KOHLENHYDRATKLASSIFIZIERUNG (MIT BILDERN) - ERNÄHRUNG - 2025

Die Klassifizierung von Kohlenhydraten kann nach ihrer Funktion, nach der Anzahl der Kohlenstoffatome, nach der Position der Carbonylgruppe, nach den Einheiten, aus denen sie bestehen, nach Derivaten und nach Lebensmitteln erfolgen.

Kohlenhydrate, Kohlenhydrate oder Saccharide sind chemische Verbindungen aus Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, deren Verbrennung zur Freisetzung von Kohlendioxid und einem oder mehreren Wassermolekülen führt. Sie sind Moleküle, die in der Natur weit verbreitet und für Lebewesen von grundlegender Bedeutung sind, sowohl aus struktureller als auch aus metabolischer Sicht.

Zyklische Struktur von Glucose, einer Hexose (Quelle: Edgar181, über Wikimedia Commons)

Normalerweise ist Cx (H2O) der beste Weg, um die Formel eines Kohlenhydrats darzustellen, und das bedeutet auf den Punkt gebracht „hydratisierter Kohlenstoff“.

In Pflanzen wird ein großer Teil der Kohlenhydrate während der Photosynthese aus Kohlendioxid und Wasser hergestellt. Danach können sie in hochmolekularen Komplexen (z. B. Stärken) gelagert oder zur Strukturierung und Unterstützung verwendet werden Pflanzenzellen (z. B. Cellulose).

Tiere produzieren auch Kohlenhydrate (Glykogen, Glukose, Fruktose usw.), aber sie tun dies aus Substanzen wie Fetten und Proteinen. Trotzdem ist die Hauptquelle für metabolisierbare Kohlenhydrate für tierische Organismen die, die aus Pflanzen stammt.

Die wichtigsten natürlichen Kohlenhydratquellen für den Menschen sind im Allgemeinen Getreide wie Weizen, Mais, Sorghum, Hafer und andere; Knollen wie Kartoffeln, Maniok und Bananen zum Beispiel; sowie viele Samen von Hülsenfrüchten wie Linsen, Bohnen, Saubohnen usw.

Fleischfressende Tiere, dh solche, die sich von anderen Tieren ernähren, sind indirekt auf Kohlenhydrate angewiesen, um zu überleben, da ihre Beute oder die Beute ihrer Beute pflanzenfressende Tiere sind, die die in Kräutern enthaltenen Struktur- und Speicherkohlenhydrate nutzen können. Sie nehmen sie auf und wandeln sie in Protein, Muskeln und andere Körpergewebe um.

Einteilung nach ihrer Funktion

Kohlenhydrate können gemäß ihrer allgemeinen Funktion in zwei große Klassen eingeteilt werden: Strukturkohlenhydrate und universell verdauliche Kohlenhydrate oder Polysaccharide.

Strukturelle Kohlenhydrate

Strukturelle Kohlenhydrate sind solche, die Teil der Wand aller Pflanzenzellen sowie der Sekundärablagerungen sind, die das Gewebe verschiedener Pflanzenarten charakterisieren und eine spezifische Funktion der Unterstützung und des "Gerüsts" erfüllen.

Allgemeine Struktur von Cellulose (Quelle: Vicente Neto über Wikimedia Commons)

Unter diesen ist das Hauptpflanzenpolysaccharid Cellulose, aber auch Lignin, Dextrane, Pentosane, Agar (in Algen) und Chitin (in Pilzen und vielen Arthropoden) fallen auf.

Verdauliche Kohlenhydrate

Verdauliche Kohlenhydrate hingegen sind solche, die heterotrophe Organismen (außer Autotrophen, die "ihre eigene Nahrung synthetisieren") aus Pflanzen gewinnen und zur Ernährung ihrer Zellen über verschiedene Stoffwechselwege verwenden können.

Das wichtigste verdauliche Kohlenhydrat ist Stärke, die in Knollen, Getreidesamen und vielen anderen Speicherstrukturen in Pflanzen enthalten ist. Dies besteht aus zwei ähnlichen Arten von Polysacchariden, Amylose und Amylopektin.

Sehr wichtig sind jedoch auch einfachere Zucker wie beispielsweise Fructose, die in großen Mengen in den Früchten vieler Pflanzenarten vorhanden sind.

Honig, eine Substanz, die von Bienen produziert wird und einen bedeutenden kommerziellen Wert hat, ist auch eine reichhaltige Quelle für verdauliche Kohlenhydrate, aber tierischen Ursprungs.

