Polyphosphatketten

Polyphosphatketten sind lineare Polymere, die aus wiederholten orthophosphat-Einheiten bestehen und durch energiereiche Phosphoanhydridbindungen verknüpft sind. Die Grundbausteine tragen negative Ladungen, sodass die Ketten in wässriger Lösung meist als Salze mit Metallkationen vorliegen. Die allgemeine Summenformel der wiederholenden Einheit lautet (PO3)n, wobei n die Kettenlänge bezeichnet.

Vorkommen und Funktionen: In Lebewesen kommen Polyphosphate vielfältig vor, insbesondere in Mikroorganismen, Algen und in geringerem Maße auch in höheren Organismen. Sie dienen als Speicherform für Phosphat und Energie, fungieren als Puffer für den pH-Wert, chelieren Metallionen und spielen eine Rolle bei der Stressantwort sowie der Regulation stoffwechselphysiologischer Prozesse. In Zellen werden Polyphosphate oft in speziellen Speicherkörpern wie Acidocalcisomen konzentriert gespeichert.

Biologische Synthese und Abbau: Polyphosphate werden durch Polyphosphatkinasen (z. B. PPK1, PPK2) synthetisiert. Der Abbau erfolgt durch Exopolyphosphatasen (PPX) und andere phosphatase-Enzyme. Die Länge der Polyphosphatketten variiert je nach Organismus, Nährstoffverfügbarkeit und Stressbedingungen und kann sich rasch ändern.

Anwendungen und Regulierung: Industriell finden Polyphosphate breite Verwendung als Sequester- und Verdickungsstoffe, z. B. in Reinigungsmitteln und als Lebensmittelzusatzstoffe zur Regulierung von Textur, Stabilität und Bindung. Beispiele sind Salzstämme wie Natrium-Polyphosphate. Umwelt- und regulatorische Aspekte unterscheiden sich regional; eine erhöhte Freisetzung polyphosphorhaltiger Verbindungen kann zur Eutrophierung beitragen und wird entsprechend gesetzlich reguliert.

Zusammenfassung: Polyphosphatketten sind vielseitige, biogeochemisch bedeutsame Polymere, deren Länge, Ladung und Bindungspartner ihre biologischen Rollen und technischen Anwendungen bestimmen.