Kohlenhydrate: Zucker und seine Derivate

Früchte, Gemüse, Bohnen und Getreide sind alle Quellen von Kohlenhydraten . Kohlenhydrate sind die einfachen und komplexen Zucker, die von den Nahrungsmitteln erhalten werden, die wir essen. Nicht alle Kohlenhydrate sind gleich. Einfache Kohlenhydrate sind Zucker wie zum Beispiel Haushaltszucker oder Saccharose und Fruchtzucker oder Fruktose. Komplexe Kohlenhydrate werden aufgrund ihres Nährwerts manchmal als "gute Kohlenhydrate" bezeichnet. Komplexe Kohlenhydrate bestehen aus mehreren einfachen Zuckern, die miteinander verbunden sind und umfassen Stärken und Ballaststoffe. Kohlenhydrate sind ein wichtiger Bestandteil einer gesunden Ernährung und eine wertvolle Energiequelle, die für normale biologische Aktivitäten benötigt wird.

Kohlenhydrate sind eine der vier Hauptklassen von organischen Verbindungen in lebenden Zellen . Sie werden während der Photosynthese produziert und sind die wichtigsten Energiequellen für Pflanzen und Tiere . Der Begriff Kohlenhydrat wird verwendet, wenn auf ein Saccharid oder Zucker und seine Derivate Bezug genommen wird. Kohlenhydrate können einfache Zucker oder Monosaccharide , Doppelzucker oder Disaccharide sein , die aus einigen Zuckern oder Oligosacchariden bestehen oder aus vielen Zuckern oder Polysacchariden bestehen.

Organische Polymere

Kohlenhydrate sind nicht die einzigen Arten von organischen Polymeren . Andere biologische Polymere umfassen:

Monosaccharide

Molekül Glucose. Hamster3d / Creatas Video / Getty Bilder

Ein Monosaccharid oder einfacher Zucker hat eine Formel, die ein Vielfaches von CH2O ist . Zum Beispiel hat Glukose (das häufigste Monosaccharid) eine Formel von C6H12O6 . Glucose ist typisch für die Struktur von Monosacchariden. Hydroxylgruppen (-OH) sind an alle Kohlenstoffatome mit Ausnahme eines Kohlenstoffatoms gebunden. Der Kohlenstoff ohne angehängte Hydroxylgruppe ist an einen Sauerstoff unter Bildung einer sogenannten Carbonylgruppe doppelt gebunden.

Die Position dieser Gruppe bestimmt, ob ein Zucker als Keton- oder Aldehydzucker bekannt ist oder nicht. Wenn die Gruppe nicht terminal ist, dann ist der Zucker als Keton bekannt. Wenn die Gruppe am Ende ist, ist sie als Aldehyd bekannt. Glucose ist eine wichtige Energiequelle in lebenden Organismen. Während der Zellatmung tritt der Abbau von Glukose auf, um seine gespeicherte Energie freizusetzen.

Disaccharide

Zucker oder Saccharose ist ein biologisches Polymer, das aus Glucose- und Fructosemonomeren zusammengesetzt ist. David Freund / Stockbyte / Getty Images

Zwei Monosaccharide, die durch eine glykosidische Bindung miteinander verbunden sind, werden Doppelzucker oder Disaccharid genannt . Das häufigste Disaccharid ist Saccharose . Es besteht aus Glucose und Fructose. Saccharose wird üblicherweise von Pflanzen verwendet, um Glukose von einem Teil der Pflanze in einen anderen zu transportieren.

Disaccharide sind auch Oligosaccharide . Ein Oligosaccharid besteht aus einer kleinen Anzahl von Monosaccharideinheiten (von etwa 2 bis 10), die miteinander verbunden sind. Oligosaccharide werden in Zellmembranen gefunden und unterstützen andere Membranstrukturen, die bei der Zellerkennung als Glykolipide bezeichnet werden.

Polysaccharide

Dieses Bild zeigt eine Zikade, die aus einem nymphalen Fall oder Larven-Exoskelett, gebildet aus Chitin, hervorgeht. Kevin Schafer / Photolibrary / Getty Images

Polysaccharide können aus Hunderten bis Tausenden von Monosacchariden bestehen, die miteinander kombiniert sind. Diese Monosaccharide werden durch Dehydratisierungssynthese miteinander verbunden. Polysaccharide haben mehrere Funktionen, einschließlich struktureller Unterstützung und Lagerung. Einige Beispiele für Polysaccharide umfassen Stärke, Glycogen, Cellulose und Chitin.

Stärke ist eine lebenswichtige Form von gespeicherter Glukose in Pflanzen. Gemüse und Getreide sind gute Quellen für Stärke. Bei Tieren wird Glukose als Glykogen in Leber und Muskeln gespeichert.

Cellulose ist ein faserförmiges Kohlenhydratpolymer, das die Zellwände von Pflanzen bildet. Es besteht zu etwa einem Drittel aus pflanzlichen Stoffen und kann von Menschen nicht verdaut werden.

Chitin ist ein zähes Polysaccharid, das in einigen Arten von Pilzen gefunden werden kann . Chitin bildet auch das Außenskelett von Arthropoden wie Spinnen, Krebstieren und Insekten . Chitin hilft, den weichen inneren Körper des Tieres zu schützen und hilft dabei, sie vor dem Austrocknen zu bewahren.

Kohlenhydrat-Verdauung

Vorderansicht des menschlichen Verdauungssystems. Enzyklopädie Britannica / UIG / Getty Images

Kohlenhydrate in den Nahrungsmitteln, die wir essen, müssen verdaut werden, um die gespeicherte Energie zu extrahieren. Wenn Nahrung durch das Verdauungssystem wandert, wird sie abgebaut, wodurch Glucose in das Blut absorbiert wird. Enzyme im Mund, Dünndarm und Pankreas helfen, Kohlenhydrate in ihre Monosaccharidbestandteile aufzuspalten. Diese Substanzen werden dann in den Blutkreislauf aufgenommen.

Das Kreislaufsystem transportiert Glukose im Blut in Zellen und Gewebe des Körpers. Die Freisetzung von Insulin durch die Bauchspeicheldrüse ermöglicht die Aufnahme von Glukose durch unsere Zellen zur Energiegewinnung durch Zellatmung . Überschüssige Glukose wird als Glykogen in der Leber und Muskeln für den späteren Gebrauch gespeichert. Ein Überschuss an Glukose kann auch als Fett im Fettgewebe gespeichert werden .

Zu den verdaulichen Kohlenhydraten gehören Zucker und Stärke. Zu den Kohlenhydraten, die nicht verdaut werden können, gehören unlösliche Ballaststoffe. Diese Ballaststoffe werden aus dem Körper durch den Dickdarm eliminiert.