Biochemie

Polysaccharide

Du fragst dich, was Polysaccharide sind? In diesem Artikel erfährst du alles zu ihrem Aufbau, ihren Eigenschaften und lernst auch einige Beispiele kennen.

Gerne kannst du dir auch alles in unserem Video zum Thema Polysaccharide erklären lassen.%Videoverweis 

Inhaltsübersicht

Polysaccharide einfach erklärt 

Polysaccharide sind Mehrfachzucker, sie setzen sich also aus mehreren Monosacchariden%Videoverweis zusammen. Durch glykosidische Bindungen bilden zum Beispiel viele Glucoseeinheiten Glykogen oder Stärke. Polysaccharide, die aus gleichartigen Monosacchariden bestehen, kannst du als Homoglykane bezeichnen, während Heteroglykane verschiedenartige Monosaccharide als Bausteine haben. Neben ihrer Funktion als Energiespeicherformen sind Mehrfachzucker auch wichtig bei der Struktur von Pflanzen und der Immunabwehr beim Menschen.

Polysaccharide Definition

Ein Polysaccharid besteht aus mehreren Monosacchariden (bis zu 500), die über glykosidische Bindungen miteinander verknüpft sind und kann verzweigt oder unverzweigt sein.

Polysaccharide Aufbau

Polysaccharide haben einige Synonyme. Du kannst sie auch Mehrfachzucker oder Vielfachzucker nennen, aber auch Glycane oder Glykane und Polyosen sind gängige Namen. Bestimmt weißt du bereits, dass Monosaccharide die kleinsten Bausteine der Kohlenhydrate sind und wenn sich zwei zusammen verbinden, dann bilden sie Disaccharide%Videoverweis. Nun können sich aber noch viele mehr miteinander zu großen Kohlenhydraten verknüpfen. Diese nennst du dann Polysaccharide. Sie können aus bis zu 500 Monosacchariden bestehen, die über glykosidische Bindungen miteinander verknüpft sind. Wenn Mehrfachzucker aus gleichartigen Monosacchariden bestehen, dann kannst du sie auch Homoglykane nenne, bei verschiedenartigen Monosacchariden sind es jedoch Heteroglykane.

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Polysaccharide

 

Bei so großen Mehrfachzuckern hat die Art der Verknüpfung einen Einfluss auf die Struktur. Bei \beta-1,4-glykosidischen Bindungen ergibt sich eine parallele Anordnung, welche durch Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert ist. Insgesamt handelt es sich dann um eine stützende Struktur. Daneben bilden \alpha-1,4-glykosidische Bindungen hohle Helices, die sie für Enzyme gut erreichbar machen. Die allgemeine Summenformel von Polysacchariden lautet dann [Cx(H2O)y]n, wobei x meistens 5 oder 6 ist und y = x – 1. Ein komplexes Polysaccharid hat noch weitere Bausteine, es kann zum Beispiel mit Lipiden oder Proteinen verknüpft sein.

Polysaccharide Beispiele

Bei den Beispielen kannst du zwischen Homoglykanen und Heteroglykanen unterscheiden. Während Homoglykane aus nur einer Art von Monosacchariden bestehen, setzen sich Heteroglykane aus verschiedenartigen Monosacchariden zusammen.

Homoglykane

Im menschlichen Körper ist Glykogen die wichtigste Speicherform für Glucose. Glykogen ist ein Mehrfachzucker, welcher auch Glucoseeinheiten besteht, die meist über \alpha-1,4-glykosidische Bindungen miteinander verknüpft sind. Die Verzweigungen kommen durch \alpha-1,6-glykosidische Bindungen zu Stande.

Während der Mensch Glykogen als Speicherform für Glucose verwendet, nutzen Pflanzen Stärke. Bei der Stärke kannst du noch unterscheiden zwischen der unverzweigten Form, der Amylose mit \alpha-1,4-glykosidischen Bindungen, und der verzweigten Form, dem Amylopektin, welches außerdem noch \alpha-1,6-glykosidische Bindungen aufweist. Dabei macht Amylose etwa 20 % der gesamten Stärke aus und 80 % liegen als Amylopektin vor. Insgesamt ist der Verzweigungsgrad geringer als bei Glykogen.

Weiterhin besitzen Pflanzen noch Cellulose, die vor allem für die Struktur von Bedeutung ist. Hierbei handelt es sich ebenfalls um ein Glucosepolysaccharid, welches allerdings unverzweigt ist und durch \beta-1,4-glykosidische Bindungen entsteht.

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Polysaccharide Beispiele

Heteroglykane

Ein Polysaccharid, welches zu den Heteroglykanen gehört, ist Agarose. Die Agarose wird viel im Labor verwendet, um Gele herzustellen. Sie besteht aus den Monosacchariden D-Galactose und 3,6-Anhydro-L-galactose. 

Als Gerinnungshemmer fungiert im menschlichen Körper Heparin, welches aus D-Glucosamin und entweder D-Glucuronsäure oder L-Iduronsäure aufgebaut ist.

Im Bindegewebe hat jeder Mensch die Hyaluronsäure und auch sie ist ein Beispiel für Heteroglykane. Die Hyaluronsäure setzt sich aus D-Glucuronsäure und N-Acetyl-D-glucosamin zusammen. 

Monosaccharide Disaccharide Polysaccharide

Zwei Monosaccharide können über eine glykosidische Bindung ein Disaccharid bilden. Verbinden sich noch mehr Monosaccharide, dann entsteht ein Polysaccharid. Zum Beispiel dienen Polysaccharide in Form von Glykogen als Energiespeicher ohne das osmotische Gleichgewicht von Zellen zu zerstören, was bei Monosacchariden wie Glucose der Fall wäre, wenn sie so plötzlich in hoher Konzentration vorliegen. Ein Mehrfachzucker ist jedoch zu groß um einfach durch die Zellmembran diffundieren zu können. Deshalb wird ein Polysaccharid zuerst abgebaut. Dann können die entstandenen Mono- und Disaccharide im Blut gelöst und zu den Organen transportiert werden, um dort als Energielieferant zu fungieren.

Polysaccharide Eigenschaften

Im Gegensatz zu den kleinen Mono- und Disacchariden sind Polysaccharide längst nicht mehr so gut wasserlöslich. Allerdings sorgen sie durch ihre Komplexität dafür, dass kontinuierlich kleine Monosaccharide abgespalten werden, wodurch auch der Körper über längere Zeit konstant mit Energie versorgt werden kann. Dadurch kommt es nicht zu solch starken Blutzuckerschwankungen wie durch Glucose.

Polysaccharide Vorkommen

Wie bereits angedeutet kommen Polysaccharide in Form von Speicherstoffen vor, wie zum Beispiel Glykogen beim Menschen oder Stärke bei Pflanzen. Auch in den Zellwänden von Getreide, Pilzen oder Bakterien kommen Polysaccharide vor. Bei der Immunabwehr spielen Mehrfachzucker eine wichtige Rolle in der Glykokalyx der Erythrozyten, welche die Blutgruppe eines Menschen bestimmt. Weiterhin kannst du Mehrfachzucker in der extrazellulären Matrix sowie in Schleimstoffen (Schleimhaut, Speichel oder Magensaft) antreffen.

Polysaccharide Lebensmittel

Wir Menschen nehmen über die Nahrung Mehrfachzucker vor allem in Form von Stärke auf. Durch Hydrolyse kann sie anschließend zu Glucoseeinheiten abgebaut werden. Beispiele für Lebensmittel mit Polysacchariden wären also Getreidekörner, Kartoffeln und Reis, aber auch Gemüse, Hülsenfrüchte oder Rüben.


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