Die Chemie der Biologie: Kohlenhydrate

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate sind organische Verbindungen, die als Ringstrukturen organisiert sind und immer aus den Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Kohlenhydrate sind echte Kohlenhydrate, da das Verhältnis von Wasserstoffatomen zu Sauerstoffatomen immer fast 2:1 ist, wie in H2O.

Sie haben auch viele Funktionen. Der größte Teil der Energie, die Sie erhalten, stammt aus den Kohlenhydraten, die Sie essen. Pflanzen produzieren Kohlenhydrate wie Weizen, Mais und Kartoffeln. Kohlenhydrate werden normalerweise von Tieren verzehrt, indem sie entweder die Pflanze fressen, die sie hergestellt hat, oder andere Tiere fressen. Der Mensch nimmt Kohlenhydrate auch über Vollkornprodukte, Obst, Gemüse, Milch, Süßigkeiten, Erfrischungsgetränke und Nudeln auf.

Insekten stellen das Kohlenhydrat Chitin als zähes Exoskelett zum Schutz her, und Hummer und Krebse verwenden Chitin für ihre Panzer. Zellulose schließlich ist die wohl am häufigsten verwendete Kohlenhydratverbindung, aus der Holz und Holzprodukte wie Papier bestehen.

Monosaccharide

Die einfachsten biologisch wichtigen Kohlenhydrate sind Monosaccharide, d.h. ein Zucker (mono = eins, saccharide = Zucker). Die allgemeine Formel für jedes Kohlenhydrat lautet (CH2O)x, wobei x eine beliebige Zahl zwischen drei und acht ist. Die häufigsten Monosaccharide (Hexosen) sind Glukose, Galaktose und Fruktose.

Glukose ist das einfachste Monosaccharid und wahrscheinlich der bekannteste Zucker, vor allem, wenn man im Krankenhaus war. In der Natur ist Glukose der Zucker, den grüne Pflanzen während der Photosynthese produzieren. Er ist auch die Hauptenergiequelle der Zellen. Bei medizinischen Eingriffen ist oft eine Glukose-Infusion erforderlich, damit die Patienten schneller wieder zu Kräften kommen. Galaktose ist in Milch enthalten, und Fruktose verleiht Früchten einen süßen Geschmack. Obwohl die chemische Struktur jedes Zuckers unterschiedlich ist, ist die chemische Formel dieselbe: C6H12O6.

Disaccharide

Monosaccharide werden durch Dehydratationssynthese zu Disacchariden oder Doppelzuckern (di = zwei) verbunden. Bei der Dehydratationssynthesereaktion wird als Nebenprodukt Wasserdehydratation freigesetzt. Das häufigste Disaccharid ist Saccharose, auch bekannt als Haushaltszucker, C12H22O11. Andere häufige Disaccharide sind Maltose (Malzzucker) und Laktose (Milchzucker).

Polysaccharide

Bei einer weiteren Dehydratisierung werden weitere Zuckermoleküle aneinandergefügt, um lange Ketten zu bilden, die als Polysaccharide bezeichnet werden. Ein Polysaccharid ist im Allgemeinen ein Kohlenhydratpolymer, das aus Hunderten oder sogar Tausenden von kovalent aneinander gebundenen Monosacchariden besteht. Zellen verwenden Polysaccharide aus verschiedenen Gründen, z. B. zur Speicherung von überschüssiger Glukose in Form von Stärke bei Pflanzen und Glykogen bei Tieren. Das große Polysaccharid Zellulose ist eine strukturelle Komponente in Pflanzen, die ihnen ihre Steifheit und Flexibilität verleiht.