Lösungen: Kohlenhydrate, Proteine und Stereochemie

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1.         Die Butter besteht vor allem aus Fett (Brennwert pro Gramm 38 - 39 kJ). Brot enthält einen grossen Anteil an Kohlenhydraten (Brennwert pro Gramm: 15 - 17 kJ). Die physiologische Verbrennung ist eine Reaktion mit Sauerstoff.

 

            z.B. Verbrennung von Glucose:

              C6H12O6         +       6 O2                        6 H2O        +          6 CO2

 

            Die Energiefreisetzung entsteht durch die Bildung von energiearmen Sauerstoff-Kohlenstoff- (Kohlendioxid) und Sauerstoff-Wasserstoffbindungen (Wasser). Kohlenhydrate enthalten bereits einen rechten Anteil an Sauerstoff (z.B. Glucose mit der Bruttoformel C6H12O6). Fettmoleküle hingegen beinhalten anteilsmässig viel weniger Sauerstoff (z.B. Stearinsäure C18H36O2). Bei der Verbrennung von Fetten entstehen pro Gramm viel mehr energiearme und damit energiefreisetzende Bindungen.

 

 

 

2.         Vom einen Cellulosemolekül zum anderen wirken vor allem Wasserstoffbrücken. Diese erzeugen die Steifheit der Cellulose. Weiter bilden sich zwischen den Ketten auch noch Van-der-Waals-Kräfte aus.

 

zum Beispiel:

 

 

3.         Holz besteht neben Lignin aus Cellulose. Dieses Polysaccharid ist aus Glucoseeinheiten aufgebaut. Durch Addition von Wasser und mit Hilfe von Säuren als Katalysator werden diese Polysaccharide in Glucose aufgespalten. Nach der Neutralisation und Reinigung kann mehr oder weniger reine Glucose (= Zucker) erhalten werden.

 

 

4.         Karies bedeutet die Zerstörung des Zahnschmelzes [= z.B. Ca10(PO4)6F2] durch Säure (z.B. Milchsäure). Aus allen fermentierbaren Kohlenhydraten, d.h. nicht nur aus Saccharose, werden organische Säuren gebildet, und zwar Essigsäure, Propionsäure und Milchsäure.

Milchsäure:

 

            Die Fermentation erfolgt durch Bakte­rien in der Zahnplaque (= Zahnbelag). Dauernder Zuckerkonsum liefert die Nahrung für diese Mikroorganismen, die als Stoffwechselprodukt dann permanent die Säure bilden. Diese wandelt Ionen gemäss folgender Gleichung in Moleküle um. Im Gegensatz zu den Ionen werden Moleküle leicht aus dem Ionengitter herausgelöst und führen damit zu einer "Entkalkung" der Zähne. Es fehlt die starke Ionen-Ionenanzieung bei den ungeladnen Molekülen.

 

                          F-           +          H3O+                      HF      +   H2O

   

5.         zum Beispiel:

 

 

 

6.         Bei diesem Süssstoff handelt es sich um Dipeptid. Die Peptid-Bindung (rot markiert) kann durch die Anlagerung von Wasser (= Hydrolyse) gespalten werden. Die Säure katalysiert diesen Vorgang. Eine Spaltung wäre auch bei der rot markierten Esterbindung denkbar.

 

 

 

7.         b. Butansäure und c. Glycin sind achiral, a. und d. sind chiral.

 

a.         Propan-1,2-diol:

 

d.         Alanin:

 

 

8.         Es handelt sich um L-Glucose, dem Enantiomeren (= Spiegelbild) der natürlichen D-Glucose (= Traubenzucker). Durch die Spiegelung wurde die Anordnung aller Substituenten am Ring geändert.

 

 

9.         Das asymmetrische Kohlenstoffatom ist mit einem roten Stern markiert.

 

z.B. oder 

 

 

10.      Spezifische Drehung von Saccharose:

 

 

            Da der spezifische Drehwinkel nur halb so gross ist, muss die Konzentration ebenfalls halbiert werden, nämlich c = 0, 1 g/mL. Oder sie kann mit Hilfe der üblichen Formel berechnet werden.