Función y propósito de la celulosa ¿Qué es la celulosa?

Publicado el 28 octubre, 2021 por Rodrigo Ricardo

Biologia

Definición de celulosa

Todas las células requieren una membrana especial para separar el contenido celular del entorno externo. En las células procariotas, una pared celular rígida hecha de peptidoglicano representa esta membrana. En las plantas, la pared celular también es rígida, pero en cambio está hecha de celulosa. La celulosa es un polisacárido, o carbohidrato complejo, formado por múltiples monosacáridos de glucosa unidos entre sí linealmente mediante enlaces glicosídicos.

Los enlaces glicosídicos se forman a través de una reacción de condensación entre el oxígeno hidroxilo en el carbono 4 de un monómero de glucosa y el carbono 1 alfa-anomérico del segundo azúcar. Un anómero representa una variación geométrica de la glucosa en la que el carbono-1 se encuentra en una ubicación diferente en el anillo de glucosa.

Hay dos tipos de enlaces glicosídicos: alfa-1,4 y beta-1,4. Mientras que el enlace alfa-1,4 glicosídico se produce cuando el OH del carbono-1 se encuentra debajo del anillo de azúcar, el enlace beta-1,4 se forma cuando el grupo hidroxilo está por encima del plano del anillo. La celulosa se caracteriza por la presencia de enlaces glucosídicos beta-1,4. Se pueden encontrar entre 500 y 3000 monosacáridos de glucosa en una sola hebra de celulosa.

Debido a que la celulosa consta de enlaces beta glucosídicos, la celulosa puede formar filas paralelas que se mantienen juntas mediante enlaces de hidrógeno. Esto ayuda a aumentar la fuerza y la rigidez de la celulosa que se encuentra en la pared celular de la planta.

La estructura de la celulosa.

¿Dónde se encuentra la celulosa?

La celulosa se encuentra en las paredes celulares de las plantas. Debido a la abundancia de especies de plantas en todo el mundo, la celulosa representa la macromolécula más abundante en la Tierra. Los estudios muestran que más de la mitad del carbono orgánico que se encuentra en la Tierra está contenido en celulosa. La pared celular se forma cuando las células vegetales se dividen y la placa celular se forma entre las células hijas adyacentes. En las células vegetales jóvenes, la pared celular inicial es delgada y flexible para adaptarse al crecimiento de la célula vegetal. A esto se le llama pared celular primaria. A medida que la célula vegetal madura, se depositan capas adicionales de celulosa para formar la pared celular secundaria. Debido a la rigidez que la celulosa imparte a las células vegetales, sirve como andamio o estructura de soporte que permite que la planta crezca erguida y facilita el movimiento del agua y los nutrientes por toda la planta.

Pared celular vegetal compuesta de celulosa.

Función de celulosa

¿Qué hace la celulosa? La función biológica de la celulosa en las plantas es dar forma y rigidez a la pared celular. En las plantas, la celulosa está incrustada dentro de una matriz que consta de pectina y lignina. La pectina y la lignina llenan cualquiera de los espacios vacíos que se encuentran entre las filas de celulosa para ayudar a aumentar la fuerza de la pared celular. Además de mantener la forma general de la célula vegetal, la celulosa también contribuye a la capacidad de las células vegetales para resistir la presión de turgencia.

La presión de turgencia representa una forma de tensión hidrostática que se forma cuando el contenido de líquido de la célula vegetal empuja la membrana plasmática contra la pared celular. Cada hebra o fila de celulosa se mantiene unida mediante una combinación de enlaces de hidrógeno y reticulación con pectina. Esto proporciona una resistencia a la tracción a la pared celular de la planta que es similar al acero. Esta fuerza permite que las células vegetales resistan la presión de turgencia sostenida que experimenta la pared celular en una planta sana.

Presión de celulosa y turgencia.

