Lipide, Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren: Eine Übersicht

Lipide

Was sind Lipide und welche Funktionen haben sie? Lipide sind Moleküle, die in Wasser unlöslich und weniger dicht sind. Es gibt zwei Haupttypen: Triglyceride und Cholesterinester.

Tiere nutzen Lipide als langfristige Energiereserven, zur Isolierung und als schützendes Gewebe. Pflanzen speichern sie in Samen und Früchten.

Triglyceride bestehen aus Glycerin und drei Fettsäuren. Fettsäuren können gesättigt (z.B. Buttersäure, Stearinsäure, Palmitinsäure) oder ungesättigt sein (einfach ungesättigt: Ölsäure; mehrfach ungesättigt: Linolsäure, Linolensäure (Omega-3 und Omega-6)). Es gibt auch Trans-Fettsäuren, die durch partielle Hydrierung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren entstehen.

Cholesterin ist ein Cholesterinester, der aus einer Fettsäure und Cholesterin besteht. Es gibt drei Arten: HDL, LDL und VLDL. Cholesterin ist wichtig für die Zellmembranen, die Vitamin-D-Bildung und die Produktion von Gallensäuren. Es ist auch an der Bildung von Plaques beteiligt.

Die Spaltung von Lipiden erfolgt durch Enzyme in Monoglyceride, Fettsäuren und Cholesterin. Lipide liefern 9,3 kcal/g, mehr als doppelt so viel wie Kohlenhydrate.

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate dienen als Energiequelle für alle Lebewesen, als Stützgewebe (bei Pflanzen) und als Außenhülle (bei Insekten und Krebstieren). Sie sind auch Bestandteile von RNA und DNA.

Es gibt verschiedene Arten von Kohlenhydraten:

• Monosaccharide: Pentosen (Ribose, Desoxyribose) und Hexosen (Glucose, Fructose, Galactose)
• Disaccharide (Verbindung von zwei Monosacchariden): Saccharose, Laktose, Maltose
• Polysaccharide (Verbindung vieler Monosaccharide): Cellulose, Stärke, Glykogen, Chitin

Die Verdauung und Verwertung von Kohlenhydraten erfolgt durch die Spaltung in Monosaccharide. Monosaccharide werden direkt in den Darmzotten resorbiert. Der Rest wird durch Hydrolyse unter der Einwirkung von Enzymen in Monosaccharide zerlegt.

Glucose gelangt in den Blutkreislauf und wird in den Zellen oxidiert oder durch das Hormon Insulin in Glykogen umgewandelt. Glykogen wird durch das Hormon Glucagon in Monosaccharide hydrolysiert. Monosaccharide sind eine Quelle für sofortige Energie.

Proteine

Was sind Proteine und welche Funktionen haben sie? Proteine sind sehr große Makromoleküle, die durch die Verbindung von Aminosäuren gebildet werden.

Proteine bilden Gewebe und Organe, sind am Immunsystem beteiligt, katalysieren Reaktionen (Enzyme) und regulieren den Stoffwechsel (Hormone).

Aminosäuren sind die wesentlichen Bausteine von Proteinen. Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, die für die Bildung von Proteinen in lebenden Organismen ausreichen. Acht davon sind für den Menschen essentiell. Aminosäuren bestehen aus einer Aminogruppe, einer Carboxylgruppe und einem Rest.

Die Verdauung von Proteinen besteht darin, die langen Ketten in ihre Aminosäuren zu zerlegen. Diese werden verwendet, um Gewebe zu bilden (Anabolismus) oder für Energie (Katabolismus). Proteine haben eine biologische Wertigkeit, die die Qualität der Aminosäuren (Absorption und Anzahl der essentiellen Aminosäuren) angibt.

Nukleinsäuren

Was sind Nukleinsäuren und welche Aufgaben erfüllen sie? Nukleinsäuren sind die grundlegenden Bestandteile aller Lebewesen. RNA und DNA befinden sich im Zellkern von Zellen, ermöglichen die Bildung von Proteinen und sind für erbliche Mechanismen verantwortlich. Sie sind komplexe Moleküle, die durch die Verbindung von Nukleotiden durch Wasserstoffbrücken gebildet werden.

Nukleotide sind die Bausteine der Nukleinsäuren. Sie bestehen aus drei Teilen: 1) einer Phosphatgruppe, 2) einer Pentose (Ribose in RNA oder Desoxyribose in DNA) und 3) einer stickstoffhaltigen Base (RNA: Adenin, Cytosin, Guanin oder Uracil; DNA: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin).

Das RNA-Molekül ist eine Spirale und viel kleiner als die DNA. Die Ribose jedes Nukleotidphosphats ist mit dem nächsten verbunden. Jede der Basen ist mit der Pentose verbunden.

Nukleinsäuren sind an der Herstellung von Proteinen beteiligt, wobei mRNA und tRNA als Botenstoffe dienen. Das DNA-Molekül ist das längste und komplexeste bekannte Molekül. Es besteht aus einer Doppelhelix, deren Spiralen eine gemeinsame Achse haben. Die Basen in jeder Kette sind durch Wasserstoffbrücken verbunden. Die Replikation der Doppelstränge bei der Zellteilung und die Kodierung der Information für die Synthese von Proteinen durch RNA sind wichtige Funktionen der DNA.