Homopolysaccharide: Struktur, Funktion und Beispiele

Homopolysaccharide: Struktur und Funktion

Homopolysaccharide sind Polysaccharide, die aus nur einer Art von Monosaccharid bestehen. Sie sind die am häufigsten vorkommenden Polysaccharide und dienen primär der Unterstützung, dem Schutz oder als Energiereserve.

Strukturpolysaccharide

Diese Moleküle sind wesentliche Bestandteile der Zelle. Sie finden sich beispielsweise in der Zellwand von Pilzen oder bilden das Exoskelett (Shell-Struktur) von Arthropoden.

• Cellulose: Ein lineares Polymer aus Glucose-Molekülen mit β-D-(1-4)-Bindungen. Innerhalb der Glucose-Moleküle derselben Kette bilden sich intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen. Die linearen Ketten sind parallel angeordnet und durch interchenare Wasserstoffbrücken miteinander verbunden. Die Vereinigung von 60 bis 70 Cellulose-Ketten bildet sogenannte Mizellen. 20 bis 30 Mizellen formen eine Mikrofibrille, die sich zu Fasern bündelt. Diese Fasern bilden die pflanzliche Zellwand. Cellulose ist in Wasser unlöslich und wird nur durch Enzyme (Cellulasen) zu Glucose hydrolysiert, die von Mikroorganismen wie Bakterien der Darmflora produziert werden.
• Chitin: Ein Polymer aus N-Acetylglucosamin. Es ist Bestandteil des Skeletts von Arthropoden und der Zellwände von Pilzen. Seine Struktur ähnelt der Cellulose und bildet abwechselnde Schichten. Diese Eigenschaft verleiht den Organismen eine hohe Festigkeit und Härte.

Reservepolysaccharide

Diese Moleküle behalten das anomere Zentrum bei und dienen der Energiespeicherung, da sie über leicht spaltbare Bindungen verfügen und einfach zu hydrolysieren sind. In dieser Gruppe dominieren Hexosen; diese werden oft als Glucane bezeichnet, da sie auf Glucose-Molekülen basieren.

• Stärke: Das Reservepolysaccharid von Pflanzenzellen. Es besteht aus einer Mischung zweier Komponenten:
  • Amylose: Lange, unverzweigte Ketten aus α-D-Glucose mit (1-4)-Bindungen, die eine schraubenförmige Helix bilden.
  • Amylopektin: Stark verzweigt, mit einem Skelett aus α-D-Monomeren mit (1-4)-Bindungen und Verzweigungspunkten mit (1-6)-Bindungen.

Stärke (Amidon) findet sich in den Plastiden pflanzlicher Zellen und ist in Speicherorganen wie Knollen oder Wurzeln reichlich vorhanden. Sie wird durch spezielle Enzyme, die Amylasen, hydrolysiert. Diese kommen in den meisten Organismen vor und liefern Glucose, Maltose sowie Fragmente mit (1-6)-Verzweigungspunkten. Die verzweigten Fragmente benötigen Debranching-Enzyme, um die (1-6)-Bindungen vollständig zu hydrolysieren.

• Glykogen: Das Reserve-Homopolysaccharid tierischer Zellen. Es wird in Form von Granula in der Leber und der Skelettmuskulatur gespeichert und stellt bei Bedarf große Mengen an Glucose bereit.
• Dextrane: Polymere der α-D-Glucose. Je nach Art können die Verzweigungen (1-2), (1-3), (1-4) oder (1-6) sein. Sie sind charakteristisch für Bakterien.