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Kohlenhydrate – Aufbau und chemische Grundlagen

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Die Autor*innen
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Maja O.
Kohlenhydrate – Aufbau und chemische Grundlagen
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Kohlenhydrate – Aufbau und chemische Grundlagen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Kohlenhydrate – Aufbau und chemische Grundlagen kannst du es wiederholen und üben.
  • Nenne biologische Funktionen der Kohlenhydrate.

    Tipps

    Bei der Keimung wird Stärke in Monosaccharide umgewandelt.

    Desoxyribose findet man im Erbmaterial.

    Lösung

    Kohlenhydrate haben unterschiedliche biologische Funktionen. So dient beispielsweise die Cellulose in den Pflanzen als Bau- und Gerüstsubstanz.

    Als Reservestoffe finden wir Kohlenhydrate unter anderem in den Samen von Pflanzen. Das im Samen enthaltende Polysaccharid, die Stärke, wird in Monosaccharide umgewandelt, damit der Embryo die für die Keimung nötige Energie erhält.

    Auch im Erbmaterial spielen Kohlenhydrate eine wichtige Rolle. Die Monosaccharide Ribose und Desoxyribose sind wichtige Grundbausteine der DNA. Ribose findest du in der RNA und Desoxyribose in der DNA.

  • Bestimme einige Kohlenhydrate und deren Bindungen.

    Tipps

    Die glykosydische Bindung von Saccharose erfolgt am $C_{1}$-Atom des einen Moleküls mit dem $C_{2}$- Atom des anderen.

    Maltose besteht aus Traubenzucker.

    Lösung

    Disaccharide bestehen aus zwei Monosaccharid-Bausteinen, die über eine glycosidische-Bindung verbunden sind.
    Die Bindung der beiden Monosaccharide erfolgt stets unter Wasserabspaltung durch die reaktionsfreudige Hydroxygruppe am $C_{1}$-Atom des einen Monosaccharids mit einer Hydroxygruppe des zweiten Monosaccharids. Dabei entsteht eine Verknüpfung über eine Sauerstoffbrücke (–O–). Die Bindung, die bei einer solchen Verknüpfung entsteht, heißt glycosydische Bindung.
    Im Disaccharid Maltose erfolgt die Bindung über das $C_{1}$-Atom des einen Glucose-Moleküls mit dem $C_{4}$-Atom des anderen Glucose-Moleküls. Die Bindung wird daher als 1,4-glykosydische Bindung bezeichnet.
    Saccharose ist ein Disaccharid aus einem Glucose- und einem Fructose-Molekül mit einer 1,2-glykosydischen Bindung.
    Lactose ist ein Disaccharid aus einem Glucose- und einem Galactose-Molekül mit einer 1,4-glykosydischen Bindung.

  • Benenne das vorliegende Monosaccharid und dessen funktionelle Gruppen.

    Tipps

    Lactose und Maltose sind Disaccharide (Zweifachzucker).

    Lösung

    Monosaccharide sind Einfachzucker, ihr Molekülgerüst besteht aus drei bis sieben C-Atomen. Alle Monosaccharide zeichnen sich durch spezielle funktionelle Gruppen aus.

    Glucose, auch Traubenzucker genannt, ist wichtig für den Energiestoffwechsel. Ein Glucosemolekül besteht aus sechs Kohlenstoffmolekülen. In den abgebildeten Kettenform befindet sich am $C_{1}$-Atom die Carbonylgruppe. An den anderen Kohlenstoffatomen sind Hydroxygruppen (OH-Gruppen) angelagert. Die Ausrichtung dieser Hydroxygruppen bestimmt mit, um welches Zuckermolekül es sich handelt.

  • Fasse Merkmale der Monosaccharide zusammen.

    Tipps

    Im griechischen steht pente für fünf.

    Glycerinaldehyd ist eine Triose.

    Lösung

    Monosaccharide sind Einfachzucker. Sie können als Kettenform oder als Ringform vorliegen. In der Mitte bestehen sie aus einem Kohlenstoffgerüst, an diesem sind Hydroxygruppen gebunden.

    Monosaccharide sind gut im Wasser löslich, daher können sie im Blut gut transportiert werden.

    Der Name der Monosaccharide leitet sich von der Anzahl der C-Atome ab. Sind 3 C-Atome enthalten, liegt eine Triose vor, die Summenformel lautet: $C_3H_6O_3$. Sind 5 C-Atome enthalten, liegt eine Pentose vor, die Summenformel lautet: $C_5H_{10}O_5$.

  • Bestimme, welche Saccharide sich vorstellen.

    Tipps

    Cellulose ist ein Polysaccharid.

    Lösung

    Kohlenhydrate findest du in zahlreichen Lebensmitteln und auch in der Natur.

    Lactose ist in der Milch der Säugetiere und somit auch in Milcherzeugnissen enthalten. Sie wird daher auch oft als Milchzucker bezeichnet. Einige Menschen besitzen eine Laktoseintolenranz und vertagen Lactose nicht so gut, da sie es nicht abbauen können. Ihnen mangelt es am Enzym Lactase, welche die Lactose in ihre Bestandteile Galactose und Glucose spaltet.

    Maltose entsteht aus den Abbau von Stärke, wenn ein Samen mit der Keimung beginnt. Es liefert dem Samen Energie. Maltose besteht aus zwei Glucose-Molekülen und ist ein Disaccharid.

    Saccharose wird auch als Haushaltszucker bezeichnet und ist ein Disaccharid aus Glucose und Fructose. Du findest Saccharose in zahlreichen Lebensmitteln.

    Cellulose ist ein Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände und ein Polysaccharid. Sie besteht aus mehreren hundert verknüpften Molekülen, die glycosydisch verbunden sind.

  • Erkläre, wie die Stärke aus der Kartoffel deinen Muskeln Energie liefert.

    Tipps

    Stärke ist ein Polysaccharid und wird zunächst zu einem Disaccharid abgebaut.

    Glucose kann den Muskeln Energie liefern.

    Lösung

    Die Kohlenhydrate aus Lebensmitteln wie Kartoffeln haben verschiedene biologische Funktionen. Zum Beispiel wird die Stärke aus den Kartoffeln zunächst im Mund vom Enzym Speichel-Amylase in Maltose und schließlich im Dünndarm vom Enzym Maltase weiter zu Glucose abgebaut. Die Glucose wird vom Blut zu den Zellen transportiert und kann dann zum Beispiel in Muskelzellen zur Energiegewinnung genutzt werden.

    Kohlenhydrate sind in zahlreichen Lebensmitteln enthalten, wie Brot, Käse, Fleisch, Obst und Gemüse.

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