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Anthocyan

Anthocyan

] Anthocyane (Etymologie: griech. anthos = Blüte, Blume, kyáneos = dunkelblau) sind wasserlösliche Pflanzenfarbstoffe, die in nahezu allen höheren Pflanzen vorkommen und den Blüten und Früchten die rote, violette, blaue oder blauschwarze Färbung geben. Sie gehören zu den Flavon-ähnlichen Stoffen, den Flavonoiden. Die Stoffgruppe der Anthocyane selbst lässt sich in die Zucker-freien Anthocyanidine (Aglykone) und die Anthocyanine (Glykoside) unterteilen. Die Anthocyane werden zu den sekundären Pflanzenstoffen gezählt. Sie sind als Lebensmittelzusatzstoff unter der E-Nummer 163 zugelassen. Es sind etwa 250 Anthocyane bekannt.

Vorkommen

Anthocyane sind chymochrome Farbstoffe, die nur im Zellsaft von Landpflanzen, nicht aber in Tieren, Mikroorganismen oder Wasserpflanzen zu finden sind. Dies liegt daran, dass für die Biosynthese der Anthocyane Produkte benötigt werden, die bei der Photosynthese der Pflanzen entstehen. Bei Wasserpflanzen ist der Umsatz der Photosynthese aufgrund der geringen Lichtintensität unter Wasser jedoch nicht ausreichend für die Produktion. Aber auch nicht alle Landpflanzen enthalten Anthocyane: bei den Nelkenartigen, Kakteen und Mollugogewächsen übernehmen Betalaine die Aufgabe der Anthocyane. Anthocyane kommen nahezu in allen höheren Pflanzen, meist in den Blüten und Früchten, aber auch in den Blättern und Wurzeln vor. In den jeweiligen Pflanzenteilen sind sie vor allem in den äußeren Zellschichten wie den Epidermiszellen zu finden. Die dort gefundenen Mengen sind relativ groß: Ein Kilogramm Brombeeren enthält zum Beispiel etwa 1,15 Gramm Anthocyane, aus roten und schwarzen Hülsenfrüchten lassen sich bis zu 20 Milligramm pro Gramm Schale gewinnen. Reich an Anthocyanen sind zum Beispiel Aronia, Kirschen, Auberginen, blaue Trauben, Heidelbeeren und Rotkohl sowie Usambara-Veilchen. Weniger verbreitet sind Anthocyane zum Beispiel in Bananen, Spargel, Erbsen, Fenchel, Birnen sowie Kartoffeln. Der Tabelle rechts können die Mengenangaben einiger Lebensmittel entnommen werden. Am häufigsten kommen in der Natur die Glykoside von Cyanidin, Delphinidin, Malvidin, Pelargonidin, Peonidin und Petunidin vor. Schätzungsweise werden 2 % des gesamten Kohlenstoffs, der durch die Photosynthese in den Pflanzen fixiert wird, zu Flavonoiden und deren Derivaten wie den Anthocyanen umgesetzt. Das sind nicht weniger als 1 × 109 Tonnen pro Jahr. In den Pflanzen liegen die Anthocyane zusammen mit anderen natürlichen Farbstoffen wie den chemisch eng verwandten Flavonen, den Carotinoiden, Anthoxanthinen und Betalainen vor. Sie sind neben diesen auch für die Färbung der Blätter im Herbst verantwortlich, wenn die Photosynthese eingestellt und das Chlorophyll nicht neu gebildet wird. Auch bei noch relativ jungen Pflanzen, bei denen die Chlorophyll- und Wachsproduktion noch nicht eingesetzt hat und die somit vor UV-Licht ungeschützt wären, werden vermehrt Anthocyane produziert. Teile oder sogar die ganze Pflanze werden mit Hilfe der Farbstoffe, die als Jugendanthocyane bezeichnet werden, eingefärbt und geschützt. Wenn die Chlorophyllproduktion beginnt, wird die Produktion der Anthocyanfarbstoffe herabgesetzt. Das Muster der Anthocyanbildung in Pflanzen ist für die Pflanzenart spezifisch, da es von den Bodenbedingungen, Licht, Wärme und Pflanzenart beziehungsweise Sorte abhängt. Dass Pflanzen nur ein Anthocyan als Farbstoff aufweisen, ist äußerst selten, kommt aber dennoch vor. Das Fehlen oder besonders starke Vorkommen eines bestimmten Anthocyans in einer Pflanze ist auf genetische Umstände zurückzuführen.

Aufgabe in Pflanzen

Die Anthocyane haben in den Pflanzen mehrere Aufgaben: Sie sollen #Pflanzen vor dem starken UV-Licht der Sonne schützen, indem sie bestimmte Wellenlängen absorbieren. So wird eine Schädigung der DNA in den Zellkernen verhindert. #helfen, Insekten und Tiere anzulocken, indem sie aufgrund ihrer Licht-absorbierenden Eigenschaften bei den Pflanzen Farben erzeugen. Diese können den Pflanzen bei ihrer Vermehrung helfen. #Freie Radikale binden, die bei Pflanzenstress entstehen. Die ersten beiden Punkte erklären auch, warum die Anthocyane sich in den äußeren Schichten der Pflanzenteile finden: Nur hier können sie ihre Aufgabe erfüllen. Wenn Pflanzen nun starkem UV-Licht oder ionisierender Strahlung ausgesetzt werden, regt die Pflanze über chemische Botenstoffe die Anthocyanproduktion an.

Struktur

Pflanzenstress Die Farbstoffkomponenten der Anthocyane, die Zucker-freien Anthocyanidine, lassen sich von der Struktur her der großen Gruppe der Polymethin-Farbstoffe zuordnen. Als Derivate der Benzopyrylium-Salze besteht ihr Grundgerüst aus einem Sauerstoff-haltigen Heterocyclus (Pyran) mit ankondensiertem Benzol-Ring. Der Pyran-Ring ist bei Anthocyanen an Position 2 mit einem Phenylrest verbunden, der selber verschiedene Substituenten tragen kann. Als Gegenion zum Ausgleich des kationischen Sauerstoffs im Pyran-Ring findet sich meistens Chlorid. In dieser positiven Ladung unterscheiden sich die Anthocyane von anderen Flavonoiden. Die Untergruppe der Anthocyanidine weist folgendes Substitutionsmuster auf (einige Beispiele): Ladung Anthocyanidine weisen an Position 3 zumeist eine Hydroxylgruppe auf. Hydroxylgruppe Bei den Glykosiden der Anthocyane, den Anthocyaninen, sind in der Regel an der Hydroxylgruppe am Kohlenstoffatom 3 Zuckermoleküle über eine O-glykosidische Bindung gebunden. Das können Glukose, Galaktose, Arabinose, Rhamnose und Xylose in Form eines einzelnen Moleküls oder als Di- oder Trisaccharide sein. Durch Acylierung mit aromatischen Pflanzensäuren an diesen ergibt sich die Vielfalt der Anthocyane. Die Glykosidform verleiht den Molekülen eine erhöhte Wasserlöslichkeit, die wichtig für den Transport in den Pflanzen ist, sowie eine erhöhte Stabilität.

Eigenschaften

Anthocyane absorbieren Licht im Wellenlängenbereich zwischen 270 und 290 Nanometern (ultraviolette Strahlung) sowie im sichtbaren Bereich zwischen 465 und 560 Nanometern. Licht dieser Wellenlängen ist im Stande, die delokalisierten Elektronen in dem Molekülgerüst energetisch anzuregen. Beim Zurückkehren in den Ausgangzustand emittieren die Moleküle wiederum Licht, das für das menschliche Auge in den Komplementärfarben erscheint. Die Farbe wird zusätzlich von der Struktur und vom pH-Wert der Umgebung beeinflusst. Das Farbspektrum reicht dabei von blau bis rot, es finden sich alle Farben bis auf grün. Im sauren Milieu überwiegt die Rotfärbung, im basischen sind vor allem Blau- und Violetttöne zu finden. Farbumschläge finden in Pflanzen allerdings nicht statt, da sie einen relativ konstanten pH-Wert haben. Die Extrakte können aber als Indikatoren für Säuren und Basen dienen: auf die Anthocyane ist so auch die Indikatorwirkung des Rotkohls zurückzuführen. Die Farbänderungen beruhen auf chemischen Reaktionen. Bei pH-Werten unter 3 sind sie eher rot und liegen in Form von Flavyliumkationen vor. pH-Werte zwischen 4 und 5 führen durch Hydroxylierung zu Carbinol-Pseudobasen und meistens zur Entfärbung, womit die Anthocyane ihre Aufgaben in den Pflanzen nicht mehr erfüllen können. Bei pH-Werten zwischen 6 und 7 liegen sie als Flavenole vor und sind eher purpur, wobei durch Dehydroxylierung eine Hydroxylgruppe in eine Ketogruppe umgewandelt wird (hier wurde willkürlich R2 gewählt). Bei pH-Werten zwischen 7 und 8 wird dieses Molekül zum Flavenolatanion deprotoniert, das eine purpurne Farbe aufweist. pH-Werte über 8 führen zum Aufbrechen des Pyranringes. Das Molekül wird dabei zu einem gelben Chalkon umgewandelt. Chalkon Viele Anthocyane bilden Metallkomplexe. Die Komplexierung der Metallionen führt dazu, dass das Absorptionsmaximum der Verbindungen zu kürzeren Wellenlängen, also in den ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums verschoben wird. Dieses verleiht den Anthocyanen eine blaue bis violette Färbung, man spricht von einem bathochromen Effekt. bathochromen Effekt Besonders häufig sind Aluminium-, Magnesium- und Eisenkomplexe. Beim Vermischen mit Eisen(III)-chlorid-Lösungen entstehen tiefviolette Färbungen. Führt man Pflanzen nun Metallelektrolyte zu, zum Beispiel durch Eingraben von Metallstücken in den Boden, kann eine Farbänderung herbeigeführt werden. Anthocyane sind licht- und temperaturempfindlich und anfällig gegenüber höheren pH-Werten, bei pH-Werten unter 3 sind sie am stabilsten. Mit Tanninen reagieren Anthocyane und fallen aus wässrigen Lösungen aus. Oxidationsmittel entfärben Anthocyane.

