B) Kohlenhydrate
Kohlenhydrate kommen in vielfältiger Form in der Natur vor. Sie werden über die Photosynthese in den Pflanzen hergestellt und spielen bei verschiedenen Stoffwechselprozessen eine große Rolle. Entweder dienen sie der Energiespeicherung (in Pflanzen: Stärke, in Tieren und Mensch: Glycogen) oder werden auch z.B. als Anlockungsmittel für verschiedene Tiere eingesetzt (Fructose, Saccharose). Für die Tiere und Menschen stellen Kohlenhydrate eine wesentliche Stoffgruppe der Grundnährstoffe dar. Chemisch unterscheidet man bei den Kohlehydraten nach ihrem Bau:
Einfachzucker (Monosaccharide):
Sie haben die Summenformel C6H12O6, unterscheiden sich aber in der Anordnung der OH-Gruppen und in der Anzahl der im Ring gebundenen C-Atome. Zucker mit einem 6er-Ring zählt man zu den Hexosen, solche mit einem 5er Ring zu den Pentosen (Abb. 5).
Glucose (Traubenzucker) |
Fructose (Fruchtzucker) |
Abb. 5: Strukturformel von Glucose und Fructose
Zweifachzucker (Disaccharide):
Bei den Zweifachzuckern sind je zwei Moleküle über eine Sauerstoffbrücke miteinander verbunden. Der Haushaltszucker, den wir in den Kaffee schütten wird chemisch als Saccharose bezeichnet und besteht aus je einem Molekül Glucose und Fructose (Abb. 6). Auch die in der Milch enthaltene Lactose gehört zu den Disacchariden.
Maltose (Malzzucker) 2 Moleküle Glucose |
Saccharose (Haushaltszucker) 1 Molekül Glucose, 1 Molekül Fructose) |
Abb. 6: Strukturformel von Malzzucker und Haushaltszucker
Vielfachzucker (Polysaccharide):
Im Polysaccharid Stärke lagern sich mehrere hundert Monomere zusammen und bilden lange unverzweigte Ketten (Amylose) Abb. 7 oder verzweigte Ketten (Amylopektin). Die unverzweigten Amyloseketten sind aus vielen Glucosemolekülen aufgebaut, die eine Spirale bilden. In diese Spirale kann sich Jod einlagern, was dann zu einer Blaufärbung führt, die als Nachweis für Stärke dient.
Abb. 7: Strukturformelausschnitte aus der Amylose D-Glucose, (α-1,4-glykosidische Bindung)
Abb. 8: räumliche Struktur der Amylose in die Spiralwindungen können Jodmoleküle eingebaut werden
Auch die Pflanzenzellwände bestehen zum großen Teil aus Polysacchariden wie z.B. Cellulose und Hemicellulose diese Ketten sind dann untereinander durch Wasserstoffbrücken vernetzt (Abb.9).
Abb. 9: Cellulose β-D-Glucose-Moleküle, ((1,4→4)β-glykosidische Bindung)