Zuckerherstellung

Algen nutzen wie alle photosynthetisch aktiven Organismen die Energie des Sonnenlichtes um energiearme anorganische Verbindungen, wie sie das Kohlenstoffdioxid und das Wasser darstellen, in energiereiche organische Verbindungen wie die Glucose zu überführen. Dabei wird Lichtenergie in chemische Energie gewandelt.

Die Grundgleichung der oxygenen Photosynthese ist dabei:

                        6 CO2 + 12 H2O                           –>                C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Aus Kohlenstoffdioxid und Wasser werden unter Zufuhr von Lichtenergie Glucose und Sauerstoff

Die bei dieser Reaktion entstehende Glucose kann in einem umgekehrten Vorgang, die Zellatmung, dazu verwendet werden um im Endeffekt Adenosintriphosphat (ATP) zu synthetisieren, welches als „Energieträger“ in der Zelle fungiert.

Somit ist die Glucose ein bedeutender Energie- und Kohlenstofflieferant für die meisten Zellen. Allerdings ist es für Zellen sehr problematisch, Glucose in ihren Zellen zu lagern, da Glucose stark osmotisch aktiv ist. Enthält eine Zelle viel Glucose, so ist das Wasserpotential der Zelle meist stark negativ, was eine Einströmung von Wasser durch die semipermeable Zellmembran in die Zelle zur Folge hat und die Zelle zum Platzen bringen kann. Aus diesem Grund wird die Glucose bei Bedarf in eine Speicherform überführt, dabei ist vor allem die Stärke (Amylose bzw. Amylopektin) bekannt. In der Stärke sind mehrere Glucose-Einheiten miteinander verknüpft und dies findet über α-1,4-glycosidische Bindungen statt. Dadurch nimmt die Teilchenzahl in der Lösung ab und da die Osmose von der Teilchenzahl abhängt (je mehr Teilchen, umso osmotisch aktiver ist eine Lösung) sinkt auch die Gefahr eines gravierenden Wassereinstroms in die Zelle. Stärke ist aber nicht der einzige Speicherstoff, in den Glucose gespeichert werden kann. So haben z. B. Algen der Gattung Euglena das Polysaccharid Paramylon[1] als Speicherstoff. Das Paramylon unterscheidet sich dabei von der Stärke dadurch, dass die Glucose-Einheiten der des Paramylons über β-1,3-glycosidische Bindungen miteinander Verknüpft sind. Ein weiteres Polysaccharid, welches pflanzliche Zellen, aber auch die meisten Algenzellen hervorbringen können, ist die Cellulose. Die Cellulose besteht aus Glucose-Einheiten, welche β-1,4-glycosidisch verknüpft sind. Die Cellulose bildet unlösliche Fasern und wird von den Cellulose produzierenden Zellen als „Skelettmaterial“ verwendet und kommt so vor allem in der Zellwand der pflanzlichen Zelle vor.

Will man also Zucker aus Algen produzieren, so muss man erst einmal eine Methode finden oder entwickeln um diese Polysaccharide wieder in ihre Monomere zu zerlegen.



[1] Madigan, M. T. & Martinko, J. M.: Brock Mirkobiologie (11. Auflage), Pearson Studium, München, 2009 (Seite 535)

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