Biosynthese

Die Bildung der Anthocyane folgt der Biosynthese aller Flavonoide (siehe dazu: Flavonoide#Biosynthese). Eine biologische Vorstufe sind die oligomeren Proanthocyanidine. Als Schlüsselenzym des Anthocyan-Syntheseweges wurde die Chalkonsynthase (CHS) identifiziert, deren Expression auf mRNA-Ebene reguliert wird. Verschiedene Außenfaktoren, Umwelteinflüsse wie Temperatur, Licht und Wasserverfügbarkeit, haben darauf Einfluss. Aber auch Pflanzenstress kann eine Rolle spielen. Pflanzenstress Bei Keimlingen wird etwa die Synthese des so genannten Jugendanthocyans in den Keimblättern und im Hypokotyl durch den Rot- und Blaulichtanteil im Sonnenlicht angeregt, der durch die als Photorezeptoren funktionieren Moleküle Phytochrom (Rotlicht) und Kryptochrom (Blaulicht) registriert wird. Ausgewachsene Pflanzen produzieren vor allem bei ultravioletter Belichtung, die für die Pflanze Stress bedeutet, Anthocyane in Blättern und dem Spross. Dabei stellen die Anthocyane wahrscheinlich nur die stabilen Endprodukte der Synthese dar, wichtig für den Schutz der Pflanze sind jedoch die UV-absorbierenden Vorstufen. Auch bei der Laubfärbung im Herbst werden Anthocyane gebildet, die den Rotanteil des Herbstlaubes ausmachen. Dabei sind die Anthocyanide hier das Endprodukt des Zimtsäureweges, der durch den Abbau von Phenylalanin angestoßen wird. In zur Stickstofffixierung fähigen Pflanzen findet man diesen Stoffwechselweg nicht. Daher bleibt hier eine Herbstfärbung durch Anthocyane aus. Grundsätzlich werden Anthocyanide in Blättern immer nur in der äußersten Schicht, der Epidermis, gebildet. In Sprossorganen bilden sich die Anthocyanide in der darunter liegenden Subepidermis und in Blattorganen vor allem nahe der Blattvenen und dem Blattrand. Zurückzuführen ist diese lokale Beschränkung auf die Existenz genetischer Transkriptionsfaktoren in diesen Bereichen, die eine Synthese der Anthocyanide als Reaktion auf bestimmte Faktoren erst ermöglichen. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem Kompetenzmuster.

Gewinnung und Darstellung

Die Gewinnung erfolgt durch Extraktion mit sulfitiertem Wasser oder durch chromatographische Verfahren aus den Bestandteilen verschiedener Pflanzen. Am größten ist die Ausbeute zumeist bei den Fruchtschalen oder Blüten. Synthetisch sind die Anthocyanidine durch eine Knoevenagel-Kondensation von Salicylaldehyden mit α-Methoxyacetophenonen zugänglich. Das Primärprodukt tautomerisiert unter Ringschluss zum α-Flavanol, das bei Zugabe von Säure Wasser abspaltet und das Flavylium-Salz ergibt (Robinson-Annellierung). Robinson-Annellierung Ein weiterer Syntheseansatz ist die elektrophile Cyclisierung von Phenolen mit Benzoylessigsäureestern, der zunächst zu substituierten Flavonen führt.

Verwendung

Anthocyane werden als Lebensmittelzusatzstoff zur Färbung zum Beispiel Fruchtgelees, Süßwaren, Brausen, Marmelade, Konfitüren, Obstkonserven, Backmitteln für feine Backwaren, Überzüge und Speiseeis zugesetzt. Eine Verwendung ist bei einigen Lebensmitteln jedoch nicht erlaubt, wenn eine Täuschungsgefahr besteht, wie etwa bei Brot, verschiedenen Milchprodukten, Nudeln und Honig. Meist werden sie aber nur sauren Produkten zugesetzt, da sie nur in diesen über längere Zeit stabil sind. Als Farbstoffe in der Kunst werden sie wegen ihrer fehlenden Stabilität nicht eingesetzt.

Physiologie

Die Anthocyane aus rotem Traubensaft und schwarzem Johannisbeersaft werden nur in ge­ringem Umfang vom Körper aufgenommen und/oder schnell metabolisiert, wie aus geringen Anthocyan-Konzentrationen sowohl im Blutplasma als auch im Urin geschlossen wurde. Die tägliche Aufnahmemenge schwankt von Mensch zu Mensch stark, sodass Durchschnittswerte kaum Aussagekraft besitzen. Die Bioverfügbarkeit der Anthocyane liegt bei Aufnahme mit normaler Nahrung nur bei etwa 1 Prozent. Anthocyane haben antioxidative Wirkung, die die von Vitamin C und Vitamin E, zumindest in vitro, um ein Vielfaches übersteigen kann. Es wird jedoch bezweifelt, dass die Anthocyane auch in vivo diese starke antioxidative Wirkung entfalten können, da die Bioverfügbarkeit schlecht ist. Im menschlichen Körper binden sie freie Radikale und schützen somit die DNA sowie Lipide und Kohlenhydrate vor Schädigung. Den Anthocyanen werden noch andere Wirkungen zugeschrieben: Sie sollen die Sehvorgänge verbessern, entzündungshemmend und gefäßschützend wirken. Anthocyane sind nur in sehr geringem Maße toxisch, aus Pflanzen aufgenommene Anthocyane stellen keine Gefahr dar.

Analytik

Anthocyane lassen sich am leichtesten mittels chromatographischer Methoden wie zum Beispiel HPLC, meist mit gekoppeltem Massenspektrometer (LCMS), quantifizieren. Bei der HPLC bietet sich eine Reversed-Phase-C18-Phase (siehe HPLC) an. Kleinere Mengen sind mit einem elektrochemischen, größere mit einem photometrischen Detektor nachweisbar. Bei der Analyse ist es vorteilhaft, den pH-Wert mit Säuren wie zum Beispiel Ameisensäure auf unter 3 zu erniedrigen, da die Anthocyane unter diesen Bedingungen am stabilsten sind. Da Pflanzen ein ganz spezifisches Anthocyanmuster aufweisen, wird zum Beispiel häufig über die Anthocyane nachgewiesen, ob ein Wein aus einem bestimmten Anbaugebiet kommt oder nicht und um welche Rebsorte es sich handelt. Die Bestimmung von Pflanzen kann anhand ihres Anthocyanmusters durchgeführt werden.

Geschichte

1835 gab Marquardt den Namen Anthocyan erstmals einer chemischen Verbindung, die Blüten eine blaue Färbung verleiht. Später wurde dieser Begriff zur Bezeichnung einer ganzen Gruppe von Verbindungen eingeführt, die chemisch dem ursprünglichen "Blumenblau" ähneln. Wesentliche Beiträge zur Strukturaufklärung der Anthocyane leistete Richard Willstätter, der für seine Pionierarbeit auf diesem Gebiet den Nobelpreis für Chemie im Jahre 1915 erhielt. Sir Robert Robinson kam 1921 aufgrund der Analyse der Substitutionsmuster der Flavonoide zu der Erkenntnis, dass die Flavonoide und damit die Anthocyane biogenetisch aus einer C6- und einer C6-C3-Einheit aufgebaut sein müssen. 1953 erweiterten A. J. Birch und Donovan diese Theorie: Die Biosynthese muss von einer p-Hydroxyzimtsäure und drei Acetateinheiten ausgehen, als Intermediat wird eine Polyketosäure gebildet.

Literatur


- K. Herrmann: Anthocyanin-Farbstoffe in Lebensmitteln. Ernährungs-Umschau, 33 (1986), 275.
- K. Herrmann: Hinweise auf eine antioxidative Wirkung von Anthocyaninen. Gordian, 95 (1995), 84.
- G. Mazza, E. Miniati: Anthocyanins in fruits, vegetables, and grains. CRC Press, Boca Raton (1993).
- M. N. Clifford: Anthocyanins – nature, occurrence and dietary burden. J. Sci. Food Agric. 80 (2000), 1063.

Weblinks


- http://www.bfa-ernaehrung.de/Bfe-Deutsch/Information/pflanzenstoffe/artikel7.pdf Anthocyane in der Reihe Basiswissen aktualisiert
- http://www.uni-bayreuth.de/departments/didaktikchemie/umat/bluetenfarbstoff/bluetenfarbstoff.htm
- http://membres.lycos.fr/mourad/anthocyanes.html Ausführliche Informationen auf Französisch Kategorie:Stoffgruppe Kategorie:Farbstoff als:Anthocyane ja:アントシアニン

Pflanzen

Die Pflanzen bilden ein eigenes Reich innerhalb der Domäne der Eukaryoten. Mit ihnen befasst sich wissenschaftlich die Disziplin der Botanik. Pflanzen leben - im Gegensatz zu den heterotrophen Tieren und Pilzen - fast ausschließlich photoautotroph, das heißt, sie stellen die zum Wachsen und Leben notwendigen organischen Stoffe mit Hilfe des Sonnenlichts durch Photosynthese selbst her (Phototrophie), wobei sie als Kohlenstoffquelle ausschließlich Kohlenstoffdioxid nutzen (Autotrophie). Ausnahmen sind einige parasitische Pflanzen, die ihre Nahrung von anderen Pflanzen beziehen und im Laufe der Evolution ihr Chlorophyll (Blattgrün) verloren haben. Historisch hat sich die Definition des Begriffs Pflanze gewandelt. So werden heute Photosynthese betreibende Prokaryonten wie beispielsweise die Cyanobakterien (Cyanobacteria) nicht mehr zu den Pflanzen gezählt. Dies gilt auch für eine ganze Reihe von Protisten-Arten, beispielsweise die Rotalgen oder Braunalgen. Auch die Pilze wurden ursprünglich mit zu den Pflanzen gezählt, obwohl man heute weiß, dass sie näher mit den Tieren verwandt sind. Sie werden hier in ihr eigenes Reich gestellt. Heute folgt man in der Biologie fast ausschließlich dem phylogenetischen System, das die Pflanzen anhand ihrer Abstammung systematisch gruppiert. Demnach gelten nur die Grünalgen (Chlorophyta) neben den Landpflanzen (Embryophyta) als echte Pflanzen. All diese Organismen enthalten Chlorophyll a und Chlorophyll b und speichern die photosynthetisch produzierten Zucker in Form von Stärke in den Chloroplasten. Die Zellwände dieser Organismen bestehen aus Zellulose. Pflanzen treten oft in charakteristischen Gruppen, den so genannten Pflanzengesellschaften auf. Pflanzen können durch Abgabe allelopathischer Stoffe auf andere Pflanzen einwirken.

Systematik

Es ist zu beachten, dass die Unterteilung in Klassen, Abteilungen, etc. nicht nur einem ständigen Wandel unterworfen ist, sondern durch die damit etablierten Ränge heute auch als umstritten gilt. Vielerorts wird heute an einer ranglosen Taxonomie gearbeitet. Die Wikipedia folgt allerdings hier der klassischen Systematik. Grünalgen (Chlorophyta)
- Prasinophyta
- Pedinophyta
- Chlorophycota Landpflanzen (Embryophyta)
- Moose (Bryophyta)
  - Marchantiopsida
  - Jungermanniopsida
  - Laubmoose (Bryopsida)
  - Hornmoose (Anthocerotopsida)
- Gefäßpflanzen
  - Gefäßsporenpflanzen (Pteridophyta)
    - Urfarne (Psilophyta)
    - Bärlapppflanzen (Lycopsida)
    - Schachtelhalme (Equisetopsida)
    - Farne (Filicopsida)
  - Samenpflanzen (Spermatophyta)
    - Nadelholzgewächse (Coniferophyta)
    - Palmfarne (Cycadophyta)
    - Ginkgopflanzen (Ginkgophyta)
    - Gnetophyta
    - Blütenpflanzen (Magnoliophyta)

