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Was sind Kohlenhydrate?

Kohlenhydrate sind die wichtigsten Energielieferanten in einer Zelle und auch Teil der Zusammensetzung von Nukleinsäuren und der Zellwand. Diese auch als Glycide, Kohlenhydrate und Zucker bezeichneten Stoffe sind in der Regel in Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs wie Kartoffeln und Bohnen enthalten und setzen sich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammen. Wir können Glycide in drei Gruppen einteilen, wobei wir als Kriterien ihre Größe und Organisation heranziehen: Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide.

Was sind Kohlenhydrate?

Kohlenhydrate sind Biomoleküle von großer biologischer Bedeutung und bilden die am häufigsten vorkommende Klasse von Biomolekülen auf unserem Planeten. Diese Moleküle bestehen im Wesentlichen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, daher der Name Kohlenhydrate. Es ist jedoch erwähnenswert, dass auch andere Atome in ihren Molekülen vorhanden sein können, wie z.B. Stickstoff in Chitin, das das Exoskelett von Gliederfüßern bildet.

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Funktion der Kohlenhydrate

Kohlenhydrate haben mehrere Funktionen, aber die Hauptfunktion, die diesen Biomolekülen zugeschrieben wird, ist die der Energieversorgung. Erwähnenswert ist auch, dass Kohlenhydrate im Körper als Signalstoffe fungieren, an der Struktur der Zellwand, der Struktur des Exoskeletts von Gliederfüßern und der Bildung von Nukleinsäuren beteiligt sind.

Quellen der Kohlenhydrate

Kohlenhydrate sind hauptsächlich in Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs enthalten.

Wenn von Kohlenhydraten die Rede ist, denken viele Menschen nur an Lebensmittel wie Brot, Kuchen, Nudeln und Süßigkeiten. Diese Lebensmittel sind jedoch nicht die einzigen, die diese Biomoleküle enthalten. Wie wir wissen, betreibt das Gemüse Photosynthese und speichert am Ende dieses Prozesses Kohlenhydrate als Energiequelle für die Pflanze. Daher enthalten alle Lebensmittel pflanzlichen Ursprungs Kohlenhydrate, auch Obst. Auch aus Milch und Honig gewonnene Lebensmittel enthalten Kohlenhydrate.

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Kohlenhydratklassifizierung

Kohlenhydrate können anhand der Größe ihrer Kohlenstoffkette in drei Hauptklassen eingeteilt werden: Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide.

  • Monosaccharide

Die einfachsten Kohlenhydrate werden Monosaccharide genannt, das sind Monomere (Einheiten, die Polymere bilden), aus denen die komplexeren Kohlenhydrate bestehen. Monosaccharide, auch Einfachzucker genannt, werden nach der Anzahl der Kohlenstoffe in ihrem Molekül klassifiziert, das die allgemeine Formel (CH2O)n hat. Es gibt also Triosen mit drei, Tetrosen mit vier, Pentosen mit fünf, Hexosen mit sechs und Heptosen mit sieben Kohlenstoffatomen.

Als Beispiel für ein Monosaccharid sind zwei Pentosen zu nennen, die an der Bildung von DNA und RNA beteiligt sind: Desoxyribose bzw. Ribose. Außerdem haben wir Glukose und Fruktose, zwei Hexosen, die für Lebewesen äußerst wichtig sind. Es ist wichtig zu wissen, dass Glukose mit der Formel C6H12O6 das wichtigste Kohlenhydrat ist, das von den Zellen zur Energiegewinnung verwendet wird.

Glukose wird in unserem Körper von der Zelle zur Energiegewinnung verwendet.

  • Disaccharide

Disaccharide sind Kohlenhydrate, die aus zwei Monosaccharidmolekülen bestehen, die durch glykosidische Bindungen verbunden sind, und die in Wasser löslich sind. Zu den wichtigsten Beispielen gehört die Saccharose, die aus einem Molekül Glukose und einem Molekül Fruktose besteht. Neben Saccharose gibt es Laktose (Glukose + Galaktose) und Maltose (Glukose + Glukose).

Eine wichtige Eigenschaft von Disacchariden ist, dass sie im Gegensatz zu Monosacchariden aufgespalten werden müssen, um als Energiequelle zu dienen.

  • Polysaccharide

Polysaccharide entstehen durch die Verbindung von hunderten oder sogar tausenden von Monosacchariden. Im Gegensatz zu Disacchariden sind sie nicht in Wasser löslich. Diese Unlöslichkeit ist für verschiedene Organismen wichtig, z. B. für Gliederfüßer, die ein Exoskelett aus einem Polysaccharid (Chitin) haben, das sie vor dem Zerschneiden schützt. Neben Chitin können wir als Beispiele für Polysaccharide anführen:

  • Cellulose: Hauptbestandteil der Zellwand von Pflanzenzellen. Es gilt als das in der Natur am häufigsten vorkommende Kohlenhydrat. Obwohl sie vom Menschen nicht verdaut wird, ist Zellulose als Ballaststoff in der Ernährung wichtig.
  • Stärke: Die Hauptenergiereserve der Pflanzen. Es wird durch miteinander verbundene Glukosemoleküle gebildet.
  • Glykogen: Ein Reservekohlenhydrat, das in Tieren vorkommt. Glykogen wird in der Leber und in den Muskeln gespeichert, und wenn der Körper Energie benötigt, wird es in Glukosemoleküle zerlegt. Wie Stärke und Zellulose ist auch Glykogen das Ergebnis der Vereinigung mehrerer Glukosemoleküle.

Polysaccharide, die aus nur einer Art von Monosaccharid bestehen, werden als Homopolysaccharide bezeichnet, und dies ist bei Stärke und Glykogen der Fall. Wenn Polysaccharide zwei oder mehr verschiedene Monosaccharide enthalten, werden sie als Heteropolysaccharide bezeichnet. Ein Beispiel für ein Heteropolysaccharid ist Peptidoglykan, das die Zellwand von Bakterien bildet.

Von Vanessa dos Santos
Biologieprofessorin

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