“Kohlenhydrate” gehören zum Fachgebiet der organischen Chemie und bestehen aus C, H, und O-Atomen. Die Kohlenhydrate bestehen dabei aus einem Kohlenstoffgrundgerüst (gesättigt mit Wasserstoffatomen) und Hydroxy-Gruppen (OH-Gruppen). Kohlenhydrate werden auch als Saccharide bezeichnet, die “falsche” Bezeichnung Kohlenhydrate findet seinen Ursprung in der alten Summenformel C n (H 2 O) n . Kohlenhydrate sind aber keine Hydrate des Kohlenstoffs
Kohlenhydrate entstehen auf natürlichem Weg aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mittels Lichtenergie in Pflanzen (Fotosynthese). Bei der pflanzlichen Fotosynthese entsteht zunächst Glucose (Traubenzucker). Glucose kann anschließend zu anderen Kohlenhydraten “umgebaut werden”.
Warum sind Kohlenhydrate so bedeutend (nicht nur in der Chemie?)
Biologisch gesehen sind Kohlenhydrate als Bestandteil der Nahrung wichtige Energielieferanten für den Körper (neben den Fetten) und beeinflussen viele biologische Prozesse im menschlichen Körper. Eine Wissenschaft, die sich näher mit der “biologischen” Materie von Kohlenhydraten befasst, ist die sog. Glykobiologie, die sich mit der Struktur, Biosynthese und Biologie der Saccharide befasst.
Erwähnt sei hier noch kurz, dass trotz der niedrigeren “Energieeffizienz” (1g Kohlenhydrate hat 4 Kilokalorien, 1g Fett hat 9 Kilokalorien) Kohlenhydrate die wichtigste Rolle zur Deckung des Energiebedarfs im menschlichen Körper spielen.
Einteilung von Kohlenhydraten
Kohlenhydrate lassen sich in Einfachzucker (Fachausdruck: Monosaccharide, allgemeine Strukturformel: C n H 2n O n , z.B. Fruchtzucker oder Traubenzucker), Zweifachzucker (Fachausdruck: Disaccharide, allgemeine Strukturformel: C n H 2n-2 O n-1 , z.B. Malz-, Milch- oder Haushaltszucker) und Vielfachzucker (Fachausdruck: Polysaccharide, allgemeine Strukturformel: C n H 2n-2 O n-1 , z.B. pflanzliche oder tierische Stärke) einteilen.
Durch Verknüpfung einzelner Monosaccharide entstehen Disaccharide, lagern sich mehr als zwei Monosaccharide aneinander, entsteht ein Oligosaccharid, bei ganz vielen Monosacchariden entstehen Polysaccharide.
Kohlenhydrate können vom Körper aber nur in Form von Monosaccharide verarbeitet werden, so dass alle anderen Kohlenhydrate zu diesen mit Hilfe von aufgespalten werden.
Warum ist der Ruf von Kohlenhydraten so schlecht?
Ersteinmal sind “Kohlenhydrate” sind Energielieferanten, die wichtig für den Menschen sind. Leider ist es aber so, wenn zu viele Kohlenhydrate im Körper vorhanden sind, diese in Fett umgewandelt werden, welches sich am Körper absetzt. Auf längere Zeit kann dies zu Übergewicht oder einer Erhöhung des Blutzuckerspiegels führen und somit erhebliche gesundheitliche Risiken bedeuten.
Aufbau von Kohlenhydraten
Wie bereits in der Einleitung erwähnt, sind Kohlenhydrate Verbindungen von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 1:2:1. Bei Kohlenhydraten handelt es sich um mehrwertige Alkohole mit einer Carbonylfunktion (C=O), deswegen kann man Kohlenhydrate in zwei Kategorien einteilen, nämlich den Hydroxyaldehyden (Aldosen) mit einer Aldehydgruppe oder Hydroxyketone (Ketosen) mit einer Ketogruppe.
Vorkommen von Kohlenhydraten
- Monosaccharide (Einfachzucker, z.B. Glukose, Dextrose, Fructose): Sind enthalten in Lebensmittel wie Süßigkeiten, Getränke, Obst und Milchprodukte.
- Disaccharide (Zweifachzucker, z.B. Saccharose, Maltose, Lactose): Sind enthalten in Lebensmittel wie Haushaltszucker und Milchprodukte.