Bedeutung für den Menschen

In ihrer Bedeutung für den Menschen unterscheidet man zwischen wildwachsenden Pflanzen, darunter auch die willkürlich so genannten Unkräuter, und Kulturpflanzen. Zu den teils wild, teils kultiviert wachsenden Nutzpflanzen zählt man die Heilpflanzen (siehe auch Liste der Heilpflanzen) und die Küchenkräuter (siehe auch Kräuter). Bei Gewürzen handelt es sich meist um getrocknete Küchenkräuter (siehe auch Liste der Küchenkräuter und Gewürze). Kräuter für Aufgüsse und Tees werden sowohl frisch als auch getrocknet eingesetzt. Sehr häufig werden aromatische Pflanzen auch nur ihres Duftes wegen angepflanzt, wie es bei duftenden Blumen - insbesondere den Rosen - der Fall ist. Substanziell genutzt werden auch die in der Regel rauscherzeugenden Drogenpflanzen, die oft zu den Giftpflanzen zählen. Zierpflanzen werden dagegen aus ästhetischen Gründen angepflanzt; die meisten Zimmerpflanzen gehören in diese Kategorie, vernachlässigt man in geschlossenen Räumen angebaute Kräuter. Siehe auch: Systematik des Pflanzenreiches

Weblinks


- [http://www.pflanzenbestimmung.de/ Online Pflanzenbestimmung]
- [http://www.pflanzenbuch.de/pflanzendatenbank.php Pflanzendatenbank]
- [http://www.pflanzen-portal.com Pflanzen-Portal] !Kategorie:Botanik zh-min-nan:Si̍t-bu̍t ja:植物 ko:식물 ms:Tumbuhan simple:Plant th:พืช

Blüte

Eine Blüte ist ein Spross begrenzten Wachstums, dessen Organe im Dienste der generativen Fortpflanzung stehen. Dieser Definition folgend haben manche Farnartige (Farnartige bitte nicht mit Farne verwechseln) schon Blüten, echte Blüten treten jedoch erst bei den Samenpflanzen = Spermatophyta auf. 2. Erklärungsversuch: Blüte ist ein Kurzspross mit begrenztem Wachstum, der an zumeist gestauchten Internodien umgestaltete Blätter trägt, die der geschlechtlichen Fortpflanzung dienen. Meist sind die Blüten vom vegetativen Teil des Sprosses deutlich abgesetzt. Die Blüten sind für die Samenpflanzen (Spermatophyta = Angiospermae + Gymnospermae) so charakteristisch, dass man die Samenpflanzen früher auch als Blütenpflanzen (Anthophyta) bezeichnet hat. Jedoch besitzen viele Vertreter der Bärlappe und Schachtelhalme Sporophyllstände, die der Definition der Blüte durchaus genügen.

Morphologie der Blüten der Bedecktsamer

Eine idealisierte Blüte besteht aus modifizierten Blättern, die in Kreisen von außen nach innen in folgender Reihenfolge angeordnet sind:
- Kelchblätter (Kelch, Calyx),
- Kronblätter, Blütenblätter (Blumenkrone, Corolla, Corolle, Korolle),
- Staubblätter (Androecium, Androeceum), es sind meistens zwei Kreise von Staubblättern vorhanden,
- Fruchtblätter (Gynoeceum), sie bilden den Stempel und dieser besteht aus Narbe, Griffel und Fruchtknoten (oder Fruchtbauch),
- und dem Blütenboden der ein umgebildeter Teil der Sproßachse ist. Wichtige Bestimmungsmerkmale der Blüten sind:
- Rückbildung (Reduzierung) eines oder mehrerer der fünf Blütenblattkreise.
- Einzelne Blütenteile frei oder verwachsen (Choripetal - Sympetal).
- Symmetrieachse: zygomorph oder radiär. Blüten kommen meist in Mehrzahl an einer Pflanze vor; bei der Pflanzenbestimmung spielt neben dem Aufbau der Blüten auch die Farbe und die Form des Blütenstandes eine Rolle.

Funktion

Die Funktion der Blüte ist es, die Befruchtung einer männlichen Keimzelle (Pollen) mit einer weiblichen Keimzelle (Eizelle) zu ermöglichen, wodurch eine Zygote entsteht, aus der sich wiederum der pflanzliche Embryo entwickelt. Diese Befruchtung ist Teil des Lebenszyklus eines sich geschlechtlich fortpflanzenden Organismus. Nach der Befruchtung reift ein Samen heran, daraus entsteht eine neue Pflanze. Die Samen sind in der Regel in Früchten eingebettet.

Blütenmerkmale als Grundlage der botanischen Systematik

Die wesentlichen Merkmale der Blüte bei der Bestimmung der Pflanzen sind ihre Symmetrie und die Anzahl ("Zähligkeit") der Blätter in den einzelnen Blütenblattkreisen. Des Weiteren kommt selbstverständlich noch die Farbe der Blütenblätter, insbesondere der Kronblätter hinzu, wobei diese stärker variieren kann als die beiden vorgenannten Merkmale. Die Stellung des Fruchtknotens in Bezug auf den Blütenboden ist ebenfalls ein unveränderliches Merkmal der Blütenpflanzen (Angiospermae). In Einzelfällen können typische Sonderbildungen der Blütenblätter vorkommen, häufig sind zum Beispiel Nektar-sezernierende Honigblätter. Da die von Carl von Linné begründete Pflanzensystematik genau auf den morphologischen Blütenmerkmalen aufbaute, lassen sich zumindest die Familien der Blütenpflanzen allein mit den genannten Merkmalen auseinanderhalten. Man unterscheidet nach Symmetrieformen:
- radiärsymmetrische oder radiäre Blüten
- spiegelsymmetrische oder bilaterale Blüten
- monosymmetrische oder zygomorphe Blüten
- asymmetrische Blüten ohne erkennbarer Symmetrie Siehe auch: Blütenformel Kategorie:Pflanzenmorphologie ja:花

Früchte

Die Frucht ist die Gesamtheit der Organe, die aus einer Blüte hervorgehen, die die Samen bis zu deren Reife umschließen. An der Bildung einer Frucht können außer dem Fruchtblatt zum Beispiel folgende Organe beteiligt sein: Achsengewebe (beispielsweise der Blütenboden), Blütenhülle, Spelzen. Die Frucht dient der Verbreitung. Je nachdem, ob die Samen von der Frucht eingeschlossen oder im reifen Zustand freigesetzt werden, unterscheidet man zwischen Schließ- und Streufrüchten. (Im allgemeinen Sprachgebrauch wird jedoch nicht immer zwischen den Samen und der Frucht klar unterschieden.)

Aufbau

Fructus - Frucht
Karpell - Fruchtblatt
Cupula - Fruchtbecher
Perikarp - Fruchtwand

- Exokarp - äußere Schicht
- Mesokarp - mittlere Schicht
- Endokarp - innere Schicht

Einteilung


- nach Art des Fruchtknotens: (Mehrblatt, Einblatt)
- nach Verschluss der reifen Samen: Schließfrüchte - Streufrüchte
- Zerfallfrüchte - Balgfrüchte - Hülsenfrüchte
- Nussfrüchte - Kapselfrüchte - Steinfrüchte - Beerenfrüchte
- nach Wassergehalt: Trockenfrüchte - Saftfrüchte
- nach Gruppierung an der Pflanze: Einzelfrüchte - Sammelfrüchte - Fruchtstand

Einzelfrüchte

Streufrüchte


- Balgfrucht : - besteht aus einem Fruchtblatt, das an der Bauchnaht verwächst (Winterling) und mit nur einer Naht öffnet
- Hülse : - besteht aus einem Fruchtblatt, das sich an zwei Nähten, der Bauch- und Rückennaht öffnet (Hülsenfrüchtler)
- Schote, Schötchen : - besteht aus zwei oder vier Fruchtblättern mit Plazentarleisten (Kreuzblütler)
- (Spalt-, Poren-, Deckel-) Kapsel : - besteht aus zwei zu einem synkarpen Fruchtknoten verwachsenen Fruchtblatt (Schlafmohn, Baumwolle)

Schließfrüchte


- Beere : - Fruchtwand ist fleischig, saftig oder selten trocken (Johannisbeere, Tomate, Gurke, Kürbis)
- Steinfrucht : - vereint Merkmale von Beere und Nuss (Kirsche, Pflaume, Holunder, Mandel)
- Nussfrucht : - alle drei Fruchtwandschichten sind verholzt (Haselnuss) : - Achäne - mit unterständigem Fruchtknoten (Sonnenblume, Löwenzahn) : - Karyopse - mit oberständigem Fruchtknoten (Reis, Weizen, Roggen) : - Doppelachäne (Spaltfrucht) - (Kümmel, Fenchel)
- Bruchfrucht : - alle Fruchtwandteile umhüllen den Samen (Hedrichs, Klausen der Lippenblütler)

Sammelfrüchte


- Sammelbalgfrucht : - (Kolanuss, Apfel, Birne)
- Sammelsteinfrucht : - (Himbeere, Brombeere)
- Sammelnussfrüchte : - Sammelnuss - (Erdbeere, Hagebutten) : - Nussverbände - (Maulbeeren, Brotfrucht)

Fruchtstände

: - (Linde, Ananas, Feige)

Siehe auch


- Exotenfrucht
- Lagerfrucht
- Obst
- Fruchtgemüse
- Karpologie
- Scheinfrucht Kategorie:Pflanzenmorphologie simple:Fruit ja:果物 simple:Fruit zh-cn:水果 zh-tw:水果/繁

Flavon

Die meisten gelben Blütenfarbstoffe sind Flavone. Das Grundgerüst der Flavone besteht aus zwei Benzolkernen und einem weiteren Kern, der sowohl eine Sauerstoffbrücke als auch eine Ketogruppe enthält. Durch zahlreiche OH-Gruppen an allen drei Ringen entstehen Verbindungen, die blaues Licht absorbieren und somit gelbes Licht durchlassen. Als Beispiel sei hier das Luteolin genannt. Die ähnlich gebaute Verbindung Apigenin ist dagegen farblos. Die Flavone gehören zu den Flavonoiden.

Weblinks


- [http://www.fslemi.uni-bonn.de/gewuerze/html/stralshtml/luteolin.html Strukturformel des Luteolin] Kategorie:Stoffgruppe Kategorie:Farbstoff

Flavonoide

Die Flavonoide sind eine Gruppe von wasserlöslichen Pflanzenfärbemittel und spielen eine wichtige Rolle im Stoffwechsel vieler Pflanzen. Einige Flavonoide haben gefäßverstärkende Wirkung, andere wirken gegen Entzündung und Histamin oder haben antivirale und krampflösende Wirkungen. Manche Flavonoide wie zum Beispiel Quercetin sind Antioxidantien. Flavonoide befinden sich in vielen pflanzlichen Lebensmitteln von Zitronen, Weintrauben bis zu Tee und der Kakao-haltigen Schokolade (dort: Epicatechin). Die Flavonoide wurden in den 1930er Jahren durch den Nobelpreisträger Albert von Szent-Györgyi Nagyrapolt entdeckt und zunächst als Vitamin P bezeichnet. Die Flavonoide zählen zu den sekundären Pflanzenstoffen. Einteilung der Flavonoide: # Flavonole: Quercetin, Rutin, Kaempferol, Myricetin, Isorhamnetin # Flavone: Luteolin, Apigenin # Flavanone: Hesperetin, Naringenin, Eriodictyol # Flavan-3-ole: Catechin, Gallocatechin, Epicatechin, Epigallocatechin, Theaflavin, Thearubigin #Anthocyanidine (Anthocyane): Cyanidin, Delphinidin, Malvidin, Pelargonidin, Peonidin, Petunidin

Vorkommen

Schätzungsweise werden zwei Prozent des gesamten Kohlenstoffs, der durch die Photosynthese in den Pflanzen fixiert wird, zu Flavonoiden und deren Derivaten wie den Anthocyanen umgesetzt. Das sind nicht weniger als 109 Tonnen pro Jahr.

