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Natürliche Biopolymere 10:48 min

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Transkript Natürliche Biopolymere

Hallo und ganz herzlich willkommen! In diesem Video geht es um natürliche Biopolymere.

Biopolymere sind Polymere, die von Tieren oder Pflanzen hergestellt werden. Eine sinnvolle Unterteilung ist in Polynucleotide, Polypeptide und Proteine, Polysaccharide, biogene Polyester sowie Netzwerke bildende Biopolymere. Polynucleotide sind zuständig für die Übertragung der Erbinformation. Es handelt sich dabei um DNA und RNA. Die Moleküle bestehen aus einer Helix. Strukturelemente sind Phosphorsäure, ein Zucker und Nucleinbasen, die die beiden Stänge zusammenhalten. Polypeptide sind strukturbildend für die Lebewesen. Dazu zählen Keratin , Kollagen, Elastin und Seide.

Keratin ist verleiht den lebenden Strukturen eine gewisse Starrheit. Es wird aus abgestorbenen Hautsubstanzen gebildet. Haare bestehen aus Keratin, die Hörner der Ziegen und die Nashörner der gleichnahmigen Dickhäuter. Es dient dem Aufbau der Fingernägel, der Hufe der Huftiere, von Krallen und Schnäbeln. Federn werden aus Keratin gebildet, die Schuppen von Krokodilen, die Stacheln der Igel und sogar die Barten der Wale. Wolle besteht aus Keratin. Im Unterschied zur Baumwolle ist es ein Polypeptid. Wolle liefern bekanntlich Schafe. Qualitativ gute, nicht kratzende Wolle liefern das Merinoschaf und des Moairs (moa re). Moair sagt man zur Angoraziege (hier eine andere Art). Daraus gewebte Schals werden sehr geschätzt. Aus der Wolle der südamerikanischen Kamelpferde kann man gleichfalls Wolle spinnen: Aus dem Gunako, dem Lama, dem Alpaka und dem Vikunja. Das Guanako liefert die gröbste Wolle, das Vikunja die feinste.

Die Seide wird seit Langem als Rohstoff für edle Textilien geschätzt. Populärster Seidenlieferant ist die Larve des Seidenspinners Bombyx mori. Aus Seide lassen sich hochwertige Teppiche weben. Außerdem kann man aus Seide hoch geschätzte Textilien herstellen. Auch die Netze der Spinnen sind aus Seidenmaterial gewebt. Aus verschiedenen Gründen lässt sich dieses Rohmaterial nicht industriell nutzen (Stand 1993). Erstaunlich ist die Tatsache, dass auch Muscheln Seide (auch Byssus genannt) liefern. Viele Jahre war die Zivilisation nur mit dem negativen Aspekt dieser Tatsache konfrontiert - dem Fouling an Schiffsrümpfen. Aus Muschelseide können sehr wertvolle Textilien gefertigt werden. Ein bekanntes Erzeugnis, vermutlich aus Byssus, ist der Schleier von Manoppello aus dem 17. Jahrhundert.

Kollagen assoziiert sich häufig mit dem Wort Bindegewebe. Es ist beteiligt am Aufbau von Magen und Darm, der Leber, der Nieren und der Blutgefäße. Auch in die Struktur der Lunge, der Sehnen, der Knochen und der Zähne geht Kollagen ein. Die Hornhaut des Auges wird ebenfalls von Kollagen gebildet.

Im Namen Elastin finden wir die Haupteigenschaft dieses Strukturproteins - seine Elastizität. Es ist strukturbildend für die Haut, die Lunge und die Blutgefäße.

Polysaccharide sind Biopolymere, die aus vielen einfachen Zuckermolekülen aufgebaut sind. Die bekanntesten und wichtigsten sind aus Glukose aufgebaut – Stärke und Cellulose. Die Bausteine der Stärke sind Moleküle der alpha-D-Glucose. Ein Teil der Stärkemoleküle ist unverzweigt - die Amylose. Der andere Teil hat Verzweigungen - das ist das Amylopektin. Stärke findet man in Kartoffeln, im Mais, im Reis oder im Weizen. Außerdem im Roggen, im Hafer oder der Gerste. Glycogen ähnelt dem Amylopektin. Ein Coreprotein wird von dem Polysaccharid - Molekül umgeben. Die Cellulose ist ein unverzweigtes Biopolymer. Es ist aus Molekülen der beta-D-Glukose aufgebaut. Cellulose ist wichtiger Bestandteil der Pflanzenzelle. Sie ist für den Menschen unverdaulich. Cellulose bildet reißfeste Fasern. Sie spielt eine große Rolle in der Papierherstellung. Der Textilrohstoff Baumwolle enthält etwa 92% Cellulose. Geringere Bestandteile sind: Hemicellulose, Lignin und Pektine.

Hemicellulose ist ein Sammelbegriff für Gemische von Polysacchariden veränderlicher Zusammensetzung. Aufgebaut ist sie hauptsächlich aus Pentosen. Pektine sind zum großen Teil von der Amylose abgeleitete Ketten mit organischen Säuregruppen und Estergruppen enthalten. Man findet sie in Zitrusfrüchten und Äpfeln. Lignin ist Hauptbestandteil des Holzes. Dazu später.

Auch andere nachwachsenden Rohstoffe enthalten Cellulose: Jute 72 % (Artefakt) Flachs bis 72 % (kleiner Artefakt) Sisal bis 67% und Hanf 74%

Die übrigen Komponenten sind entsprechend stärker vertreten.

Chitin unterscheidet sich von der Cellulose durch die Acetamid - Gruppe. Es bildet eine feste Struktur aus. Chitin findet man unter anderem bei Insekten, Spinnen, Krebstieren und Tausendfüßern. Die Shrimpsabfälle sind wirtschaftlich interessant, weil die Chitin verspinnbar ist. Gellan ist ein Copolymer, das in der Lebensmittelindustrie Verwendung findet. Weitere Polysaccharide sind: Schizophyllan, Emulsan, Pullulan und Xanthan. Hyaloronsäure ist ein Schmiermittel für Gelenke. Heparin hat große Bedeutung als Antikoagulant. Außerdem sind noch Dextrane und Fruktane zu nennen.

Netzwerke bildende Biopolymere Hier wollen wir drei wichtige Biopolymere betrachten: Polyisopren, Lignin und Japanlack. Polyisopren ist das Polymer des Kautschuks. Gewonnen wird der Saft vom Kautschukbaum und anschließend zum Beispiel mit Ameisensäure zum Gummi koaguliert. Mit Schwefel vulkanisiert ergibt sich die vernetzte Struktur. Beim Kautschuk handelt sich um die cis-Form des Polymers. Trotz synthetischer Konkurrenz hat der Naturkautschuk nach wie vor große Bedeutung für die Fertigung verschiedener Gummierzeugnisse. Lignin ist neben der Cellulose Hauptbestandteil des Holzes. Die Struktur ist komplex und enthält aromatische Fragmente. Am Aufbau des Lignins sind Sinapylalkohol, Syringaldehyd und Vanillin beteiligt. Vanillin ist verantwortlich für den süßen Geruch alter Bücher. Japanlack (Urushi) ist ein Produkt des Lackbaums. Die Struktur entspricht substituiertem Brenzkatechechin, wobei R hauptsächlich für ungesättigte Fettsäurereste steht. Auf Gegenstände bis zu 200 mal aufgetragen, härtet der Lack durch Luftoxidation. Er wird mit der Zeit immer besser. Und selbst nach 2000 Jahren zeigt Japanlack eine exzellente Qualität.

Das wars auch schon wieder. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Euer André