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Un estudio muestra lo que hace que las paredes celulares de las plantas se compriman y se estiren

Un estudio muestra lo que hace que las paredes celulares de las plantas se compriman y se estiren
Una de las redes de celulosa que estudiaron los investigadores. La red ha incorporado mananos y xilanos aislados de madera de abeto. Crédito: Jennie Berglund

Los nuevos hallazgos sobre los componentes básicos de las fibras vegetales abren la puerta a avances en la ingeniería de materiales, así como en la alimentación y la agricultura, informó una colaboración de investigación sueco-australiana. 


por David Callahan, KTH Royal Institute of Technology

Los hallazgos, publicados hoy en Nature Communications , identifican las funciones mecánicas individuales de las hemicelulosas de la madera en las paredes celulares de las plantas por primera vez.

Una cooperación entre investigadores del KTH Royal Institute of Technology, la Universidad de Nottingham y la Universidad de Queensland, el estudio muestra cómo dos hemicelulosas, xilanos y mananos, aportan diferentes cualidades al unirse con la celulosa para proporcionar integridad a la fibra vegetal.

La madera se compone de tres componentes básicos: lignina, celulosa y hemicelulosa, y la estructura molecular de la madera depende de si la hemicelulosa principal es xilano o manano, dice el investigador de KTH Francisco Vilaplana. En las coníferas, como el abeto, la hemicelulosa principal es el manano. Mientras que en las plantas con flores , como el abedul, es xylan .

«Lo que hemos encontrado es que los xilanos y mananos parecen influir de manera diferente en las contribuciones biomecánicas a las redes fibrilares de celulosa», dice Vilaplana. «Los mananos mejoran la compresión o la unión de las redes de celulosa, mientras que los xilanos mejoran su extensión o las separan».

La compresión y la extensión son importantes para que las paredes de las células vegetales cumplan su función en la estructura de la madera, dice Vilaplana. Pero con el conocimiento de la función de cada hemicelulosa, existen nuevas posibilidades para desarrollar mejores materiales a base de plantas ambientalmente sostenibles.

Un estudio muestra lo que hace que las paredes celulares de las plantas se compriman y se estiren
Los investigadores agregaron mananos y xilanos puros por separado a los medios de celulosa para observar cómo se integraron en la red fibrilar de plantas. Crédito: KTH Real Instituto de Tecnología

«Potencialmente, podría usar distintas hemicelulosas para ajustar las propiedades de las celulosas biodegradables, con el fin de reemplazar los productos cotidianos a base de petróleo, como la película plástica para el almacenamiento de alimentos , donde desea estirabilidad, o espumas donde desea compresibilidad», dice Vilaplana.

En agricultura, estos hallazgos también pueden usarse, por ejemplo, en la selección de variedades de cultivos con propiedades mecánicas deseables en el campo o propiedades de textura preferidas cuando se usan en alimentos.

Analizar los efectos mecánicos de los xilanos y los mananos no ha sido fácil, ya que no existe madera sin ambos componentes de hemicelulosa . Entonces, los investigadores utilizaron un método en el que una bacteria llamada Komagataeibacter xylinus sintetiza y secreta celulosa pura. En el medio donde se secreta esta celulosa, los investigadores agregaron mananos puros y xilanos por separado para observar cómo se integraron en la red fibrilar, de la misma manera que lo harían cuando se producen las paredes celulares o madera.


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