Zusammenfassung
Wir kehren zu einem zweiten Besuch in die Urzeit der Erde zurück. Seit unserer ersten Stippvisite vor 4 Mrd. Jahren, bei der wir die Ursuppe untersuchten und Bausteine des Lebens fanden, sind vielleicht 500 Mio. Jahre vergangen. Diesmal sehen wir immer noch Lavaströme, sintflutartige Regen, Blitze und dichte Wolken. Inzwischen sind aber nach endlosem Experimentieren der Evolution im Urozean die ersten Lebewesen entstanden, primitive Bakterien, die sich mithilfe der Glykolyse oder anderen Gärungsvorgängen mühsam ernähren. Sie haben sich auch schon vermehrt, und zwar so sehr, dass Nahrungsmittel knapp geworden sind, weil die ewigen Gewitter nicht genügend nachliefern können. In letzter Zeit hat sich deshalb der Wettkampf um das Überleben bedrohlich zugespitzt. Ein anderer Stoffwechsel, der etwa so, wie wir es gewöhnt sind, durch biochemisches Verbrennen der Nahrung im Zitronensäurezyklus und in der Atmungskette mehr Energie gewinnt, wäre ein entscheidender Vorteil im Überlebenskampf, ist aber leider ganz unmöglich.
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Notes
- 1.
Die roten Blattfarbstoffe werden als Herbstlaubfärbung sichtbar, sobald das Blattgrün abgebaut wird. Unvergesslich schön im „Indian summer“ Canadas und der nördlichen Vereinigten Staaten!
- 2.
Es wurde nach dem Photosystem I entdeckt und hat diese irreführende Nummerierung nie mehr abgelegt. Seine Chlorophyllmoleküle können Photonen bis maximal 680 nm Wellenlänge verarbeiten und werden deshalb auch bei paarweisem Auftreten mit P680 bezeichnet.
- 3.
Den „angeregten Zustand“ erreichen sie, wenn durch die aufgenommene Lichtenergie ein Elektron auf eine höhere Umlaufbahn gehoben wird. Das wiederum ist die Vorstufe zum Verlust des Elektrons, der Oxidation des P680 zum P680+. Das P680+ wiederum ist wegen seiner Gier nach einem Elektron ein starkes Oxidationsmittel – stärker als Sauerstoff. So stark, dass es sogar dem Wasser Elektronen entzieht.
- 4.
Wir erinnern uns: Bei der Atmungskette übernahm das „Ubichinon“ ähnliche Aufgaben.
- 5.
Seine Blattgrünmoleküle können Photonen mit Wellenlängen bis zu 700 nm verarbeiten und heißen deshalb auch P700.
- 6.
Kommt von griechisch glykos = süß.
- 7.
Wie Sie sehen, beginnt die Kohlenstoff-Nummerierung am Ringsauerstoffatom und läuft im Uhrzeigersinn bis zur CH2OH-Seitenkette.
- 8.
Im Internet erhältlich. Man kann sie auch selbst herstellen: Fehling I: 7 g Kupfersulfat-Pentahydrat in 100 ml Wasser lösen. Fehling II: 35 g Kaliumnatriumtartrat und 10 g Natriumhydroxid in 100 ml Wasser lösen.
- 9.
Rohrzucker ist mit Rübenzucker völlig identisch, bis auf die Tatsache, dass er aus Zuckerrohr statt aus Zuckerrüben gewonnen wird. Der chemische Name ist „Saccharose“, abgeleitet von „Saccharum“, einem Wort, das aus dem Sanskrit stammt, Zucker bedeutet und über das Arabische in viele Sprachen übernommen wurde. Auch unser Wort „Zucker“ hat dieselbe Herkunft, ähnlich wie azúcar im Spanischen, sugar im Englischen und sucre im Französischen. Rohrzucker hat die Formel C12H22O11.
- 10.
Er besagt übrigens auch, dass die Pflanze das Element Kohlenstoff nicht mithilfe der Wurzeln aus dem Boden, sondern ausschließlich über die Blätter aus der Luft aufnimmt, und zwar als Kohlendioxid. Diese Tatsache hat noch vor der Mitte des 19. Jahrhunderts als erster der Deutsche Justus von Liebig erkannt.
- 11.
