Целлюлоза фибриллы, размеры

Таким образом, предполагаемая тонкая структура клеточной стенки допускает расщепление фибрилл и микрофибрилл при химической и механической обработке на продольные элементы различного размера вплоть до отдельных макромолекулярных цепей целлюлозы. [c.241]

В первичной стенке Р целлюлозные фибриллы, переплетаясь, образуют тонкие слои (ламеллы). Первичная стенка — это слой, образующийся первым в процессе развития клетки. Его структура позволяет молодой клетке увеличиваться в размерах. Поэтому в самой внешней ламелле этого слоя фибриллы идут более наклонно [52]. Кроме того, содержание целлюлозы в первичной стенке невелико. [c.12]

Вследствие высокой жесткости цепей и сильного межмолеку-лярного взаимодействия целлюлоза имеет температуру плавления, лежащую значительно выше температуры ее термического распада и поэтому в отсутствие растворителей всегда находится в твердом агрегатном состоянии смешанного аморфно-кристаллического фибриллярного строения, характерного для большинства линейных полимеров. В физической структуре целлюлозы обычно выделяют два уровня надмолекулярный, имея под этим в виду особенности строения наиболее мелких по размеру структурных элементов— фибрилл, содержание упорядоченной (кристаллической) и аморфной части, а также морфологический, отражающий взаимное расположение фибрилл и строение самих волокон, т. е. их геометрическую форму, наличие слоистой структуры. Целлюлоза была первым объектом исследования, на примере которого познавались особенности структуры полимеров. Поэтому не удивительно, что для объяснения ее структурных особенностей предложено большое число моделей, превышающее несколько десятков, подробно рассмотренных в ряде обзоров [13, 14]. Тем не менее, ни одна из предложенных моделей не объясняет все экспериментальные факты, что обусловливает необходимость дальнейших исследований [15]. [c.19]

Число гель-частиц не остается неизменным во время созревания. Вначале оно уменьшается, достигает минимума и затем снова возрастает. Эта закономерность по данным работы [46] показана на рис. 6.19. Минимальное содержание гель-частиц совпадает с достижением минимальной вязкости т]мин при созревании. Можно предположить, что в основе этих явлений лежит один и тот же процесс — переэтерификация гидроксильных групп целлюлозы, способствующая более равномерному распределению ксантогенатных групп и дополнительному растворению кристаллических участков. Увеличение числа частиц на второй стадии созревания наблюдалось [47] для частиц всех размеров. Это можно связать с агрегированием мелких частиц за счет снижения у, в том числе частиц размером <5 мкм, число которых не может быть определено известными методами. В свою очередь, число гель-частиц размером <5 мкм может уменьшаться или возрастать в зависимости от того, имеется ли непрерывный спектр распределения частиц по размерам вплоть до молекулярно-дисперсного состояния [36], или этот спектр связан с упорядоченными участками фибрилл [38], и основная часть гель-частиц этого спектра имеет размеры, на несколько порядков отличающиеся от размеров индивидуальных макромолекул. [c.146]

Соответственно видам структур, образующих оболочку клетки, в волокнах целлюлозы имеются два вида пор 1) узкие, размеры которых находятся в пределах 10 А и 2) более крупные (промежутки между фибриллами) с размерами порядка 100 А. Наличие таких пор полностью объясняет проницаемость оболочек растительных клеток для молекул диффундирующего вещества [23, 24, 79—81, 141, 183, 207]. [c.34]

В зависимости от вида структур, образующих оболочку клетки, в волокнах целлюлозы имеются два вида пор 1) узкие, размеры которых находятся в пределах 10 А, и 2) крупные (промежутки между фибриллами) с размерами порядка 100 А. [c.28]

Вопрос об основных факторах, определяющих длину фибрилл природного волокна, пока не выяснен. Размеры фибриллы (особенно ее толщина) зависят от условий обработки целлюлозы, приводящих к расщеплению волокна на структурные элементы. Представление о минимальной толщине фибрилл изменялось по мере применения более совершенных методов исследования волокна. При исследовании хлопкового волокна под микроскопом в ультрафиолетовом свете было установлено наличие фибрилл диаметром 2000 А. Электронно-микроскопические исследования показали, что диаметр фибрилл значительно меньше и находится в интервале 100— 700 А. По-видимому, эта величина также не является минимальной, и фибриллы могут быть разделены на еще более мелкие структурные единицы. [c.111]