- Oligosaccharide (Mehrfachzucker) sind künstliche Zuckerarten wie zum Beispiel das Maltodextrin.
- Polysaccharide (Vielfachzucker, z.B. Stärke, Glykogen, Zellulose): Sind enthalten in Lebensmittel wie Kartoffeln, Teigwaren, Getreide, Reis, Vollkornprodukte und Hülsenfrüchte.
Anhand dieser Auflistung lässt sich schon erkennen, dass selbst bei einer gesunden Ernährung, immer etwas Kohlenhydrate (Gemüse oder Milch) dabei sind, deswegen funktioniert eine gesunde Ernährung ohne Kohlenhydrate nicht. Obst und Gemüse gehören genauso zu einer gesunden Ernährung wie Milchprodukte. Wer sich kohlenhydratarm ernähren möchte, der sollte auf Zucker, Kartoffeln, Nudeln und Reis verzichten.
Funktionen von Kohlenhydraten
- Fast alle Körperzellen sind auf Kohlenhydrate als Energiequelle angewiesen, wobei die mit der Nahrung zugeführten Kohlenhydrate erstmal durch die Verdauung in Glucose umgewandelt werden müssen.
- Die Kohlenhydrate dienen aber nicht nur als Energiequelle, sondern auch auch als Energiereserve, wird die zur Verfügung stehende Glucose gerade nicht benötigt, wandeln Muskeln und Leber diese in den Mehrfachzucker Glykogen um. Glykogen ist die Speicherform der Glukose und bildet den Energievorrat. Sobald kein Glykogen mehr aufgenommen werden kann, werden überschüssige Kohlenhydrate in Fett umgewandelt und im Fettgewebe gespeichert.
- Kohlenhydrate sind beteiligt bei der Regulierung des Wasser- und Elektrolythaushalts und bei einigen Fettstoffwechselprozessen.
- Kohlenhydrate sind Gerüststoffe aller pflanzlichen Zellwände
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Organische Stoffklassen – die Kohlenhydrate, allgemeine Einführung – Testfragen/-aufgaben
1. Was sind Kohlenhydrate und wo finden wir sie im täglichen Leben?
Kohlenhydrate sind organische Verbindungen, bestehend aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O). Sie kommen vor allem in Lebensmitteln wie Brot, Reis, Pasta und Obst vor.
2. Welche sind die Grundelemente von Kohlenhydraten?
Die Grundelemente von Kohlenhydraten sind Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff in einem Verhältnis, das meistens Cm(H2O)n ist.
3. Wofür benötigt der menschliche Körper Kohlenhydrate?
Der menschliche Körper benötigt Kohlenhydrate für die Energiegewinnung und für diverse Zell- und Gewebefunktionen.
4. Welche Arten von Kohlenhydraten gibt es?
Es gibt drei Arten von Kohlenhydraten: Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide.
5. Nennen Sie Beispiele für Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide.
Beispiele für Monosaccharide sind Glukose und Fructose, für Disaccharide sind Saccharose und Maltose, für Polysaccharide sind Stärke und Cellulose.
6. Was ist der Unterschied zwischen Monosacchariden und Disacchariden?
Monosaccharide bestehen nur aus einer Zuckereinheit, während Disaccharide aus zwei zusammenhängenden Zuckereinheiten bestehen.
7. Was geschieht bei der Hydrolyse von Disacchariden und Polysacchariden?
Bei der Hydrolyse von Disacchariden und Polysacchariden werden diese in ihre einfachen Zucker zerlegt.
8. Was ist Cellulose und wo kommt sie vor?
Cellulose ist ein Polysaccharid, das in Pflanzenzellen vorkommt und eine strukturelle Funktion hat.
9. Was ist Stärke und wo kommt sie vor?
Stärke ist ein Polysaccharid, das Pflanzen zur Speicherung von Energie dient. Sie kommt vor allem in Kartoffeln und Getreide vor.
10. Was bedeutet der Begriff Glykogen und wo kommt es vor?
Glykogen ist ein Polysaccharid, das im menschlichen Körper und anderen Tieren als Energiespeicher dient. Es wird in der Leber und in Muskelzellen gespeichert.
