Stärkeaufbau

Stärkeaufbau
Versuchsprotokoll
Viktor Bindewald
1.12.2005
Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen
2
1.1
Jod-Stärkenachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2
Energetische Kopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.3
Stärkeaufbau
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Versuchsaufbau und Durchführung
2
3
2.1
Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2.2
Durchführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
3 Beobachtung
4
4 Auswertung
5
5 Quellen
5
1 Grundlagen
1.1 Jod-Stärkenachweis
Der Nachweis von Stärke mit Hilfe von iodhaltiger Verbindungen wird auch Iodprobe
genannt. Meistens benutzt man dazu eine Iod-Kaliumiodid-Lösung. I2 -Moleküle reagiert
mit Stärke zu Iodstärke (und zwar nur I2 -Moleküle, Iodid nicht), welche eine blau, dunkelblau oder fast schwarze Färbung aufweist.
1.2 Energetische Kopplung
Endotherme Reaktionen bei denen eine Entropieabnahme erfolgt, laufen nicht freiwillig
ab. Man nennt solche Reaktionen endergonische Reaktionen. Damit sie aber dennoch
ablaufen werden sie mit exergonischen Vorgängen verknüpft, sodass die Energie der
exothermen Reaktion die endotherme anschiebt.
Dieses Prinzip nennt man energetische Kopplung. Dabei tritt, wie so oft, Adenosintriphosphat (ATP) als Energieüberträger auf.
Beispielreaktion:
A + B + ADP → C + D + AT P
AT P + X + Y → Z + ADP
(exotherme
Rkt.)
(endotherme
Rkt.)
Die Synthese von Glucose und anderen Kohlenhydraten ist ein Beispiel dafür.
1.3 Stärkeaufbau
Die Synthese des Polysaccharids Stärke aus dem Monosaccharid Glucose erfolgt in zwei
Schritten um das Prinzip der energetischen Kopplung auszunutzen.
Zuerst wird die Glucose phosphoryliert (aktiviert):
Glucose + AT P → Glucose − 1 − phosphat + ADP
Das dabei entstandene Glucose-1-phosphat ist auf Grund der Phosphat-Bindung sehr
energiereich. Jetzt kann Stärke gebildet werden:
2
Glucose − 1 − phosphat → Stärke
Dieser Vorgang ist exotherm und somit exergonisch, da das Edukt, sprich die aktivierte
Glucose, mehr Energie haben als das Produkt. Diese Reaktion wird von einem Enzym
katalysiert.
Der direkte Weg von der Glucose zu Stärke wäre endergonisch, da Einfachzucker ein niedrigeres Energieniveau als Vielfachzucker haben. Also muss dieser Umweg genommen
werden.
2 Versuchsaufbau und Durchführung
2.1 Material
•
Pipette
•
Tüpfelplatte (3x4)
•
Rührstäbchen
•
Stoppuhr
•
Filterpapier
•
Mörser
•
Pistill
•
Messer
•
Kartoelknolle
•
Iod-Kaliumiodid-Lösung
•
Glucose-Lösung (0,05 g in 5 ml aqua dest.)
•
Glucose-1-phosphat-Lösung (0,05 g in 5 ml aqua dest.)
3
2.2 Durchführung
Die Kartoelknolle wird in kleine Stücke geschnitten und anschlieÿend mit Hilfe von
Pistill und Mörser kleingerieben. Der so entstandene Brei wird ltriert. Es werden nun
2-4 Tropfen des Kartoelextraktes in jede der 12 Zellen der Tüpfelplatte gegeben. Jetzt
gibt man möglichst schnell in die Tüpfel der ersten Viererreihe je ein Tropfen GlucoseLösung, in die zweite Reihe je ein Tropfen der Glucose-1-phosphat-Lösung und startet
die Zeitmessung mit der Stoppuhr. Nun wird in 5-Minuten-Abständen in jede Zelle
einer vertikalen Reihe ein Tropfen Iod-Kaliumiodid-Lösung hinzugegeben und mit dem
Stäbchen verrührt.
Skizze:
( G )
( G )
( G )
( G )
Extrakt + Glucose
( P )
( P )
( P )
( P )
Extrakt + Glucose-1-Phosphat
( E )
( E )
( E )
( E )
nur Extrakt
5
10
15
20
verstrichene Zeit [min] bei I2 -KI-Lsg-Zugabe
3 Beobachtung
Alle Substanzen färben sich, die Farbe ändert sich im zeitlichem Verlauf. Dies ist weiter
unten näher speziziert. Der Farbton der mittleren Reihe nach 15 und 20 Minuten ist
kräftiger als der der anderen. Nach etwa 5 Minuten war die iodbedingte Färbung nahezu
weg und die einzelnen Lösungen sahen fast genauso wie am Anfang aus. Bei erneuter
Zugabe von I2-KI-Lösung tritt die Färbung zu einem Blauton wieder auf.
1. Spalte:
Oben:
gelb
Mitte:
braun
Unten:
lila
→
→
→
helles rosa
lila
heller
2. Spalte:
Oben:
gelb
Mitte:
lila
Unten:
lila
→
→
→
rosa
helles lila
rosa
Farbe insgesamt schneller verschwunden als bei der ersten Spalte.
3. Spalte:
Oben:
rosa
Mitte:
lila
Unten:
rosa
→
→
→
heller
heller
heller
4
Farbe schneller weg als bei der zweiten Spalte.
4. Spalte:
Oben:
Mitte:
Unten:
rosa
lila
rosa
→
→
→
heller
heller
heller
4 Auswertung
Die Färbung kommt als Folge der Iodstärkebildung und soll den Aufbau von Stärke
veranschaulichen.
Kartoelknollen enthalten Stärke und ein stärkeaufbauendes Enzym. Aufgrund dieses
Stärkegehalts fällt die Iodprobe bei allen 3 Lösungen aus.
Allerdings stellt sich heraus, dass die Reihe mit der Glucose-1-phosphat-Lösung mehr
Stärke enthält. Das ist nicht weiter verwunderlich, da in 1.3 beschrieben worden ist,
dass für Stärkeaufbau aktivierte Glucose benötigt wird. Nur hier wird Stärke gebildet,
deswegen ist die Farbe bei den Proben nach 15 und 20 Minuten dunkler als am Anfang.
Der Rückgang der Farbtöne ist dadurch zu erklären, dass I2 mit der Zeit nicht mehr zur
Verfügung steht, da es wahrscheinlich reduziert wurde. Meine aufgekommene Vermutung,
dass Stärke evtl. abgebaut wurde, ist durch eine erneute positive Iodprobe widerlegt
worden.
5 Quellen
Literatur:
Bickel, Horst et al. (1995): Natura Oberstufe. Biologie für Gymnasien. Band 3. Stuttgart:
Klett. S. 36, 40
Internet:
http://de.wikipedia.org
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