1.명칭

셀룰로스

셀룰로오스

cellulose





2. 구조



















3. 분포

식물 세포벽 구성물 



4. 생합성

식물에서 셀룰로스는 로제트 말단 복합체(rosette terminal complexes, RTCs)에 의해 세포막에서 합성된다. 로제트 말단 복합체는 개개의 셀룰로스 사슬을 합성하는 셀룰로스 생성효소(cellulose synthase)를 포함하는 약 25 nm 직경의 헥사머 단백질 구조이다.[27] 각각의 로제트 말단 복합체는 세포막에 떠 있고, 세포벽으로 미세섬유(microfibril)를 회전시킨다.



로제트 말단 복합체는 미지의 화학양론에서 CesA 유전자에 의해 발현되는 적어도 세 가지 다른 셀룰로스 생성효소를 포함한다.[28] CesA 유전자의 분리된 세트는 1차 세포벽 및 2차 세포벽의 생합성에 관여한다. CesA 상과(superfamily)에는 약 7개의 아과(subfamily)가 있는 것으로 알려져 있다. 셀룰로스 생성효소는 UDP-포도당을 사용하여 β(1→4) 글리코사이드 결합으로 연결된 셀룰로스를 생성한다.[29]



셀룰로스 합성은 사슬의 개시와 신장이 필요하며, 두 과정은 별개이다. CesA 글루코실트랜스퍼레이스(CesA glucosyltransferase)는 스테로이드 프라이머, β-시토스테롤-β-글루코사이드(β-sitosterol-β-glucoside), UDP-포도당을 사용하여 셀룰로스 중합을 개시한다.[30] 셀룰로스 생성효소는 UDP-포도당 전구체를 사용하여 성장하는 셀룰로스 사슬을 신장시킨다. 셀룰레이스는 성숭한 사슬에서 프라이머를 잘라내는 기능을 갖고 있다.



셀룰로스는 미삭동물(tunicate)에 의해 특히 해초강에서 합성된다(셀룰로스는 역사적으로 "tunicine (tunicin)"으로 불렸었다).[31]

5. 분해

1. 효소 분해

셀룰로스의 분해는 셀룰로스를 셀로덱스트린이라 불리는 작은 다당류로 분해하거나 포도당 단위체로 완전하게 분해하는 과정으로 가수분해 하는 반응이다. 

셀룰로스 분자들은 서로 강하게 결합하고 있기 때문에, 셀룰로스 분해는 다른 다당류의 분해와 비교했을 때 상대적으로 힘들다.[32] 그러나 이 과정은 이온성 액체와 같은 적절한 용매에서 크게 강화될 수 있다.[33]

대부분의 포유류들은 셀룰로스와 같은 식이 섬유를 소화할 수 있는 능력이 제한되어 있다. 

소와 양 같은 일부 반추동물들은 제일위(rumen)에서 공생하는 혐기성 세균(Cellulomonas 와 같은)을 포함하고 있으며, 이러한 세균은 셀룰로스를 분해할 수 있는 셀룰레이스라고 불리는 효소를 생산한다. 반추동물의 분해 산물들은 세균의 증식을 위해 사용된다. 세균 덩어리는 나중에 반추동물의 소화계(위와 소장)에서 소화된다. 말들은 셀룰로스를 소화시키기 위해 셀룰레이스를 생산하는 공생 세균을 통해 후장(後腸, hindgut)에서 발효시켜 셀룰로스를 먹이로 이용한다. 이와 유사하게 어떤 흰개미들은 후장에 셀룰레이스를 생산하는 특정 편모성 원생동물을 포함하는 반면 다른 흰개미들은 세균을 포함하거나 셀룰레이스를 생성할 수 있다.[34]

셀룰로스의 글리코사이드 결합을 분해하는데 사용되는 효소는 내부에 작용하는 셀룰레이스와 외부에 작용하는 글루코시데이스를 포함하는 글리코시데이스이다. 이러한 효소는 일반적으로 독케린(dockerin)과 탄수화물 결합 모듈을 모함할 수 있는 다효소 복합체(multienzyme complex)의 일부로 분비된다.[35]

2. 열 분해

350 °C 이상의 온도에서 셀룰로스는 열분해되어 고체 탄화물질, 증기, 에어로졸, 이산화 탄소와 같은 가스로 분해된다.[36] 

바이오 오일이라고 불리는 액체로 응축되는 증기의 최대 수율은 500 °C에서 얻어진다.[37]

반결정성 셀룰로스 중합체는 열분해 온도(350~600 °C)에서 몇 초 내에 반응한다. 이러한 변환은 단 몇 분의 1초 동안 존재하는 액체(중간 액체 셀룰로스(intermediate liquid cellulose) 또는 용융 셀룰로스(molten cellulose)라고 부름)과 함께 고체-액체-기체- 전이를 통해 일어나는 것으로 나타났다.[38] 

글리코사이드 결합의 분해는 용융물을 포함하는 2~7개의 단위체로 구성된 짧은 셀룰로스 사슬을 생성한다. 중간 액체 셀룰로스의 증기 버블링은 용융물로부터 유도된 짧은 사슬 무수물 올리고머로 이루어진 에어로졸을 생성한다.[39]