Вопрос об основных факторах, определяющих длину фибрилл природного волокна, пока не выяснен. Размеры фибриллы (особенно ее толщина) меняются в зависимости от условий обработки целлюлозы, приводящих к расщеплению волокна на структурные элементы. [c.121]

А, отделены друг от друга слоем, состоящим из нескольких параллельно ориентированных молекул ГМЦ. Элементарные фибриллы со слоем гемнцеллюлоз объединены в фибриллы поперечными размерами 120 А. Таким образом, главная часть ГМЦ, связанная с целлюлозой, расположена вокруг фибрилл целлюлозы поперечным размером 120 А. Так как фибриллы в среднем слое клеточной оболочки ориентированы преимущественно вдоль продольной оси клетки иод небольшим к ней углом (0—30°), то и молекулы ГМЦ, прилегающие к поверхиости фибрилл целлюлозы, направлены вдоль оси волокна [27]. [c.150]

Линейные молекулы целлюлозы представляются в виде длинных и чрезвычайно прочных пучков. Связь между отдельными молекулярными нитями носит мицеллярный характер. Мицеллярпые нити имеют толщину до 50—150 А они соединяются в более толстые пучки, называемые фибриллами, размером в 300—500 Л (А = 1 10 см). Из фибрилл состоят собственно волокна. [c.173]

Первичная стенка. Это наружный слой, который образовался на стадии деления живых клеток. Он очень тонок, состоит из редкой сетки микрофибрилл целлюлозы, находящихся в аморфном веществе, состоящем, вероятно, из пептина и гемицеллюлоз. Целлюлоза имеет два уровня надмолекулярных образований элементарные фибриллы, поперечный размер которых 6,0-7,0 нм [57] и микрофибриллы, образованные несколькими элементарными фибриллами, диаметр которых колеблется от 10 до 40 нм [58]. Содержание целлюлозы в первичной стенке менее 12 %. [c.280]

При обработке целлюлозы одного и того же происхождения раз- ными химическими реагентами фибриллярные элементы расщеп- ляются более или менее полностью на субъединицы [38, 40, 215]. Интенсивное измельчение в гомогенизаторе может приводить к продольному расщеплению фибрилл вплоть до тонких элементов молекулярного размера [42] (см. рис. 4.22, в). Сравнение диаметров фибрилл в холоцеллюлозе и альфа-целлюлозе показывает, что спутники целлюлозы (полиозы, остаточный лигннн) могут ограничивать размер фибрилл целлюлозы. В холоцеллюлозе диаметр фибрилл лежит в узком интервале с максимумом 2,5 нм, тогда как в альфа-целлюлозе наблюдается широкое распределение фибрилл по диаметру (1,2—4,8 нм) [43]. В стенках камбиальных клеток обнаружили фибриллярные элементы диаметром 1,0—1,5 нм, которые назвали субэлементарными фибриллами [661. В желатинозном слое тяговой древесины тополя обнаружили фибриллы прямоугольного сечения с длиной сторон 2—6 нм [60]. [c.79]

Как природная, так и регенерированная целлюлоза имеют фибриллярное строение. Наличие фибрилл обнаруживают электронноскопически после обработки препаратов ультразвуком, набухании и частичном растворении, а также в растровом электронном микроскопе после механической обработки. Длина фибрилл значительно превышает размеры цепей макромолекул. Спорным остается вопрос о поперечном размере фибрилл. По-видимому, этот раз- Мер зависит как от самой структуры, так и от условий диспергирования. Фибриллярное строение, присущее всем полимерам [16], связано с энергетической выгодой параллельного расположения [c.19]

На рис. 1.4 представлена схема фибриллярного строения целлюлозы по Гессу [20], которая отражает, хотя и далеко не полно, рассмотренные выше структурные особенности. В схеме не учтены складчатость цепей, проходящие цепи, а также статистический характер размеров всех структурных элементов. Тем не менее, представленная модель послужила основой для построения других моделей и отражает основные представления о структуре целлюлозы фибриллярность строения, чередование кристаллических и аморфных участков, анизотропное строение, взаимодействие фибрилл. [c.23]

В соответствии с изложенными в разделе 1.1.2 представлениями о двух структурных уровнях в целлюлозе — фибриллярном и морфологическом, следует отдать предпочтение второй точке зрения, т. е. предположить, что суш,ествуют гель-частицы двух типов. Первый тип — это нерастворившиеся волокна или их крупные фрагменты. Их удобно назвать макрогель-частицами. Содержание этих частиц размером 20—50 мкм в 1 мл раствора— 10—150. Для гель-частиц этого вида определяюш,ее значение имеет морфология волокон, т. е. строение клеток, их возраст и расположение в древесине. Второй тип частиц — микрогель-частицы. Число таких частиц размерем 5—10 мкм может достигать нескольких тысяч. Представляется логичным связывать суш,ествование этих частиц с упорядоченными (кристаллическими) участками фибрилл [38]. [c.144]

