Grundbaustoffe der Nahrung – Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette

Hallo! Heute wollen wir uns mit den Grundbaustoffen der Nahrung beschäftigen. Sicher habt ihr euch schon gefragt was in eurer Nahrung enthalten ist und welche Bedeutung die einzelnen Bestandteile haben. Warum sind verschiedene Stoffe eigentlich so wichtig für den menschlichen Körper und in welchen Nahrungsmitteln sind sie enthalten? Unsere Nahrung besteht in erster Linie aus Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten. Wenn du zum Beispiel Brot isst, erhält dein Körper eine Fülle an Kohlenhydratmolekülen. Dies ist auch der Fall wenn du Süßigkeiten isst. Beim Verzehr von Fleisch und Fisch erhältst du viele wichtige Proteine und auch Fette. Wie diese Moleküle aufgebaut sind, wollen wir uns jetzt einmal genauer ansehen. Nun werden wir uns mit den wichtigsten Bestandteilen der Nahrung beschäftigen. Beginnen wir mit den Kohlenhydraten. Kohlenhydrate sind zum Beispiel Traubenzucker, Haushaltszucker, Stärke und Cellulose. Die Kohlenhydrate besitzen eine gemeinsame Summenformel

Die Eigenschaften der einzelnen Kohlenhydrate wird besonders von der Molekülgröße bestimmt.

Das bekannteste Kohlenhydratmolekül ist die Glucose, der sogenannte Traubenzucker. Glucose ist das Hauptprodukt bei der Photosynthese und besitzt die Summenformel . In unserer Nahrung findest du Glucose in Süßwaren und wenn du zum Beispiel Brot, Nudeln oder Ähnliches zu dir nimmst, werden diese kohlenhydratreichen Nahrungsmittel zu Glucose verstoffwechselt. Die gleiche Summenformel wie Glucose besitzt auch die Fructose. Fructose ist Fruchtzucker und du findest sie in allen Obstsorten. Schau dir einmal das Glucosemolekül genauer an. Du wirst sicher bemerken, dass es hier verschiedene funktionelle Gruppen gibt. Ganz oben siehst du eine Carbonylgruppe, in diesem Fall eine Aldehyd-Gruppe und an jedem Kohlenstoffatom befindet sich zusätzlich noch eine Hydroxygruppe.

Kohlenhydratmoleküle die eine Aldehydgruppe besitzen nennt man auch Aldosen. Wenn wir uns nun das Fructosemolekül genauer betrachten stellen wir fest, dass genau die gleiche Anzahl an Kohlenstoff-Atomen, Sauerstoffatomen und Wasserstoffatomen vorhanden ist wie bei der Glucose. Fructose hat also die gleiche Summenformel wie Glucose. Auch hat Fructose ebenfalls eine Carbonylgruppe und fünf Hydroxygruppen. Hier befindet sich die Carbonylgruppe aber am zweiten Kohlenstoffatom. Wir haben es also hier ein Keton. Kohlenhydrate mit einer Ketogruppe bezeichnet man auch als Ketosen. Bei Glucose und Fructose handelt es sich um die kleinsten Bausteine der Kohlenhydrate, auch Monosaccharide oder Einfachzucker genannt. Diese Einfachzucker liegen allerdings nicht immer offenkettig vor, sondern kommen oft in einer ringförmigen Struktur vor. Diese Form nennt man auch halbacetalische Form. Nun kannst du die Einfachzucker auch miteinander verknüpfen. Je nachdem wieviele Bausteine du benutzt, erhältst du Disaccharide wenn du zwei Moleküle verknüpfst oder Polysaccharide wenn du sehr viele Moleküle miteinander verknüpfst. Ein wichtiges Disaccharid ist unser Haushaltszucker die Saccharose. Wichtige Polysaccharide sind Stärke und Cellulose.

