Biochemie
Kohlenhydrate
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Glucose ist ein Zuckermolekül. Wie ihre Strukturformel aussieht und wo sie vorkommt erfährst du in diesem Beitrag. %Hier geht's direkt zum Video!

Was ist Glucose?

Damit du dich besser konzentrieren kannst, isst du vielleicht ab und zu einen Traubenzucker. Das bedeutet, du nimmst Glucose zu dir. 

Unter Glucose (oder Glukose) kannst du also ein Zuckermolekül verstehen. Genauer gesagt ist sie ein Monosaccharid , also ein Einfachzucker. Deshalb gehört sie zu den Kohlenhydraten und ist sogar das häufigste Kohlenhydrat.

Du kannst zwischen der D-Glucose und der L-Glucose unterscheiden, wobei nur die D-Glucose in der Natur vorkommt.

Wir haben dir ein paar wichtige Eigenschaften der Glucose in einer Tabelle aufgelistet:

Glucose Steckbrief
Summenformel C6H12O6
weitere Namen Traubenzucker, Dextrose, Glukose
Molare Masse

\SI{180,16}{g\per mol}

Aggregatszustand fest
Dichte

\SI{1,562}{g\per cm\cubed}

Löslichkeit gut in Wasser löslich

Glucose dient Lebewesen als Hauptenergiequelle und ist am Stoffwechsel beteiligt. Bei Menschen und Tieren wird sie in Form von Glykogen gespeichert, bei Pflanzen als Stärke . Da sie auch ein Baustein der Cellulose ist, macht Glucose den Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände aus. 

Glucose Strukturformel

Du unterscheidest bei der Glucose also prinzipiell zwei Formen: Die D- und die L-Glucose. Bei der D-Glucose zeigt die Hydroxygruppe (OH) am fünften Kohlenstoffatom in der Fischer-Projektion immer nach rechts. Bei der L-Glucose zeigt die OH-Gruppe am fünften C-Atom nach links.

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D-Glucose und L-Glucose Fischer-Projektion

 

Beide Formen des Traubenzuckers kannst du auf verschiedene Arten darstellen: In der offenkettigen Form (Fischer-Projektion), der Ringform (Haworth-Projektion) oder in der Sesselform.

D-Glucose

Du kannst die D-Glucose zunächst als offenen Strang darstellen. Wenn aus der offenkettigen Form die Ringform gebildet werden soll, dann nennst du das den Glucose-Ringschluss. Dabei verbindet sich die OH-Gruppe des fünften C-Atoms mit dem ersten C-Atom, also mit der Aldehyd-Gruppe. 

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D-Glucose Strukturformeln

 

Generell kannst du dir bei dem Erstellen der Glucose-Ringform folgendes merken:

Floh-Regel:

Alle OH-Gruppen, die in der Fischer-Projektion rechts stehen, zeigen in der Haworth-Projektion nach unten. Alle OH-Gruppen, die links stehen zeigen im Ring nach oben. Kurz: Fischer Links, Haworth Oben. 

Den Ring nennst du dann D- Glucopyranose. Je nachdem, ob die Hydroxygruppe am ersten C-Atom nach oben oder nach unten zeigt, unterscheidest du zwei Formen. Zeigt die OH-Gruppe nach unten, nennst du das Molekül α-D-Glucopyranose (alpha-D-Glucopyranose). Wenn sie nach oben zeigt, heißt das Molekül β-D-Glucopyranose (beta-D-Glucopyranose). Von der Ringform in die Sesselform geht es ganz einfach: die Gruppen stehen genau gleich, nur statt einem Sechseck musst du jetzt eine Art Sessel zeichnen. Durch die Sesselform kannst du die räumliche Anordnung der einzelnen Atome noch besser erkennen.

L-Glucose

Der Unterschied von der L- zur D-Glucose ist, dass die Hydroxygruppe (OH) am fünften C-Atom in der Fischer-Projektion nach links zeigt.

Auch hier kannst du aus der offenkettigen Form einen Ring bilden. Dabei verbindet sich wieder die OH-Gruppe am fünften C-Atom mit dem ersten C-Atom. Den Ring nennst du dann L-Glucopyranose. 

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L-Glucose Strukturformeln

 

Bei der L-Glucopyranose gibt es ebenfalls eine alpha- und beta-Form. Hier ist es allerdings anders herum als bei der D-Glucose: Wenn die OH-Gruppe am ersten C-Atom nach oben zeigt, ist das die α-L-Glucopyranose. Zeigt die OH-Gruppe am ersten C-Atom nach unten, nennst du das Molekül β-L-Glucopyranose. 

Glucose Herstellung

Die Herstellung des Traubenzuckers ist relativ einfach, weil du ihn aus dem Polysaccharid (Vielfachzucker) Stärke gewinnen kannst. Sie besteht nämlich aus tausenden Glucosemolekülen. Um die einzelnen Moleküle zu erhalten, müssen die Bindungen der Stärke gespalten werden. Dafür lässt du die Stärke mit einer Säure reagieren, die mit Wasser verdünnt ist. Den Vorgang nennst du Hydrolyse

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Herstellung Glucose

 

Für eine großtechnische Herstellung des Zuckermoleküls werden Enzyme zum Stärkeabbau eingesetzt. Die Enzyme werden aus gentechnisch veränderten Mikroorganismen gewonnen und spalten die Stärke auch ohne Säure.

