Glukose ist eine wichtige Energiequelle für viele Zellen, einschließlich des Gehirns und der roten Blutkörperchen. Es wird auch von einigen Leberzellen und dem Fettgewebe zur Energiespeicherung genutzt.
Glukose entsteht bei der Phosynthese in Pflanzen und beim Menschen durch hepatische Glukoneogenese. Es wird im Körper in einer Reihe zellulärer Reaktionen abgebaut, beginnend mit der Glykolyse.
Energie
Glukose ist die Hauptenergiequelle für die meisten lebenden Organismen. Es ist ein Vorläufer mehrerer wichtiger Verbindungen, darunter Stärke, Cellulose und Glykogen (sowie Oligosaccharide).
Mehrere Enzyme nutzen phosphorylierte Glucose, um anderen Molekülen in einem organisch-chemischen Prozess, der Glykosylierung genannt wird, eine Zuckergruppe hinzuzufügen. Dies kann für die Funktion von Proteinen und Lipiden sehr wichtig sein.
Glukose kommt in zwei natürlich vorkommenden Formen vor: L-Glukose und D-Glukose. Beide enthalten identische Glucosemoleküle, sind jedoch spiegelbildlich angeordnet. Die D-Glucose-Form polarisiert Licht im Uhrzeigersinn und die L-Glucose-Form polarisiert es gegen den Uhrzeigersinn.
Kohlenhydrate
Glukose ist die Hauptenergiequelle für lebende Organismen. Es ist auch die Grundlage für viele zelluläre Prozesse. Zu den wichtigsten zählt die Produktion von Glucosepolymeren (Polysacchariden) wie Stärke, Cellulose und Glykogen; Lipide; und Oligosaccharide, bestehend aus Glucose und anderen Zuckern.
Darüber hinaus wird Glucose in einem Prozess namens Glykosylierung an Proteine und Lipide angelagert, um ihnen Struktur zu verleihen. Es wird auch als Substrat im Fermentationsprozess zur Herstellung von Ethanol, einem Alkohol, verwendet.
Kohlenhydrate sind in einer Vielzahl von Lebensmitteln enthalten und kommen in unterschiedlichen Formen und Typen vor. Der Verzehr von Kohlenhydraten aus gesunden Quellen wie Vollkornprodukten, Gemüse, Obst und Bohnen ist ein Schlüssel zu einer guten Ernährung.
Kohlenhydrate liefern den ganzen Tag über Treibstoff für das Zentralnervensystem und Energie für die arbeitenden Muskeln. Allerdings können sie bei übermäßigem Verzehr schädlich sein. Eine hochglykämische Ernährung kann Ihr Risiko für Herzerkrankungen, Diabetes und Fettleibigkeit erhöhen.
Glykogen
Glykogen ist der wichtigste Energiespeichermechanismus des Körpers. Es wird hauptsächlich in der Leber und den Muskeln gespeichert und als freie Glukose an andere Gewebe verteilt.
Glykogen hat eine Polymerstruktur mit langen linearen Ketten aus Glucoseresten, die durch a-1,4-glykosidische Bindungen verbunden sind. Diese Glucoseeinheiten bilden ein helikales Polymer, wobei etwa alle zehn Reste eine Verzweigung mit einer anderen Kette von Glucoseresten bilden.
Diese Zweige sind über eine Alpha-Acetal-Bindung, -C(OH)H-O-, miteinander verbunden, die auftritt, wenn zwei Alkoxygruppen an dasselbe Kohlenstoffatom (C-1 und C-4 oder C-5) binden. In Lösungen liegen offenkettige Glucoseformen im Gleichgewicht mit mehreren zyklischen Isomeren vor, die jeweils einen durch ein Sauerstoffatom geschlossenen Hydroxylring enthalten.
Muskelglykogen macht etwa 1–2 % des Muskelgewichts aus und befindet sich hauptsächlich in intermyofibrillären Regionen. Wenn das Muskelglykogen aufgebraucht ist, wird es von einem Transportprotein namens Hexokinase abgebaut und Glukose in den Blutkreislauf abgegeben.
Polysaccharide
Polysaccharide sind komplexe, verzweigte Kohlenhydrate, die entstehen, wenn Monosaccharide oder Disaccharide durch glykosidische Bindungen miteinander verbunden werden. Diese Bindungen werden durch ein Sauerstoffatom zwischen zwei Kohlenstoffringen gebildet.
Polysaccharidketten haben einzigartige Eigenschaften, die sich voneinander unterscheiden, einschließlich ihrer Zusammensetzung, Bindung, Verzweigungsgrad und Molekulargewichte. Diese Strukturmerkmale sind wichtig für das Verständnis ihrer physikalisch-chemischen und biologischen Aktivitäten.
Fast alle Polysaccharide sind durch glykosidische Bindungen verknüpft. Diese Bindungen entstehen während einer Dehydratisierungsreaktion, wenn ein Wassermolekül aus dem Zuckerrest entfernt wird und eine Hydroxylgruppe von einem Kohlenstoff verloren geht.
Polysaccharide werden als Strukturbestandteile von Zellwänden und extrazellulären Strukturen in Pflanzen, Insekten und Pilzen verwendet. Einige von ihnen fungieren auch als Energiespeicher. Beispiele hierfür sind Zellulose und Chitin. Sie sind auch in Hyaluronsäure enthalten, einem Stoff, der für die Gelenkflüssigkeit und das Bindegewebe wichtig ist.
