EL-MO II Moleküle, Schulbuch

123 8.2 KOhlenhYDrate Als Polysaccharid ist Stärke nicht reduzierend, da nur ein Glucosering am Molekü- lende eine offenkettige Form bilden kann, was bei der Größe des Moleküls kaum ins Gewicht fällt. Behandelt man Stärke mit Säuren oder mit Verdauungsenzymen, so wird sie rasch zu Maltose und Glucose abgebaut. Die Abbauprodukte wirken re- duzierend. Ein Abbauprodukt der Stärke, das noch zum Großteil höhermolekular ist, nennt man Dextrin . Es findet als Klebstoff Verwendung. Beim Brotbacken entsteht Dextrin durch Hitzeeinwirkung in der Brotrinde. Stärke ist die wichtigste Kohlenhydratquelle für die Ernährung. Kohlenhydrate soll- ten großteils als Stärke konsumiert werden. Die wichtigsten Stärkequellen sind die Getreidesorten und die Kartoffel. Bei der Verdauung wird Stärke durch Enzyme, die α -glycosidische Bindungen spalten, rasch abgebaut und als Glucose vom Organis- mus aufgenommen und verwertet. Glycogen Glycogen ist ein Polysaccharid mit ähnlichem Aufbau wie Amylopektin. Es ist noch stärker verzweigt und noch höhermolekular, mit bis zu 100000 Glucoseeinheiten im Molekül. Es dient im tierischen und menschlichen Organismus als Reservestoff. In den Muskeln ist es eine rasch mobilisierbare Glucosequelle für Muskelarbeit. In der Leber dient es vor allem zum Regulieren des Blutzuckerspiegels. Cellulose Cellulose (Abb. 123.1) ist die Fasersubstanz der Pflanzen und bildet den größten Teil der Trockenmasse der meisten Pflanzen. Sie ist mit etwa 50 % am Aufbau des Hol- zes beteiligt und damit bei weitem das häufigste Biopolymer. Der jährliche Cellulo- seaufbau (und auch -abbau) beträgt etwa 10 12 t. Cellulose besteht aus unverzweigten, kettenförmigen Molekülen, gebildet aus bis über 10 000 D-Glucoseeinheiten mit β -(1,4)-glycosidischer Verknüpfung. Die faden- förmigen Molekülketten liegen linear nebeneinander und halten durch Wasserstoff- brücken fest zusammen (Abb. 123.2). Dadurch entstehen lange, extrem reißfeste Fasern. Die Reißfestigkeit einer einzelnen Cellulosefaser ist höher als die eines Stahl- drahtes gleicher Stärke. Durch diese Cellulosefasern erhalten Pflanzenstängel und Holz ihre mechanische Festigkeit. Aufgrund ihrer Faserstruktur ist Cellulose ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Papier und Textilfasern (Baumwolle, Lei- nen, Viscosefasern). Auf ihre Gewinnung aus Holz und ihre Verarbeitung wird in Kapitel 14 genauer eingegangen. Als Nährstoff hat Cellulose für den Menschen und die meisten höheren Tiere keine Bedeutung, da diese keine Enzyme zur Spaltung der β -glycosidischen Bindungen bilden können. Trotzdem spielt Cellulose für die Ernährung als unverdaulicher Bal- laststoff eine große Rolle zur Anregung der Verdauung. Mikroorganismen und eini- ge Schnecken bauen Cellulose ab und verwerten sie als Nährstoff. Die Wiederkäuer leben hauptsächlich von Cellulosenahrung. Sie bilden zwar selbst keine Enzyme zur Spaltung von β -glycosidischen Bindungen, haben aber im Pansen Mikroorganismen, die den Celluloseabbau bewirken. Daher sind Rinder weltweit die wichtigsten Nutztiere. Sie können mit der häufigsten organischen Substanz ernährt werden und sind keine Nahrungskonkurrenten des Menschen. Pferde und andere Pflanzenfresser verdauen Cellulose teilweise in ihrem Blinddarm, der bei Pferden etwa 70 cm lang ist. Auch hier wird Cellulose durch Mikroorganismen abgebaut. Die Celluloseverwertung ist allerdings nicht so vollständig wie bei Wiederkäuern. ■ 123.1: Fehling´sche Probe mit Polysacchariden Führ die Fehling´sche Probe mit aufgekoch- ter, kolloider Stärke und mit Cellulose (Pa- piertaschentuch) durch! Entsorgung: Kanister S ■ 123.2: Spaltung der Stärke I Koch kolloidale Stärkelösung und Cellulose in einer Proberöhre kurz mit verdünnter Salzsäure auf, neutralisier mit Sodalösung bis zum Ende des Schäumens und führ an- schließend die Fehling´sche Probe durch! Entsorgung: Kanister S ■ 123.3: Spaltung der Stärke II Kau ein Stück Semmel längere Zeit! Führ mit dem Speisebrei die Fehling´sche Probe durch! Entsorgung: Kanister S ■ 123.4: Nachweis der Stärke Versetz stark verdünnte Iod-Kaliumiodid- Lösung mit aufgekochter Stärke-Lösung! Entsorgung: Abfluss SCHülerVersuCHe O O O O O CH 2 OH CH 2 OH O O HOH 2 C HOH 2 C O O O CH 2 OH CH 2 OH O O O CH 2 OH O O OH O O H H OH OH O H Abb. 123.2: H-Brückenstabilisierung eines Cellulose-Moleküls Durch die H-Brückenstabilisierung innerhalb eines Cellulose-Moleküls entsteht die ge- rade, fadenförmige Molekülstruktur. Die H-Brücken zwischen den Molekülfäden wer- den von den restlichen OH-Gruppen (an C 2 und C 6 ) gebildet. Abb. 123.1: Strukturformel (Ausschnitt) der Cellulose Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv