Kohlenhydrate 1
©stu2009/01/25 (last update)
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Kohlenhydrate bestehen aus gleichen oder ähnlichen Bausteinen und sind nur aus C, H und O aufgebaut. Zucker und Stärke dienen unserer Energieversorgung, Cellulose ist zwar unverdaulich, aber sie bewirkt das Sättigungsgefühl und regelt die Verdauung. Unsere Nahrung sollte zum überwiegenden Teil aus Kohlenhydraten bestehen.

Monosaccharide
(Einfachzucker)
C6H12O6 Glucose (Traubenzucker, Dextrose) 
Fructose (Fruchtzucker)
Disaccharide
(Zweifachzucker)
C12H22O11 Saccharose (Rübenzucker, Rohrzucker) 
Maltose (Malzzucker) 
Lactose (Milchzucker)
Polysaccharide
(Vielfachzucker)
(C6H10O5)n Stärke
Cellulose

Die wichtigste Reaktion für alle Lebenwesen ist die Photosynthese
 
6 CO2 + 6 H2O => C6H12O6 + 6 O2
Kohlendioxid + Wasser Glucose Sauerstoff

Mithilfe von Chlorophyll (Blattgrün) und Sonnenenergie produzieren Pflanzen Glucose (Traubenzucker) und Sauerstoff. Der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre (21%) stammt aus der Tätigkeit der Pflanzen. Auch fossile Brennstoffe (Kohle, Erdgas, Erdöl) sind Reste von Pflanzen bzw. Tieren (die sich von Pflanzen ernährten), sie enthalten Sonnenenergie, die vor langer Zeit von Pflanzen in Form energiereicher chemischer Verbindungen gespeichert wurde. 
Schließlich essen Menschen und Tiere mit den Kohlenhydraten gespeicherte Sonnenenergie zur eigenen Energieversorgung.


"Biomasse" - erneuerbare Energie

Aufgrund der derzeitigen "Klimawandel-Hysterie" wird gefordert, mehr Energie aus nachwachsenden Rohstoffen zu gewinnen. Wenn man Energie aus Pflanzen gewinnt die das CO2 zuvor aus der Atmosphäre bezogen haben, wird nicht zusätzliches CO2 in die Atmosphäre abgegeben, das vor Millionen Jahren von Pflanzen der Atmosphäre entzogen wurde (wie das bei den fossilen Energiequellen Erdöl, Gas und Kohle der Fall ist).
Es hat sich allerdings gezeigt, dass eine Steigerung der Produktion von "Bioenergie" Nebenwirkunge hat:
Biodiesel
Biosprit
Hackschnitzel / Pellets
Biogas
Vorteile:
+ wenn er aus Altspeisefett und Überschüssen hergestellt wird + wenn er aus Abfällen und Überschüssen hergestellt wird + wenn sie aus Abfällen und Überschüssen hergestellt werden + wenn es aus Abfällen und Überschüssen hergestellt wird
Nachteile:
- wenn die Produktion in Konkurrenz zur Herstellung von Nahrungsmittel steht und die Lebensmittelpreise steigen

- wenn für den Anbau Regenwald in den Tropen gerodet wird

- wenn für den Anbau große Mengen an Dünger, Treibstoff und Wasser verbraucht wird

- wenn die Produktion in Konkurrenz zur Herstellung von Nahrungsmittel steht und die Lebensmittelpreise steigen

- wenn für den Anbau Regenwald in den Tropen gerodet wird

- wenn für den Anbau große Mengen an Dünger, Treibstoff und Wasser verbraucht wird

- wenn auch Äste und Wurzelstöcke aus dem Wald entfernt werden verarmt der Waldboden, wird das Ökosystem Wald gestört und wird der Wald bald auch gedüngt werden müssen. -  wenn die Produktion in Konkurrenz zur Herstellung von Nahrungsmittel steht und die Lebensmittelpreise steigen

Glucose

Aus Glucose baut die Pflanze alles weitere auf: 
- Cellulose (Zellwände der Pflanzen) 
- Stärke (in Knollen und Samen enthalten) 
- andere Kohlenhydrate wie Fruchtzucker (Fructose) und Saccharose
- Eiweißstoffe 
- Fette

