Die Chemie der Kohlenhydrate

Kohlenhydrate oder Saccharide sind die am häufigsten vorkommende Klasse von Biomolekülen. Kohlenhydrate werden zum Speichern von Energie verwendet, obwohl sie auch andere wichtige Funktionen erfüllen. Dies ist ein Überblick über die Kohlenhydratchemie, einschließlich eines Blicks auf die Kohlenhydratarten, ihre Funktionen und die Kohlenhydratklassifizierung.

Liste der Kohlenhydratelemente

Alle Kohlenhydrate enthalten die gleichen drei Elemente, unabhängig davon, ob es sich bei den Kohlenhydraten um einfache Zucker, Stärken oder andere Polymere handelt. Diese Elemente sind:

• Kohlenstoff (C)
• Wasserstoff (H)
• Sauerstoff (O)

Unterschiedliche Kohlenhydrate entstehen durch die Art und Weise, wie diese Elemente aneinander binden, und durch die Anzahl der Atome. Üblicherweise beträgt das Verhältnis von Wasserstoffatomen zu Sauerstoffatomen 2: 1, was dem Verhältnis in Wasser entspricht.

Was für ein Kohlenhydrat ist

Das Wort "Kohlenhydrate" stammt aus dem Griechischen Sakharon, was bedeutet "Zucker". In der Chemie sind Kohlenhydrate eine häufige Klasse einfacher organischer Verbindungen. Ein Kohlenhydrat ist ein Aldehyd oder ein Keton, das zusätzliche Hydroxylgruppen aufweist. Die einfachsten Kohlenhydrate werden genannt Monosaccharide, welche die Grundstruktur haben (C · H₂Ö)_n, wobei n drei oder mehr ist.

Zwei Monosaccharide verbinden sich zu einem Disaccharid. Monosaccharide und Disaccharide werden genannt Zucker und haben normalerweise Namen, die mit dem Suffix enden -ose. Mehr als zwei Monosaccharide verbinden sich zu Oligosacchariden und Polysacchariden.

Im alltäglichen Gebrauch bezieht sich das Wort "Kohlenhydrat" auf alle Lebensmittel, die einen hohen Gehalt an Zucker oder Stärke enthalten. In diesem Zusammenhang umfassen Kohlenhydrate Haushaltszucker, Gelee, Brot, Getreide und Teigwaren, obwohl diese Lebensmittel andere organische Verbindungen enthalten können. Beispielsweise enthalten Getreide und Teigwaren auch einen gewissen Proteinanteil.

Die Funktionen von Kohlenhydraten

Kohlenhydrate haben verschiedene biochemische Funktionen:

• Monosaccharide dienen als Brennstoff für den Zellstoffwechsel.
• Monosaccharide werden in mehreren Biosynthesereaktionen verwendet.
• Monosaccharide können in platzsparende Polysaccharide wie Glykogen und Stärke umgewandelt werden. Diese Moleküle liefern gespeicherte Energie für pflanzliche und tierische Zellen.
• Kohlenhydrate werden zur Bildung von Strukturelementen wie Chitin bei Tieren und Cellulose bei Pflanzen verwendet.
• Kohlenhydrate und modifizierte Kohlenhydrate sind wichtig für die Befruchtung, Entwicklung, Blutgerinnung und Funktion des Immunsystems eines Organismus.

Beispiele für Kohlenhydrate

• Monosaccharide: Glucose, Fructose, Galactose
• Disaccharide: Saccharose, Lactose
• Polysaccharide: Chitin, Cellulose

Kohlenhydrat-Klassifizierung

Drei Merkmale werden zur Klassifizierung von Monosacchariden verwendet:

• Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül
• Lage der Carbonylgruppe
• Die Chiralität des Kohlenhydrats
• Aldose - Monosaccharid, bei dem die Carbonylgruppe ein Aldehyd ist
• Keton - Monosaccharid, bei dem die Carbonylgruppe ein Keton ist
• Triose - Monosaccharid mit 3 Kohlenstoffatomen
• Tetrose - Monosaccharid mit 4 Kohlenstoffatomen
• Pentose - Monosaccharid mit 5 Kohlenstoffatomen
• Hexose - Monosaccharid mit 6 Kohlenstoffatomen
• Aldohexose - 6-Kohlenstoffaldehyd (z. B. Glucose)
• Aldopentose - 5-Kohlenstoffaldehyd (z. B. Ribose)
• Ketohexose - 6-Kohlenstoff-Hexose (z. B. Fructose)

Ein Monosaccharid ist D oder L, abhängig von der Orientierung des asymmetrischen Kohlenstoffs, der am weitesten von der Carbonylgruppe entfernt ist. In einem D-Zucker ist die Hydroxylgruppe rechts das Molekül, wenn es als Fischer-Projektion geschrieben wird. Befindet sich die Hydroxylgruppe links vom Molekül, handelt es sich um einen L-Zucker.