Biosynthese

Tonnen Aus dem Pyruvat, das aus der bei der Photosynthese entstehenden Glucose stammt, entsteht bei der oxidativen Decarboxylierung zusammen mit dem Coenzym A und NAD Acetyl-CoA, Kohlenstoffdioxid und NADH. Das Acetyl-CoA ist der Ausgangstoff, der Biosynthese der Flavonoide. Bereits hier teilt sich die Biosynthese in zwei Schritte, die später wieder aufeinander treffen. Ein Teil des Acetyl-CoA wird über mehrere Schritte über den Shikimisäureweg (siehe dort führ eine ausführliche Erklärung) in Phenylalanin umgewandelt. Teile des Phenylalanins werden in den Pflanzen nun für den Proteinaufbau benötigt. Der Rest wird durch das Enzym Phenylalaninammoniumlyase (PAL) in Zimtsäure umgewandelt. Durch das Enzym Zimtsäure-4-Hydroxylase wird die Zimtsäure in Cumarsäure hydroxiliert. Diese wird wiederum mit Acetyl-CoA und dem Enzym Zimtsäure-CoA-Ligase in Cumaryl-CoA umgewandelt. Aus dem Cumaryl-CoA kann nun Cumarin gebildet werden, die Biosynthese der Flavonoide geht aber noch weiter. Ein anderer Teil des Acetyl-CoA wird mit ATP und einem Hydrogencarbonatanion in Malonyl-CoA, ADP und H+ umgewandelt. 3 der Malonyl-CoA-Moleküle reagieren nun mit dem Cumaryl-CoA (Chalkonsynthase). Durch Isomerase kann das entstehende Chalkon in Flavanon überführt werden. Von dem Flavanon aus lassen sich nun alle Flavonoide biosynthetisieren. Das Flavanon kann in die Flavone und Flavanonole umgewandelt werden. Aus diesem entstehen die Flavan-3-ole, Flavonole, Flavan-3,4-diole und über mehrere Schritte die Anthocyane. Werden Pflanzen stärker belichtet, kann die Photosynthese häufiger ablaufen und es wird mehr Acetyl-CoA gebildet, wodurch die Biosynthese der Flavonoide also vermehrt ablaufen kann und damit mehr Flavonoide gebildet und die Pflanzen farbiger werden. Die Biosynthese der Flavonoide konnte über Deuteriumtracer nachgewiesen werden. Kategorie:Stoffgruppe Kategorie:Pigment ja:フラボノイド

Zucker

Zucker (indoeuropäisch sarkara = Kieselsteine, Gemahlenes; persisch schekkar) ist Nahrungsmittel und gleichzeitig Genussmittel. Mit die Zucker bezeichnet man auch die chemische Gruppe der Kohlenhydrate. Dieser Artikel behandelt die im Haushalt bekannte Saccharose. Der Energiegehalt von Zucker beträgt 16,8 kJ pro Gramm (zum Vergleich: Alkohol liefert 29,8 kJ pro Gramm).

Zuckererzeugung

Hauptquellen sind Zuckerrohr (Anbau in den Tropen) und Zuckerrübe (Anbau in gemäßigten Breiten, z.B. Mitteleuropa). Die Saccharose ist als Substanz direkt in diesen Anbaufrüchten enthalten und wird durch Herausauslösen oder -kochen oder -pressen in wässriger Lösung extrahiert und beim weiteren Einkochen als Kristalle ausgefällt. Je nach gewünschtem Reinheitsgrad wird der Zucker wiederholt umgefällt und gereinigt. Eine allgemeinere Behandlung, die auch die chemischen Eigenschaften enthält, findet sich im Artikel Kohlenhydrate. Pflanzenarten, die für die Gewinnung von Zucker verwendet werden, finden sich im Artikel Nutzpflanzen.

Kulturgeschichte des Zuckers

Nutzpflanzen
- 8.000 v. Chr. - älteste Zuckerrohr-Funde in Melanesien, Polynesien
- 6.000 v. Chr. - Zuckerrohr gelangt von Ostasien nach Indien und Persien
- 600 v. Chr. - Zuckergewinnung in Persien: heißer Zuckerrohrsaft wird in Holz- oder Tonkegel gefüllt, in der Spitze kristallisiert der Zucker, es entsteht der Zuckerhut.
- Spätantike: Saccharum genannter Zucker ist in Rom als Luxusgut der Superreichen nachgewiesen und wird aus Indien bzw. Persien importiert.
- 1100 n. Chr. - Mit den Kreuzfahrern gelangt Zucker erstmalig wieder nach Europa
- Ab ca. 1500 - Zuckerrohr wird weltweit auf Plantagen angebaut, Zucker bleibt ein begehrtes Luxusgut für die Reichen. Es wird als Weißes Gold bezeichnet. Das gemeine Volk süßt nach wie vor mit Honig aus Zeidlerei.
- 1747 - Andreas Sigismund Marggraf entdeckt den Zuckergehalt der Runkelrübe.
- 1801 - Der Chemiker Franz Carl Achard schafft die Grundlagen der industriellen Zuckerproduktion. Die erste Rübenzuckerfabrik der Welt entsteht in Cunern/Schlesien.
- 1841 - Erster Würfelzucker der Welt, erfunden von Jakob Christian Rad (Direktor der Datschitzer Zuckerraffinerie in Böhmen) war mit roter Lebensmittelfarbe eingefärbt, weil Juliane Rad (seine Frau) sich beim Herausbrechen aus den vorher üblichen Zuckerhüten den Finger verletzt hatte und ihren Mann daraufhin bat, gleich kleinere Zucker-Portionen herzustellen. Er erfand die Zuckerwürfelpresse, stellte die ersten Würfelzucker her und schenkte die ersten, rot gefärbt, seiner Frau zur Erinnerung an den Vorfall. Frau Rad hatte die blutbespritzten Zuckerstücke dennoch ihren Gästen angeboten, da Zucker damals sehr wertvoll war.
- Ab ca. 1850 - Der Zuckerpreis fällt durch die beginnende industrielle Herstellung. Damit entwickelt sich Zucker zum Gegenstand des täglichen Bedarfs, siehe hierzu auch Abschnitt: Beginn der industriellen Herstellung von Zucker aus Rüben.

Zuckersorten

Da im Folgenden öfters von Raffinade gesprochen wird, sei hiermit angemerkt, dass es sich dabei um durch Raffination gereinigten, weißen Zucker handelt.
- Basterdzucker: fein kristallin, zur Herstellung von Backwaren, feucht, krümelig, inverthaltig.
- Brauner Zucker: grob auskristallisiert, Zwischenprodukt bei der Zuckerherstellung. Anhaftender Sirup verleiht dem Zucker Färbung und klebrige feuchte Konsistenz.
- Dekorierzucker: feinster Puderzucker und Reisstärke, zur Dekoration von Gebäck, da auf warmem Gebäck nicht schmelzend.
- Demerara-Zucker: Weißer Rohrzucker, der mit Melasse aus Zuckerrohr versetzt ist. Er bildet ein großes, leicht klebriges, blaßbraunes Kristall. Er wird häufig zu Kaffee serviert und auch bei der Herstellung von Gebäck und Süßigkeiten verwendet.
- Einmachzucker: meist aus einfachem Weisszucker hergestellt, enthält jedoch häufig als Zusatz Pektin, um das Gelieren der Früchte zu beschleunigen.
- Farin: Feiner, mehlartiger Zucker, durch Zufügen von Sirup braun gefärbt.
- Flüssiger Zucker: häufig in Nahrungsmittelindustrie angewandt; aus konzentrierter Zuckerlösung.
- Fondant: gerührte Masse aus gekochtem Zucker, für die Zubereitung von Gebäck, Pralinen und Konfekt.
- Gelierzucker: für Konfitüren, Gelees und Marmeladen; aus Raffinade mit Pektin, Zitronensäure oder Weinsäure als Geliermittel.
- Grießzucker: Grießzucker ist ein grobkörniger Kristallzucker. Kristallzucker wird in den Korngrößen Grießzucker, Sandzucker und Kastorzucker angeboten.
- Hagelzucker: sieht aus wie kleine Hagelkörner, zum Verzieren von Gebäck; aus Raffinade durch Agglomerieren hergestellt.
- Instantzucker: Rasch lösliche Raffinade, besitzt bei gleicher Süßkraft doppeltes Volumen.
- Invertzucker: Durch Hydrolyse (Inversion) von Saccharose entstandenes Gemisch, halb aus Traubenzucker, halb aus Fruchtzucker.
- Isoglucose: (auch "Glukosesirup", "Corn Sirup", "Maissirup", "Maiszucker"), in Getränken und Obstkonserven verwendet, dem Invertzucker verwandt. Vorwiegend aus Maisstärke hergestellt.
- Kandisfarin: Brauner Kandis mit kleinerer Kristallgröße. Geringere Reinheit als Kandis.
- Kandiszucker: Zuckerkristalle von unterschiedlicher Größe und Farbe; entsteht durch langsames Auskristallisieren reiner Zuckerlösung. Um braunen Kandis zu erhalten, wird karamellisierter Zucker zugefügt; gleiche Süßkraft wie Raffinade.
- Karamell: Durch Erhitzen von Traubenzucker oder Rohrzucker auf 150 bis 180°C entstehende braune Masse, die nicht kristallisiert.
- Läuterzucker: Klarer, dickflüssiger Sirup aus Invertzucker und wenig Wasser, wird meist für die Herstellung von Mixgetränken (Cocktails etc.) eingesetzt, da auch kalt schnell löslich.
- Maltose/Malzzucker: Aus Stärke gewonnener Zucker, der bei der Produktion von Alkohol zum Einsatz kommt.
- Melasse: als dunkelbrauner Sirup verbleibender "Produktionsrest" der Zuckerherstellung; dient der Alkohol- oder Hefenherstellung, wird auch als Viehfutter verwertet. Melasse aus Zuckerrohr dient der Rumherstellung.
- Milchzucker: ("Laktose", "Sandzucker") in der Milch vorkommend, besteht aus Glukose und Galaktose. In der Pharmakologie häufig als Grundlage für Tabletten dienend. Wird von vielen Menschen, besonders Nichteuropäern, genetisch bedingt nicht vertragen.
- Perlzucker: andere Bezeichnung für Hagelzucker (siehe oben).
- Pilézucker: Weißzucker aus Zuckerplatten in Stücke zerschlagen.
- Puderzucker: fein gemahlene Raffinade; bei der Herstellung von Zuckerglasuren und beim Backen von Makronen verwandt.
- Raffinade: meistgebrauchter weißer Haushaltszucker, aus Zuckerrohr oder Zuckerrüben hergestellt. Besteht zu 99,9 Prozent aus Saccharose, muss besonderen Reinheitsanforderungen entsprechen, in verschiedener Körnigkeit hergestellt.
- Raffinose: nicht süß schmeckender Zucker, kommt in vielen Pflanzen vor. Tritt häufig als Verunreinigung im Haushaltszucker auf.
- Rohrzucker: Zucker, aus Zuckerrohr hergestellt; gleichbedeutend mit Saccharose. Rohrzucker wird häufig im Erzeugerland als Rohzucker abgegeben und in speziellen Zuckerraffinerien aufgelöst, erneut kristallisiert (=raffiniert) und je nach dem Bedarf des lokalen Marktes in verschiedenen Sorten an die Verbraucher abgegeben. Vollrohrzucker ist eingedickter und getrockneter Zuckerrohrsaft ohne weitere Verarbeitung. Er besteht zu 95 Prozent aus Saccharose und anderen Zuckerarten, enthält aber auch Mineralstoffe, Spurenelemente und Vitamine.
- Sirup: Ahornsirup, Rübensirup, Birnendicksaft u. a. Sirupe durch mehrmaliges Kochen des Saftes hergestellt. Hoher Zuckeranteil: (Ahornsirup 65 %, Rübensirup 62 %, Birnendicksaft 78 %).
- Stärkezucker: alle aus Stärke (z.B. Maisstärke) hergestellten Zuckerarten, u.a.: Isoglukose, Stärkesirup, Glukosesirup, Fruktosesirup, Maltodextrin; in der Industrie zunehmend verbreitet, häufige Alternative zur Raffinade.
- Traubenzucker aus Weintrauben hergestellt besteht hauptsächlich aus Dextrose
- Vanillezucker: Feiner weißer Zucker mit echtem Vanillemark gemischt.
- Vanillinzucker: Statt echter Vanille wird Vanillin-Aroma mit feinem weißem Zucker vermischt.
- Weißzucker: auch "Grundsorte", Vorform der Raffinade.
- Würfelzucker: angefeuchtete Raffinade zu Würfeln gepresst, anschließend wieder getrocknet.
- Zuckeralkohole: als Zuckeraustauschstoffe verwendet. Zuckerabbau bei Verdauung langsamer, als normaler Zucker. Bedeutsam für nicht insulinpflichtige Diabetiker z.B. Sorbit, Xylit und Mannit.
- Zuckerkulör: Lösung aus Karamell, zum Färben von Speisen verwendet.

