Kohlenhydrate

Kohlenhydrate

Was sind Kohlenhydrate und wie wirkt es auf unserem Körper

Allgemeine Beschreibung:

Kohlenhydrate, auch Saccharide genannt, sind strukturchemisch als Polyhydroxycarbonyl-Verbindungen aufzufassen. Die ursprünglich entdeckten Kohlenhydrate enthielten Kohlenstoff und Wasser (H2O) im Verhältnis 1:1, daher wurden sie als Hydrate des Kohlenstoffs aufgefasst, was der heutigen Definition nicht mehr entspricht.

Biochemische/physiologische Bedeutung:

Nach heutiger Auffassung sind Kohlenhydrate Polyalkohole, die, zu Aldosen oxidiert, je nach Anzahl der Kohlenstoffatome, als Triosen (C3), Tetrosen (C4), Pentosen (C5), Hexosen (C6) oder Heptosen (C7) bezeichnet werden. Sind die Polyalkohole nicht am endständigen Kohlenstoff – Atom oxidiert, sondern an einem der nachfolgenden, so spricht man allgemein von Ketosen, bezogen auf die Kohlenstoff Anzahl der Moleküls, von Tetrulosen, Pentulosen, Hexulosen usw. Werden die Moleküle noch weiter oxidiert, nämlich zu Säuren, so spricht man allgemein von Aldonsäure oder Uronsäuren.

All die genannten Verbindungen werden, sofern es sich um Einzelmoleküle handelt, auch als Monosaccharide oder einfach Zucker bezeichnet. Enthalten die Moleküle anstelle der alkoholischen OH-Gruppe Wasserstoff, so spricht man von Desoxyzuckern, ist die Alkoholgruppe z.B. durch Aminogruppe ersetzt, so haben wir es mit Aminozuckern zu tun. Verbinden sich die Zuckermoleküle zu fünfgliedrigen Ringen, so spricht man von Furanosen, sechsgliedrige Ringe werden als Pyranosen bezeichnet. Bekannte Monosaccharide sind die Aldosen Mannose, Glucose und Galactose, die bekannteste Ketose ist die Fructose.

Oligosaccharide sind jene Kohlenhydrat Verbindungen, die aus zwei bis zehn einzelnen Saccharideinheiten aufgebaut und meist kettenartig verbunden sind. Je nach Anzahl der Kettenglieder unterscheiden wir Di-, Tri-, Tetrasaccharide usw. Ein bekanntes Oligosaccharid ist das Disaccharid Rohrzucker, chemisch als Saccharose bezeichnet.

Die dritte große Gruppe umfasst die Polysaccharide, die zehn oder mehr Monosaccharid Einheiten besitzen. Polysaccharide werden auch als Glykane bezeichnet. Bausteine der Polysaccharide sind vornehmlich Glucose, Fructose, Galactose, Mannose sowie der Aminozucker Glucosamin.

Die Kohlenhydrate stellen mengenmäßig den größten Anteil der organischen Substanz auf unserer Erde dar. Sie werden in Pflanzen unter Einfluss von Sonnenenergie mit Hilfe von Chlorophyll aus den beiden anorganischen Verbindungen Kohlendioxid und Wasser im Rahmen der Assimilation (Photosynthese) gebildet (Primärstoffwechsel der Pflanzen). Ähnlich dem Stoffwechsel des Menschen benötigt auch die Pflanze für den Aufbau von Zucker und Polysacchariden eine Unzahl wirkungs- und substratspezifischer Enzyme.

Je nach Stellung der Bindungspartner an bestimmten asymmetrischen, also an unterschiedlich substituierten, Kohlenstoff Atomen unterscheidet man D- und L-Formen. Angaben von (+) bedeutet rechtsdrehend, (-) ist das Symbol für linksdrehend.

Kohlenhydrate sind sowohl für Pflanzen als auch für Tier und Mensch Nahrungs- und Reservestoff. Die physiologische Bedeutung von Kohlenhydraten geht für Menschen jedoch weit über die Funktion als Energielieferant hinaus.

So sind Kohlenhydrate Bestandteil der Nukleinsäuren in Form der Ribose (RNA) und der Desoxyribose (DNA), also wichtige Baubestandteile unseres Erbmaterials.

