5.12 Von der Glucose zur Stärke 131 Vielfachzucker – Polysaccharide Bei der Fotosynthese entsteht in Pflanzen die sehr gut wasserlösliche Glucose. Damit Pflanzen Glucose speichern und somit als Reservestoff oder zum Aufbau von Zellwänden nutzen können, wird sie in den Pflanzen in schlecht wasserlösliche Vielfachzucker, die Polysaccharide, um gewandelt. Dabei werden 100 – 1000 Glucose-Moleküle zu riesigen Molekülen (Makromolekülen) wie folgt verknüpft: Die Hydroxy-Gruppe an dem Kohlenstoff-Atom C1 eines Glucose-Moleküls reagiert mit der Hydroxy-Gruppe an dem Kohlenstoff-Atom C4 des nächsten Moleküls (1,4-Verknüpfung) unter Abspaltung eines Wasser-Moleküls. Stärke Stärke ist ein wichtiges pflanzliches Polysaccharid. Sie wird in Pflanzenzellen und vor allem in den Samen und Knospen als Reservestoff syn thetisiert und gespeichert. Deshalb ist das Polysaccharid Stärke in den Grundnahrungsmitteln Getreide (B1), Reis und Kartoffeln enthalten. Pflanzliche Stärke besteht aus zwei Stoffen, deren Moleküle sich in der Verknüpfung der Glucose-Einheiten unterschieden: Die Moleküle der Amylose sind lange, unverzweigte Ketten, in denen eine 1,4-Verknüpfung der Glucose-Bausteine vorliegt (B4). Die Ketten winden sich zu Spiralen (B5). Amylopektin macht den Hauptteil der Stärke (w ≈ 80 %) aus. Amylopektin-Moleküle zeigen eine baumartig verzweigte Struktur (B6). Stärke kann durch eine charakteristische Blaufärbung von Iod-Kalium iodid-Lösung nachgewiesen werden (V4). Dabei lagern sich die Iod-Teilchen in das kanalartige Innere der Amylose-Spirale ein (B5). Kohlenhydrate in der Ernährung In der Ernährung des Menschen sind Kohlenhydrate die wichtigsten Energielieferanten. Im Unterschied zu Fetten und Eiweißstoffen sind sie schnell verwertbar. Die mit der Nahrung aufgenommenen Kohlenhydrate, z. B. Stärke, werden im Körper (Verdauungstrakt) (enzymatisch) vor allem zu Glucose abgebaut (V5). Wir Europäer decken dabei unseren Bedarf an Kohlenhydraten überwiegend durch stärkehaltige Lebensmittel wie Nudeln und Backwaren, Kartoffeln und Reis. Die Versorgung des menschlichen Organismus erfolgt hauptsächlich durch Glucose, da sie gut im Blutserum löslich ist und schnell im Körper transportiert werden kann. Die in Glucose gespeicherte Energie wird im Körper von Lebewesen verwertet: Bei der Zellatmung wird Glucose in einem zur Fotosynthese umgekehrten Prozess mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser verbrannt. Die Glucosekonzentration im menschlichen Blut (Blutzuckerspiegel) wird durch Hormone wie Insulin konstant gehalten. Eine Störung in dieser Regulation des Blutzuckerspiegels (Zuckerkrankheit) muss durch strenge Überwachung der Ernährung und Zugabe von Insulin behoben werden. Schlüsselbegriffe Polysaccharid, Stärke, Amylose, Amylopektin CH2OH O OH OH O H H H H O... CH2OH O OH OH O H H H H CH2OH O OH OH O H H H H ... H H H B4 Ausschnitt aus der Strukturformel eines Amylose-Moleküls CH2OH O OH OH O H H H H O... CH2OH O OH OH O H H H H CH2 O OH OH O H H H H ... H H CH2OH O OH OH O H H H H H ...O H B6 Ausschnitt aus der Strukturformel des Amylopektin-Moleküls; man erkennt, wie es zu einer Verzweigung der Kette kommt. spiralförmiges AmyloseMolekül Glucose-Baustein B5 Spiralförmiges Amylose-Molekül N u r zu P rü fz w e c k e n E ig n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s