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II: Theorieteil 2: Chemie der Kohlenhydrate
Die Primärstruktur der der Alginsäuren besteht somit aus periodischen Sequenzen
(MM-und GG-Blöcke), die von aperiodischen Sequenzen (MG-
Blöcke) unterbrochen werden. Das Verhältnis von Polymannuronsäure, Polyguluronsäure
und dem alternierenden Segment kann dabei je nach Algenart
variieren.
Guluronsäure hat einen pK a -Wert von 3,65, die etwas stärkere Säure als
Mannuronsäure einen pK a -Wert von 3,38. Aufgrund ihrer pK a -Werte liegen in
Lösung die Carboxyl-Gruppen der Alginsäure größtenteils als Carboxylat-
Anion vor.
In den Zellwänden kommen die Uronsäuren in dicht gepackten Strängen vor,
wobei die Carboxylat-Gruppen der Säuren über zweiwertige Kationen (Mg 2+ ,
Ca 2+ ) miteinander verknüpft sind. In dieser Verknüpfung der verschiedenen
Polyuronsäuren in den Zellwänden der Algen liegt unter anderem die Festigkeit
und Flexibilität der Algen begründet, die den extremen mechanischen Belastungen
durch Meeresströmungen und Wellenbewegungen standhalten.
6.4.2 Gelbildung von Natriumalginat 201
Alginsäure ist in Laugen löslich. In siedendem Wasser hingegen ist Alginsäure
kaum, in organischen Lösungsmitteln und kaltem Wasser praktisch unlöslich.
Alginsäure kann jedoch unter Quellung das 200- bis 300-fache an Masse aufnehmen.
Im Gegensatz zur Alginsäure löst sich Natriumalginat langsam in
Wasser und es kommt zur Ausbildung eines Sols.
Wie man an den Konformationsformeln erkennen kann, unterscheiden sich die
verschiedenen Sequenzvarianten in ihrer räumlichen Struktur, was entscheidend
für die Fähigkeit zur Bildung von Gelen ist. Durch die Anwesenheit von
mehrwertigen Kationen können sich die GG-Ketten parallel anlagern und somit
geordnete Tertiärstrukturen ausbilden. Durch die biaxiale Verknüpfung der
Guluronateinheiten kommt es zur starken Faltung der GG-Blöcke, die dazu
führt, dass „Höhlen“ entstehen, die in etwa dem Durchmesser eines Ca 2+ - Kations
entsprechen (Abb.44). Man spricht von der sogenannten „egg box type“-
Struktur, da sich ähnlich einem Eierkarton durch die Faltung Hohlräume ergeben,
in die sich Kationen einlagern und die elektrostatische Abstoßung der
anionischen Ketten kompensieren (Abb.45,46,47). Es kommt zu einer Chelat-
201 Sticher, O. & Hänsel, R. (2007) S.635ff und Marburger, A. (2003) S.19ff
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