Referat Glucose, Fructose, Amylase, Stärke, Cellulose

(Drehung polarisierten Lichtes) einer wässrigen Glucoselösung. Diese Anderung hängt mit der Umwandlung der einen Molekülstruktur in die andere Struktur zusammen. In Lösung stellt sich nämlich zwischen den unterschiedlichen Glucosestrukturen (so genannte Anomere) ein Gleichgewicht ein. Mutarotation lässt sich auch bei anderen optisch aktiven Substanzen beobachten.

Glucose entsteht bei der Hydrolyse vieler Kohlenhydrate, wie z. B. Saccharose, Maltose, Cellulose, Stärke und Glykogen. Die Gärung der Glucose mit Hilfe von Hefe erzeugt Ethylalkohol (auch Ethanol) und Kohlendioxid. Industriell produziert man sie durch Hydrolyse von Stärke unter Einwirkung verdünnter Säure oder (häufiger) von Enzymen. Glucose wird vor allem in der Nahrungsmittelindustrie zum Süßen verwendet. Au erdem benötigt man sie beispielsweise zum Gerben, für Färbebäder und in der Medizin zum Behandeln von Wasserverlust und zur intraven sen Ernährung.

Fructose, auch Fruchtzucker genannt, ist ein Monosaccharid mit der Formel C H₁₂O₆, das zusammen mit Glucose in süßem Obst und in Fruchtsäften vorkommt. Fructose entsteht wie Glucose durch die Spaltung von Saccharose sowie bei der Hydrolyse verschiedener Kohlenhydrate; zur künstlichen Herstellung behandelt man am besten das Kohlenhydrat Inulin mit verdünnter Säure. Fructose lässt sich nur schwer kristallisieren. Die Kristalle schmelzen bei 102 bis 104 °C. Die Verbindung ist linksdrehend, d. h. eine Fructoselösung dreht die Ebene polarisierten Lichtes nach links. Hefe vergärt Fructose zu Ethanol und Kohlendioxid.

Amylase kommt im Speichel der Mund- und der Bauchspeicheldrüse vor. Sie spaltet die Stärke zu Maltose, die dann zu Glucose aufgespalten wird. Enzyme sind Biokatalysatoren, das heißt sie sind Wirkstoffe, die vom Körper gebildet werden um biochemische Reaktionen zu beeinflussen. Sie sind Eiweißmoleküle, die einen Zusatz wie ein Metallion oder ein Vitamin haben können. Nach der Reaktion, liegt ein Enzym wieder in

seinem ursprünglichen Zustand vor. Sie besitzen ein aktives Zentrum, an dem die

Reaktionen statt finden. Dort wird zum Beispiel auch die Stärke gespalten. Sie sind substrat- und reaktionsspezifisch. Das bedeutet, dass sie nur mit den für sie vorgesehenen Substraten auf eine ganz bestimmte Art und Weise reagieren k nnen. Bei einer enzymatischen Spaltung geht ein Substrat eine lockere Verbindung mit einem Enzym ein, wodurch ein Enzym- Substrat-Komplex entsteht. Nach der Reaktion am aktiven Zentrum liegt das Enzym und ein Produkt vor.

Sch lerprotokoll Nr 7

Kurs: CH 12

Arbeitsgruppe: Thomas Leu, Stefan Rauhut, Anika Madaus

Datum 8 0 2 00

Aufgabe: Weisen Sie Stärkelösung mit Lugolscher Lösung nach! Führen Sie die hydrolytische Spaltung mit einer Enzymlösung Amylase) durch!

Ger te Reagenzgl ser

Reagenzglasständer

Chemikalien: Stärkelösung

Iodkaliumiodidl sung (Lugolsche Lösung) Amylase in Form von Speichel

Durchführung: 1. Stärkelösung in ein Reagenzglas geben

2 - 3 Tropfen Lugolsche Lösung hinzugeben

Reagenzglas schütteln

Amylase in Form von Speichel hinzugeben

Reagenzglas erneut sch tteln

Beobachtung: Nach Zugabe der Iodkaliumiodidl sung entsteht eine tiefblaue Färbung.

Beim Hinzugeben der Amylase verschwindet diese Verfärbung

Auswertung: Die Blauf rbung kommt zustande, weil sich die Iodmoleküle in die Helixstruktur der St rke einlagern, deshalb reflektiert die Iodstärkeverbindung die blauen Farbteile des Lichtes.

Bei der enzymatischen Spaltung wird die Stärke in Maltose aufgespalten. Dadurch zerfällt die Helixstruktur der Stärke und die Iodmoleküle werden freigesetzt und dadurch verschwindet die Blauf rbung. Es handelt sich hierbei um eine hydrolytische Spaltung, bei der Wasser aufgenommen wird.

Stärke ist die übliche Bezeichnung für ein komplex aufgebautes Kohlenhydrat mit der allgemeinen chemischen Formel (C₆H₁₀O_{5 n}. In reinem Zustand ist Stärke eine wei e, körnige oder pulverige, geruch- und geschmacklose Substanz. Sie kommt u. a. in den Samen von Getreidepflanzen sowie in Pflanzenknollen und zwiebeln vor. Stärkemoleküle enthalten Hunderte oder Tausende von Atomen, d. h. die Zahl n in der obigen Formel liegt zwischen 50 und vielen tausend.

