La cellulosa è il biopolimero più abbondante sulla Terra, un polisaccaride lineare che costituisce il principale componente strutturale delle pareti cellulari vegetali, con la formula ripetitiva (C6H10O5)n. È composta da unità di β-D-glucosio legate tramite legami glicosidici β(1→4), formando catene rigide e dritte che differiscono fondamentalmente dalla struttura elicoidale α-legata dell’amido.
Struttura molecolare
Ogni catena di cellulosa presenta monomeri di glucosio ruotati di 180° rispetto ai vicini, formando unità ripetitive di cellobiosio con estesi legami a idrogeno intra- e intercatena. Questi legami generano fogli piani che si impacchettano in microfibrille, fornendo un’alta resistenza alla trazione grazie a regioni cristalline. Le catene possono raggiungere fino a 15.000 unità di glucosio, con gruppi idrossilici idrofili su un lato e superfici idrofobiche sull’altro.
Proprietà fisiche e chimiche
La cellulosa è insolubile in acqua a causa del suo compatto impacchettamento e dei legami a idrogeno, oltre a possedere un’alta resistenza meccanica e resistenza alla degradazione enzimatica, eccetto da parte di microrganismi specializzati. I legami β impediscono la digestione umana, posizionandola come fibra alimentare anziché fonte di energia. Le sue proprietà consentono la formazione di fibre forti nelle piante, con dimensioni delle microfibrille di circa 1–4 nm lateralmente.
Biosintesi e applicazioni
Sintetizzata da complessi di cellulosa sintasi nelle membrane plasmatiche delle piante, la cellulosa viene estrusa come microfibrille nella matrice della parete cellulare. Industrialmente è utilizzata nella carta, nei tessili e nei biocombustibili; modifiche ne migliorano la solubilità per applicazioni come la viscosa. In microbiologia, alcuni batteri la producono extracellulmente per formare biofilm.
