Lignina
Lignina
La lignina es una sustancia química compleja, que constituye el 20% -30% de la madera y otros tejidos vegetales.
El término lignina proviene del latín lignum, “madera”, por este motivo las especies vegetales que contienen gran cantidad de lignina se denominan plantas leñosas.
La lignina impregna y constituye las paredes de muchas células de pteridofitas, espermatofitas y también, aunque de forma limitada, briófitas.
La principal característica de la lignina es la de tener un alto peso molecular, resultado de la unión de diferentes ácidos fenilpropílicos y alcoholes (cumarilo, coniferilo y sinapilo). El acoplamiento aleatorio de estos radicales da lugar a una estructura polimérica amorfa tridimensional.
Estructura molecular –
Las ligninas son, por tanto, polímeros formados por tres tipos diferentes de monómeros:
– alcohol p-cumarílico;
– alcohol de coniferil (alcohol 4-hidroxi-3-metoxicinamílico);
– alcohol sinapílico (4-hidroxi-3,5-dimetoxicinamílico alcohol).
El componente de cada monómero varía significativamente en función de:
– la familia de las plantas (angiospermas, gimnospermas, etc.);
– la especie vegetal;
– el órgano donde reside;
– el tejido biológico.
Las ligninas son los segundos biopolímeros más sintetizados en la Tierra después de la celulosa. La biomasa formada por celulosa y ligninas representa alrededor del 70% de la biomasa total.
La lignina, al igual que la celulosa y las hemicelulosas, es un polímero cuya molécula, muy compleja y de estructura tridimensional, está formada por una única unidad, el fenilpropano, repetida muchas veces.
La lignina realiza la función de unir y cementar las fibras en todas las plantas para dar y mejorar la compacidad y la fuerza de la planta. También se conoce como material incrustante, ya que recubre las fibras. Por tanto, los procesos de extracción de celulosa de un vegetal requieren un ataque de la lignina para romper la molécula y eliminar los fragmentos por disolución.
Biosíntesis de lignina –
La biosíntesis que conduce a la formación de lignina en las plantas se origina a partir del aminoácido fenilalanina; éste se transforma en ácido cinámico por medio de la enzima fenilalanina amoníaco liasa.
Además, una serie de hidroxilaciones, metilaciones y finalmente reducciones, todas ellas catalizadas enzimáticamente, conducen a los tres monómeros precursores: alcohol p-cumarílico, alcohol coniferílico y alcohol sinapílico. La copolimerización radicalaria aleatoria de los tres precursores, catalizada por la enzima peroxidasa, conduce a la formación de un polímero de estructura desordenada, tridimensional, ramificado, insoluble en agua y en los disolventes más comunes: la lignina. Los polímeros de lignina son estructuras complejas con un peso molecular de aproximadamente 10 000 µm.
Desde un punto de vista químico, la lignina pertenece por tanto a la clase de los llamados compuestos fenilpropanoides, es decir, no tiene carácter carbohidrato, sino que pertenece a la clase de los compuestos aromáticos.
Sin embargo, la composición de la lignina varía según las plantas en las que tiene lugar la biosíntesis. Así, en la composición de la lignina de las plantas herbáceas, principalmente de las gramíneas, predomina entre los precursores el alcohol cumarílico. El alcohol de coniferil, por otro lado, es el precursor más abundante de la lignina de las coníferas, y finalmente la lignina de las angiospermas leñosas (de hoja ancha) deriva principalmente del alcohol sinapílico.
Papel de la lignina –
La lignina constituye, inmediatamente después de los polisacáridos, el polímero orgánico más abundante en el mundo vegetal.
Este polímero realiza muchas funciones esenciales para la vida en las plantas.
Por ejemplo, tiene una función muy importante en el transporte interno de agua, nutrientes y metabolitos. Aporta rigidez a las paredes de las celdas y permite la conexión entre las distintas celdas de la madera, creando un material muy resistente a los golpes, compresiones y flexiones. Los tejidos lignificados resisten muy bien a los ataques de microorganismos, no permitiendo la penetración de enzimas destructivas en la pared celular.
La lignina se deposita en la pared secundaria de las células vegetales y siendo muy resistente a la compresión, es capaz de dar mucha solidez. La lignina también tiene el poder de impermeabilizar las células, ya que es hidrofóbica. Las células de los tejidos que sirven de soporte a la planta (esclerénquima) o tienen la función de transportar agua y sales minerales (xilema) tienen las paredes impregnadas de lignina (lignificado).
También permite el crecimiento de plantas leñosas en altura. Esta habilidad permitía tener una posición erguida que favorecía la recepción de la energía luminosa. Todas estas adquisiciones fueron un requisito previo para el desarrollo de plantas en el medio terrestre. La capacidad de las plantas para formar ligninas comenzó a principios del Paleozoico y caracterizó a las traqueofitas.