Physiologische und gesundheitliche Aspekte

Karamell] Zucker in der Nahrung wird, anders als Stärke, die erst durch Verdauung in Zucker umgewandelt werden muss, sehr schnell von der Darmwand aufgenommen und ans Blut abgegeben. Er erhöht daher kurzfristig den Blutzuckerspiegel und regt die Insulinausschüttung an. Durch das Insulin wird auch die Aufnahmefähigkeit des Gehirns für Tryptophan aus dem Nahrungseiweiß gefördert, wo es in das Hormon Serotonin umgewandelt wird, das eine stimmungsaufhellende Wirkung besitzt. Der Körper wird also für den Verzehr süßer Nahrung doppelt belohnt: durch einen "Energieschub" und "gute Laune". Diese Effekte halten allerdings nicht lange an, da der erhöhte Blutzuckerspiegel schnell wieder abgebaut wird. Bei stärkehaltigen Nahrungsmitteln wird der Zucker dagegen, durch den Verdauungsprozess verzögert, gleichmäßiger ans Blut abgegeben. 2003 wurde im Auftrag der World Health Organization und der Food and Agriculture Organization (FAO) ein Report von einem Gremium internationaler Experten erstellt. Er konstantierte, dass wer sich gesund ernähren wolle, nicht mehr als 10% seiner Nahrungsaufnahme aus Zucker beziehen sollte. Eine Langzeitstudie des Kopenhagener Bispebjerg-Spitals mit 5200 Männern zeigte, dass das Risiko einer Gewichtszunahme bei jenen Probanden, die ihre täglichen 5-6 Tassen Kaffee mit je zwei Stück Zucker süßten, um 40 Prozent geringer war als bei jenen, die darauf verzichteten. Als Erklärung dafür geben die Forscher eine mögliche stoffwechselanregende und appetitzügelnde Wirkung des süßen Kaffees an. Zucker und Sucht: Gelangt Zucker in die Blutbahn, löst er dort die Sekretion von Serotonin aus, das auch als Schmerzblocker bei Verletzungen ausgeschüttet wird. Nach ca einer halben Stunde fällt der Blutzuckerwert und löst eine Hypoglykamie aus http://de.wikipedia.org/wiki/Hypoglykämie. Das Gefühl der Schlappheit verbunden mit Heißhunger-Gefühl kann dann wieder mit Süßem bekämpft werden - ein Teufelskreis entsteht. Es ist ist immer noch umstritten, ob bei der Ernährung zwischen schon im Essen enthaltenem Zucker und vom Menschen hinzugefügtem unterschieden werden muss. Auf jeden Fall erhöhen versteckte Zucker in der Nahrung das Risiko, an Übergewicht/Adipositas zu leiden. Anders als der Name vermuten lassen könnte, wird die Zuckerkrankheit nicht direkt durch Zuckerkonsum verursacht. Sie beruht nach heutigem Wissensstand entweder auf einer Autoimmunreaktion, die die Bauchspeicheldrüse schädigt (Typ 1) oder auf einer genetischen Disposition zur Insulinresistenz (Typ 2), die besonders durch Übergewicht und Bewegungsmangel zum Tragen kommen kann, und deren Folge eine Zuckerunverträglichkeit ist. Zucker in der festen Nahrung sowie in süßen Getränken und Säften (Babynahrung!!!) ist von großer Bedeutung für die Entstehung von Zahnkaries, da im Mundraum lebende Streptokokken überschüssigen Zucker in Säuren umwandeln, die Mineralien aus dem Zahnschmelz lösen und ihn so schädigen. In der Alternativmedizin wird Zucker - besonders als Raffinade, also fast reine Saccharose - mit verantwortlich gemacht für eine Beeinflussung des körpereigenen Säure-Basen-Haushalts in Richtung eines geringeren pH-Werts, einer Übersäuerung. Sie gilt in der Naturheilkunde als mitverantwortlich für verschiedene Erkrankungen wie Rheuma, Migräne, Schlaganfall und Herzinfarkt, teilweise auch für Krebs. Als Indiz für eine Übersäuerung des Körpers gilt dabei der pH-Wert des Urins. Bei diesen Theorien handelt es sich um rein erdachte Behauptungen, Rückschlüsse vom Säuregehalt des Urins auf den des Körpers sind ernährungsmedizinisch nicht anerkannt, ebenso konnten Zusammenhänge zwischen Säure-Basen-Status und den genannten Krankheiten nicht wissenschaftlich belegt werden. Allgemein wird empfohlen, Zucker bzw. zuckerhaltige Lebensmittel nur in Maßen zu konsumieren um eine ausgewogene Ernährung zu gewährleisten

Beginn der industriellen Herstellung von Zucker aus Rüben

Andreas Sigismund Marggraf hatte 1747 nachgeweisen, dass im Rübensaft Zucker enthalten ist. Die Fabrikationsverfahren, die sein Schüler Franz Karl Achard um 1800 entwickelte, führten 1825 zur Entstehung der Rübenzuckerindustrie, die bereits Ende des 19. Jahrhunderts im Weltmaßstab ebensoviel Zucker erzeugte wie die traditionelle Rohrzuckerindustrie. Der Landwirtschaft war es gelungen, Rüben mit hohem Zuckergehalt zu züchten. Ganze Landstriche, wie die Magdeburger Börde, stellten sich auf den Anbau von Rüben ein. Diese Monokulturen, die viel Dünger benötigten, stimulierten ihrerseits die Entwicklung der Düngemittelindustrie. Viele Chemiker und Techniker machten, mit Rationalisierung und Automatisierung, trotz der saisonbedingten relativ geringen Auslastung der Fabriken (der so genannten Kampagne) die Rübenzuckerindustrie rentabel. Zu den Pionieren der Rübenzuckerindustrie gehört Adolph Frank, der 1858 ein Patent zur Scheidung und Reinigung von Rübensäften erhielt.

Siehe auch


- Zuckeraustauschstoffe
- Süßstoffe
- Stevia (pflanzlicher Zuckerersatzstoff aus Südamerika)
- Luo Han Guo (pflanzlicher Zuckerersatzstoff aus China)

Literatur


- Henry Hobhouse: Sechs Pflanzen verändern die Welt. Chinarinde, Zuckerrohr, Tee, Baumwolle, Kartoffel, Kokastrauch. 4. Auflage. Klett-Cotta, Hamburg 2001, ISBN 3-608-91024-7 (spannend zu lesende Geschichte mit komplett anderer Perspektive)
- Sidney W. Mintz: Die süße Macht. Kulturgeschichte des Zuckers. 2. Auflage. Campus, Frankfurt a. Main/New York 1992, ISBN 3-593-34721-0 (Originaltitel: Sweetness and power.)
- Max O. Bruker: Zucker, Zucker…. Krank durch Fabrikzucker. Emu-Verlag, Lahnstein 1991, ISBN 3-891-89034-6
- van der Poel, P.W., Schiweck, H., Schwartz, T.: Zuckertechnologie, Rüben- und Rohrzuckerherstellung 1. Auflage. Dr. Albert Bartens KG 1998, ISBN 3-87040-70-6

Weblinks


- [http://www.medizinfo.de/ernaehrung/zucker.htm
- [http://www.dtmb.de/Zucker-Museum/ Berliner Zucker-Museum]
- [http://www.wdrmaus.de/sachgeschichten/zuckerwuerfel/ Sendung mit der Maus: Zuckerwürfel]
- [http://www.medizinfo.com/ernaehrung/zucker.htm Zucker und seine Namen]
- [http://www.lexi-tv.de/lexikon/thema.asp?InhaltID=1532&Seite=1 Lexi-TV] zum Thema Zucker
- [http://www.suedzucker.de/produkt/schema/index.shtml Zuckerherstellung (www.suedzucker.de)]
- [http://www.das-eule.de/editorial12004.html Zucker: süße Mythen] - aus EU.L.E.n-Spiegel 1/2004
- [http://www.zucker.prv.pl/ "Zucker" in 220 Sprachen.]
- [http://www.oew.org/de/aktuellesartikel.php?id=106 Was ist Zucker? (Quelle: OEW)]
- [http://www.oew.org/de/machmitartikel.php?id=113 Coca Cola und Zucker? (Quelle: OEW)]
- [http://www.oew.org/de/aktuellesartikel.php?id=110 Zucker - die süße Falle? (Quelle: OEW)] Kategorie:Süßmittel Kategorie:Lebensmittel Kategorie:Biomasse ja:糖

