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Die Autor*innen
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André Otto
Natürliche Biopolymere
lernst du in der Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse

Natürliche Biopolymere Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Natürliche Biopolymere kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne die Bestandteile der folgenden Biopolymere.

    Tipps

    Die wichtigsten Polysaccharide sind hauptsächlich aus einem bestimmten Monosaccharid aufgebaut.

    In einigen Fällen sind die Monomere von dem hauptsächlich an der Struktur beteiligten Monosaccharid abgeleitet.

    Das die Erbinformation enthaltende Polymer besteht aus mehreren Bausteinen. Hier wird nur eines genannt.

    Lösung
    • Amylose: unverzweigtes Polymer aus $\alpha$-D-Glucose
    • Cellulose: unverzweigtes Polymer aus $\beta$-D-Glucose
    • Proteine: Polymere, die aus natürlichen $\alpha$-Aminosäuren aufgebaut sind.
    • Pektine: abgeleit von Amylose, $-CH_2-OH$ ist teilweise durch $-COOH$ substituiert, α-D-Galacturonsäure-Einheiten.
    • Desoxyribonucleinsäure: besitzt verschiedene Bausteine, u. a. Phosphorsäure.
    • Chitin: unterscheidet sich von Cellulose durch eine Acetamidgruppe in 2-Stellung.
  • Erkenne die Quellen für verschiedene Biopolymere.

    Tipps

    Zu einer Gruppe gehören nur essbare Stoffe, die anderen Stoffe sind ausnahmslos nicht essbar.

    Die Stoffe einer Gruppe werden für die Herstellung von Textilien verwendet.

    Die Stoffe einer Gruppe werden äußerlich durch die Tiere gebildet. Bei der Verbrennung riechen sie unangenehm.

    Lösung

    Stärke

    • Kartoffeln
    • Reis
    • Mais
    • Weizen
    Alle Rohstoffe werden als Nahrungsmittel genutzt. Man kann Mehl daraus gewinnen.

    Keratin

    • Krallen
    • Hufe
    • Schnäbel
    • Wolle
    Keratin ist nicht essbar. Im Unterschied zum Kollagen wird es äußerlich vom Organismus gebildet.

    Kollagen

    • Blutgefäße
    • Sehnen
    • Zähne
    • Knochen
    Im Unterschied zum Keratin wird Kollagen äußerlich vom Organismus gebildet.

    Cellulose

    • Baumwolle
    • Jute
    • Flachs
    • Sisal
    Das sind alles Rohstoffe, aus denen Textilien, Tragetaschen, Bindfäden oder Seile gefertigt werden.

  • Bestimme Strukturelemente des Chitinmoleküls.

    Tipps

    Alkohole, Amine und Ester weisen in ihren Molekülen typische funktionelle Gruppen auf.

    Ein Heterocyclus ist ein Ring, der mindestens ein Atom enthält, das kein Kohlenstoffatom ist.

    Peptide sind Amide.

    Lösung

    Im Chitin lassen sich eine Reihe von Strukturelementen bestimmen:

    • Alkohol: Die Hydroxygruppen $HO-$ sind gut zu erkennen.
    • Amid: Die Amidgruppe $-NH -CO-$ ist gut zu erkennen.
    • Acetal: Das Strukturelement $-O-CH-O-$ (C1) ist vorhanden. An den Sauerstoffatomen befinden sich keine Wasserstoffatome.
    • Heterocyclus: Es ist ein Ring vorhanden, der ein Heteroatom, das Sauerstoffatom, enthält.
    Alle anderen Strukturmerkmale, die zur Auswahl standen, lassen sich nicht finden:
    • Cyclohexan: Es gibt keinen Kohlenstoff-Sechsring.
    • Ester: Es gibt keine Estergruppe $-COO-$ im Molekül.
    • Amin: Aminogruppen $NH_2-$ oder substituierte Aminogruppen fehlen.
    • Keton: Die typische Ketogruppe $C=O$ wie im einfachsten Keton, dem Aceton, $CH_3-CO-CH_3$, ist im Molekül nicht vorhanden.