Otro propósito de la celulosa es servir como fuente de energía para varias especies de microbios. Si bien los humanos no pueden digerir la celulosa, muchos tipos de microbios poseen enzimas especiales capaces de romper los enlaces beta-1,4 entre las unidades de glucosa adyacentes que se encuentran en la celulosa. Estos microbios se encuentran naturalmente en el suelo y en el tracto digestivo de animales como termitas y ganado. El ciclo del carbono a través de las plantas y los microbios que digieren la celulosa representa un proceso significativo relacionado con el flujo de energía y como una fuente potencialmente importante de combustibles en el futuro.

Beneficios de la celulosa en la dieta

Hay tres polisacáridos principales responsables del almacenamiento de energía en plantas y animales: almidón, glucógeno y celulosa. Las tres formas se mantienen unidas por enlaces glicosídicos alfa o beta-1,4. A diferencia de otras especies que tienen las enzimas necesarias para romper los enlaces glucosídicos beta-1,4, los humanos no pueden digerir la celulosa. Cuando los investigadores hablan de la importancia de la fibra en la dieta humana, se refieren a la celulosa. Debido a que no es digerible en humanos, la celulosa es esencial procesada y excretada como fibra dietética.

La fibra dietética posee una serie de beneficios para la salud en los seres humanos:

El riesgo de cáncer de colon se reduce con la ingesta regular de fibra al disminuir la cantidad de tiempo entre la comida y la eliminación de las heces.
La fibra dietética se asocia con un menor riesgo de obesidad, ya que los alimentos vegetales tienen la capacidad de hacer que el cuerpo se sienta lleno, pero sin las calorías adicionales de otras fuentes de alimentos menos saludables.
La fibra se une a los ácidos biliares, evitando la absorción de colesterol en el cuerpo humano, reduciendo así los niveles generales de colesterol.
Los niveles de azúcar en sangre permanecen estables en dietas altas en fibra, eliminando así la necesidad de comer constantemente durante el día.
Las dietas altas en fibra están asociadas con un menor riesgo de enfermedad cardiovascular y presión arterial alta debido a sus efectos sobre el peso, el colesterol y los niveles de azúcar en sangre.
La fibra dietética también es beneficiosa para producir evacuaciones intestinales regulares.

La fibra dietética solo se puede adquirir de fuentes vegetales. Cuando se deriva de la celulosa, se denomina fibra insoluble, ya que no puede absorber agua y se caracteriza por ser resistente y fibrosa. Algunos alimentos se consideran mejores fuentes de fibra dietética que otros. Ejemplos de alimentos con alto contenido de fibra incluyen:

Frutas
Productos de trigo integral
Frutos secos y legumbres
Verduras
Cereales
Granos

Alimentos con alto contenido de celulosa o fibra dietética.

Resumen de la lección

La celulosa está formada por miles de moléculas de glucosa. Representa un carbohidrato complejo formado por enlaces glucosídicos beta-1,4 entre el grupo OH del carbono-4 y el carbono-1 anomérico de las unidades de glucosa adyacentes. Cuando se combina con una matriz de lignina y pectina, la celulosa forma la pared celular que se encuentra en las plantas. La celulosa proporciona fuerza y rigidez a la célula vegetal, haciéndola capaz de soportar la presión de la turgencia. La presión de turgencia representa un tipo de tensión hidrostática que proporciona forma y estructura a las células vegetales.

Muchos microbios utilizan celulosa como fuente de energía. Debido a que la celulosa no es digerible en el cuerpo humano, representa una excelente fuente de fibra dietética. Otras funciones importantes de la celulosa en la dieta humana incluyen:

Disminución del riesgo de cáncer de colon.
Riesgo reducido de enfermedad cardiovascular
Mayor sensación de saciedad y niveles estables de azúcar en sangre.
Promoción de la pérdida de peso
Disminución de los niveles de colesterol.

Las fuentes importantes de fibra dietética incluyen frutas, verduras, cereales y legumbres. Cuando se deriva de la celulosa, la fibra es insoluble (incapaz de absorber agua), resistente y fibrosa.

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