Kohlenhydrate

Kohlenhydrate, oft unzutreffend auch als "Kohlehydrate" bezeichnet, sind eine Gruppe von organisch-chemischen Verbindungen, die man auch als Zucker bezeichnet. Dabei gibt es Monosaccharide (Einfachzucker), Disaccharide (Zweifachzucker), Oligosaccharide und Polysaccharide (Mehrfachzucker). Zwei- und Mehrfachzucker bestehen aus chemisch verketteten Einfachzuckern. Man sollte den Begriff "Kohlehydrate" gänzlich vermeiden, da die Kohlenhydrate sich nicht von 'Kohle', sondern von 'Kohlenstoff' ableiten. Eigentlich müsste man von 'Kohlenstoffhydraten' sprechen, weil man ursprünglich Verbindungen wie Glukose oder Fruktose als Hydrate des Kohlenstoffs betrachtete, denn chemisch gesehen sind Kohlenhydrate mehrwertige Alkohole Daher ist die Verkürzung "Kohlenhydrate" [mit 'n'] vorzuziehen und historisch begründet.

Einfachzucker werden von Pflanzen durch Photosynthese aus Kohlendioxid und Wasser aufgebaut, und enthalten Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Zur Speicherung oder zum Zellaufbau werden diese Einfachzucker dann zu Mehrfachzuckern verkettet.

Tiere können keine Einfachzucker synthetisieren, allerdings können sie aus Einfachzuckern langkettige Zucker herstellen. So synthetisiert die Leber beispielsweise aus Glukose den langkettigen Speicherzucker Glykogen.

Kohlenhydrate sind ein wesentlicher Teil der menschlichen Nahrung. Der Energiegehalt von 1 Gramm Kohlenhydrat beträgt rund 17,2 Kilojoule (kJ) (4,1 kcal). Pflanzenarten, die vor allem dazu beitragen, den Kohlenhydratbedarf in der Ernährung zu decken, sind im Artikel Nutzpflanzen zusammengestellt.

Insgesamt kann man die Kohlenhydrate auch in Strukturkohlenhydrate und Nicht-Strukturkohlenhydrate unterteilen:

Nicht-Strukturkohlenhydrate sind u.a. Rohrzucker (Saccharose) sowie das Polysaccharid Stärke. Diese Zucker dienen dem Energiegewinn oder sind Speicherstoffe.
Strukturkohlenhydrate sind am Aufbau der pflanzlichen Zellwand beteiligt und stellen einen Großteil des Fasermaterials der Pflanzen dar: Zellulose, Hemizellulose, u.a.

Strukturkohlenhydrate können von Säugern mit einhöhligem Magen nur bedingt verdaut werden, hingegen von Wiederkäuern und Pferdeartigen (Equidae) weitgehend vollständig.

Beispiele:

Einfachzucker (Monosaccharide)
- Dextrose, auch Traubenzucker oder Glucose
- Mannose, ein Epimer der Glucose
- Fructose, auch Fruchtzucker
- Galactose, auch Schleimzucker
- Ribose, Teil der Ribonukleinsäure (RNA)
- Desoxyribose, Teil der Desoxyribonukleinsäure (DNA)
Zweifachzucker (Disaccharide)
- Saccharose, auch Rübenzucker oder Rohrzucker (Glucose + Fructose)
- Lactose, auch Milchzucker (Glucose + Galactose)
- Lactulose, ein synthetisch abgewandelter Milchzucker
- Maltose, auch Malzzucker (Glucose + Glucose)
- Trehalose
Mehrfachzucker (Polysaccharide)

Chemie

In der zyklischen Form sind Kohlenhydrate Halbacetale, die aber auch offenkettig vorliegen. Aus der offenkettigen Form ist auch die Einteilung in Aldosen und Ketosen ersichtlich. Sie haben die zum Ringschluss notwendige Carbonylgruppe entweder an einem terminalen C-Atom (Aldehyd), so werden sie als Aldosen bezeichnet, oder einem internen C-Atom (Keton), dann handelt es sich um Ketosen. Bei Kohlenhydraten tritt das Phänomen der Mutarotation auf.

Literatur

Thisbe K. Lindenhorst: Struktur und Funktion von Kohlenhydraten. Chemie in unserer Zeit 34(1), S. 38 - 52 (2000), ISSN 0009-2851
Thomas K. Ritter, Chi-Huey Wong: Kohlenhydrate in der Antibiotikaforschung: ein neuer Ansatz zur Resistenzbekämpfung. Angewandte Chemie 113(19), S. 3616 - 3641 (2001), ISSN 0044-8249

Weblinks

Siehe auch: Polysaccharid