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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).

 glukose  fructose
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 saccharose
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.

amylose

Abb. 7: Strukturformelausschnitte aus der Amylose D-Glucose, (α-1,4-glykosidische Bindung)

amylose_aufbau

 

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).

cellulose

Abb. 9: Cellulose β-D-Glucose-Moleküle, ((1,4→4)β-glykosidische Bindung)

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