La cellulosa è un polisaccaride e come tale è un carboidrato (vedi i carboidrati), cioè appartiene a quel gruppo di composti organici formati da carbonio, idrogeno e ossigeno. La cellulosa è costituita da una molecola più complessa di quella di altri polisaccaridi, come l’amido. È formata da lunghe catene di molecole di glucosio, da trecento a tremila circa, unite una di seguito all’altra da legami beta 1-4 glucosidici (tra il sito 1 di una molecola di glucosio e il sito 4 di quella successiva), la sua formula generale è: (C6H10O5)n . Due molecole di glucosio unite da questo particolare legame ne formano una di cellobiosio, l’unità ripetitiva della cellulosa.
Quindi si tratta di un polimero del glucosio le cui molecole si uniscono per condensazione eliminando molecole d’acqua: unendosi n molecole di glucosio, si eliminano n-1 molecole d’acqua. Sul nostro pianeta la cellulosa è il composto organico più diffuso: costituisce le pareti delle cellule vegetali, gran parte del legno delle piante, vari altri prodotti come il cotone, il lino, la canapa e la carta. La cellulosa non è digeribile dall’organismo umano, perché non possiede enzimi in grado di demolire i legami beta 1-4 glucosidici, e nell’intestino forma una massa che stimola le contrazioni della muscolatura liscia delle pareti del tubo digerente (peristalsi) facilitando il movimento del cibo ingerito, durante i vari stadi della sua demolizione.
A livello industriale, la cellulosa è stata utilizzata anche per produrre i primi polimeri sintetici: l’acetato di cellulosa, il rayon, il nitrato di cellulosa.
La struttura della cellulosa presenta le lunghe catene glucosidiche disposte parallelamente le une alle altre, unite fra loro da numerosi (perciò nel complesso forti) legami a idrogeno. Il risultato è una struttura complessiva compatta e difficile da dissolvere: alcuni batteri presenti nello stomaco dei ruminanti e nell’apparato digerente delle termiti però producono enzimi in grado di rompere i legami beta 1-4 glucosidici e rendono digeribile anche la cellulosa scindendola in molecole di glucosio.
Questo composto ha rivoluzionato varie tappe della storia umana con tre prodotti fondamentali: legno, carta e cotone.
Il legno da sempre è stato utilizzato dall’uomo per riscaldarsi, cuocere i cibi, costruire armi, sistemi di riparo e protezione, utensili vari. Oggi nelle nostre case è stato in parte sostituito da metalli e plastica, ma per secoli è stato indispensabile per tavoli, sedie, mobili, infissi. Le “traversine” utilizzate per fissare e tenere alla giusta distanza i binari ferroviari oggi sono in cemento armato, ma per oltre un secolo sono state costruite in legno. Il legno consente anche di sostenere gli alberi diffusi sulla Terra, da quelli dei viali cittadini (platani, bagolari, aceri, tigli, … ) alle più estese foreste del pianeta: la taiga russa e la foresta amazzonica sudamericana.
Il cotone è una fibra vegetale naturale prodotta da piante del genere Gossypium. Le maggiori produzioni di cotone si hanno in Asia centrale e in America settentrionale. La maggior parte degli abiti che indossa ciascuno di voi che state leggendo questo post è costituita da cotone, “cotone mercerizzato”, cioè trattato con un procedimento chimico e meccanico ideato dal chimico inglese John Mercier (1791-1866) nel 1851. Questo processo prevede trattamenti con idrossidi, generalmente di sodio (ma è stato utilizzato anche quello di potassio o di litio), che determinano modificazioni permanenti nella struttura della cellulosa del cotone e la rendono più resistente e più facile da tingere.
La carta, oggi comunissima e indispensabile per molti scopi, in passato è stata rara, preziosa, costosa e difficile da produrre. Si potrebbero elencare centinaia di usi della carta e sarebbero incompleti. Ne cito alcuni che tutti hanno provato: carta per giornali, libri e riviste, carta e cartoni per imballaggi e confezioni regalo, per buste e lettere, l’indispensabile carta igienica, le banconote, una “carta” molto speciale per il valore che le viene attribuito e perché ricavate dal cotone anziché dalla cellulosa. Ma l’elenco potrebbe continuare con i biglietti di autobus, treni, gli scontrini degli acquisti, i volantini pubblicitari, la carta fotografica, quella per i documenti di riconoscimento, l’agognato diploma di maturità o quello di laurea, ecc.
Nella prima immagine: una molecola di cellobiosio, unità della cellulosa risultata dall’unione di due molecole di glucosio, in cui è segnalato il legame beta 1,4 glucosidico.
Video: da Dizionario di RAI Scuola: Cellulosa. Produzione della carta; Come nasce una banconota, estratto dalla trasmissione RAI Superquark.
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