Der Bauplan der Kohlenhydrate

Warum der Name „Kohlenhydrat" eigentlich falsch ist

Zur Nährstoffgruppe der Kohlenhydrate gehören alle Arten von Zuckern, Stärke und Cellulose. All diese Verbindungen sind aus der gleichen Art von Bausteinen aufgebaut und enthalten die Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Dabei kommen Wasserstoff- und Sauerstoffatome in jedem Molekül im Verhältnis 2:1 vor, genau wie im Wasser H₂O. Man dachte daher ursprünglich, dass es sich um Verbindungen von Kohlenstoff mit Wasser handle, also um Hydrate des Kohlenstoffs.

Wie man heute weiß, ist das nicht richtig; die Atome sind auf eine andere Art miteinander verknüpft. Die Bezeichnung „Kohlenhydrate" hat die Stoffgruppe seither trotzdem behalten, auch wenn sie eigentlich falsch ist.

Was sind die Bausteine der Kohlenhydrate?

Die kleinste Einheit sind die so genannten Einfachzucker oder Monosaccharide. Das sind Moleküle aus 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, die immer eine C=O-Gruppe und viele OH-Gruppen enthalten, welche für den süßen Geschmack und die gute Wasserlöslichkeit verantwortlich sind. Die Moleküle können sich auch zu Ringen zusammenschließen.

Ein wichtiges Monosaccharid ist die Glucose (Traubenzucker) mit der Summenformel C₆H₁₂O₆, die in Obst und Honig vorkommt. Andere Vertreter sind Fructose (Fruchtzucker) in Früchten und Honig und Galactose.

Welche Arten von Kohlenhydraten gibt es und wo kommen sie vor?

Man unterscheidet drei Gruppen von Kohlenhydraten. Neben den schon erwähnten Monosacchariden als einfachsten Vertretern gibt es größere Kohlenhydratmoleküle, die aus mehreren Monosaccharid-Bausteinen zusammengesetzt sind.

Die Zweifachzucker oder Disaccharide bestehen aus zwei miteinander verbundenen Monosacchariden. Durch Säuren können sie gespalten werden.

Das bekannteste Disaccharid ist die Saccharose, die als Rüben- bzw. Rohrzucker im Haushalt verwendet wird. Sie setzt sich aus einem Molekül Glucose und einem Molekül Fructose zusammen. Milch enthält Lactose (Milchzucker), ein Disaccharid aus Glucose und Galactose.

Die dritte Gruppe bilden die Mehrfachzucker oder Polysaccharide. Dabei handelt es sich um Riesenmoleküle aus bis zu Tausenden verknüpften Monosacchariden. Wegen ihrer Größe unterscheiden sie sich in ihren Eigenschaften von den Mono- und Disacchariden: Sie schmecken nicht süß und sind großteils nicht mehr wasserlöslich. Um sie verwerten zu können, müssen Polysaccharide bei der Verdauung durch Enzyme wieder in die Einzelbausteine zerlegt werden.

Stärke wird von Pflanzen als Speicherform für Kohlenhydrate gebildet und ist zum Beispiel in Kartoffeln und Getreide enthalten. Man verwendet sie auch zum Binden von Saucen und zum Stärken von Wäsche.

Glykogen (tierische Stärke) ist die Form, in der unser Körper Kohlenhydratreserven in Leber und Muskeln speichert.

Cellulose (Zellstoff) ist ein stabiler Gerüstbaustoff, der Pflanzenzellen Festigkeit gibt. Baumwolle besteht aus reiner Cellulose; sie wird zu Textilfasern verarbeitet. Auch Holz enthält einen großen Anteil an Cellulose. Daraus wird Papier hergestellt. Im Gegensatz zu Stärke und Glykogen können wir Cellulose nicht verdauen; sie stellt einen Ballaststoff dar.

Eine überraschende Gemeinsamkeit:

Alle hier genannten Polysaccharide sind aus dem gleichen Monosaccharid, nämlich Glucose, aufgebaut! Den für ihre Eigenschaften entscheidenden Unterschied machen die Art der Verknüpfung der Bausteine, die Länge und die Verzweigtheit der Ketten aus.