Die wichtigsten Grundbausteine des Lebens sind Kohlenhydrate, deren Aufbau und Funktion für alle Organismen essentiell sind.
Kohlenhydrate bestehen grundsätzlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, wobei die Strukturformel verschiedene Formen annehmen kann. Die einfachsten Kohlenhydrate sind Monosaccharide wie Glucose und Fructose. Bei diesen Molekülen spielt die Keto-Enol-Tautomerie eine wichtige Rolle - ein chemischer Prozess, bei dem sich Keto- und Enolform im Gleichgewicht befinden. Diese Keto-Enol-Tautomerie ist besonders bei der Glucose und Fructose zu beobachten und wird durch Säuren katalysiert. Die verschiedenen räumlichen Anordnungen der Atome führen zu Stereoisomeren, die unterschiedliche chemische und biologische Eigenschaften aufweisen können.
Ein besonders wichtiges Kohlenhydrat ist die Cellulose, das häufigste Biopolymer der Erde. Die Cellulose Struktur besteht aus langen Ketten von Glucose-Einheiten, die durch β-1,4-glykosidische Bindungen verknüpft sind. Die Cellulose Eigenschaften wie hohe Zugfestigkeit und Wasserunlöslichkeit machen sie zum idealen Strukturmaterial für Pflanzen. Das Vorkommen von Cellulose ist hauptsächlich in pflanzlichen Zellwänden zu finden, wo sie ihre wichtigste Funktion als Gerüstsubstanz erfüllt. Die Verwendung von Cellulose ist vielfältig - von der Papierherstellung über Textilien bis hin zu modernen Biomaterialien. Die Cellulose Herstellung erfolgt hauptsächlich aus pflanzlichen Rohstoffen wie Holz oder Baumwolle, wobei verschiedene chemische und mechanische Prozesse zum Einsatz kommen. Die Bestandteile der Cellulose und ihre einzigartige Struktur ermöglichen diese breite Palette an Anwendungsmöglichkeiten.