The Shape of Native Plant Cellulose Microfibrils.
The Shape of Native Plant Cellulose Microfibrils.
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DOI：
10.1038/s41598-018-32211-w
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发表时间：
2018-09-18
影响因子：
4.6
通讯作者：
Cosgrove D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kubicki JD;Yang H;Sawada D;O'Neill H;Oehme D;Cosgrove D
确定植物纤维素微纤丝的形状对于理解植物细胞壁分子结构和纤维素转化为生物燃料至关重要。直到最近才确定这些纤维素微纤丝由18个纤维素链而不是36个以菱形图案排列的聚合物组成。本研究使用密度泛函理论计算来模拟18链微纤维的三种可能的习惯，并比较计算的能量，结构，13 C NMR化学位移和WAXS衍射图，以评估哪种形状是最可能的。每个模型都能够在一定程度上再现实验观察到的数据，但基于相对理论能量和考虑的所有变量的合理再现，预测基于34443排列中的5层的微纤丝是最可能的。基于234432排列的习惯稍微不太受欢迎，6 × 3排列被认为是不可能的。
Determining the shape of plant cellulose microfibrils is critical for understanding plant cell wall molecular architecture and conversion of cellulose into biofuels. Only recently has it been determined that these cellulose microfibrils are composed of 18 cellulose chains rather than 36 polymers arranged in a diamond-shaped pattern. This study uses density functional theory calculations to model three possible habits for the 18-chain microfibril and compares the calculated energies, structures, 13C NMR chemical shifts and WAXS diffractograms of each to evaluate which shape is most probable. Each model is capable of reproducing experimentally-observed data to some extent, but based on relative theoretical energies and reasonable reproduction of all variables considered, a microfibril based on 5 layers in a 34443 arrangement is predicted to be the most probable. A habit based on a 234432 arrangement is slightly less favored, and a 6 × 3 arrangement is considered improbable.
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