Nun wollen wir auf die Verknüpfung der Kohlenhydrate untereinander anschauen. Dazu schauen wir uns das Saccharose-Molekül an. Bei Saccharose handelt es sich um ein Disaccharid. Es sind also zwei Monosaccharide miteinander verknüpft. In diesem Fall sind das Fructose und Glucose. Beide Moleküle hast du bereits kennen gelernt. Du siehst, dass beide Moleküle über ein Sauerstoffatom miteinander verbunden sind. Diese Bindung nennt man glycosidische Bindung. Die Bindung bildet sich aus zwei Hydroxygruppen unter Abspaltung von Wasser aus.

Werden viele Zuckermoleküle verbunden, entstehen Polysaccharide. Ein Beispiel dafür ist Stärke. Dieses Polysaccharid ist aus vielen Glucosemolekülen aufgebaut. Ein weiterer wichtiger Bestandteil unserer Nahrung sind die Eiweiße oder Proteine. Diese Moleküle bestehen aus Aminosäuren. Was eine Aminosäure ist, wollen wir uns einmal genauer ansehen. Eine Aminosäure besitzt in ihrer Molekülstruktur eine Aminogruppe und eine Carboxygruppe, die beide an das gleiche Kohlenstoffatom gebunden sind. Dies ist bei allen Aminosäuren der Fall. Sie unterscheiden sich nur durch einen Rest, der ganz verschieden sein kann. Dies wollen wir uns am Beispiel von Alanin und Glycin einmal genauer ansehen. Beide Moleküle verfügen über eine Carboxygruppe und eine Aminogruppe. Beide funktionelle Gruppen sind an das gleiche Kohlenstoffatom gebunden. Außerdem befindet sich an diesem Kohlenstoff noch ein weiteres Wasserstoffatom. Nun findest du den Unterschied zwischen den beiden Molekülen im vierten Substituenten welcher sich noch an diesem Kohlenstoff befindet. Bei Alanin ist das eine Methylgruppe und bei Glycin ein weiteres Wasserstoffatom.

Du sieht also, dass alle Aminosäuren als gemeinsames Strukturmerkmal eine Aminogruppe und eine Carboxygruppe besitzen. Nun haben wir ja bereits erwähnt, dass Aminosäuren die Grundbausteine zur Ausbildung von Proteinen sind. Du kannst also auch Aminosäuren miteinander verknüpfen. Diese Verknüpfung erfolgt über eine so genannte Peptidbindung. Verknüpfst du zwei Aminosäuren miteinander, so erhältst du ein Dipeptid. Dies ist das kleinste Protein. Nun sind für die optimale Funktion im menschlichen Körper aber viel größere Moleküle nötig. Die meisten Proteine bestehen aus 100-300 Aminosäuren.

Der dritte wichtige Baustein unserer Ernährung sind die Fette. Sie sind in der Natur wichtige Energielieferanten und einige Fette sind für den Aufbau von Zellen unerlässlich. Fette sind Ester und entstehen durch die Reaktion von Glycerin und Fettsäuren.

Glycerin ist ein dreiwertiger Alkohol, da drei Hydroxygruppen im Molekül vorhanden sind. Fettsäuren sind sehr langkettige Carbonsäuremoleküle. Ein Beispiel ist die Palmitinsäure.

Drei Fettsäuren bilden dann zusammen mit dem Glycerinmolekül einen dreiwertigen Ester. Die Fette unterscheiden sich also in ihren Fettsäureresten, je nachdem welche Fettsäuren verestert wurden. Du hast heute gelernt, aus welchen Stoffen sich unsere Nahrungsmittel hauptsächlich zusammensetzen. Dies sind zum einen die Kohlenhydrate, welche sich über die Ausbildung einer glycosidischen Bindung zu Disacchariden oder auch Polysacchariden verknüpfen lassen. Du weißt nun, dass Proteine aus Aminosäuremolekülen aufgebaut sind und über eine Peptidbindung miteinander verknüpft sind. Außerdem kennst du nun den Aufbau eines Fettmoleküls, welches durch Veresterung des dreiwertigen Alkohols Glycerin mit drei Fettsäuremolkülen gebildet wird. Tschüß und bis bald!