Polysaccharide: Eigenschaften Und Nutzung Eine Einführung

PolysaccharidebildennebenProteinenundNukleinsaurendiedritte groBeGruppevonMakromoleklileninderNatur. Derstandig, meisttiber PhotosyntheseanfallendeVorratdieserProdukteistunermeBlichund wirdzurZeitnurselektivgenutzt. EintypischesBeispielisthier dieCellulose, welchediebishereinzigewirtschaftlichbedeutsame KomponenteimHolzist. DiebisherigenVerfahrenderZellstoffgewin nungsindalleinaufdieIsolierungderCelluloseoptimiert, unddie dabeiweiteranfallendenStoffewerdenimglinstigstenFallzurDeckung deseigenenEnergiebedarfsverbrannt, invielenFallenjedocheinfach verworfen. FolgedieserselektivenNutzungisteineVerschwendung ungeheurerMengenhochwertigerNaturprodukte. EinestarkereNutzung derPolysaccharide, auBervonCellulose, Starke, Pektinenundeinigen Algenpolysacchariden, giltzurZeitnochalsunwirtschaftlich. DieVersorgungskriseninderErdolforderungunddieabsehbareErschop fungdieserQuellenhabeneinegewisseSinnesanderungbewirktundhaben zumindestdieAufmerksamkeit, wennauchnochnichtdieAktivitat, auf diesewasteproductsgelenkt. FragenderEnergiegewinnung, aberauch derHerstellungvongeeignetenVerdickungsmitteln, vonPharmazeutika undKosmetikasowievonneuartigenPolymerenundindustriellverwend barenMembranenwerdenzunehmendstarkerdurchdachtundbearbeitet. Jeder, dersichmitderbesserenNutzungderPolysaccharidebefassen mochte, stoBtjedochsofortaufdieliberraschendeErkenntnis, daBwir eigentlichsehrwenigliberdiemakromolekularenEigenschaftenundihre FunktionenimbiologischenBereichwissen. Vermutlichhangtdieser MangelanWissendamitzusammen, daBdiePolysaccharidezwareindeutig denBiopolymerenzuzuordnensind, vondenBiochemikernabervielfach alsnichtsobedeutsamangesehenwerden, denndieBiochemiebeschaf tigtsichimAugenblicknochvornehmlichmitderReplikationderErb information, derWeitergabedieserInformationangeeigneteProduk tionsstattenimOrganismusundmitderRegulierungdesStoffwechsels. InallendiesenBeispielenisteineexaktvorgegebeneSequenzfolgeder Monomerbausteineerforderlich, diemeistgleichzeitigeinegenaudefi nierteraumlicheGestaltdesMakromoleklilsbewirkt. Erstdurchdiese wirddiehochspezifischeenzymatischeKatalysedesStoffwechseismog lich. Nursehrwenige, einfachgebautePolysaccharidebildeneinedefinierte Uberstruktur. SiebesitzenhaufigkeinevolligregelmaBigePrimar struktur, sonderndieRegelmaBigkeitwirdimmerwiederdurchanders artigeZwischeneinheiteninkomplizierterWeiseunterbrochen. Esent stehteine, haufigdurchunlibersichtlicheVerzweigungverstarkt, stan digfluktuierendeGestalt, diesichnurnochstatistischerfassen laBt. AusderSichtderBiochemieistdieUntersuchungderartigerKon formationeneinbevorzugtesForschungsgebietderPolymerwissenschaft. DieseaberbeschaftigtesichbislangvorallemmitsynthetischenStof feninnichtwaBrigenSystemen. VI DervorliegendekleineBandistalseinersterSchrittzurFullung dieserKenntnisluckegedacht. DieBeitragesindsehrkurzgehaltenund sindalseineEinfuhrungzuverstehen, dieeinenUberblickverrnitteln soll. NacheinerallgerneinenUbersichtuberdasVorkommeninderNatur werdeneinigederwichtigstenPolysaccharidegesondertbehandelt. Es folgenAusfuhrungenuberNutzunginPharrnazieundLebensrnittelchernie sowieuberdieBedeutungvonPolysaccharideninderImmunbiologie. In diesernzuletztgenanntenGebietspieltdiegenaueBestimmungderZuk kersequenzirnMakrornolekuleineentscheidendeRolle, undsowirdder MethodikdieserhochkornpliziertenSequenzanalyseeineigenesKapitel eingeraurnt. WegendergroBenBedeutungderraurnlichenStrukturfurdie rnolekularenEigenschaftenwerdeninweiterenKapitelnKonforrnations bestimmungsrnethodeninverdunnterLosung, untergelbildendenBedingun genundirnkristallinenZustandkurzabgehandelt. SchlieBlichwerden BeispielezurSyntheseneuererPolyrnererunddieVerwendungvonPoly saccharidgelenalsTragerfuraktiveZellsysternebesprochen, sowiedie drangendeFrageeinerbesserenNutzungderanderenHolzkornponenten behandelt. InsgesarntistdadurcheineZusammenstellungentstanden, diesichnicht aufdiechernischeZusammensetzungunddasVorkommenvonPolysacchariden beschrankt, sondernvieleAspektederphysikalischenChernieundder biologischenFunktionurnfaBt, diefureineAbschatzungderNutzungs rnoglichkeitenvongroBerBedeutungsind. Freiburg, Sommer1984 waltherBurchard Inhaltsverzeichnis StrukturundbiologischeFunktionvonPolysacchariden (G. Franz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Cellulose (D. Fengel). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Starke(BeatePfannemuller) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 PolyosenundLignin-Polysaccharid-KomplexeausHolz (D. FengelundG. wegener). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 MikrobiellerAbbauvonCelluloseundXylan (H. Sahm). . . . . . . . . . 54 EnzymatischerAbbauvonStarke (BeatepfannemullerundW. Burchard). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 DerivatederCellulose (K. Balser). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Bakterienpolysaccharide (K. Jann). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 PolysaccharideinderPharmazie (G. Franz). . . . . . . . . . . . . . . . . 126 VerwendungderPolysaccharideinderLebensmittelverarbeitung (H. Scherz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 MolekuleigenschafteninverdunntenLosungen (M. SchmidtundW. Burchard). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 ThermoreversibleGelierung: Garrageenan, Agarose, Alginate, Pektin (H. -U. tl?rHeer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 MesophasenundPhasentrennung (W. Burchard). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 ChemischeStrukturaufklarungbakteriellerPolysaccharide (K. Jann). . .: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 PolysaccharidealsTragermaterialfurchemischeundbiochemische Reaktionen. TrennmaterialienfurSaulenchromatographie(J. Klein) 221 Kompatibilitat (W. Burchard). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 OptischeTransformationzurVeranschaulichungeinigerMethoden derRontgen-und