Stärke kommt in zwei Molekülformen vor. Die Amylose macht etwa 20 Prozent der gewöhnlichen Stärke aus. In ihr sind die Glucosemoleküle (C₆H₁₀O₅-Gruppen) zu einer überwiegend unverzweigten Kette miteinander verbunden. Diese Kette bildet eine spiralförmige Helix. Bei der anderen Form, dem Amylopectin, sind zahlreiche, buschartige Kettenverzweigungen vorhanden. Hier sind die Ketten kürzer und enthalten nur 20 bis

25 Glucoseeinheiten.

Stärke entsteht in den Grünpflanzen durch Photosynthese und bildet in den Pflanzen einen Teil der Zellw nde und auch der steifen Fasern. Ferner dient sie den Pflanzen als eine Art Energiespeicher, da ihre Oxidation zu Kohlendioxid und Wasser erhebliche

Energiemengen freisetzt. Die Form und Größe der Stärkekörnchen sind charakteristisch für

die Pflanze, in der die betreffende Stärke entstand.

Stärke ist in kaltem Wasser und in Alkohol fast unlöslich. In kochendem Wasser bildet sich Stärkekleister, der beim Abkühlen zu einer Gallerte werden kann. In hei em Wasser geht die Amylose kolloidal* in Lösung. Sie lässt sich aus dem Filtrat mit Alkohol als lösliche

Stärke isolieren. Durch Kochen mit verdünnter Säure wandelt sich die Stärke allmählich in Dextrine um, die aus kleineren Molekülen bestehen. Diese Reaktion ist ein Beispiel für eine Hydrolyse wird beispielsweise auch durch einige Enzyme katalysiert. Dextrine werden u. a. als Klebstoffe und Appreturmittel verwendet. Der gezielte Abbau von Stärke ist auf enzymatischem Weg möglich. Letztlich entsteht dabei das Disaccharid Maltose (Malzzucker, C₁₂H₂₂O₁₁) und das Monosaccharid Glucose (Traubenzucker, C₆H ₁₂O₆).

Bei der Verdauung der Stärke im menschlichen Körper beginnt die Hydrolyse bereits im Mund durch die Einwirkung des Ptyalins im Speichel. Der Körper verbraucht nicht sofort die gesamte bei der Stärkeverdauung entstandene Menge an Glucose, sondern wandelt den größten Teil in Glycogen um, das in der Leber gespeichert wird. Glycogen, auch tierische Stärke genannt, hat eine Struktur, die mit der des Amylopectins nahezu identisch ist. Wenn der Körper später Glucose benötigt, dann wird Glycogen hydrolysiert und dem Blutstrom zugeführt. Somit stellt das Glycogen bei Mensch und Tier eine Energiereserve dar, ähnlich wie die Stärke bei den Pflanzen.

usserst fein verteilte Partikel in einer Flüssigkeit oder in einem anderen Stoff

Sch lerprotokoll Nr 8

Kurs: CH 12

Arbeitsgruppe: Thomas Leu, Stefan Rauhut, Anika Madaus

Datum 8 0 2 00

Aufgabe: berpr fen Sie verschiedene gegebene Materialien auf Vorhandensein von Cellulose, indem einige Tropfen Chlorzinkl sung hinzu gegeben werden.

Ger te 4 Schalen

Chemikalien Chlorzinklösung

Filterpapier

Ein St ck Baumwollstoff Papier Zellstofftaschentuch

Durchführung: Chlorzinklösung wird auf die zu erprobenden Materialien geträufelt. Beobachtung: Die getesteten Stoffe weisen eine rot-violette F rbung auf.

Auswertung: Durch die rot-violett F rbung wird Cellulose nachgewiesen, die in den Zellw nden der Pflanzen vorhanden ist.

Cellulose (lateinisch cellula: kleine Zelle), komplexe aus Glucoseeinheiten aufgebaute Kohlenhydratverbindung, die Hauptbestandteil der Zellwände von Pflanzenzellen ist. Mit Ausnahme der Manteltiere ist Cellulose in tierischen Geweben nicht zu finden. In den Verdauungssystemen Pflanzen fressender Tiere wird Cellulose biologisch durch Mikroorganismen, die Cellulose abbauende Enzyme besitzen, in verwertbare Produkte bis zur Glucose gespalten. Cellulose ist in Wasser und organischen Lösungsmitteln unlöslich

und kann daher leicht von anderen Bestandteilen der Pflanzen getrennt werden. Cellulose ist

von gro er technischer und wirtschaftlicher Bedeutung. Chemisch wird Cellulose durch Säuren hydrolytisch gespalten. Bei der Verwendung konzentrierter Säure, beispielsweise konzentrierter Schwefelsäure, kann der Abbau bis zur Glucose erfolgen und ist damit industriell für die Holzverzuckerung von Bedeutung. Bei diesem Vorgang kann auch lösliche Stärke oder Amyloid, ein Stärkederivat, entstehen. Wird Cellulose mit Alkalien behandelt und anschließend Kohlendisulfidd mpfen ausgesetzt, entstehen daraus u. a. Chemiefasern und Folien. Reyon und Cellophan werden beispielsweise aus einer solchen Lösung regeneriert. Celluloseacetate werden zur Herstellung von Fasern, Folien, photographischen Filmen, Glasersatz und Lackbindemitteln verwendet. Celluloseether finden in Papierleim,

Klebstoffen, Seifen und synthetischen Harzen breite Anwendung.

Durch Veresterung von Cellulose mit Salpetersäure und Schwefelsäure entstehen verschiedene brennbare, explosive Verbindungen, die als Nitrocellulosen, richtiger Cellulosenitrate, bekannt sind. Je nach Stickstoffgehalt unterscheidet man mehrere Cellulosenitrate: Kollodiumwolle wird als Bindemittel für Lacke und zur Herstellung von Celluloid verwendet. Die Schie wolle mit einem geringfügig höheren Stickstoffgehalt dient für Explosivstoffe.