Надмолекулярная организация целлюлозы характеризуется наличием кристаллических и аморфных участков агрегации макромолекул, объединяющихся в фибриллы. Кристаллические области в целлюлозе большинства растений нмеют определенную форму н представлены как бы пластинками размерами 3—6X4—10x30— 80 нм [8]. Существует несколько обозначений этих пластинок — элементарные кристаллиты, микрокристаллиты, мицеллы. Длинные оси кристаллитов в упорядоченных областях расположены параллельно продольным осям элементарных фибрилл. Соотношение кристаллической части целлюлозы и общей ее массы называют степенью кристалличности. Например, кристалличность выделенных из древесины целлюлоз составляет 54—92% [8]. [c.11]

Интересным свойством маннана можно считать образование кристаллитов на поверхности микрофибрилл целлюлозы [12]. При этом образуется так называемая структура шиш-кебаб (см. рис. 3.2), в которой микрофибрилла целлюлоз имеет вид нити, на которую нанизаны перпендикулярно ориентированные слоистые кристаллы маннана размером около 1000 А. Таким образом, ка поверхности микрофибрилл целлюлозы I находятся многочисленные центры кристаллизации, способствующие образованию кристаллов маннана. На этих активных центрах из-за сферических факторов кристаллы расположены параллельно друг к другу. Предполагается, что целлюлоза способна ориентировать маннан во время биосинтеза [13]. Небольшую примесь маннозы в гидролизатах -целлюлозы можно объяснить не включением молекул маннозы в молекулы полиглюкана, а образованием кристаллов маннана на поверхности фибрилл. [c.158]

Вероят ной структурной единицей целлюлозы является элементарная фибрилла, которая может распадат ься на молекулярные цепи В эту структурную елшшцу размером около 35 Л" входит до 4 целлюлозных целей (4). [c.9]

Распределение гидроксильных групп, найденное этим способом, хорошо согласуется с величиной, вычисленной для структуры, в которой каждая кристаллическая элементарная фибрилла построена из 80 макромолекул целлюлозы, упакованных в блок размером 10x8, причем 48 макромолекул располагаются [c.301]

Анализ изотерм сорбции различных паров нативной целлюлозой на основе этих представлений показывает, что в зависимости от термодинамических свойств сорбата и давления его паров в процессе сорбции происходит квазидиспергирование сорбента на структурные единицы вплоть до элементарных фибрилл диаметром 3,5—4,0 нм (в парах воды), в результате чего удельная поверхность достигает 500 м /г. В парах аргона диспергирование не происходит и адсорбция протекает лишь на внешней поверхности волокна (S= 1,3 м /г). Полученные на основании изотерм сорбции сведения о размерах структурных образований в целлюлозе находятся в хорошем соответствии с результатами микроскопических исследований. [c.257]

В водной среде (см. рис. 146—151) коллаген (и целлюлоза) измельчается на начальных стадиях путем продольного расщепления пучков волокон на отдельные волоконца, в дальнейшем они расщепляются на более мелкие волокнистые элементы — фибриллы, образуя в конечном итоге крайне асимметричные частицы, размеры которых находятся на пределе разрещающей способности обычного микроскопа. При дальнейшем измельчении образуется слизь, не имеющая видимой волокнистой структуры, и, наконец, продукты молекулярных размеров, иапоминающие по свойствам желатин. Таким образом, происходит ориентированное расщепление, начиная от грубой макроструктуры и кончая молекулярными цепями белка. [c.193]

Микрофибриллы природной целлюлозы, по данным Мэнли, имеют не вытянутую форму, а форму спирали (см. рис. 4). Такую же форму имеют и микрофибриллы регенерированной целлюлозы— целлюлозы, регенерированной из раствора в кадоксене, изотропной гидратцеллюлозной пленки, полученной омылением триацетатной пленки, волокна фортизан (рис. 15). Это означает, что тонкая субмикроскопическая структура природной и регенерированной целлюлозы идентична. Образующиеся в процессе биохимического синтеза целлюлозы элементарные спиралевидные микрофибриллы, являющиеся стабильным элементом структуры, в вытянутом волокне ориентированы вдоль оси волокна в изотропном волокне они расположены беспорядочно. Размеры этих фибрилл указывают на складчатую структуру макромолекул в целлюлозном волокне. [c.63]

