Glucose

Kohlenhydrate sind ein Grundbaustein der Ernährung und Du nimmst sie täglich in unterschiedlichen Formen zu Dir. Wenn Du etwa Zucker oder Traubenzucker für mehr Energie zu Dir nimmst, ist der Einfachzucker Glucose ein Teil davon. Denn beim Haushaltszucker handelt es sich um Saccharose. Das ist ein Zweifachzucker, der aus Glucose und Fructose besteht.

Glucose – Grundlagen

Glucose ist ein wichtiger Energielieferant, der täglich über die Nahrung aufgenommen wird. Denn Glucose ist zum Beispiel in Brot, Pasta, Reis, aber auch in Obst in Form von Kohlenhydraten enthalten. Es stellt für Lebewesen die Hauptenergiequelle dar. In einer abgekürzten Schreibweise, kann Glucose auch als Glc zu finden sein.

Glucose Summenformel

In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften der Glucose zusammengefasst.

Tabelle 1: Eigenschaften von Glucose

Glucose Strukturformel

Die Summenformel (C₆H₁₂O₆) zeigt die chemische Zusammensetzung der Glucose. Diese Formel lässt sich auch als folgende Strukturformel darstellen:

Abbildung 1: Strukturformel von Glucose

Die Abbildung zeigt die Strukturformeln der Isomere D- und der L-Glucose in der Fischer-Projektion.

Die rot eingekreisten Teile kennzeichnen die Aldehyd-Gruppen. Ein Aldehyd ist eine chemische Verbindung, die eine Carbonylgruppe (-COH) enthält.

Glucose Ringform

Monosaccharide wie Glucose können auch eine Ringform ausbilden. Die Monosaccharide liegen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit in der Ringform vor. Diese Ringform entsteht durch eine intramolekulare Reaktion von Glucose. Die Carbonylgruppe und die Hydroxygruppe am fünften C-Atom reagieren miteinander, wodurch es zu einer Ringbildung kommt.

Abbildung 2: Offenkettige Struktur und Ringform von Glucose

Diese Ringform wird auch Haworth-Projektion genannt. Die Haworth-Projektion ist eine Schreibweise, um die ringförmige Struktur der Monosaccharide abzubilden. Dabei steht der Sauerstoff, der den Ring der Monosaccharide schließt, rechts oben. Hydroxygruppen, die in der Fischer-Projektion nach rechts stehen, zeigen in der Haworth-Projektion nach unten.

Die blau markierte Gruppe im Ring ist ein Halbacetal. Das heißt, die Bildung des Rings erfolgt durch eine Halbacetalbildung.

Monosaccharide wie Glucose, die als Aldehyd vorliegen, formen ein Sechseck durch die Ausbildung der Ringform. Solche Sechsecke werden Pyranosen genannt.

α- und β-Form der Ringform

Durch die Ringbildung von Glucose entsteht am C-Atom, dessen Hydroxy-Gruppe mit der Carbonylgruppe reagiert, ein neues Chiralitätszentrum. Somit kommt es zu zwei verschiedenen Formen. Der entscheidende Unterschied ist hierbei die Hydroxy-Gruppe des C1-Atoms. Bei α-D-Glucose ist die Hydroxy-Gruppe nach unten gerichtet und bei β-D-Glucose nach oben.

Abbildung 3: α- und β-D-Glucose

Glucose Nachweis

Für den Nachweis von Glucose und anderen reduzierenden Zuckern wird die Fehling-Probe oder die Tollens Probe verwendet. Reduzierende Zucker sind jene Saccharide, die in gelöster Form eine freie Aldehydgruppe besitzen.

Bei der Fehling-Probe handelt es sich um eine Redoxreaktion. Bei einem positiven Nachweis reagieren Kupferionen zusammen mit Hydroxidionen zu Kupfer(I)-Oxid. Es bildet sich ein roter Niederschlag.

Auch bei der Tollens Probe handelt es sich um eine Redoxreaktion. Die Aldehydgruppe (R-CHO) des Zuckers reagiert mit zwei Silberdiamminkomplexen ([Ag(NH₃)₂]⁺) und zwei Hydroxidionen (OH^-). Der Kohlenstoff der Aldehydgruppe wird dabei oxidiert. Es entsteht eine Carbonsäure und die Silberionen des Komplexes werden zu elementarem Silber reduziert.

Glucose Vorkommen

Als universelle Zuckerform kommt Glucose in der Natur in den meisten Organismen vor und auch die Lebensmittelindustrie nutzt den Einfachzucker als Zugabe in verarbeiteten Lebensmitteln.

Glucose in Lebewesen

Wie bereits erwähnt, ist Glucose die Hauptenergiequelle für Lebewesen. Nach der Aufnahme von Glucose wird diese im menschlichen Körper gespeichert. Natürlich nicht für immer, sondern so lange, bis die Energie benötigt wird. Dann wird die gespeicherte Glucose freigesetzt und wieder abgebaut. Die gespeicherte Form wird auch polymeres Glucan genannt; bei Tieren heißt es Glycogen und in Pflanzen wird Glucose in Form von Stärke gespeichert.

Bei Pflanzen ist die Glucose ein Bestandteil der Cellulose, die der Hauptbestandteil der Zellwände ist. Jetzt fragst Du Dich vielleicht, wie denn eine Pflanze Glucose aufnehmen kann. Schließlich kann eine Pflanze nicht essen. Das braucht sie auch gar nicht, denn eine Pflanze stellt Glucose selbst her.

Wie Du vielleicht schon einmal gehört hast, betreiben Pflanzen Photosynthese, um wachsen zu können. Das Sonnenlicht kannst Du Dir als Energiequelle vorstellen. Wie zum Beispiel Dein Akku die Energiequelle für Dein Handy darstellt. Die Aufnahme des Sonnenlichts allein reicht jedoch nicht aus. In Kombination mit Wasser und Kohlenstoffdioxid, ist die Pflanze in der Lage ihre Glucose durch Photosynthese selbst herzustellen.

Glucose in der Industrie

Glucose ist auch in der Medizin essenziell. Dort wird sie in Infusionslösungen verwendet. Aber nicht nur dort kommt sie häufig zum Einsatz. Sondern auch bei der industriellen Verarbeitung von Lebensmitteln. Glucose wird zu viel mehr Lebensmitteln hinzugefügt, als Du vielleicht denkst.

Glucose wird hauptsächlich dafür verwendet, um Lebensmittel zu süßen. Wie zum Beispiel bei Softdrinks. Aber auch zur Herstellung von alkoholischen Getränken wie Wein wird Glucose benötigt. Diese begünstigt nämlich den Gärungsprozess der Trauben, sodass Ethanol (Alkohol) entstehen kann. So eignet sich Glucose eben nicht nur zum Süßen, sondern kann auch zur Herstellung von Essigsäuren verwendet werden.