  • Analysiere Strukturbausteine des Holzstoffs Lignin.

    Tipps

    Phenole sind keine Alkohole.

    Aromaten sind Ringe und gelten nicht als ungesättigt.

    Lösung

    1. Sinapylalkohol Strukturelemente:

    • Aromat: enthält einen Benzolring
    • Phenol: Hydroxygruppe am Benzolring
    • Alkohol: Hydroxygruppe am Alkylrest
    • ungesättigt: Doppelbindung (Alken)
    • Ether: Sauerstoffatom zwischen Phenylrest und Methylrest
    2. Syringaldehyd Strukturelemente:
    • Aromat
    • Aldehyd: Man erkennt die Aldehydgruppe $-CHO$
    • Phenol
    • Ether
    3. Vanillin Strukturelemente:
    • Aromat
    • Aldehyd
    • Phenol
    • Ether

  • Unterscheide zwischen Biopolymeren und Kunststoffen.

    Tipps

    Biopolymere werden von Pflanzen und Tieren produziert.

    Lösung

    Biopolymere

    • Cellulose: unverzweigtes Polymer aus $\beta$-D-Glucose
    • Amylopectin: verzweigtes Polymer aus $\alpha$-D-Glucose
    • DNA: Desoxyribonucleinsäure (englische Abkürzung)
    • Seide: komplexes Protein
    • Proteine: bestimmte Polyamide, aus Aminosäuren aufgebaut
    Kunststoffe

    • Nylon: Polyamid für Textilien, u. a. aus $\epsilon$-Caprolactam synthetisiert
    • Teflon: hochstabiler Kunststoff (Beschichtung von Bratpfannen)
    • Polyethylen: widerstandsfähiger Kunststoff (Einkaufstragetaschen)
    • Orlon: Textilkunststoff, Markenname für Polyacrylnitril
    • Polyester: Kunststoffe für Textilien oder Getränkeflaschen (PET)
    • Dralon: Textilkunststoff, Markenname für Polyacrylnitril
  • Beschreibe die Molekülstrukturen der Bestandteile des Japanlackes.

    Tipps

    Die Fettsäuren werden mit Trivialnamen genannt.

    Die gesuchten Fettsäuren sind Bestandteile vieler Fette und Öle.

    Lösung

    1. Der aromatische Baustein
    Das ist substituiertes Brenzkatechin. Bei Resorzin und Hydrochinon stehen die Hydroxygruppen nicht beieinander. Es ist chemisch gesehen ein Phenol und kein Alkohol. Die Substituenten R sind unverzweigte aliphatische Reste.

    2. Die Reste R
    Die Fettsäuren entsprechen der allgemeinen Formel $R-COOH$.

    R = $-(CH_2)_{14}CH_3$
    Das ist der Rest der Palmitinsäure. Das Molekül enthält 16 Kohlenstoffatome und ist ungesättigt.

    R = $-(CH_2)_7CH=CH(CH_2)_5CH_3$
    Bei Verlängerung der Kette um $-CH_2CH_2-$ auf der rechten Seite erhält man den Rest der Ölsäure. Das Molekül enthält 18 Kohlenstoffatome und ist einfach ungesättigt.

    R = $-(CH_2)_7CH=CHCH_2CH=CH(CH_2)_2CH_3$
    Bei Verlängerung der Kette um $-CH_2CH_2-$ auf der rechten Seite erhält man den Rest der Linolsäure. Das Molekül enthält 18 Kohlenstoffatome und ist zweifach ungesättigt.

    R = $-(CH_2)_7CH=CHCH_2CH=CHCH_2CH=CH_2$
    Bei Verlängerung der Kette um $-CH_2CH_2-$ auf der rechten Seite erhält man den Rest der Linolensäure. Das Molekül enthält 18 Kohlenstoffatome und ist dreifach ungesättigt.

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