Поведение целлюлозы при переработке связано с ее надмолекулярной структурой, которая окончательно еще не выяснена. Наиболее вероятной структурной единицей целлюлозы является элементарная фибрилла или протофибрилла, которая может расщепляться на элементы — молекулярные цепи. В эту структурную единицу размером 30—40 А входит до 40 целлюлозных цепей. Фибрилла представляет собой либо параллелепипед, внутри которого располагаются вытянутые цепи целлюлозы, либо плоскую ленту со складчатыми цепями целлюлозы, закрученными в плотную спираль с радиусом 1,5830 А, углом 7°51 и шагом 72,1 А [4]. Наличие плотных и рыхлых участков в модели с вытянутыми цепями, а также боковых ответвлений плоской ленты и нарушений шага витка в спиральной модели приводит к появлению в целлюлозе легко- и труднодоступных участков, и, как бы ни спорили сегодня ученые об их названии (аморфные, кристаллические, плотно- или рыхлоупакованные, мезоморфные, паракри-сталлические и т. д.), для нас важно знать, что целлюлоза неоднородна по структуре, что в ней имеются области, разнодоступные к проникновению химических веществ. [c.9]

К внутреннему слою кутикулы примыкают оболочки клеток эпидермиса, состоящие в основном из полисахаридов (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин), лигнина и белка. В оболочках клеток имеется так называемое свободное пространство, образованное промежутками между фибриллами целлюлозы. Клеточную оболочку отделяет от цитоплазмы липопротеидная полупроницаемая мембрана — плазмалемма. Она представляет собой био-молекулярную пленку, состоящую из глобулярных липопротеиновых молекул. Расстояние между отдельными макромолекулами в плазмалемме не превышает 0,4 нм. Поэтому лишь молекулы воды (размером около 0,2 нм) могут беспрепятственно проникать в плазмалемму. Ей присущи все свойства полупроницаемой мембраны. Плазмалемма — последний барьер на пути проникновения ксенобиотика в протопласт. Элементарная мембрана состоит из двух слоев белковых веществ, между которыми заключен липидный слой, определяющий степень проницаемости [c.198]

Были проведены также рентгенографические и электронноскопические исследования по замеру каналоподобных пор. Щели между кристаллитными стренгами оказались равными около 10 А. По оценке Ходе, Свансона и Бехера 1 , их поперечный размер равен 32—44 А. Между фибриллами должны быть каналы шириной 50—130 А. В аморфных областях обнаружены трещины размером 2—5 А. Установлено, что у природной целлюлозы пористая система более развита, чем у регенерированной, однако по степени рассеяния рентгеновских лучей можно заключить, что последняя имеет большее количество пор коллоидных размеров. [c.67]

При электронно-микроскопических исследованиях осадка целлюлозы из разбавленных растворов установлено, что он представляет собой смесь надструктурных образований и изолированных макрофибрилл и элементарных фибрилл. Наряду с этим на снимках обнаруживается картина так называемой зернистости фона. Это явление понимали как артефакт, который обусловлен зернистостью серебра на фотоснимках, присутствием частиц напыленного металла или зернистостью подложки. Однако Долмечу удалось показать, что в случае целлюлозных препаратов с высоким молекулярным весом или препаратов, не подвергнутых интенсивному действию растворителей, зернистость фона не появляется вообще или она появляется в очень слабой степени. В то же время сильно деструктурированные или замещенные препараты целлюлозы всегда дают сильную зернистость фона. Далее Долмеч рассчитал, что зернистость, вызываемая указанными выше обстоятельствами, должна быть значительно тоньше, чем она фактически наблюдается на снимках. Отсюда он сделал вывод, что явление зернистости фона на самом деле является формой структурной организации исследованных препаратов целлюлозы. Причем эти структурные образования по своим размерам находятся на границе возможности разрешения электронного микроскопа. Точные исследования зернистости фона должны дать сведения об этих мельчайших структурных элементах, которые имеют важное значение в структуре волокна. [c.306]