Falls wir die verdünnte Schwefelsäure selbst herstellen müssen, lassen wir vorsichtig 1 ml konzentrierte Schwefelsäure in 4 ml entmineralisiertes Wasser einlaufen (niemals umgekehrt!). Vorsichtig umschütteln oder umrühren und auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Schutzbrille und Gummihandschuhe verwenden!
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Dabei haben wir allerdings die räumliche Struktur des Glukosemoleküls als bekannt vorausgesetzt. Deren Aufklärung erfordert selbstverständlich weitere Versuche, die wir mit unseren bescheidenen Mitteln nicht durchführen können. Für sie erhielt der berühmte Deutsche Emil Fischer (1852–1919) im Jahre 1902 den Nobelpreis.
- 13.
J. B. Biot lebte von 1774–1862. Er war Professor am Collège de France in Paris.
- 14.
Polarisiertes Licht entsteht, wenn gewöhnliches Licht durch einen „Polarisator“ geleitet wird. Es schwingt dann nur noch in einer einzigen räumlichen Richtung, etwa so wie ein Seil, das man an einem Ende angebunden hat und am anderen Ende auf- und abwärts bewegt. Unpolarisiertes Licht schwingt dagegen in allen räumlichen Richtungen, also nicht nur auf und ab, sondern auch nach links und rechts, schräg von links unten nach rechts oben usw. Ein guter Polarisator ist zum Beispiel ein Kalkspatkristall oder ein in der Fotografie verwendbares „Polarisationsfilter“.
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Louis Pasteur , geboren in Dôle (Jura), lebte von 1822 bis 1895. Er lehrte Biologie und Chemie an den Universitäten Dijon, Straßburg, Lille und an der Sorbonne in Paris. Berühmt wurde er durch seine scharfsinnigen Arbeiten über die Schutzimpfung sowie über die Konservierung von Lebensmitteln. durch „Pasteurisieren“ (Erhitzen zur Abtötung der Keime von Mikroorganismen).
- 16.
Friedrich August Kekulé wurde 1829 in Darmstadt geboren und starb 1896 als Professor der Universität Bonn, einige Jahre zu früh für den Chemie-Nobelpreis. Er ist der Begründer der Strukturlehre für Kohlenstoffverbindungen und der Entdecker der Benzolformel.
- 17.
Van’t Hoff wurde 1852 in Rotterdam geboren, studierte bei Wurtz in Paris und bei Kekulé in Bonn, erwarb den Doktortitel in Utrecht und war dann Professor in Amsterdam. Er starb 1911 in Steglitz nahe Berlin.
- 18.
Deshalb gibt es theoretisch nicht weniger als 2 · 2 · 2 · 2 · 2 = 32 verschiedene optische Isomere des Traubenzuckermoleküls. Erstaunlich, dass in der Natur bei weitem nicht alle vorkommen. In unserem Falle, der α-D-Glukose und β-D-Glukose sind es die Isomeren, bei denen die OH-Gruppen am weitesten voneinander Abstand halten. Nur diese beiden kann unser Körper als Nahrungsmittel verwerten. Auch sonst zeigt das Leben eine ausgeprägte Vorliebe für bestimmte Stereoisomere. Ihre pharmakologische Wirkung kann sehr unterschiedlich sein. Wie wir beim ersten Ausflug gesehen haben, weisen fast alle optisch aktiven Aminosäuren der Proteine die sogenannte L-Konfiguration auf. Bei den Zuckern erkennt man die D-Enantiomeren , wenn man die aldehydische Form so anschreibt, dass die CHO-Gruppe oben steht und die Kohlenstoffkette nach unten verläuft. D-Zucker tragen dann die OH-Gruppe des untersten asymmetrischen Kohlenstoffatoms rechts.
- 19.
Er wird immer angegeben für Lösungen, die 100 g Glukose in 100 ml enthalten und auf einer Strecke von 10 cm vom polarisierten Licht durchlaufen werden. Arbeitet man wie wir mit verdünnteren Lösungen und kürzeren Strecken, so muss man die Resultate entsprechend hochrechnen.
- 20.
Siehe 2 Mose 3, 8. Die Ausscheidungen von Blattläusen sehen honigähnlich aus. Bei starkem Befall von Bäumen kann dieser „Honig“ tatsächlich über den Boden fließen.
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Neubauer, D. (2019). Dritter Ausflug: Ins Grüne. In: Wöhlers Entdeckung - Eine andere Einführung in die Biochemie. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-58859-8_3
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