Als Mukopolysaccharide (Proteoglykane, Glucosaminoglykane) sind die Kohlenhydrate Hauptbestandteil des Bindegewebes und prägen somit wesentlich die Stütz-, Transport- und Molekularsiebstruktur des zwischenzellulären Gewebes. Dabei wird die übermolekuläre, kolloidale Struktur des Bindegewebes ganz wesentlich von den inner- und  zwischenmolekularen chemischen Bindungskräften der zahlreichen Hydroxyl- (OH-) und Amino- (NH2-) Gruppen der Kohlenhydrate und Protein Zusammensetzung des Bindegewebes abhängigen, Bindungskräften beeinflusst auch die Zusammensetzung und Konzentration der in der Bindegewebsflüssigkeit gelösten Vitamine, Mineralstoffe und Spurenelemente die Elastizität oder – bei gestörter Elektrolytzusammensetzung – die starre Struktur des Bindegewebskolloids.

Während bei Neugeborenen der Kohlenhydrat Anteil des Bindegewebskolloides im Vergleich zum Protein Anteil 80:20 beträgt, nimmt der Proteinanteil im Laufe der Lebensjahrzehnte sukzessive zu.

Die proteindominierte Ernährungsweise in den Industrieländern führt dazu, dass das Bindegewebe von 40- oder 50-jährigen bis zu 80% Eiweiß und nur mehr 20% Kohlenhydrate enthält. Die Protein Verbindungen sind allerdings im Vergleich zu den Kohlenhydrat Makromolekülen viel dichter gepackt. Dieser „Eiweißstau“ führt daher zu einem Elastizitätsverlust, zu einem Erstarren der ehermals lockeren kolloidalen Struktur des Zwischenzellgewebes. Abgesehen von dieser mechanisch strukturellen Veränderung ist in der Folge auch die zelluläre Sauerstoff- und Nährstoffversorgung eingeschränkt und die interzelluläre Kommunikation entsprechend reduziert.

Der Stoffwechsel staut sich somit auf allen biochemischen und biophysikalischen Ebenen. Dieser Zustand wird L. Wendt als „Eiweißspeicherkrankheit“ bezeichnet und ist vermutlich der grundlegende und größte Risikofaktor für Arteriosklerose, Herzinfarkt, Schlaganfall, rheumatische Erkrankungen und Diabetes. Die Kohlenhydrate des Bindegewebes sind mit ihren zahlreichen funktionellen Gruppen daher von größerer Bedeutung für das gesamte Stoffwechselgeschehen, als man aus der stark einschränkenden Bezeichnung „Bindegewebe“ vermuten könnte.

Nicht zuletzt sind die Kohlenhydrate wesentliche Bausteine von Glykoproteinen und Glykolipiden in den Zellmembranen. Diese Einschlussmoleküle haben  wesentliche Bedeutung im zwischenzellulären Stoffaustausch, in der Erkennung von körperfremden Antigenen und in der zellulären Informationsvermittlung. Trotz ihres vermeintlich einfachen strukturellen Aufbaus (oder gerade deshalb) sind die verzweigten Zuckerverbindungen innerhalb und außerhalb der Körperzellen (auch eingebettet in die Biomembran Strukturen) von zentraler Bedeutung für die biochemische und biophysikalische Signalübermittlung im gesamten Organismus.

Kohlenhydrate und der Kohlenhydratstoffwechsel im Menschlichen Körper sind also nicht nur eine Quelle zellulärer Energie, sondern steuern das zelluläre Stoffwechselgeschehen, angefangen von der Zellteilung und Differenzierung über grundlegende Immunfunktionen bis hin zum Aufbau und zum Stoffwechsel des äußerst wichtigen, aber maßlos unterschätzten Bindegewebes.

Mangelerscheinungen und Anwendungsbeispiele:

Mangelerscheinungen im Kohlenhydratstoffwechsel äußern sich nicht so sehr als Folge einer mangelnden Kohlenhydrat Zufuhr, als vielmehr sekundär durch mangelnde Zufuhr jener wichtigen Nährstoffe, die eine optimale Verstoffwechselung  zugeführter Nahrungs Kohlenhydrate überhaupt erst ermöglichen. Wenn rein chemisch auch kein Unterschied zwischen raffinierten und naturbelassenen Kohlenhydraten feststellbar scheint, so sind es vor allem die Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente und die Unzahl aller sekundären Pflanzenstoffe, die als „Begleitstoffe“ unserer Nahrungskohlenhydrate über die Qualität der Kohlenhydrat Verstoffwechselung im menschlichen Körper entscheiden.