Glykoside

Ein Glykosid (R-O-Z) ist eine Verbindung bei der ein Alkohol (R-OH) über eine glykosidische Bindung an einen Zuckerteil (Z) gebunden ist. OR kann nach IUPAC-Nomenklatur sowohl ein anderer Zucker als auch eine beliebige andere Hydroxylverbindung (Alkohol) sein, allerdings kein Acylrest. Liegt statt eines Acetals ein Thioacetal R-S-Z oder Selenoacetal R-Se-Z vor, so spricht man von einem Thioglykosid bzw. Selenoglykosid. N-Glykosyl-Verbindungen R-NR´-Z sollen besser als Glykosylamine bezeichnet werden. C-Glykosylverbindungen R-CR´R´´-Z sollen als Glykosylderivate bezeichnet werden. Der Zuckerteil Z wird als Glykon bezeichnet. OR wird als Aglykon bezeichnet, wenn es sich um einen Nichtzucker handelt. Die glykosidische Bindung Bei der glykosidischen Bindung liegt der Aldehyd der Aldosen (z. B. Glukose) oder die Ketofunktion der Ketosen (z. B. Fruktose) als zyklisches Vollacetal vor. Ein Acetal ist das Kondensationsprodukt aus einem Aldehyd oder Keton und einem (Halbacetal) oder zwei Alkoholen (Vollacetal). Vollacetale sind stabil gegen basische und neutrale bis schwach saure wäßrige Lösungen, hydrolysieren jedoch in Gegenwart starker Säuren. Kohlenhydrate (Zucker) sind Polyhydroxyverbindungen, d. h. sie haben mehrere Alkoholfunktionen, und liegen daher meist als energetisch sehr günstiges zyklisches Halbacetal vor, reagieren also mit sich selbst unter Ringbildung. Das ehemalige Carbonylsauerstoffatom bildet eine exozyklische OH-Gruppe, der Sauerstoff der Hydroxylgruppe bildet den endozyklischen Ringsauerstoff. Da die Halbacetalform der Aldosen in wäßriger Lösung mit der offenkettigen aldehydischen Form im Gleichgewicht liegt, reduziert eine Glukose-Lösung Fehlingsche Lösung. Zucker bilden mit den verschiedensten Alkoholen HOR ein zyklisches Vollacetal, bei dem statt einer exozyklischen Hydroxylgruppe ein exozyklischer Substituent OR vorliegt. Ein solches Vollacetal ist in wäßriger Lösung stabil und reduziert Fehlingsche Lösung daher nicht, es sei denn das Aglykon selbst wirkt reduzierend, z. B. wenn es sich widerum um einen Zucker handelt. In stark saurer wäßriger Lösung werden Glykoside zu einem oder mehreren Monosaccharid(en) und dem Alkohol gespalten. Das klassische Nachweis-Kriterium für ein Glykosid ist daher die Beständigkeit gegen Fehlingsche Lösung ohne vorherige Hydrolyse und Reduktion von Fehlingscher Lösung nach saurer Hydrolyse. Bei Vorliegen eines reduzierenden Aglykons, z. B. einem weiteren Zucker, greift dieses Kriterium allerdings nicht. Da erste Untersuchungen pharmazeutischer pflanzlicher Formulierungen (Formulierung = Darreichungsform) mit diesen klassischen Untersuchungsmethoden erfolgten, werden in der Pharmazie die unten angegebenen pflanzlichen Wirkstoffe als Glykoside bezeichnet, obwohl die Glykoside eine weit über diese kleine Gruppe hinausgehende Bedeutung haben. Stereochemie Durch die Bildung des glykosidischen Vollacetals wird die prochirale Carbonylfunktion chiral, d. h. es bildet sich ein neues Stereozentrum, das sogenannte anomere Kohlenstoffatom oder anomere Zentrum. Die beiden resultierenden Diastereomere (Anomere) werden als α- bzw. β-Glykosid bezeichnet. Bildet der Zucker einen Fünfring, so handelt es sich um ein Glykofuranosid. Bildet er einen Sechsring, so spricht man von einem Glykopyranosid. Bedeutung Was die Peptid-Bindung bei den Aminosäuren ist, ist die glykosidische Bindung bei den Kohlenhydraten, da sie durch eine leicht reversible Kondensationsreaktion eine stabile Verknüpfung zu anderen Zuckern oder den verschiedensten Alkoholen ermöglicht. Dadurch ergibt sich für die Kohlenhydrate, die mit Abstand den größten Teil der Biomasse ausmachen, eine gewaltige Strukturvielfalt. Enzyme In biologischen Systemen werden Glykoside durch Glykosidasen zum freien Zucker und dem aglykonischen Alkohol hydrolysiert. Diese Glykosidasen sind mehr oder weniger spezifisch für bestimmte Zucker und eine der anomeren Formen und Ringgrößen. So kann eine α-Mannopyranose-spezifische Glykosidase, eine α-Mannosidase, kein Galaktosid hydrolysieren. Eine α-Galaktosidase kann aber nicht nur α-Galaktopyranoside spalten, sondern manchmal auch ähnliche Glykoside, wie zum Beispiel β-Arabinopyranoside. Glykosyltransferasen hingegen sind hochspezifische Enzyme, die die Übertragung aktivierter Kohlenhydrate (UDP-Zucker) auf einen Alkohol unter Ausbildung einer glykosidischen Bindung katalysieren. Biologie und Pharmazie Glykoside sind in der Natur weit verbreitet. Einige spezielle Glykoside sind sekundäre Pflanzenstoffe (Anmerkung: eigentlich heißt es sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe oder generell Sekundärmetabolite). Dabei klassifiziert man Glykoside anhand der verschiedenen möglichen Aglykone. Die Synthese von Glykosiden ermöglicht es der Pflanze u.a., toxische Stoffe in nicht-toxischer Form zu speichern. Dabei wird das Glykosid z. B. in einer Vakuole gespeichert, was der Kompartimentierung von einer entsprechenden Glykosidase dient. Kommen das Glykosid und die zugehörige Glykosidase, z. B. durch Zerstörung der Pflanzenzelle zusammen, wird das Glykosid hydrolytisch gespalten und der Giftstoff wird freigesetzt und kann seine Wirkung entfalten. In der Heilkunst sind Glykoside in ihrer Wirkung sehr unterschiedlich. Sie werden je nach Aglykon in folgende Untergruppen aufgeteilt:
- Farbstoffglykoside
- Iridoidglykoside
- Herzglykoside
- Phenolglykoside
- Saponinglykoside
- Senfölglykoside

Literatur

Jochen Lehmann, Kohlenhydrate: Chemie und Biologie, 2. neu bearb. und erw. Aufl., Stuttgart; New York: Thieme, 1996.

Weblinks


- [http://www.giftpflanzen.com/giftklassen.html Die Pflanzeninhaltsstoffe]
- [http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d20/20g.htm Botanik online - Glykoside] Kategorie:Stoffgruppe

Lebensmittel

Lebensmittel (früher auch Nahrungsmittel, historisch Viktualien von lat. vivere = leben), werden in der deutschen Basis-Verordnung Lebensmittelrecht (VO 178/2002) wie folgt definiert: :Lebensmittel sind alle Stoffe oder Erzeugnisse, die dazu bestimmt sind oder von denen nach vernünftigem Ermessen erwartet werden kann, dass sie in verarbeitetem, teilweise verarbeitetem oder unverarbeitetem Zustand von Menschen aufgenommen werden (Artikel 2). :Zu Lebensmitteln zählen auch Getränke, Kaugummi sowie alle Stoffe, einschließlich Wasser, die dem Lebensmittel bei seiner Herstellung oder Ver- oder Bearbeitung absichtlich zugesetzt werden. Nach der Verordnung Lebensmittelrecht gehören nicht zu den Lebensmitteln:
- Futtermittel,
- lebende Tiere, soweit sie nicht für das Inverkehrbringen zum menschlichen Verzehr hergerichtet worden sind,
- Pflanzen vor dem Ernten,
- Arzneimittel,
- kosmetische Mittel,
- Tabak und Tabakerzeugnisse,
- Betäubungsmittel und psychotrope Stoffe,
- Rückstände und Kontaminanten. Tabak =Funktionen von Lebensmitteln= Die Funktionen der Lebensmittel können aufgrund von ihrem Nutzen wie folgt eingeteilt werden:

Nährwert

Der Nährwert ist ein Maß um den physiologischen Brennwert eines Lebensmittels zu qualifizieren und quantifizieren. Meist fasst man unter dem Begriff Nährwert nur den Brennwert, also die dem Körper zur Verfügung gestellte Energie zusammen.

Grund- und Hauptnährstoffe

Nahrungsinhaltsstoffe, die dem Körper Energie und zum Teil nach erfolgtem Umbau im Körper auch Bausteine für Wachstum und Körpererneuerung liefern. Zu diesen Grundnährstoffen gehören Proteine, Fette und Kohlenhydrate. Diese Komponenten der einzelnen Lebensmittel liefern dem Körper in erster Linie Energie. Sie werden deshalb auch als Brennstoffe bezeichnet.
- Kohlenhydrate und Proteine liefern je 17,2 kJ/g und
- Fette 36,9 kJ/g

nicht-energieliefernde Nahrungsbestandteile

Nicht-energieliefernde Nahrungsbestandteile können zwar auch Energie liefern, jedoch ist dies nicht der Hauptzweck. Vereinfacht werden sie auch als Baustoffe bezeichnet.
- Proteine 17,2 kJ/g oder mehr Proteine sind wegen der Aminosäuren für die zelluläre Proteinsynthese notwendig.
- Ballaststoffe, unverdaulich ausgeschiedene, wie z. B. Cellulose
- Mineralstoffe werden vor allem für die Erregungsleitung, Elektrolyte und die Knochenstruktur benötigt.
- Wasser (H2O) Wasser erfüllt wichtige Transport- und Elektrolytfunktionen in den Zellen und den Blutgefäßen.

Wirkstoffe

Ebenfalls zu den nicht-energieliefernden Nährstoffen zählt man die Wirkstoffe. Sie sind meist essentiell.
- Vitamine
- sekundäre Pflanzenstoffe
- Spurenelemente Spurenelemente wirken oft als Coenzyme.

weitere mögliche Lebensmittelbestandteile


- Aromastoffe Diese regen den Appetit und die Verdauung an.
- Geschmackstoffe
- Lebensmittelzusatzstoffe

Genusswert

Sensorische Wahrnehmung mit den menschlichen Sinnen
- optische Wahrnehmung
- akustische Wahrnehmung
- trigeminale Wahrnehmung
- olfaktorische Wahrnehmung
- gustatorische Wahrnehmung
- haptische Wahrnehmung
- Kälteempfindung
- Wärmeempfindung
- Schmerz
- Kinästhetische Wahrnehmung

