

Manusia dan selulosa

Selulosa adalah salah satu bahan alami yang paling banyak digunakan dan telah menjadi salah satu bahan baku komersial yang paling penting. Sumber utama selulosa adalah serat tumbuhan (kapas, dan rami hampir semuanya selulosa) dan, tentu saja, kayu (sekitar 42 persen selulosa).

Karena selulosa tidak larut dalam air, ia mudah dipisahkan dari unsur-unsur tanaman lainnya. Selulosa telah digunakan untuk membuat kertas sejak Cina pertama kali menemukan proses sekitar 100 SM.

Selulosa dipisahkan dari kayu dengan proses pembuatan pulp yang menggiling kepingan kayu di bawah air yang mengalir. Bubur yang tersisa kemudian dicuci, diputihkan, dan dituangkan di atas jaring yang bergetar. Ketika air akhirnya mengalir dari bubur kertas, yang tersisa adalah jaringan serat yang saling bertautan yang, ketika dikeringkan, ditekan, dan dihaluskan, menjadi selembar kertas.

Kapas mentah adalah selulosa 91 persen, dan sel-sel seratnya ditemukan di permukaan biji kapas. Ada ribuan serat pada setiap biji, dan saat kapas matang dan pecah terbuka, sel-sel serat ini mati.

Karena sel-sel serat ini terutama selulosa, mereka dapat diputar untuk membentuk benang atau benang yang kemudian ditenun untuk membuat kain. K

arena selulosa bereaksi dengan mudah terhadap basa dan asam yang kuat, proses kimia sering digunakan untuk membuat produk lain. Misalnya, kain yang dikenal sebagai rayon dan lembaran transparan film yang disebut cellophane dibuat menggunakan proses banyak langkah yang melibatkan rendaman asam.

Dalam campuran jika asam nitrat dan sulfur, selulosa dapat membentuk apa yang disebut guncotton atau selulosa nitrat yang digunakan untuk bahan peledak. Namun, ketika dicampur dengan kapur barus, selulosa menghasilkan plastik yang dikenal sebagai seluloid, yang digunakan untuk film gerak awal.

Namun, karena sangat mudah terbakar (artinya bisa dengan mudah terbakar), akhirnya diganti dengan bahan plastik yang lebih baru dan lebih stabil. Meskipun selulosa masih merupakan sumber daya alam yang penting, banyak produk yang dibuat darinya diproduksi lebih mudah dan lebih murah menggunakan bahan lain.

Fungsi Selulosa

Terlepas dari kenyataan bahwa manusia (dan banyak hewan lainnya) tidak dapat mencerna selulosa (yang berarti bahwa sistem pencernaan mereka tidak dapat memecahnya menjadi konstituen dasarnya), selulosa tetap merupakan bagian yang sangat penting dari makanan manusia yang sehat. Ini karena selulosa membentuk bagian utama dari serat makanan yang kita tahu penting untuk pencernaan yang tepat.

Karena kita tidak dapat memecah selulosa dan melewati sistem kita pada dasarnya tidak berubah, ia bertindak sebagai apa yang kita sebut massal atau serat yang membantu pergerakan usus kita. Di antara mamalia, hanya mereka yang ruminansia (hewan yang suka mengunyah seperti sapi dan kuda) yang dapat memproses selulosa.

Ini karena mereka memiliki bakteri dan mikroorganisme khusus dalam saluran pencernaan mereka yang melakukannya untuk mereka. Mereka kemudian dapat menyerap selulosa yang rusak dan menggunakan gula sebagai sumber makanan. Jamur juga dapat memecah selulosa menjadi gula yang dapat mereka serap, dan mereka memainkan peran utama dalam dekomposisi (pembusukan) kayu dan bahan tanaman lainnya.

Turunan selulosa

Di antara turunan selulosa yang paling umum, perlu disebutkan kertas, sutra buatan, benang katun atau benang rayon. Juga selulosa asetat, yang merupakan bahan pendukung untuk film fotografi.

  • Benang sutera atau rayon buatan dibuat dari larutan selulosa dalam soda dan karbon sulfida. Pada pemintalan berikutnya, selulosa diregenerasi dengan pengobatan dengan asam encer, yang disebut proses viskosa.
  • Terkadang kita berbicara tentang sutera menjadi asetat, ketika larutan selulosa dalam aseton dilewatkan melalui lubang yang sangat halus yang dibuat dalam baki logam. Dua dari tiga gugus hidroksil pada setiap unit glukosa diesterifikasi dengan asam asetat.
  • Serat kapas, misalnya, diperoleh langsung dari selulosa, membuatnya menjadi tegangan tarik dan untuk perlakuan dalam larutan soda untuk meningkatkan ketahanannya. Ini juga meningkatkan kecerahan serat.
  • Kertas ini terbuat dari serat selulosa mikroskopis yang berasal dari kayu, yang disemen dengan muatan netral dari plester atau barium sulfat, antara lain. Pasta yang terbentuk dimasukkan ke dalam mesin cetak untuk meregangkan dan melapisinya.
  • Selulosa asetat berasal dari mengobati selulosa dengan asam sulfat. Kerusakan rantai polisakarida terjadi dalam rantai yang lebih pendek yang terdiri dari 200-300 monomer.
  • Selofan adalah produk lain yang terbuat dari selulosa: itu adalah lembaran selulosa yang sangat tipis, diregenerasi dari larutan viscose dan kedap air menggunakan pernis.
  • Seluloid, pertama kali diproduksi pada tahun 1869, adalah termoplastik pertama yang diketahui. Ini diperoleh dengan pengobatan dengan kamper selulosa dinitrate, di mana sekitar dua gugus hidroksil per unit glukosa telah diesterifikasi oleh asam nitrat. Kamper bertindak sebagai plasticizer. Seluloid sangat mudah terbakar, jadi penggunaannya dikurangi karena produk dengan karakteristik serupa muncul, tetapi jauh lebih tidak berbahaya.
  • Kapas bubuk mesiu disebut eter selulosa yang ter nitrasi sepenuhnya. Ini digunakan untuk pembuatan bubuk tanpa asap dan beberapa jenis bahan peledak.

Daftar Istilah

  • Anaerob – Menjelaskan proses biologis yang terjadi tanpa adanya oksigen.
  • Dinding sel— Penutup sel tanaman yang keras dan tangguh terdiri dari mikrofibril selulosa yang disatukan dalam sebuah matriks.
  • Selulosa sintetase – Enzim yang tertanam dalam membran plasma yang mensintesis selulosa.
  • Usus— Bagian terminal dari saluran pencernaan manusia.
  • Badan Golgi – Organel yang memproduksi, menyortir, dan mengangkut makromolekul dalam sel.
  • Lignin— Polisakarida yang membentuk dinding sel sekunder pada beberapa tanaman.
  • Matriks – Bahan, terdiri dari polisakarida dan protein, di mana mikrofibril selulosa tertanam di dinding sel tumbuhan.
  • Metana – Suatu gas yang dihasilkan selama pencernaan selulosa oleh bakteri pada hewan tertentu secara anaerob.
  • Mikrofibril – Fibril kecil selulosa; terdiri dari susunan paralel rantai selulosa.
  • Polisakarida— Molekul yang terdiri dari banyak subunit glukosa yang tersusun dalam sebuah rantai.
  • Hewan pemamah biak— Seekor hewan yang tidak mengunyah dengan perut empat bilik dan kuku jari kaki.



Leave a Reply