Verbrennung von Glucose

Verbrennung von Einfachzucker als chemischen Versuch durchführen

• Bevor Sie sich mit der Verbrennung von Traubenzucker beschäftigen, sollten Sie wissen, dass dieser Stoff in zwei verschiedenen Enantiomere, der D- und L-Glucose, vorkommt. D-Glucose wird auch als Traubenzucker bezeichnet, ist ein Grundbaustein vieler Kohlenhydrate und befindet sich vor allem in Früchten und im Honig. 
• Innerhalb des Chemieunterrichtes schreiben Sie den Einfachzucker, der auch Monosaccharid genannt wird, mit der Summenformel C₆H₁₂O₆ auf. Außerdem bilden die Ringmoleküle des Traubenzuckers in der Strukturformel Sechserringe.
• Geben Sie etwas Traubenzucker in einen feuerfesten Löffel und halten Sie diesen über eine Bunsenflamme, werden Sie erkennen, dass dieser Stoff nicht mit offener Flamme brennt. Unter Einwirkung der Hitze erfolgt lediglich ein Schmelzen und Dunkelwerden des Zuckers. Sie erhalten bei der Verbrennung von organischen Verbindungen Kohlenstoff und es entstehen Kohlendioxid und Wasser. 

Verwertung von Glucose bei Pflanzen und Lebewesen

• Sie sollten wissen, dass Pflanzen die Fotosynthese betreiben. Aus dem Kohlendioxid der Luft und Wasser wird mithilfe von Lichtenergie Traubenzucker gebildet, was bedeutet, dass aus energiearmen, anorganischen Stoffen energiereiche, organische Stoffe aufgebaut werden. Gleichzeitig gibt die Pflanze als weiteres Produkt Sauerstoff ab, der für die Atmung aller Lebewesen unentbehrlich ist.
• Die mithilfe der Fotosynthese gebildete Glucose ist der Ausgangsstoff für den Aufbau anderer lebenswichtiger organischer Substanzen wie beispielsweise Stärke oder Zellulose, die Sie Polymere nennen. Diese bilden in den Pflanzen Reservestoffe und sind Energielieferanten für die Zellatmung.
• Essen Sie pflanzliche Nahrung, wird die Kohlenhydratverdauung bereits in der Mundhöhle durch die im Speichel enthaltene Alphaamylase eingeleitet. Dadurch werden die Kohlenhydrate in Dextrine (Polysaccharidbruchstücke) und Maltose, ein Zweifachzucker, abgebaut.
• Beachten Sie, dass im Magen die Kohlenhydratverdauung wegen des niedrigen pH-Wertes unterbrochen und erst im Dünndarm weitergeführt wird. Durch die Alphaamylase der Bauchspeicheldrüse erfolgt der Abbau zu Maltose, soweit dies noch nicht in der Mundhöhle geschehen ist. Die Disaccharidase, auch Glukosidase genannt, die aus dem Bürstensaum der Dünndarmschleimhaut stammt, bewerkstelligt den endgültigen Abbau zur Glucose.
• Sie sollten wissen, dass der Einfachzucker von den Dünndarmzotten aufgenommen, ins Blut abgegeben und in alle Bereiche des Körpers transportiert wird. Der Traubenzucker dient der Energieversorgung der Zellen. Diese können nur überleben, wenn ihnen regelmäßig energiereiche Stoffe zugeführt werden.
• Die Zellen des Zentralnervensystems können nur Glukose verwerten. Sie benötigen davon jeden Tag ungefähr 75 Gramm, besitzen aber keine Glukosespeicher. Somit ist es wichtig, dass Sie für diese Zellen ständig den Einfachzucker zur Verfügung stellen.
• Die innerhalb Ihrer Zellen befindlichen Mitochondrien haben die Aufgabe, durch Vorgänge der inneren Atmung die Energiegewinnung zu ermöglichen. Dazu werden die von Ihnen aufgenommenen Nährstoffe, wie der aus den Kohlehydraten aufgespaltenen Traubenzucker, im Zytoplasma zu einem Stoffwechselprodukt abgebaut, das dann in die Mitochondrien aufgenommen wird.
• Es ist interessant zu wissen, dass das Stoffwechselprodukt den Zitronensäurezyklus und die Atmungskette durchläuft, wobei es durch Sauerstoff und einer vollständigen Verbrennung zu Kohlendioxid und Wasser wird. Die dabei frei werdende Energie wird durch eine gleichzeitige Bildung von Adenosintriphosphat (ATP), ein Molekül, gespeichert.
• Beachten Sie, dass die Mitochondrien ATP bei Bedarf abgeben, das dann unter Freisetzung von Energie in ADP umgewandelt und anschließend das ADP in den Mitochondrien wieder zu ATP aufgebaut wird. Diese Energieumwandlungsprozesse erfolgen unter Mitwirkung von Enzymen, die sich in diesen Zellorganellen befinden.
• Der Glukosegehalt Ihres Blutes liegt zwischen 0,6 bis 1,1 Gramm pro Liter. In Ihrer gesamten Blutmenge sind demnach etwa 6 Gramm Glukose enthalten. Damit könnte der Energiebedarf Ihres Körpers bei leichter körperlicher Arbeit für 30 bis 40 Minuten gedeckt werden. 
• Obwohl der Energiebedarf Ihres Körpers und die mit Ihren Mahlzeiten zugeführte Menge an Zucker ständig schwanken, muss der Blutzuckerspiegel immer ungefähr konstant gehalten werden. An dieser Regelung sind vor allem zwei Hormone der Bauchspeicheldrüse beteiligt.
• Die Hormone werden von Zellgruppen produziert, die innerhalb des Gewebes der Drüse inselartig verteilt sind, die Sie Langerhans Inseln nennen. Insgesamt sind diese nur ungefähr zwei Gramm schwer.
• Nach Ihrer Mahlzeit steigt der Blutzuckerspiegel an, weil im Dünndarm Glukose in den Blutkreislauf aufgenommen wird. Die Inselzellen geben daraufhin das Hormon Insulin in das Blut ab. Es bewirkt, dass der Einfachzucker aus dem Blut in Zellen aufgenommen werden kann.
• Es ist wichtig zu wissen, dass überschüssige Glukose in Ihrer Leber und in der Muskulatur in Glykogen und Fett umgewandelt wird und als gespeicherte Energie zur Verfügung steht. Dabei sinkt der Blutzuckerspiegel.
• Betätigen Sie sich beispielsweise sportlich und der Blutzucker-Sollwert fällt dabei, werden Ihre Speicher angezapft. Ihre Bauchspeicheldrüse gibt dazu das Hormon Glukagon ab. Es ist das Gegenhormon zum Insulin und wird auch Antagonist genannt, weil es die Umwandlung von Glykogen in Glukose und deren Abgabe ins Blut einleitet. Ihr Blutzuckerspiegel steigt dadurch wieder an.