1. Kohlenhydrate - doc

1. Kohlenhydrate
1.1 Zusammensetzung und Herkunft
Wichtigste Nährstoffe für den Energiestoffwechsel (Betriebsstoff-Funktion), da meist sofort
verfügbar („gut verdaulich“), ca. 50 % der Nährstoffe sollten Kohlenhydrate sein.
Normaler Bedarf an KH:
5 - 6 g / kg Körpergewicht
Minimaler Bedarf an KH:
2 - 3 g / kg Körpergewicht
Aufbau (chemische Struktur):
Sind mengenmäßig aus gleichen Anteilen Kohlenstoff und Wasser („Hydrat“)
zusammengesetzt.
Herkunft:
Photosynthese der grünen Pflanzen, die in den Zellen innerhalb der so genannten
Chloroplasten („Grünkörner“) stattfindet.
Prinzip:
Kohlenstoffdioxid + Wasser wird mit Licht als Energiequelle zu Traubenzucker (=Glucose)
und Sauerstoff umgewandelt.
6 CO2 + 6 H2O
C6H12O6 + 6 O2
Diese Umwandlung erfolgt über viele Schritte. Die dazu benötigten Werkzeuge in den
Chloroplasten heißen Enzyme. Viele Glucose-Moleküle können zu langen Glucose-Ketten
verbunden werden, dabei entsteht „Stärke“.
1.2 Wichtige Kohlenhydrate
Ernährungsphysiologisch wichtigstes KH: Stärke
Zusammensetzung: Amylose und Amylopektin
Eigenschaften:
Amylose
Amylopektin
Anteil
20 %
80 %
Struktur
Spirale
vernetzt
Anzahl Glucosemoleküle
bis ca. 1000
mehrere Tausend
Wasserlöslichkeit
relativ gut
praktisch keine
Reaktion mit Jodlösung
Blaufärbung
Hauptstärkelieferanten: Kartoffeln, Getreide, Reis
Arbeitsblatt Nr.
1
Violettfärbung
Dr. Hans Herrmann
Bedeutung: Energiequelle („Betriebsstoff“), liefert 50 - 60 % des täglichen Energiebedarfs
Glykogen: tierisches Reservekohlenhydrat (tierische „Stärke“) (verwandt mit Amylopektin)
Vorrat in Muskeln und in der Leber:
ca. 300 - 400 g
Wird bei Bedarf durch Enzyme in Glucosemoleküle gespalten.
Glucose: direkt und sofort für den Betriebsstoffwechsel verfügbar
(Siehe Abbau und Resorption)
Blutzuckerspiegel:
normal: 80 - 120 mg Glucose / 100 ml Blut
Cellulose (aus Zellwänden von Pflanzen): nicht abbaubar
Funktion: als so genannter „Ballaststoff“ (verdauungsunterstützend)
Cellulose-Verwandte:
•
Alginate (aus Braunalgen): in Speiseeis, Milchdesserts, Cremes
(Funktion: unverdauliches Dickungsmittel)
•
Carrageen (aus Rotalgen, E407): als Geliermittel in Pudding und InstantProdukten
Andere Funktionen von Kohlenhydraten: Antigen-Bestandteil auf Zelloberflächen
(„Erkennungsmolekül“)
Arbeitsblatt Nr.
2
Dr. Hans Herrmann
1.3 Verdauung von Kohlenhydraten
Stärke
(Polysaccharid)
α-Amylase (Speichel)
Maltose
(Disaccharid)
Maltase (Dünndarm)
Glucose
(Monosaccharid)
Isomerase
Glucose + Fructose
Saccharase (Dünndarm)
Saccharose (Haushaltszucker)
Glucose wird von spezifischen Rezeptoren (= Bindestellen) innerhalb der Zellmembran
gebunden und innerhalb der Zellen zu den sog. Mitochondrien, den „Kraftwerken“ der
Zelle, transportiert, wo sie weiter verarbeitet wird.
Hier wird der sog. „biochemische Akku“ der Zelle aufgeladen, während gleichzeitig
Glucose abgebaut wird. Die in der Glucose steckende, chemische Energieform wird so als
„biochemischer Akku“ (ATP) zur Verfügung gestellt.
Laden des Akkus: ADP + Phosphat
ATP
Entladung:
ADP + Phosphat
ATP
(ATP: AdenosinTriPhosphat, ADP: AdenosinDiPhosphat)
... und in Verbindung mit dem Abbau der Glucose:
Glucose + Sauerstoff
Mitochondrien
38 ATP
(„Akku“ geladen)
Kohlenstoffdioxid + Wasser
38 ADP + 38 Phosphat
(„Akku“ entladen)
Dieser biochemische „Akku“ stellt bei fast allen biochemischen Aufbau-Prozessen
innerhalb der Zellen seine chemische Energie zur Verfügung und wird dabei selbst vor Ort
entladen. Der „Aufladevorgang“ findet wieder in den Mitochondrien statt.
Die Kohlenhydrate sind die wichtigsten Betriebsstoffe (Energieträger), weil sie am
schnellsten verfügbar sind und einen hohen chemischen Energiegehalt besitzen.
Arbeitsblatt Nr.
3
Dr. Hans Herrmann