Glucose ist ein Einfachzucker. Die Summenformel vieler Einfachzucker ist gleich, die Moleküle sind jedoch unterschiedlich gebaut. Auf der Abbildung sieht man einen Sechserring an dem die  OH-Gruppen nach oben oder nach unten stehen. Es gibt auch Einfachzucker mit einem Fünferring und die OH- Gruppen können auch anders am Ring verteilt sein. 
Für den Menschen ist Glucose der wichtigste Energielieferant. Wir essen zwar selten Glucose, aber wir gewinnen die Glucose aus Stärke (in Brot, Kartoffeln, Reis enthalten), die im Körper in Glucose zerlegt wird: 
 
(C6H10O5)n + n H2O
=>
n  C6H12O6
Stärke
Enzyme spalten Stärke
Glucose
 

Stärkemoleküle sind Riesenmoleküle (Makromoleküle), die aus hunderten bis tausenden Glucose-Einheiten aufgebaut sind. Wenn zwei Glucose-Moleküle sich miteinander verbinden, wird bei einem ein H und beim anderen ein OH abgespalten, daraus wird H2O. Bei der Spaltung dieser Bindungen wird das H2O  wieder benötigt:
Die Spaltung der Stärke beginnt bereits beim Kauen. Im Speichel sind Enzyme (biologische Katalysatoren), die Stärke spalten können.
 
     ENZYME 
ENZYME
+ H2O   + H2
(Wegen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Wasserstoffe eingezeichnet!)

Die Glucose geht im Körper direkt ins Blut und wird in vielen kleinen Schritten abgebaut. Dabei wird Energie frei. Die Energie dient der Aufrechterhaltung der Körpertemperatur und allen anderen Prozessen im Körper (z.B. Muskelarbeit). 
 
C6H12O6  + 6 O2   =>   6 CO2   +  6 H2O   +  Energie

Überschüssige Kohlenhydrate können kurzfristig gespeichert werden. Als längerfristiger Speicher bildet der Körper aus den Überschüssen Fett, da die gleiche Menge Fett doppelt so viel Energie enthält, wie Kohlenhydrate. 
Pflanzen speichern Glucose in Form von Stärke (enthält halb so viel Energie wie Fett). Da die Pflanzen ihre Reserven nicht mitherumtragen müssen wie die Menschen, spielt die Menge keine Rolle. 
 
 Energiegehalt:  1 g Kohlenhydrat enthält 17,2 kJ, 1 g Fett enthält 38,9 kJ
 


Glucose ist in Früchten enthalten. Industriell wird sie vor allem aus Stärke und teilweise auch aus Holz hergestellt. Sie wird kranken und erschöpften Menschen als Infusion direkt ins Blut verabreicht. Große Mengen Glucose-Sirup werden bei der Zuckerwaren- und Limonade-Herstellung verwendet. In der chemischen Industrie braucht man Glucose zur Herstellung anderer Stoffe (z.B. Vitamin C).

Fructose: Fructose hat dieselbe Summenformel wie Glucose, aber eine andere Struktur. Sie kommt in Früchten vor und wird im Körper anders abgebaut als Glucose.
Da Fructose im Gegensatz zu Glucose kein Sättigungsgefühl verursacht, ist sie eher ein "Dickmacher" als andere Zucker.
Fructose ("Fruchtzucker") ist ein billiger Industriezucker, der in vielen Süßigkeiten, Snacks und Fertigprodukten verwendet wird.
Neuerdings gibt es immer mehr Menschen mit Fructose / Lactose-Intoleranz (Unverträglichkeit) und da immer mehr Fertigprodukte und Snacks große Mengen von Fruchtzucker und Milchzucker enthalten nimmt die Zahl von Menschen mit Verdauungsstörungen zu.

Nachweis von Glucose mit der Fehling-Reaktion:

In einem Reagensglas wird etwas Glucose in einigen ml Wasser gelöst. Dazu kommen jeweils 2 ml Fehling 1-Lsg. und Fehling 2-Lsg. Dann wird die blaue Lösung unter Schütteln erhitzt. 
Eine orange bis rote Färbung weist auf Glucose hin. 
Derselbe Versuch funktioniert mit Früchten, Fruchtsäften, Gummibärli, Fanta, etc.


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