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Energielieferanten der Zelle - Kohlenhydrate


Allgemeines:
Jedes Lebewesen hat einen gewissen Energiebedarf (Grundumsatz + Leistungsbedarf). Aus diesem Grund sollte auch betrachtet werden, wie Zellen die Energie und "Baumaterial" zur Verfügung gestellt wird, die die Zellen zur Aufrechterhaltung ihrer Funktionen benötigen. Im ersten Teil sollen gängige "Kohlenhydrate" als Energielieferanten betrachtet werden.
 

Kohlenhydrate:
Kohlenhydrate sind - wie bereits öfters erwähnt - die schnellen Energielieferanten der Zelle (daneben noch die Fette als Energie-Langzeit-Speicher). Kohlenhydrate bestehen aus einem Kohlenstoffgerüst und daran gebundenen Sauerstoff- und Wasserstoffatomen. Diese Kohlenhydrate bestehen meist aus einen oder mehreren ringförmigen Molekülen (die einzelnen Ringe werden dabei häufig von 6 Kohlenstoffatomen aufgebaut). Dabei unterteilt man die Kohlenhydrate in Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide. 
 

Stoffwechselbilanz an Kohlenhydraten beim Menschen:
Wie bereits in der Einleitung erwähnt, spielen Kohlenhydrate zur Erzeugung von Energie im menschlichen Körper eine große Rolle. Die wichtigsten Kohlenhydrate Stärke und Glycogen (Speicherform von Kohlenhydraten im Körper) bestehen hauptsächlich aus Glucosemolekülen. Daher spielt die Glucose im menschlichen Körper auch eine zentrale Rolle. So gibt es mehrere Möglichkeiten, was mit Glucose im menschlichen Körper passieren kann (und natürlich auch, welche Folgen sich daraus ergeben, z.B. Übergewicht). Glucose kann im Körper:

* Glucose kann in Energie umgewandelt werden (sog. Glycolyse)
* Glucose kann als Glycogen (Speicherung von Glycose in Kohlenhydrat-Form) gespeichert werden (Glycogensysnthese)
* Glucose kann aus Glycogen wieder (rück)gewonnen werden (Glycogenolyse)
* Glucose kann als Fett gespeichert werden (Lipogenese)
 

Für den menschlichen Körper lässt sich eine sog. Stoffwechselbilanz an Kohlenhydraten aufstellen:

* So benötigt ein menschlicher Körper einen Gesamtumsatz an Kohlenhydraten von ca. 1 g pro 1 Kg Körpergewicht pro Stunde (bei hoher köperlicher Aktivität natürlich mehr).

* Beim oxidativen Abbau der Glucose (Glycolyse) werden ca. 0,25 - 0,3 g Kohlenhydrate pro 1 KG Körpergewicht verwendet.

* Der Glycongenspeicher beim Menschen findet sich in der Leber wieder, der Speicher an Gylcogen in der Leber beträgt ca. 150g und ist daher schnell "voll". 

* Das restliche Glycogen (zusammengesetzte Glucosemoleküle) bzw. restliche Glucose wird in der sog. Lipogenese als Fett gespeichert werden. 
 

Ablauf des Kohlenhydrat-Stoffwechsels beim Menschen:
In der Regel werden Kohlenhydrate mit der Nahrung aufgenommen und im Magen bzw. Darm in einfache Kohlenhydrate wie Glucose umgewandelt. Vom Darm wird die Glucose ins Blut angegeben und gelangt so in die Zellen, wo die Glucose-Moleküle in Energie umgewandelt werden. Wird zu viel Glucose abgegeben, so wird die überschüssige Glucose entweder in der Leber bzw. den Muskeln gespeichert (wobei der Glycogenspeicher sehr begrenzt ist) oder die Glucose wird in der Fettspeicherung zugeführt.
 
 

Übersicht über die wichtigsten Kohlenhydrate
Nachfolgend sind die wichtigsten Kohlenydrate aufgelistet:
 

Glucose:
Die Formel von Glucose ist C6H12O6 und zahlt daher zu den Monosacchariden (ein ringförmiges Molekül). Die Glucose ist auch unter dem Namen Traubenzucker bekannt und kommt v.a. in Früchten und Honig vor. 1g Glucose liefert ca. 17KJ für die Zellen verwertbare Energie. Neben den Zellen enthält auch unser Blut Glucose (ca. 0,9 - 1,1 g pro Liter Blut), diese Konzentration ist auch unter dem Begriff "Blutzuckerspiegel" bekannt. Diese Konzentration an Glucose dient als schnell verfügbare Energiereserve und die Konzentration wird im Körper konstant gehalten.
 

Fructose:
Die Formel von Fructose ist C6H12O6 und zahlt daher zu den Monosacchariden (ein ringförmiges Molekül, ähnlich wie Glucose aufgebaut). Die Fructose ist auch unter dem Namen Fruchtzucker bekannt und kommt ebenfalls v.a. in Früchten und Honig vor.
Die Fructose kann ebenso wie die Glucose als Energielieferant genutzt werden.
 

Saccharose:
Die Formel von Saccharose ist C12H22O11 und zahlt daher zu den Disacchariden (Molekül aus zwei ringförmigen Gerüsten, einem miteinander verbundenen Glucose- und Fructosemolekül). Die Saccharose ist auch unter dem Namen Zucker bekannt und wird aus Zuckerrohr und Zuckerrüben gewonnen. Neben Stärke ist es das mengenmäßig wichtigste Kohlenhydrat.
 

Stärke:
Stärke ist ein Polysaccharid und besteht aus bis zu mehreren Tausend Glucosemolekülen. Dabei kann die Stärke wasserlöslich (verzweigte Anordnung der Glucosemoleküle) oder wasserlöslich (geradlinige Anordnung der Glucosemoleküle) sein. Die Stärke ist die wichtigste Quelle zur Deckung der Kohlenhydratbedarfs und kommt ausschließlich in pflanzlicher Nahrung (Getreide, Kartoffeln) vor. Die Stärke in Lebensmitteln lässt sich sehr einfach durch Zugabe von Iod-Lösung nachweisen. Durch die Einlagerung der Iodmoleküle in die spiralförmig aufgebaute Stärke entsteht eine blauschwarze Färbung.
 

Glycogen:
Wie bereits vor beschrieben, nehmen wir Stärke durch pflanzliche Nahrung auf. Glylcogen wird aus tierischer Nahrung aufgenommen. Wie das Kohlenhydrat Stärke ist Glycogen ebenfalls ein Polysaccharid (vielfach verzweigt) und besteht aus miteinander verknüpften Glucosemolekülen. Glycogen wird durch nicht - im Stoffwechsel - verbrauchte Glucosemoleküle zusammengesetzt und in Muskel- und Leberzellen gespeichert.

 

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