Aufgaben 79 Ernährung Kohlenhydrate wirken auch als Speicherstoffe Kohlenhydrate liefern nicht nur unmittelbar Energie, sondern sind auch als mittelfristiger Energiespeicher geeignet. Pflanzen nützen das Polysaccharid Stärke als Speicherstoff, den sie in Form von Stärkekörnern in den Plastiden ihrer Zellen anlegen. Polysaccharide sind Vielfachzucker, die aus Hunderten bis Tausenden Monosacchariden bestehen. Einige, wie Stärke, dienen als Speichermaterial und werden bei Bedarf, wenn Energie benötigt wird, herangezogen, um die Zelle mit Zucker zu versorgen. Andere dienen als Baustoffe für den Organismus. Tiere hingegen speichern Energie in Form des Polysaccharids Glykogen vor allem in der Leber und in den Muskelzellen (kAbb. 4). Wenn der Bedarf an Zucker ansteigt, wird zuerst das gespeicherte Glykogen abgebaut. Der menschliche Glykogenspeicher kann allerdings nicht längerfristig Energie liefern: Wenn er nicht durch Aufnahme neuer Nahrung aufgefüllt wird, ist er in einem Tag aufgebraucht. Glykogen hat den Vorteil, dass es im Gegensatz zum Fett schnell Energie bereitstellen kann. Im Fettgewebe sind aber viel größere Mengen an Energie gespeichert, doch es dauert länger diese Energie verfügbar zu machen. Bei hoher Belastung wird daher zuerst auf den Glykogenspeicher und erst dann auf den Fettspeicher zugegriffen. Ein Polysaccharid, das bei Pflanzen als stabiles Baumaterial genutzt wird, ist die Zellulose, die der pflanzlichen Zellwand Stabilität und Festigkeit gibt. Diese besteht, wie die Stärke, aus vielen einzelnen Glukosemolekülen, allerdings in anderer Verknüpfung als bei Stärke. Nur wenige Organismen können Zellulose verdauen – der Mensch gehört nicht dazu. Wiederkäuer, zB alle Horn- und Geweihträger, haben in ihrem Pansen, dem größten ihrer drei Vormägen, einen sackartigen Teil, in dem zelluloseverdauende Bakterien als Symbionten leben. Die grob zerkaute Nahrung gelangt in den Pansen, nachdem sie geschluckt wurde. Mit Hilfe dieser Mikroorganismen sowie von Enzymen wird die Zellulose in Einfachzucker zerlegt. So wird die in der Zellulose steckende Energie für das Tier nutzbar gemacht. Vom Pansen gelangt der Nahrungsbrei anschließend in den benachbarten Netzmagen, der den Brei in kleinen Portionen zum Wiederkäuen wieder in die Mundhöhle zurückbefördert. Nicht nur Rinder sondern alle Wiederkäuer besitzen einen solchen mehrteiligen Magen, der ihnen ermöglicht Zellulose zu verdauen. Bei anderen Pflanzenfressern befinden sich die zur Verdauung von Zellulose nötigen Mikroorganismen in anderen Teilen des Verdauungstraktes, zB bei Pferden im Blinddarm. Obwohl Zellulose für den Menschen unverdaulich ist, ist sie dennoch ein wichtiger Nahrungsbestandteil, da sie als Ballaststoff fungiert. Außerdem machen wir uns Zellulose auf anderem Weg zunutze: Das Holz, das wir als Baumaterial nutzen, besteht zum größten Teil aus Zellulose. Dies ist aber bei weitem nicht die einzige industrielle Verwendung dieses Polysaccharids. Die im Holz enthaltene Zellulose wird als wichtiger Rohstoff zur Papierherstellung genutzt, und die Baumwollfasern, aus denen unsere Kleidung hergestellt wird, bestehen ebenso aus fast reiner Zellulose. Kohlenhydrate können im Körper auch als Speicherstoffe und Baustoffe dienen Abb. 4: Glykogenspeicher in einer Leberzelle. Die elektronenmikroskopische, nachgefärbte Aufnahme zeigt viele Zellorganellen, die du bereits in Kapitel 1 kennengelernt hast: Nukleus (groß und gelb in der unteren Bildhälfte), endoplasmatisches Retikulum (blaue Linien links vom Nukleus), Golgi-Apparat (blaue Linien oben links), Mitochondrien (grün), Fetttröpfchen (hellgelb), Lysosomen (gelb) und Glykogen (braun). 1 W Erläutere welche Funktion Zellulose in der menschlichen Verdauung spielt. 2 W Recherchiere, welchen Zucker Pilze als Speicherstoff nutzen. Das gibt dir einen Hinweis darauf, ob Pilze näher mit Pflanzen oder mit Tieren verwandt sind. 3 E Mit einer Iod-Kaliumiodid-Lösung kann Stärke nachgewiesen werden. Färbt sich die Lösung dunkelblau-violett, ist Stärke vorhanden (kAbb. 5). Führt in der Klasse verschiedene Stärkenachweise mit unterschiedlichen Lebensmitteln durch. Protokolliert die Ergebnisse. Abb. 5: Stärkenachweis bei Kartoffeln (Erdäpfeln). 2,5 µm Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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