So ist unter anderem die tägliche Zufuhr von 200 Millionstel Gramm Chrom notwendig, um in Form des Glucosetoleranzfaktors GTF die Verstoffwechselung von täglich 250g (also 1/4kg!) Kohlenhydrate, also von Stärke und Zucker, zu ermöglichen. Neben Chrom benötigt der Kohlenhydratstoffwechsel auch die Mikronährstoffe Zink, Magnesium, B-Vitamine, Natrium und hoch ungesättigte Fettsäuren. Nicht zuletzt aber benötigt der gesunde Organismus den gesamten, lückenlosen biologischen Cocktail an Antioxidantien (dazu gehören auch die biologisch aktiven Antioxidantien aus Pflanzen), um die Elastizität und Reagibilität aller kohlenhydrathaltigen Strukturen, angefangen von der vermeintlich strukturlosen Bindegewebssubstanz bis hin zu den hoch spezialisierten zuckerhaltigen Rezeptoren in, an und außerhalb der zellulären Strukturen, aufrecht zu halten.

Während unter normalen Lebensbedingungen eine tägliche Eiweiß Zufuhr von 0,5 – 1g pro kg Körpergewicht ausreichend würde, stopfen wir tagtäglich unphysiologisch hohe Eiweißmengen in unsere Körper. Die während der letzten 2 Jahrzehnte permanent kommunizierten Schlagwörter „Fett macht dick“ und, „Eiweiß hat nur wenige Kalorien“ haben in den Köpfen der Konsumenten die Botschaft einzementiert, man müsse nur genug Eiweiß konsumieren, um vital und kräftig (Sportler), muskulös und schlank (Figurbewusste) zu werden und zu bleiben. Doch diese Ideologie ist ein Trug Schluss. Übergewicht (vor allem die Unfähigkeit, davon los zu kommen), rheumatische Erkrankungen und vieles mehr werden häufig durch zuviel Eiweiß provoziert – und durch reduzierten Eiweißkonsum wieder korrigiert. Um auf die Kohlenhydrate zurückzukommen: Ein ausreichender Kohlenhydratanteil an unserer Ernährung hat größere Bedeutung als bisher angenommen. Kohlenhydrate dienen nicht nur – wie in den meisten Ernährungsbüchern postuliert – der kalorischen Energieversorgung. Der Kohlenhydratanteil an unserer Körpersubstanz entscheidet wesentlich über das reibungslose Funktionieren sämtlicher biochemischen und biophysikalischen Stoffwechselvorgänge. Wesentlich ist jedoch die Qualität unserer Nahrungskohlenhydrate.

Weißmehl- und zuckerhaltige Nahrungsmittel sind in der Tat nicht mehr als leere, dumme Kalorien Lieferanten. Kohlenhydrate aus Vollkorn, Obst, Gemüse und vor allem aus biologisch hochwertigen Getreidekeimlingen dagegen sind „intelligente“ Kohlenhydrate.  Sie sorgen, zusammen mit der Unzahl  an „Begleitstoffen“, dafür, dass unsere Körperzellen, Gewebe, Organe und Systeme so funktionieren, wie sie funktionieren sollten. Es sind also die immer wieder zitierten  Elektrolyte, Vitamine, Spurenelemente und bioaktiven pflanzlichen Nährstoffe, die die „Schwingung“ der Kohlenhydrat Strukturen in unserem Organismus aufrechterhalten.

Vorkommen:

Statistischen Verbrauchererhebungen zufolge decken wir unseren Kohlenhydratbedarf überwiegend aus raffinierten Nahrungsmitteln wie Weißmehl und Weißmehlprodukten, isoliertem Industriezucker, Feingebäck und zuckerhaltigen Limonaden sowie Süßigkeiten. Als optimale Kohlenhydratquellen im Sinne der vollwertigen Ernährung sind jedoch Vollkorn Getreide, Kartoffeln, Hülsenfrüchte, Gemüse, Obst, Milch und Honig anzusehen. Aufgrund ihres hohen Gehaltes an natürlichen Mikronährstoffen sind Getreidekeimlinge biologisch besonders hochwertige Kohlenhydrat Lieferanten.

Tagesbedarf:

Als optimal wäre die tägliche Kohlenhydrat Zufuhr von 250 g – 350 g in Form von vollwertigen Lebensmitteln mit hohem Gehalt an Mikronährstoffen zu empfehlen.

Buchempfehlung:

Gute Kohlenhydrate - schlechte Kohlenhydrate