Glykogen ist ein wichtiges Reservepolysaccharid bei Tieren (Quelle: Alejandro Porto über Wikimedia Commons)

Glykogen, in vielen Fällen als "tierische Stärke" angesehen, ist ein von Tieren synthetisiertes Reservepolysaccharid und kann in die Gruppe der verdaulichen Kohlenhydrate aufgenommen werden.

Klassifizierung nach der Anzahl der Kohlenstoffatome

Abhängig von der Anzahl der Kohlenstoffatome können Kohlenhydrate sein:

- Trios mit drei Kohlenstoffen (Beispiel: Glycerinaldehyd)

- Tetrosas mit vier Kohlenstoffen (Beispiel: Erythrose)

- Pentosen mit fünf Kohlenstoffen (Beispiel: Ribose)

- Hexosen mit sechs Kohlenstoffen (Beispiel: Glukose)

- Heptosen mit sieben Kohlenstoffen (Beispiel: Sedoheptulose-1,7-bisphosphat)

Diagramm möglicher Hemiacetalstrukturen für Glucose und Mannose (Quelle: Karlhahn über Wikimedia Commons)

Pentasen und Hexosen können im Allgemeinen in Form stabiler Ringe gefunden werden, dank der Bildung einer inneren Halbacetalgruppe, dh durch die Vereinigung einer Aldehydgruppe oder einer Ketongruppe mit einem Alkohol.

Diese Ringe können 5 oder 6 "Glieder" aufweisen, so dass sie entsprechend vom Furan-Typ oder vom Pyran-Typ sein können, mit denen die Furanose und die Pyranose gebildet werden.

Klassifizierung nach der Position der Carbonylgruppe

Die Position der Carbonylgruppe (C = O) in Monosacchariden wird auch für ihre Klassifizierung verwendet, da das Molekül abhängig davon eine Ketose oder eine Aldose sein kann. So gibt es beispielsweise Aldohexosen und Ketohexosen sowie Aldopentosen und Ketopentosen.

Aldosas und Cetosas (Quelle: Pjvelasco, über Wikimedia Commons)

Befindet sich das Kohlenstoffatom, das die Carbonylgruppe bildet, in Position 1 (oder an einem Ende), handelt es sich um einen Aldehyd. Wenn es sich stattdessen in Position 2 (oder einem anderen internen Kohlenstoffatom) befindet, handelt es sich um eine Ketongruppe, sodass es zu einer Ketose wird.

Am Beispiel der Trios, Tetrosen, Pentosen und Hexosen des vorherigen Abschnitts haben wir, dass die Aldosen dieser einfachen Zucker Glycerinaldehyd, Erythrose, Ribose und Glucose sind, während die Ketosen Dihydroxyaceton, Erythrulose, Ribulose und sind Fructose.

Klassifizierung nach der Anzahl der Einheiten, aus denen sie bestehen

Entsprechend der Anzahl der Einheiten, die Kohlenhydrate haben, dh entsprechend der Anzahl der Zucker, die aus ihrer Hydrolyse resultieren, können sie klassifiziert werden als:

Monosaccharide

Sie sind die einfachsten Saccharide oder Zucker, da sie aus einer einzigen "Zuckereinheit" bestehen. In dieser Gruppe befinden sich metabolisch relevante Zucker wie Glucose, deren Metabolismus die Produktion von Energie in Form von ATP in den Zellen praktisch aller lebenden Organismen beinhaltet. Galactose, Mannose, Fructose, Arabinose, Xylose, Ribose, Sorbose und andere sind ebenfalls hervorzuheben.

Disaccharide

Disaccharide sind, wie das Präfix ihres Namens andeutet, Saccharide, die aus zwei Zuckereinheiten bestehen. Die Hauptbeispiele dieser Moleküle sind Lactose, Saccharose, Maltose und Isomaltose, Cellobiose, Gentiobiose, Melibiose, Trehalose und Turanose.

Chemische Struktur von Maltose, einem Disaccharid (Quelle: NEUROtiker über Wikimedia Commons)

Oligosaccharide

Sie entsprechen den Kohlenhydraten, die bei Hydrolyse mehr als zwei „Zuckereinheiten“ freisetzen. Obwohl sie vielleicht nicht gut bekannt sind, können in dieser Gruppe Raffinose, Stachyose und Verbascosa herausgegriffen werden. Einige Autoren glauben, dass Disaccharide auch Oligosaccharide sind.