Gesundheitswert

Vielen Lebensmitteln wird eine natürliche Heilkraft nachgesagt, was wissenschaftlich schwer zu beweisen ist. Diätlebensmittel dienen der speziellen Ernährung z. B. von Diabetikern, verfügen oftmals aber leider nicht über einen geringeren Brennwert ( Kalorien) und weniger Fett als herkömmliche Nahrung. Der Gesundheitswert (biologischer Wert, ernährungsphysiologische Qualität) wird u. a. bestimmt durch den Gehalt an Nährstoffen (Protein, Fett, Kohlenhydrate, Vitamine, Mineralstoffe und sekundäre Pflanzenstoffe), durch physiologische Faktoren wie Verdaulichkeit, Sättigungswirkung und Bekömmlichkeit sowie durch hygienisch-toxikologische Faktoren wie Gehalt an Rückständen und bestimmten Mikroorganismen. =Lebensmittelgruppen=
- Backwaren
- Eier
- Fett- und Ölprodukte (Butter, Margarine, Schmalz u.a.)
- Fisch
- Fleisch
- Gemüse
- Getreide und Teigwaren (Brot, Nudeln u.a.)
- Gewürze
- Milchprodukte (Joghurt, Käse, Milch, Quark, Sahne, Speiseeis u.a.)
- Obst
- Pilze
- Suppen, Saucen, Bouillons
- Süßwaren (Honig, Marmelade, Schokolade, Sirup, Zucker u.a.) =Lebensmittelkennzeichnung= Für den Verbraucher von besonderer Bedeutung ist die Kennzeichnung der Lebensmittel. Nur so kann er die Informationen erhalten, um beim Kauf von Lebensmitteln die Ware zu beurteilen. Die Kennzeichnung von Lebensmitteln ist in vielfältigen deutschen und europäischen Rechtsnormen festgelegt. Ein Bestandteil der Lebensmittelkennzeichnung ist z.B. die Veterinärkontrollnummer. =Rechtsgrundlagen (D)= Viele Gesetze und Verordnungen regeln die Herstellung, die Kennzeichnung und den Verkauf von Lebensmitteln in Deutschland und allen anderen Ländern Europas. Es wird angestrebt, das Lebensmittelrecht EU-weit zu harmonisieren. In Deutschland gibt es eine Fülle von Rechtsnormen (Gesetze, Verordnungen, DIN-Normen), die diesen Bereich regeln. Die wichtigsten seien hier genannt:
- Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch (LFGB); früher: Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetz, (LMBG)
- Lebensmittelkennzeichnungs-Verordnung, (LMKV)
- Lebensmittelhygiene-Verordnung, (LMHV)
- Zusatzstoffzulassungs-Verordnung, (ZZulV)
- Eichgesetz = Der Lebensmittelbegriff in der Vollwerternährung = Während das deutsche Lebensmittelrecht nur den Begriff „Lebensmittel“ kennt, wird im Kontext der Vollwerternährung zwischen Lebens- und Nahrungsmitteln unterschieden. Dort werden als Lebensmittel nur solche Nahrungsmittel bezeichnet, die nicht konserviert und insbesondere nicht über 43 °C erhitzt wurden. Durch das Erhitzen können wichtige Nahrungsbestandteile (wie Vitamine etc.) zerstört werden; das Nahrungsmittel „lebt“ dann nach der Vorstellung der Vollwerternährung nicht mehr und wird deshalb geringerwertig als „Nahrungsmittel“ eingestuft. Drogen und Genussmittel, wie Tabak oder Alkohol werden auch vom Menschen aufgenommen, dienen jedoch nicht dem Aufbau oder Unterhalt des menschlichen Körpers. =Siehe auch= Bundeslebensmittelschlüssel, Fast Food, Genetisch modifizierte Nahrungsmittel, Genusstauglichkeitskennzeichen, Getränk, Grundnahrungsmittel, Lebensmitteltechnologie, Lebensmittelzubereitung, Mindesthaltbarkeitsdatum =Weblinks=
- [http://www.lebensmittel-verzeichnis.de/ Lebensmittelverzeichnis]
- [http://ernaehrungs.info/ Lebensmitteldatenbank und Ernährungsinformationen - Ernährungs.info]
- [http://www.was-wir-essen.de/ Informationen zu Lebensmitteln beim aid infodienst Verbraucherschutz Ernährung Landwirtschaft e.V.]
- [http://www.cma.de/wissen.php Informationen zu landwirtschaftlich erzeugten Lebensmitteln (CMA)]
- [http://europa.eu.int/servlet/portail/RenderServlet?search=DocNumber&lg=de&nb_docs=25&coll=&in_force=NO&an_doc=2002&nu_doc=178&type_doc=Legislation Basis-Verordnung Lebensmittel-Recht (VO 178/2002)] Kategorie:Lebensmittel ja:食品 simple:Food th:อาหาร

Zellsaft

Als Zellsaft wird die wässrige Lösung in den Vakuolen von Pflanzenzellen und Einzellern bezeichnet. Zellsaft enthält Ionen und organischen Verbindungen, vor allem Zucker, Säuren und Farbstoffe. Er enthält allerdings nur sehr wenig Proteine, weshalb er als nicht-plasmatisch gilt. Kategorie:Pflanzenphysiologie

Landpflanzen

Die Landpflanzen (Embryophyta) sind eine Gruppe von Pflanzen (Plantae), die aus den Grünalgen (Chlorophyta) hervorgegangen sind. Erste Nachweise für Landpflanzen stammen aus dem erdgeschichtlichen Zeitalter des späten Ordoviziums. Dabei handelt es sich um moosähnliche Organismen. Sämtliche Landpflanzen zeichnen sich durch eine Wuchsrichtung aus, die von der Erdanziehungskraft und dem Lichteinfall bestimmt wird. Sprosse sind positiv phototrop und negativ geotrop, wachsen also vom Boden weg in Richtung Sonneneinstrahlung, für Wurzeln gilt die umgekehrte Tendenz. Kategorie:Pflanzentyp ja:植物

Tiere

Wissenschaftlich bilden die Tiere ein Reich der Domäne der Eukaryoten. Das Tierreich ist in diverse Untergruppen untergliedert, darunter auch die Stämme, die auch Phyla genannt werden. Die Naturwissenschaft von den Tieren ist die Zoologie. Tiere sind Lebewesen, die ihre Energie nicht durch Photosynthese gewinnen, sondern sich von anderen tierischen oder pflanzlichen Organismen ernähren und Sauerstoff zur Atmung benötigen. Die meisten Tiere sind ortsbeweglich und mit Sinnesorganen ausgestattet. Naturwissenschaftlich gesehen ist auch der Mensch als Tier zu betrachten. Die Verhaltensbiologie hat gezeigt, dass höher entwickelte Tiere sich komplizierterer Verhaltensmuster und gewisser Zeichensysteme bedienen (Tiersprache). Auch zu abstraktem Denken zeigen sich neben dem Menschen einige Tierarten zumindest in Ansätzen fähig. Außer dem Menschen sind allerdings keine Tierarten bekannt, die in der Lage sind, hochentwickelte Kulturen hervorzubringen. Die in den meisten Sprachen übliche Unterscheidung zwischen Mensch und Tier ist wissenschaftlich gesehen jedoch nicht haltbar. Zum Verhältnis des Menschen zu anderen Tieren („Mensch-Tier-Verhältnis“) siehe auch Philosophische Anthropologie. Meist werden die Tiere heute mit den Vielzellern gleichgesetzt. Traditionell werden jedoch auch eine ganze Gruppe von Einzellern, die Protozoa zu den Tieren gerechnet. Dies kann biologisch allerdings nicht mehr gerechtfertigt werden. Die mit den eigentlichen Vielzellern am engsten verwandte Gruppe sind die Kragengeißeltierchen (Choanoflagellata). Sie werden in dieser Systematik mit zu den Tieren gezählt. Die evolutionäre Schwestergruppe der Tiere sind dann interessanterweise die Pilze, die traditionell zu den Pflanzen gerechnet wurden. Tiere (in dieser Definition) und Pilze zusammen werden auch als Opisthokonthen bezeichnet.

Tiere und der Mensch

Tiere werden vom Menschen seit frühesten Zeiten verehrt, bekämpft und auch als Nutz- oder Haustiere gehalten. Der Mensch unterscheidet je nach dem gegenseitigen Verhältnis:
- Heilige Tiere
- Wildtiere
- Nutztiere, (Vieh, Zugtiere, Schlachttiere)
- Haustiere
- Schädlinge und Nützlinge Heilige Tiere können lebendige Manifestationen von Tiergöttern sein, die beispielsweise im Alten Ägypten vielfach verehrt wurden. Im Verlauf von rituellen Handlungen können Tiere auch als Opfer dienen. Siehe auch: Systematik des Tierreiches, Rekorde im Tierreich, seltene und endemische Tiere Deutschlands

Weitere Informationen

Weblinks


- [http://Das-Tierlexikon.de Tierlexikon]
- [http://Tierwissen.de Tierwissen] ! ja:動物 ko:동물 ms:Haiwan simple:Animal th:สัตว์ zh-min-nan:Tōng-bu̍t

Mikroorganismen

Mikroorganismen, manchmal umgangssprachlich auch "Mikroben" genannt, sind mikroskopisch kleine Lebewesen, die als einzelne Individuen mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind. Erst in Massen, etwa in einer Kolonie, wie sie beispielsweise auf einem Nährboden entsteht, werden sie für das bloße Auge sichtbar. Ansonsten sind sie nur mit Hilfe eines Vergrößerungsinstruments, zum Beispiel eines Mikroskops, zu erkennen und zu beobachten. Die meisten Mikroorganismen sind Einzeller. Beispiele für Mikroorganismen sind Bakterien (Beispiel: zur Herstellung von Sauermilchprodukten verwendete Milchsäurebakterien), viele Pilze (Beispiel: für Gärungen und zum Backen verwendete Hefen), mikroskopische Algen (Beispiel: die zur Ergänzung der Nahrung verwendeten Chlorellen) und Protozoen (Beispiel: Pantoffeltierchen Paramaecium und die Malaria-Erreger Plasmodium).

Fakten über Mikroorganismen


- Mikroorganismen erschienen auf der Erde erstmals vor etwa 3,8 Milliarden Jahren - zum Vergleich: Vielzeller entwickelten sich erst vor etwa 600 - 550 Millionen Jahren im Neoproterozoikum und der moderne Mensch erschien sogar erst vor etwa 130.000 Jahren.
- Mikroorganismen sind unerlässlich zur Erhaltung des Lebens auf unserem Planeten.
- Mikroorganismen übertreffen alle anderen Spezies bei weitem an Zahl und stellen den größten Anteil an lebender Materie.
- Etwa 60 % der Biomasse unserer Erde besteht aus Mikroorganismen.
- Weniger als 0,5 % der geschätzten 2 bis 3 Milliarden Spezies der Mikroorganismen wurden bislang entdeckt und klassifiziert.
- Mikroorganismen treiben die für das Leben auf unserem Planeten wichtigen geochemischen Stoffumsetzungen an und beeinflussen das globale Klima.
- Die mikrobielle Verstoffwechselung kritischer chemischer Elemente wie Kohlenstoff oder Stickstoff trägt dazu bei, die Erde bewohnbar für alle anderen Lebewesen zu halten.
- Mikroorganismen erzeugen mindestens die Hälfte des elementaren Sauerstoffs (O2) des Planeten.
- Mikroorganismen gedeihen in einer erstaunlichen Vielfalt sehr unterschiedlicher Habitate, sowohl in extremer Hitze, Kälte, Strahlung, Druck, Dunkelheit, als auch in salziger, saurer und alkalischer Umgebung. Oft leben sie da, wo keine anderen Lebewesen existieren können, und beziehen ihre Nährstoffe ausschließlich aus anorganischem Material (Siehe hierzu auch: Extremophile).
- Die ungewöhnlichen Fähigkeiten von Mikroorganismen spiegeln sich in der Vielfalt der ökologischen Nischen wider, die sie besetzen können. Diese wiederum könnten sich als Quelle für noch unbekannte Gene und Organismen erweisen, die wertvoll für Gebiete sind wie der Biotechnologie (siehe hierzu zum Beispiel Polymerase), Energiegewinnung, biologischer Abbau von Abfall und Schadstoffen und vieles mehr.
- Die Zusammensetzung der Biozönose hinsichtlich ihrer Arten (engl.: diversity pattern = "Vielfältigkeitsmuster") in einem Biotop und ihre eventuellen Änderungen können zur Überwachung (engl.: monitoring) des Biotops beziehungsweise zur Vorhersage von Änderungen in einem Ökosystem genutzt werden.
- Mikroorganismen stellen die Wurzeln des Stammbaums des Lebens auf der Erde dar.
- Die Genome von Mikroorganismen sind von geringer Größe und daher relativ einfach zu erforschen: gewöhnlich bestehen sie aus nicht mehr als 10 Millionen DNA-Basen, im Vergleich zu den etwa 3 Milliarden Basen des Genoms von Menschen oder Mäusen.
- Mikrobielle Lebensgemeinschaften sind hervorragende Modelle für das Verständnis biologischer Wechselwirkungen (in Ökosystemen) und der Evolution.
- Auf und im menschlichen Körper existieren etwa 10 bis 100 mal mehr Mikoorganismen (vor allem Bakterien), als menschliche Zellen, aus denen ein Mensch besteht: 1 Billiarde (1015) Mikroorganismen gegenüber 10 - 100 Billionen (1013 - 1014) menschliche Zellen.
- In einem einzigen Gramm menschlichen Kots befinden sich etwa 100.000.000.000 Mikroorganismen, von denen normalerweise aber kein einziger einen gesunden Menschen krank macht.
- Gesunde Menschen haben alle nahezu den gleichen Besatz von Mikroorganismen in Darm, Mund und Nase sowie auf der Haut.
- Mikroorganismen, genauer die Milchsäurebakterien, sorgen für eine saures Milieu (pH 3,8 - 4,5) in der Vagina der Frau (bzw. weiblichen Säugetieren) und verhindern so bakterielle Infektionen.
- Bald nach dem Tod werden Mensch und Tier von den eigenen Darmmikroorganismen zersetzt; die intakten Schleimhäute lebender Organismen schützen sie vor den zersetzenden Bakterien im Darm.
- Die meisten Mikroorganismen verursachen keine Krankheiten.
- Es gibt Bakterien, die sich alle 20 min verdoppeln. Siehe auch: Algen, Bakterien, Haushaltshygiene, Infektiologie, Infektion durch Protozoen, Infektionskrankheit, Krankheitserreger, Liste häufiger Infektionskrankheiten, Pilze, Pilzinfektion, Protozoen Syndrom, Virusinfektion