Der Traubenzucker kann aber auch aus der Spaltung des Disaccharids (Zweifachzucker) Saccharose hergestellt werden. Dabei entsteht dann ein Molekül Glucose und ein Molekül Fructose. 

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Saccharose

Glucose Vorkommen 

Dextrose begegnet dir jeden Tag in verschiedenen Gebieten. Zum Beispiel, wenn du einen Apfel isst oder wenn du einen Softdrink trinkst, wie etwa Cola. Aber auch in der Medizin spielt die Dextrose eine wichtige Rolle. Sie kann als Medikament gegen Durchfall eingesetzt werden. Außerdem kannst du den Zucker als Infusionslösung bekommen, wenn dein Glucose-Blutwert zu niedrig ist (Unterzuckerung).

Wir haben dir die wichtigsten Anwendungsgebiete noch einmal zusammengefasst:

  • Nahrungsmittel: in Obst, Gemüse, Getreide (z.B. Apfel, Paprika, Mais
  • Lebensmittelindustrie: zur Herstellung von (alkoholischen) Getränken (Cola, Wein, Bier), als Süßungs- und Konservierungsmittel und zur Erzeugung von Süßigkeiten wie Bonbons oder Fondant
  • Medizin: als unentbehrliches Arzneimittel (Durchfall, Erbrechen) und beispielsweise als Infusionslösung für die Kohlenhydratzufuhr oder bei Unterzuckerung 

Glucose Stoffwechsel

Bei Diabetikern ist der Blutzuckerspiegel meistens zu hoch, weil ihre Insulinproduktion (senkt den Blutzuckerspiegel) gestört ist. Während der durchschnittliche Glucose-Wert im menschlichen Blut zwischen 0,08 und 0,11 % liegt, kann der Wert bei Diabetikern bei 0,2 % liegen. Ob der Glucose-Wert erhöht ist, kann im Urin festgestellt werden. 

Ein konstanter Blutzuckerwert ist wichtig, weil alle Zellen in deinem Körper Energie benötigen. Die Energie bekommen sie unter anderem vom Energielieferanten Glucose in Form von ATP (Adenosintriphosphat). Dazu wird der Zucker im Stoffwechsel hergestellt und umgewandelt. Er ist an folgenden Prozessen beteiligt:

  • Gluconeogenese : Bei dem Prozess wird in mehreren Teilschritten Glucose hergestellt.
  • Glykolyse : Hier wird Glucose im ersten Schritt zu Glucose-6-Phosphat umgesetzt. 
  • Citrazyklus : Für jedes Glucosemolekül, das in der Glykolyse abgebaut wird, läuft der Citratzyklus zweimal ab.
  • Atmungskette : Nach dem Citratzyklus kommt als letzter Schritt der Zellatmung die Atmungskette. Aus jedem Glucosemolekül entstehen hier 32 ATP-Moleküle. Dabei wird also sehr viel Energie aus Glucose gewonnen.
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Glucose Stoffwechsel

Glucose Nachweis

Um herauszufinden, ob in einem Stoff Glucose enthalten ist, kannst du verschiedene Nachweisreaktionen durchführen:

  • Die Tollensprobe (Silberspiegelprobe)
  • und die Fehling-Probe.

Gehen wir sie nacheinander durch. 

Tollensprobe (Silberspiegelprobe)

Die Tollensprobe oder Silberspiegelprobe ist ein Aldehyd -Nachweis. Damit kannst du Zuckerarten nachweisen, die eine Aldehydgruppe haben. Das Ganze läuft wie eine Redoxreaktion ab.

Da Glucose in der offenkettigen Form eine Aldehyd-Gruppe besitzt, kannst du sie ohne Probleme mit der Tollensprobe nachweisen.

Schau dir jetzt unser Video zur Tollensprobe an und finde heraus, warum sie auch Silberspiegelprobe genannt wird!

Zum Video: Tollensprobe (Silberspiegelprobe)
Zum Video: Tollensprobe (Silberspiegelprobe)

 

Fehling-Probe

Die Fehling-Probe wurde entwickelt, um Zuckerarten wie Glucose, Fructose oder Saccharose nachzuweisen. Eine Fehling-Probe ist – genau wie die Tollensprobe – nur dann positiv, wenn der zu untersuchende Zucker eine Aldehyd-Gruppe enthält. Da Glucose eine Aldehyd-Gruppe in der offenkettigen Form besitzt, kannst du sie mithilfe der Fehling-Probe nachweisen.

Mit der Fehling-Probe kannst du nicht nur bestimmen, ob Glucose vorhanden ist sondern auch wie viel. Deshalb lässt sich durch die Probe auch feststellen, ob jemand an Diabetes leidet. Dazu wird ein Glucose-Test im Urin gemacht.  Schau dir jetzt unser Video zur Fehling-Probe an und finde heraus, auf welche unangenehme Weise Diabetes vor ihrer Erfindung festgestellt wurde!

Zum Video: Fehling Probe
Zum Video: Fehling Probe

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