Polysaccharide

Polysaccharide bestehen aus mehr als 10 Zuckereinheiten und können aus sich wiederholenden Einheiten desselben Monosaccharids (Homopolysaccharide) oder aus relativ komplexen Gemischen verschiedener Monosaccharide (Heteropolysaccharide) bestehen. Beispiele für Polysaccharide sind Stärke, Cellulose, Hemicellulose, Pektine und Glykogen.

Normalerweise erfolgt die Vereinigung der "Zuckereinheiten" von Disacchariden, Oligosacchariden und Polysacchariden über eine Bindung, die als glykosidische Bindung bekannt ist und dank des Verlusts eines Wassermoleküls stattfindet.

Klassifizierung seiner Derivate

Wie bei vielen Molekülen von großer Bedeutung in der Natur können Kohlenhydrate als "Bausteine" für andere Verbindungen fungieren, die ähnliche oder radikal unterschiedliche Funktionen erfüllen können. Demnach können solche Derivate nach ihren Eigenschaften wie folgt klassifiziert werden:

Phosphatester

Sie sind im Allgemeinen phosphorylierte Monosaccharide, bei denen die Phosphorylgruppe über eine Esterbindung an das Saccharid gebunden ist. Dies sind äußerst wichtige Moleküle für einen großen Teil der zellulären Stoffwechselreaktionen, da sie sich wie "aktivierte Verbindungen" verhalten, deren Hydrolyse thermodynamisch günstig ist.

Prominente Beispiele umfassen Glycerinaldehyd-3-phosphat, Glucose-6-phosphat, Glucose-1-phosphat und Fructose-6-phosphat.

Säuren und Lactone

Sie sind das Produkt der Oxidation bestimmter Monosaccharide mit bestimmten Oxidationsmitteln. Aldonsäuren entstehen durch Oxidation von Glucose mit alkalischem Kupfer und diese befinden sich in Lösung im Gleichgewicht mit Lactonen. Wenn die Oxidation durch enzymatische Katalyse gesteuert wird, können Lactone und Uronsäuren erzeugt werden.

Alditole, Polyole oder Zuckeralkohole

Sie entstehen durch Oxidation der Carbonylgruppe einiger Monosaccharide; Beispiele hierfür sind Erythrit, Mannit und Sorbit oder Glucit.

Aminozucker

Sie sind Derivate von Monosacchariden, an die eine Aminogruppe (NH2) gebunden ist, im Allgemeinen am Kohlenstoff von Position 2 (insbesondere in Glucose). Die bekanntesten Beispiele sind Glucosamin, N-Acetylglucosamin, Muraminsäure und N-Acetylmuraminsäure; Es gibt auch Galactosamin.

Chemische Struktur von Glucosamin (Quelle: Edgar181 über Wikimedia Commons)

Desoxyzucker

Sie sind Derivate von Monosacchariden, die entstehen, wenn sie ein Sauerstoffatom in einer ihrer Hydroxylgruppen verlieren, weshalb sie als "Desoxy" oder "Desoxyzucker" bekannt sind.

Zu den wichtigsten gehören diejenigen, die das DNA-Rückgrat bilden, dh 2-Desoxyribose, aber es gibt auch 6-Desoxymanopyranose (Rhamnose) und 6-Desoxygalactofuranose (Fucose).

Glykoside

Diese Verbindungen resultieren aus der Eliminierung eines Wassermoleküls durch die Vereinigung der anomeren Hydroxylgruppe eines Monosaccharids und einer Hydroxylgruppe einer anderen hydroxylierten Verbindung.

Klassische Beispiele sind Ouabain und Amygdalin, zwei weit verbreitete Verbindungen, die aus einem afrikanischen Busch gewonnen werden, und die Samen von Bittermandeln entsprechend.

Klassifizierung nach Verwendung bei der Zubereitung von Speisen

Zuckerwürfel (Quelle: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / „Würfelzucker - 2018 - 3564“ / CC BY-SA 4.0 über Wikimedia Commons)

Schließlich können Kohlenhydrate auch nach der Verwendung klassifiziert werden, die sie bei der Zubereitung eines kulinarischen Gerichts erhalten können. In diesem Sinne gibt es süßende Kohlenhydrate wie Saccharose (ein Disaccharid), Fructose (ein Monosaccharid) und in geringerem Maße Maltose (ein anderes Disaccharid).

Ebenso gibt es verdickende Kohlenhydrate und gelierende Kohlenhydrate, wie dies beispielsweise bei Stärken und Pektinen der Fall ist.

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