Weblinks


- [http://www.microbes.info/ The Microbiology Information Portal] Englischsprachige Portalseite zu allen Aspekten des Themas "Mikroorganismen & Mikrobiologie"
- [http://www.microbialgenome.org/ Microbial Genome Program] Sehr informative englischsprachige Seite des U.S. Department of Energy (DOE) Office of Science Mikroorganismen
- [http://umbbd.ahc.umn.edu/ The University of Minnesota Biocatalysis/Biodegradation Database] (engl.) Kategorie:Mikrobiologie ja:微生物 ko:미생물 th:จุลินทรีย์

Wasserpflanzen

Wasserpflanzen (Hydrophyten, aus griech.: hydros - Wasser und phytos - Pflanze) sind Pflanzen-Arten die sich an das Leben im Wasser angepasst haben; sie leben dauernd oder doch meistens im Wasser und zwar entweder völlig oder größtenteils untergetaucht oder sie schwimmen während der Vegetationsperiode ganz oder mit ihren Blättern an der Wasseroberfläche und blühen und fruchten dort. Da für Unterwasserpflanzen Spaltöffnungen zur Transpiration wenig sinnvoll sind, besitzen sie dementsprechend keine. Bei schwimmenden Wasserpflanzen hingegen, beispielsweise der Seerosen, befinden sich Spaltöffnungen an ihrer Oberseite der Blätter. Es ist auch wenig sinnvoll für Wasserpflanzen, dass sie Xylem ausbilden, da sie kein Wasser transportieren müssen. Jedoch muss die Luft in der Pflanze zirkulieren können, so dass spezielle Zellen zum Lufttransport ausgebildet werden. Sie können entweder frei schwimmen, wie die Wasserhyazinthen, oder haben Wurzeln, die sich unter Wasser bis zum Boden ausstrecken wie Lotus. Im Wasser leben häufig viele Parasiten; besonders in Südostasien wird der Riesendarmegel über Cercarien übertragen, die sich auf Wasserpflanzen encystiert haben (Metacercarien) und dann roh verzehrt werden.

Wasserpflanzenvertreter


- Kleine Wasserlinse
- Schwimmfarngewächse
- Wasserlilie
- Wassersterngewächse
- Wasserpest
- Wassersalat
- Wasserschläuche
- Seerosengewächse

Zur menschlichen Ernährung verwendete Wasserpflanzen


- Wassernuss (Trapa natans)
- Wasserkastanie (Eleocharis dulcis)
- Indischer Lotus (Nelumbo nucifera)
- Wassermimose (Neptunia oleracea)

Zur tierischen Ernährung verwendete Wasserpflanzen


- Dickstielige Wasserhyazinthe (Eichhornia)
- Wasserlinsengewächse: Lemna, Spirodela und Wolffia

Siehe auch


- Sumpfpflanzen, Algen, Nutzpflanzen
- Großer Leberegel

Weblinks


- [http://www.hausgarten.net/gartenteich-teich/teichpflanzen-teich.html Wasserpflanzen]
- [http://www.fao.org/documents/show_cdr.asp?url_file=/docrep/005/AD002E/AD002E02.htm The use of sewage in aquaculture] (englisch)
- http://www.wasserpflanzen.net

Meyers K.L. 1888/90

Wasserpflanzen (hierzu Tafel "Wasserpflanzen"), eine durch gemeinsame Lebensbeziehungen ausgezeichnete Gruppe von Gewächsen, die dem äußern Verhalten nach in die Abteilungen der untergetauchten (submersen) und der schwimmenden W. zerfällt. Unter den einheimischen Formen der ersten Gruppe herrscht eine Neigung zur Bildung fein zerschlitzter Blätter vor, welche sich überdies durch den Mangel von Spaltöffnungen auszeichnen und in ihren Oberhautzellen Chlorophyll führen. Selten besitzen sie (z. B. Lobelia Dortmanna, Littorella) gestauchte Achsen mit einer dichten Rosette schmallinealer, schlaffer Laubblätter; die Mehrzahl (wie Myriophyllum, Callitriche, Potamogeton, Zannichellia, Ruppia, Zostera u. a.) entwickelt langgestreckte, sehr dünne und biegsame, sich stark verzweigende Stengel, die von zahlreichen Luftkanälen durchzogen werden und daher im Wasser schwimmen. Ihre Gefäßbündel sind meist entsprechend ihrer Inanspruchnahme durch Zugkräfte zu einem axialen Strang vereinigt und entbehren mehr oder weniger die sklerotischen Elemente. Die Wurzeln fehlen dieser Gruppe der W. entweder ganz (Utricularia, Aldrovandia, Ceratophyllum), oder sie sind als lange, unverzweigte, aus den Knoten hervorbrechende Adventivwurzeln entwickelt. Im Gegensatz zu der erstgenannten Gruppe besitzen die schwimmenden W. Blattbreiten von ovaler oder nierenförmiger Gestalt, welche auf ihrer Oberseite den Bau von Luftblättern zeigen und hier auch Spaltöffnungen führen. Die Wurzeln sind bei dieser Gruppe mit Ausnahme von Wolitia wohl entwickelt und können, wie bei den Wasserlinsen (Lemna) und Hydrocharis morsus ranae, frei im Wasser flottieren. Die Mehrzahl der Schwimmpflanzen, wie Arten von Potamogeton, Ranunculus, Trapa natans, die Seerosen u. a., entwickelt einen Erdstamm (Rhizom), der oberwärts lange Laubtriebe mit Schwimmblättern oder diese direkt trägt. Den W. schließen sich einige als Uferpflanzen zu bezeichnende Gewächse (z. B.. Alisma Plantago, Sagittaria, Sparganium, einige Arten von Ranunculus und Polygonum u. a.) an, welche ebenfalls befähigt sind, unter Umständen an überschwemmten Wohnplätzen Schwimmblätter zu entwickeln. Die W. überwintern teils durch ihre Rhizome oder Knollen, teils dadurch, daß sich bestimmte Zweigenden unter Verwesung der übrigen Teile zu Winterknospen umwandeln, die sich im Schlamm der Gewässer festsetzen und im Frühjahr neue Pflanzen durch Sproßbildung erzeugen. Viele W. bringen ihre Blüten auf mehr oder minder langen Stielen an oder über die Oberfläche des Wassers, um auf diese Weise eine Bestäubung durch den Wind oder durch Insekten, wie bei Hottonia, Arten von Nymphaea, Lobelia, zu ermöglichen; bei andern (Vallisneria, Hydrilla, Elodea) bewirken im Wasser schwimmende Pollenmassen die Befruchtung; bei einer Minderzahl endlich (Najas, Zostera, Ceratophyllum) erfolgt die Befruchtung unter Wasser innerhalb der geschlossenen Blüte. Die in der Regel schwimmfähigen Früchte der W. reifen selten in der Luft, viel häufiger unter Wasser, besitzen oft eine sehr feste innere Steinschale und bisweilen eigentümliche, zum Festhalten im Schlamm dienende Ankerorgane, die bei Trapa in Form von vier starken Stacheln ausgebildet sind. Die geographische Verbreitung der W. ist eine sehr ausgedehnte, jedoch halten sie sich vorwiegend an die Wasserstraßen der Tiefländer und steigen nur mit wenigen Arten in die Hochgebirge auf. Die im Meer wachsenden W., die sogen. Seegräser, von welchen zur Zeit 27 Arten aus den Familien der Hydrocharitaceen und Najadeen bekannt sind, zeigen höchst eigenartige Verbreitungsverhältnisse, die mit der Entstehung der gegenwärtigen Meeresküsten zusammenhängen. Unter den ausländischen, durch kulturgeschichtliche Beziehungen merkwürdigen W. stehen die Seerosen oder Nymphäaceen obenan, zu welchen die Lotosblumen Ägyptens und der Gangesländer gehören. Gegenwärtig wachsen in Ägypten Nymphaea coerulea Sav., mit blauen Blumen und ganzrandigen Blättern, und Nymphaea Lotos L. (s. Tafel, Fig. 3), die weißblütig und gezahntblälterig ist. Beide Arten finden sich auf den altägyptischen Denkmälern häufig dargestellt; auch wurden die Mumien der spätern römisch-griechischen Zeit bisweilen mit Kränzen von Lotosblumen geschmückt Samen und Rhizome beider Arten wurden in alter Zeit gegessen, während dies jetzt nach Schweinfurth nur noch bei den Anwohnern des obern Nilgebiets geschieht. Das Vorkommen des rosablütigen indischen Lotos, des Nelumbium speciosum Willd. (s. Tafel, Fig. 2), im alten Ägypten ist durch monumentale Darstellungen und durch die Schilderung von Herodot, der ihre Frucht treffend mit einem Wespennest vergleicht, unzweifelhaft bezeugt. Gegenwärtig ist jedoch diese herrliche, bei den Indern in uralter Verehrung stehende und von den Dichtern des Orients besungene Pflanze gänzlich aus Ägypten verschwunden und auf die wärmern Teile Asiens und Nordostaustraliens beschränkt; ihr am weitesten nach Westen vorgerückter Standort liegt am Kaspischen Meer: jedoch kommt eine ihr sehr nahe verwandte Art (N. Buchii Ett.) fossil auch in Europa vor. Eine vierte, wegen der Riesendimen