Stoffwechsel der Kohlenhydrate

Im menschlichen Körper laufen ununterbrochen Auf- und Umbauprozesse ab. Stoffe wie Sauerstoff, Nahrung oder Hormone werden abgebaut, gebildet oder chemisch umgewandelt, damit der Organismus aufrechterhalten werden kann und Körperfunktionen reibungslos ablaufen können. Man unterscheidet deshalb auch zwischen dem so genannten Baustoffwechsel, der dem Erhalt und dem Aufbau von Körpersubstanz dient, und dem Energiestoffwechsel, der für den Ablauf der Körperfunktionen notwendig ist.

Das Zusammenspiel dieser Ab- und Umbauvorgänge wird als Stoffwechsel bezeichnet. Meist werden dazu Enzyme benötigt, die die chemischen Reaktionen im Rahmen des Stoffwechsels katalysieren. Stoffwechselvorgänge benötigen trotzdem viel Energie um in ausreichendem Maße ablaufen zu können. Diese Energie wird hauptsächlich aus Zucker (Glukose) gewonnen. Glukose erhält der Körper zum größten Teil aus der Nahrung, die der Körper zerlegen und verwerten muss. Kohlenhydrate spielen bei der Gewinnung von Glukose die Hauptrolle.

Was sind Kohlenhydrate?

Kohlenhydrate zählen neben den Eiweißen, den Fetten und den Nukleinsäuren zur vierten großen Gruppe der lebenswichtigen Verbindungen. Sie machen den Größten Anteil der organischen Materie auf der gesamten Erdoberfläche aus. Alle Kohlenhydrate haben gemeinsam, dass ihr Grundgerüst aus einfachen Zuckerteilchen aufgebaut ist. Der Körper kann sie im Rahmen der Verdauung in Glukose, einem so genannten Einfachzucker zerlegen, der sich zu vielen verschiedenen Formen von Kohlenhydraten zusammenfügen kann. Glukose ist der wichtigste Energielieferant des Körpers. Sie setzt sich wiederum aus den Bestandteilen Wasserstoff und Kohlenstoff zusammen, was den Kohlenhydraten ihren Namen verleiht. Etwa 45 bis 60 Prozent unseres täglichen Energiebedarfs werden durch Kohlenhydrate gedeckt.

Kohlenhydrate können je nach Anzahl ihrer Zuckerbestandteile in folgende Untergruppen aufgeteilt werden:

• Einfachzucker (Monosaccharide), wie der Fruchtzucker (Fructose) oder der Traubenzucker (Glukose), die aus nur einem Zuckerteilchen bestehen. Diese sind beispielsweise in Obst oder Honig enthalten. Die Einfachzucker sind die Bestandteile der komplexeren Kohlenhydrate.
• Zweifachzucker (Disaccharide), wie der Malzzucker (Maltose), der Milchzucker (Lactose) und der Haushaltszucker (Saccharose). Diese Kohlenhydrate enthalten zwei Zuckerteilchen als Grundgerüst.
• Mehrfachzucker (Oligosaccharide), die zwei bis neun Einfachzuckereinheiten enthalten.
• Vielfachzucker (Polysaccharide) wie die pflanzliche und die tierische Stärke. Sie stellen die Speicherform des Zuckers im Organismus dar. Diese komplexe Form der Kohlenhydrate enthält in ihrem Grundgerüst mehr als zehn Einheiten an Einfachzuckern und ist beispielsweise in Kartoffeln, Reis oder Getreide enthalten.

Wie werden Kohlenhydrate verwertet?

Um die Kohlenhydrate zu verwerten muss der Körper sie zunächst in ihre Bestandteile, die Glukoseteilchen zerlegen. Dies geschieht durch körpereigene Enzyme. Bereits der Mundspeichel enthält ein solches Verdauungsenzym, die so genannte Amylase. Somit kann schon in der Mundhöhle mit der ersten Zerteilung der Nahrung begonnen werden. Bei längerem Kauen kann man diese Zerlegung sogar schmecken: ein Stück Brot beispielsweise beginnt mit der Zeit süß zu schmecken. Seine Bestandteile, die Glukoseteilchen, werden freigelegt und von der Zunge registriert.

Weitere Enzyme, die für die Spaltung der Kohlenhydrate verantwortlich sind, sind in einem Verdauungssekret enthalten, dass die Bauchspeicheldrüse abgibt. Bereits wenn ein Mensch zu Kauen beginnt erhält die Bauchspeicheldrüse Signale von Gehirn, die sie zur Produktion von Bauchspeichel anregen. Durch die im Bauchspeichel enthaltenen Enzyme können die Kohlenhydrate weiter zerlegt werden. Spätestens hier werden auch größere Nahrungsbestandteile, wie die Polysaccharide, auf gespalten und in ihre Bestandteile, den Zuckerteilchen, zerlegt.

Durch die im Mund- und Bauchspeichel enthaltenen Enzyme konnten nun die großen Kohlenhydrat-Moleküle in viele Einzelteilchen auf gespalten werden. Diese können im Rahmen der Verdauung über die Darmschleimhaut aufgenommen und ins Blut transportiert werden. Auch andere Nahrungsbestandteile, wie Fette oder Eiweiß, gelangen über diesen Weg in den Blutkreislauf. Über den Blutweg gelangt die durch den Darm aufgenommene Nahrung nun zunächst in die Leber, die erste Anlaufstation der über den Darm aufgenommenen Nahrungsbestandteile. Ein Teil der Glukose wird bereits in der Leber gespeichert. Sie kann hier in ihre Speicherform, der tierischen Stärke (Glykogen) umgewandelt werden. Die Leber kann jedoch nicht mehr als 150 Gramm Glukose aufnehmen, ihre Speicher sind also nach einer ausgiebigen Mahlzeit schnell voll.

Ein weiterer Teil der Glukose kann deshalb auch von der Muskulatur aufgenommen werden. Sie muss dazu von der Leber über den Blutkreislauf weiter transportiert werden. Auch die Muskeln haben eine Speicherkapazität von etwa 150 Gramm. Die Glykogenspeicher in der Leber und der Muskulatur werden bei körperlicher Anstrengung auch als erstes wieder geleert und aufgebraucht. Sie sind die am schnellsten verfügbaren Energiereserven des Körpers.

Ein weiterer Teil der über die Nahrung aufgenommenen Glukose kann auch direkt in die Körperorgane gebracht werden, die Energie benötigen. Sie wird dort nicht gespeichert, sondern sofort in Energie umgewandelt. Dazu wird die Glukose zu Wasserstoff und Kohlendioxid verbrannt. Dieser Vorgang wird durch spezielle Enzyme Gesteuert und als Glykolyse bezeichnet. Ist nach der direkten Verbrennung und der Speicherung in Leber und Muskel immer noch Glukose übrig, kann diese in den Fettzellen in Fett umgewandelt und in den Fettdepots gespeichert werden. Die Folge einer vermehrten Umwandlung der Kohlenhydrate in den Fettzellen ist eine Gewichtszunahme.

Wie wird der Stoffwechsel der Kohlenhydrate gesteuert?

Der Stoffwechsel der Kohlenhydrate ist ein komplexer Vorgang, der sehr genau abgestimmt werden muss. Diese Steuerung läuft über Hormone, die größtenteils in der Bauchspeicheldrüse gebildet werden. Die wichtigsten Hormone des Kohlenhydratstoffwechsels sind Insulin und Glukagon. Sie bilden einen Regelkreis und sorgen dafür, dass die Glukosekonzentration im Blut (Blutzuckerspiegel) weder zu stark absinkt, noch zu hoch ansteigt.