Traubenzucker – wichtiges Produkt der Fotosynthese

Traubenzucker als Produkt der Fotosynthese – Biologie

Pflanzen sind für uns Menschen unheimlich wichtig. Sie binden zum einen das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid und produzieren zum anderen Sauerstoff – ein wichtiger Bestandteil unserer Atemluft. Der Prozess, welcher Kohlenstoffdioxid und Wasser unter Einwirkung von Licht in Sauerstoff umwandelt, wird in der Biologie als Fotosynthese bezeichnet. Doch Sauerstoff ist dabei nur ein nützliches Nebenprodukt. Das wichtigste Produkt der Fotosynthese für die Pflanze selbst ist der Traubenzucker. Damit kann die Pflanze nämlich viele andere Stoffe herstellen. Und welche das genau sind, erfährst du im folgenden Text.

Traubenzucker – Definition

Fotosynthese – Bedeutung von Traubenzucker

Aber wofür braucht die Pflanze Glucose, also Traubenzucker? Traubenzucker ist sozusagen der Grundbaustein der Pflanze. Er kann vielseitig umgewandelt werden und findet so in verschiedenen Pflanzenteilen Verwendung. So wird der Traubenzucker in der Pflanze beispielsweise in den uns bekannten Haushaltszucker, die Saccharose, umgewandelt. Welche anderen Stoffe noch aus Traubenzucker entstehen und in welchen Pflanzenteilen, erfährst du jetzt.

Stärke

Stärke ist die Speicherform der Glucose. Sie ist ein Vielfachzucker, auch Polysaccharid genannt, und setzt sich aus zahlreichen Glucose‑Einheiten zusammen. Diese sind $\alpha$-verknüpft. Es gibt auch $\beta$-verknüpfte Einheiten von Monosacchariden. Ob man von $\alpha$- oder $\beta$-Verknüpfungen spricht, hängt von der Stellung der anomeren Hydroxy-Gruppe $(-OH)$ ab. Warum das wichtig ist, klären wir später.
Aber wie entsteht nun die Stärke in der Pflanze? Zunächst wird Stärke in den Chloroplasten der grünen Pflanzenteile gebildet. Wird ein Blatt belichtet, bildet sich durch Fotosynthese Glucose, welche in Form von Stärke gespeichert wird. Im Mikroskop kann man in den Zellen der grünen Blätter sogenannte Stärkekörner sehen.
In der Nacht, wenn es dunkel ist, können Pflanzen keine Fotosynthese betreiben. Die dennoch benötigte Energie beziehen sie dann aus der am Tag gespeicherten Stärke. Diese wird mithilfe von Enzymen über Zwischenprodukte in Saccharose umgewandelt.
Wie du siehst, ist Stärke ein wichtiger Reservestoff der Pflanze. Sie liefert auch dann Energie, wenn keine Fotosynthese stattfinden kann. Die kostbare Stärke muss also in Teilen der Pflanzen gespeichert werden, die vor Fressfeinden geschützt sind. Die Blätter sind daher nur ein vorübergehender Speicherort der Stärke. Meist liegen die Speicherorte geschützt unter der Erde in den Wurzeln oder in verdickten bis verholzten Sprossachsen.

Als Beispiel sind hier die Kartoffelknollen zu nennen. Sie sind selbst nicht grün und können keine Fotosynthese betreiben, aber sie besitzen jede Menge Stärke. In den grünen Blättern einer Kartoffelpflanze wird durch Fotosynthese erst Glucose und dann Stärke gebildet. Diese wird in der Nacht in Saccharose umgewandelt, durch das Phloem – einen Teil des Leitgewebes, welches die Pflanze von den Wurzeln bis zu den Blättern durchzieht – in die Kartoffelknollen transportiert und dort wieder in Stärke umgewandelt. Deshalb enthalten Kartoffelknollen sehr viel Stärke.

Saccharose

Wie du vielleicht schon mitbekommen hast, ist die Saccharose die Transportform der Glucose. Es handelt sich um einen Zweifachzucker, ein Disaccharid. Die Saccharose wird im Cytoplasma der Zelle gebildet. Dazu wird die gespeicherte Stärke in den Chloroplasten enzymatisch zu sogenannten Triosephosphaten gespalten. Diese werden ins Cytoplasma geschleust und über mehrere Schritte zu Saccharose umgewandelt. Anschließend wird die Saccharose in den Siebröhren des Phloems zu den nichtgrünen Pflanzenteilen transportiert und wieder in Stärke umgewandelt. Nichtgrüne Pflanzenteile sind beispielsweise Wurzeln, Knollen oder Früchte.

Fette und Öle

Wusstest du, dass in der Pflanze Öle und Fette aus Traubenzucker hergestellt werden? Öle und Fette sind nicht wasserlöslich. Sie bestehen im Grunde aus Glycerin mit drei angehängten Fettsäuren. Fettsäuren wiederum sind lange Kohlenwasserstoffketten. Sie werden in einem komplizierten Syntheseprozess aus Glucose herstellt. Die Herstellung dieser Fettsäuren findet bei grünen Pflanzenteilen innerhalb der Chloroplasten statt, in nichtgrünen Pflanzenteilen sind Chromoplasten, Leukoplasten oder Proplastiden die Orte der Fettsäureherstellung.

Ein Gramm Fett hat mehr Energie als ein Gramm Stärke. Jedoch sind Fette für Pflanzen ein ungeeigneter Reservestoff, da sie einen komplizierten Auf- und Abbauprozess haben und anders als Stärke nicht zur Festigkeit der Pflanze beitragen. Aber sie sind der perfekte Reservestoff für Samen: Auf kleinstem Raum kann so Energie für das Austreiben einer neuen Pflanze bereitgestellt werden.

So enthalten beispielsweise Sonnenblumensamen sehr viel Öl. Als nichtgrüne Pflanzenteile enthalten sie zwar keine Chloroplasten, aber stattdessen eine Vorstufe davon, die Proplastiden.
Auch für unsere Ernährung sind pflanzliche Fette und Öle von Bedeutung. Du kennst bestimmt die folgenden Beispiele: Sonnenblumenöl, Rapsöl und Kokosfett. Sicher fallen dir noch mehr Öle und Fette ein, die in Pflanzen gespeichert und vom Menschen genutzt werden.

Zellulose

Für die Pflanze gibt es noch einen anderen wichtigen Stoff – die Zellulose. Sie ist der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwand und verleiht der Pflanze Stabilität. Ähnlich wie Stärke ist die Zellulose ein Polysaccharid und besteht aus zahlreichen Glucose‑Einheiten. Nur sind diese in der Zellulose $\beta$-verknüpft. Wir erinnern uns: In der Stärke sind die Glucose‑Einheiten $\alpha$‑verknüpft. Dadurch hat Zellulose wiederum ganz andere Eigenschaften als Stärke. Zucker mit $\alpha$‑Verknüpfungen sind für uns Menschen verdaulich. Die $\beta$-verknüpften Zucker wie die Zellulose sind es jedoch nicht.

Häufige Fragen zum Thema Fotosynthese und Traubenzucker