Деградация нативных волокон посредством ультразвуковой энергии также дает фибриллы неопределенной длины диаметром в 60—70 а [213— 214], 50—100 А [215], или, как минимум, диаметром в 68 + 15 А [216], которые сопротивляются набуханию в крепкой каустической соде, хотя их рентгенограмма переходит от нативного к мерсеризованному типу. Когда их недолгое время кипятят с 2,5 н. серной кислотой, эти фибриллы распадаются на сильно кристаллические фрагменты, имеющие среднюю длину в 500 А и образующие в воде коллоидный раствор, нитраты которых имеют среднюю степень полимеризации (определенную по вязкости, осмометрии или посредством ультрацентрифуги) около 100. Так как длина глюкозного остатка в целлюлозе равна 5,15 А. эта степень полимеризации часто позволяет проверить длину частиц, которая наблюдается в электронном микроскопе. Такое же соответствие встречается у кристаллитов, подобным же образом образовавшихся из мерсеризованных целлюлоз и из древесных целлюлоз, хотя средняя длина их соответственно ниже 350— 400 А и 250—300 А [216]. Однако результат, как будто, зависит от условий эксперимента, так как ультразвуковая деградация с последующим гидролизом в течение 15 мин. горячей 2,5 н. соляной кислотой дала выход кристаллическим частицам из хлопка, древесины и рами длиной примерно в три раза большей, чем только что упомянутые частицы из хлопка, длина которых 910—2080 А, а в среднем 1460 а, что все еще хорошо согласуется со средней степенью полимеризации в 280, найденной другими методами [217]. Было высказано мнение [216], что надлежащая обработка кипящей 2,5 н. серной кислотой достаточна сама по себе, чтобы достигнуть пепти-зации до 10% хлопковых линтеров или до 30% сульфитной целлюлозы в палочкообразные частицы с минимальным размером 100 на 500 а и соответственно, со степенью полимеризации 120 и 95. Нерастворенные остатки, обладающие почти такими же степенями полимеризации (135 и 120), могут быть посредством ультразвуковой энергии полностью разделены на частицы такой же величины. Электронный микроскоп также обнаруживает в вискозных шелках сеть тонких прядей с диаметром около 70 А, а после гидролиза в кислой среде всплывающий золь дает кристаллические частицы с видной на рентгенограмме мерсеризованной структурой и со средней длиной в 100— 110 А, которая соответствует вискозиметрической длине цепи около 20 а [218, 219]. Как будет подробнее объяснено, такую однородность можно ожидать, если первоначальный искусственный шелк состоит из кристаллической целлюлозы, переходящей в аморфную, и если во время гидролиза происходит перекристаллизация [220]. Вышеуказанное и другие [221, 222] исследования, проведенные при помощи электронного микроскопа. [c.162]

Если фибриллы появляются в качестве структурных элементов в образце, который сам как макроскопическое образование фибриллярен, следует учитывать рассмотренные выше возможные варианты (например, что эти фибриллы могут не быть основными структурными элементами). Как упоминалось выше, фортизан представляет собой сильно растянутые волокна целлюлозы, причем макромолекулярные цепи расположены приблизительно параллельно большой оси волокна. Действие механического дробления сводится к разрушению преимущественно вторичных межмолекулярных взаимодействий, что приводит к образованию также фибриллярных фрагментов, но последние совсем необязательно являются фундаментальными структурами. Фибриллы можно обнаружить в регенерированной целлюлозе, даже если образец не ориентирован, как это видно на рис. 13. Размеры таких фибрилл промежуточные между размерами сферолита и кристалла, длина этих образований 1000 А, а ширина колеблется в пределах 50—100А. Можно легко показать, что они не являются кристаллитами. Для этого их можно подвергнуть такому воздействию, в результате которого будет удалена аморфная фракция. Оставшиеся кристаллиты, хотя и имеют ту же или близкую ширину, характеризуются меньшей длиной — примерно 300 А. Таким образом, вполне возможно, что в регенерированных целлюлозах концентрация зародышей при кристаллизации настолько высока, [c.43]

Очень часто путают понятия кристаллизации и ориентации вероятно, это происходит по следующим причинам. Кристаллизация полимеров приводит к упорядочению, т. е. ориентации длинноцепных молекул. Это имеет место для монокристаллов или фибрилл сферолитов, в которых локальные ориентации могут быть обнаружены с помощью острофокусного рентгеноструктурного анализа. Обычно размеры таких кристаллических, ориентированных областей достаточно велики, чтобы обнаружить их по двулу-чепреломлению. Однако в некоторых случаях, например для нерастянутой пленки целлюлозы, кристаллиты слишком малы, для того чтобы их можно было обнаружить по эффектам двулучепреломления. Тем не менее области локальных ориентаций до нескольких сотен ангстрем существуют и в данном случае. [c.175]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология