Polysaccharide und Stärke

Polysaccharide sind komplexe Kohlenhydrate, die aus vielen Monosaccharid-Einheiten bestehen. Ein bedeutendes Beispiel ist die Stärke, ein wichtiger pflanzlicher Reservestoff, der während der Photosynthese aus Glucose-Bausteinen gebildet wird.

Stärke besteht aus zwei Hauptkomponenten:

1. Amylose: Macht 20-30% der Stärke aus und besteht aus bis zu 10.000 Glucose-Einheiten.
2. Amylopektin: Bildet 70-80% der Stärke.

Definition: Amylose und Amylopektin sind die beiden Hauptbestandteile der Stärke. Amylose bildet eine helikale Struktur und lässt sich durch heißes Wasser vom unlöslichen Amylopektin trennen.

Enzyme wie Amylasen können Stärke in kleinere Einheiten, sogenannte Maltose-Bausteine, spalten. Wird dieser Prozess (Hydrolyse) unterbrochen, entstehen Bruchstücke der Polysaccharidketten, die als Dextrine bezeichnet werden. Im menschlichen Körper beginnt dieser Abbau bereits im Mund, wo Amylase im Speichel stärkehaltige Lebensmittel spaltet.

Example: Der Stärkenachweis mit Lugol'scher Lösung ist ein wichtiges Experiment in der Biochemie. Dabei wird eine Iod-Kaliumiodid-Lösung verwendet, die bei Anwesenheit von Stärke eine blaue Färbung zeigt.

Der Stärkenachweis Lugolsche Lösung Erklärung basiert auf der Bildung von Einschlussverbindungen: Die Iodid-Ionen lagern sich in die helikale Struktur der Amylose ein, was zu einer charakteristischen Lichtabsorption und damit zur blauen Färbung führt.

Ein weiteres wichtiges Polysaccharid ist Cellulose, das aus Beta-D-Glucose-Einheiten besteht, die beta-1,4-glycosidisch verknüpft sind. Cellulose macht etwa 50% der Masse von pflanzlichen Zellwänden aus und ist damit die häufigste organische Verbindung überhaupt. Interessanterweise können weder Pflanzen noch Menschen Cellulose abbauen, da uns die notwendigen Enzyme fehlen.

Einführung in Kohlenhydrate

Kohlenhydrate sind eine wichtige Klasse organischer Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Der Name leitet sich von der Beobachtung ab, dass sich Zucker beim Erhitzen mit Schwefelsäure schwarz verfärbt, was auf den Kohlenstoffgehalt hinweist. Der Begriff "Hydrat" bezieht sich auf den Wasseranteil.

Die allgemeine Summenformel für Kohlenhydrate lautet Cn(H2O)m, was ihre grundlegende Zusammensetzung widerspiegelt. Kohlenhydrate zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:

• Sie bestehen aus mindestens 3 Kohlenstoffatomen
• Sie besitzen eine Carbonylgruppe
• Sie haben mindestens 2 Hydroxygruppen an unterschiedlichen C-Atomen

Ein wichtiger Vertreter der Monosaccharide ist Glucose (Traubenzucker), eine Aldohexose mit der Summenformel C6H12O6. Glucose entsteht in der Natur durch Photosynthese nach der Reaktionsgleichung:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Highlight: Die Fischer-Projektion ist eine wichtige Darstellungsform für Kohlenhydrate. Dabei wird die Kette der C-Atome senkrecht geschrieben, mit dem höchstoxidierten C-Atom (COH) oben.

Ein faszinierender Aspekt der Glucose ist ihre Fähigkeit, neben der offenkettigen auch eine ringförmige Struktur anzunehmen. Dieser Prozess, bekannt als Glucose Ringschluss Mechanismus, beinhaltet eine intramolekulare Verknüpfung der Carbonylgruppe mit einer Hydroxylgruppe.

Vocabulary: Nucleophile sind Teilchen mit negativer Ladung oder Partialladung und einem freien Elektronenpaar. Elektrophile sind Teilchen mit positiver Ladung oder Partialladung.

Der Ringschluss macht das C1-Atom asymmetrisch oder chiral, was zur Bildung von zwei Stereoisomeren führt, die keine Spiegelbilder voneinander sind (Diastereomere).