Language
Country/Area
No result found
القصة التاريخية لللجنين: لماذا يطلق عليه "روح الخشب"؟!
اللجنين عبارة عن بوليمر عضوي معقد يشكل بشكل أساسي مادة هيكلية مهمة للأنسجة الداعمة للنبات. وله أهمية خاصة في تكوين جدران الخلايا في الخشب واللحاء، لقدرته على إضفاء الصلابة ومقاومة التسوس. ومن خلال فهم بنية اللجنين وتاريخه ووظائفه البيولوجية، سنستكشف دوره الرئيسي في الطبيعة والاقتصاد.
تاريخ اللجنين
يمكن إرجاع تاريخ اللجنين إلى عام 1813، عندما ذكر عالم النبات السويسري أ.ب.دي كاندول هذه المادة لأول مرة. ووصفه بأنه ليفي وعديم الرائحة وغير قابل للذوبان في الماء والكحول، ولكنه قابل للذوبان في المحاليل القلوية قليلاً ويترسب بالحمض. لذلك أطلق عليه اسم "ليغنين" مشتق من الكلمة اللاتينية "ليغنوم" التي تعني الخشب.
يعد اللجنين واحدًا من البوليمرات العضوية الأكثر وفرة على وجه الأرض، ويأتي في المرتبة الثانية بعد السليلوز والكيتين.
يمثل اللجنين 30% من الكربون العضوي غير الأحفوري الأرضي على الأرض و20% إلى 35% من الوزن الجاف للخشب. وجدت الدراسة أن اللجنين موجود أيضًا في الطحالب الحمراء، مما يشير إلى أن السلف المشترك للنباتات والطحالب الحمراء ربما كان لديه القدرة الفطرية على تصنيع اللجنين. يشير الاكتشاف أيضًا إلى أن وظيفة اللجنين الأصلية ربما كانت توفير الدعم الهيكلي، كما هو الحال في الطحالب الحمراء Calliarthron، من خلال دعم المفاصل بين الأجزاء المتكلسة.
التركيب والبنية
يختلف تكوين اللجنين بين الأنواع. على سبيل المثال، تكوين عينة الحور الرجراج هو 63.4% كربون، 5.9% هيدروجين، 0.7% رماد (تركيب معدني)، و30% أكسجين (مشتق من الفرق)، وهو ما يعادل الصيغة الكيميائية (C31H34O11)n. اللجنين عبارة عن بوليمر غير متجانس للغاية ومترابط من عدد صغير من السلائف، كحولات الخشب. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من هذه الكحوليات الخشبية المترابطة، وجميعها مشتقة من فينيل بروبان.
يمتلك اللجنين وزنًا جزيئيًا يزيد عن 10000 وحدة، كما أن تنوعه الهيكلي ودرجة الارتباط المتبادل لهما تأثير كبير على خصائصه.
الوظائف البيولوجية
يملأ اللجنين الفجوات الموجودة في جدران الخلايا، خاصة بمكونات السليلوز والهيمسيلولوز والبكتين، وخاصة في الحزم الوعائية والأنسجة الداعمة. يلعب اللجنين دورًا رئيسيًا في توصيل الماء والمواد الغذائية القابلة للذوبان في الماء في سيقان النباتات. يعتبر مكون السكاريد الموجود في جدران الخلايا النباتية محبًا للماء بدرجة كبيرة وبالتالي فهو شديد نفاذية الماء، في حين أن اللجنين أكثر كارهة للماء.
الوظيفة الأكثر شيوعًا للجنين هي توفير الدعم الهيكلي للنباتات عن طريق تقوية الخشب.
الأهمية الاقتصادية
ينشأ الإنتاج التجاري العالمي من اللجنين من صناعة الورق. في عام 1988، تم إنتاج أكثر من 220 مليون طن من الورق على مستوى العالم، معظمها تم إزالة اللجين منها. يشكل اللجنين حوالي ثلث كتلة السليلوز السليلوز ولكن غالبًا ما يلزم إزالته أثناء عملية صناعة الورق لأنه يسبب تغير اللون وفقدان قوة الورق. تعد عملية إزالة اللجنين إحدى التقنيات الأساسية لصناعة الورق وتثير مخاوف بيئية كبيرة.
التخليق الحيوي
يبدأ تخليق اللجنين الحيوي في السيتوبلازم بتخليق كحول الخشب السكري من الحمض الأميني فينيل ألانين. تشترك هذه العملية في التفاعل الأول مع مسار فينيل بروبانويد. لا تزال هناك العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها حول تخليق اللجنين، بما في ذلك الدور المحدد لإنزيمات الأكسيداز التي تحفز تفاعل البلمرة.
التحلل الحيوي
بالمقارنة مع البوليمرات الحيوية الأخرى، فإن اللجنين مقاوم إلى حد ما للتحلل، مما يجعله أكثر استقرارًا في البيئة. في حين أن بعض الفطريات قادرة على تحليل اللجنين بكفاءة، فإن قدرة البكتيريا على القيام بذلك محدودة، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أن مشتقات اللجنين تمنع نمو البكتيريا.
الكيمياء والتحليل
في صناعة الورق، عادةً ما يتم إجراء تقدير كمية اللجنين باستخدام اختبارات كلاسون اللجنين واللجنين القابل للذوبان في الأحماض. تتيح هذه الإجراءات الموحدة التحليل الفعال والقياس الكمي لتكوين اللجنين، مما يعزز فهم خصائصه وتطبيقاته.
لا يقتصر تاريخ ودور اللجنين على تركيبه الكيميائي ووظيفته، فهو عنصر يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالبيئة والاقتصاد والنظم البيئية. هل يمكننا في المستقبل استخدام هذا المورد الثمين بشكل أكثر كفاءة وتطوير مواد صديقة للبيئة وتقنيات محسنة؟
