Drei primäre biologische Rollen
1. Energiespeicherung und -versorgung
- Glukose: Universeller Brennstoff; Blutzucker-Homöostase (Insulin/Glukagon)
- Glykogen: Verzweigtes Polymer (α-1,4/α-1,6) in Leber (100–120 g) und Muskel (400–500 g) – schnelle Mobilisierung
- Stärke: Pflanzenspeicher (Amylose + Amylopektin)
- ATP-Ausbeute: ~30–32 ATP/Glukose über Glykolyse + oxidativen Phosphorylierung
2. Strukturkomponenten
- Cellulose: β-1,4-Glukose-Ketten → H-gebundene Mikrofibrillen → pflanzliche Zellwand-Zugfestigkeit. Am häufigstes organisches Polymer.
- Chitin: β-1,4-N-Acetylglucosamin → Arthropoden-Exoskelette, Pilzzellwände
- Peptidoglykan: Bakterielle Zellwände (NAG-NAM + Peptide)
- Glykosaminoglykane (GAGs): Hyaluronan, Chondroitinsulfat – extrazelluläre Matrix-Hydrierung, Elastizität
3. Zelluläre Erkennung und Signalgebung
- Glykoproteine: N-/O-gebundene Oligosaccharide auf Oberflächenproteinen → Zelladhäsion, Immunerkennung (ABO-Blutgruppen, MHC), Pathogenbindung (viraler Eintritt), Protein-Faltung/Qualitätskontrolle (Calnexin-Zyklus)
- Glykolipide: Lipid-verankerte Zucker (Ganglioside) – Membran-Mikrodomänen, neuronale Entwicklung, Toxin-Rezeptoren
- Proteoglykane: Kernprotein + GAGs – Wachstumsfaktor-Reservoirs, Morphon-Gradienten
- Lektine: Kohlenhydrat-bindende Proteine (Selectine, Galectine) vermitteln Leukozyten-Rollen, Zell-zu-Zell-Kommunikation
Keine Enzyme
Kohlenhydrate sind keine Katalysatoren. Enzyme sind Proteine (oder Ribozyme). Einige Enzyme sind Glykoproteine (Kohlenhydrat modifiziert Funktion/Stabilität), aber das katalytische Moiety ist proteinös.
Metabolische Integration
Kohlenhydratmetabolismus verknüpft sich mit Lipid-/Aminosäurewegen (Acetyl-CoA, Pyruvat, Glycerin-3-P). Hormonelle Regulation (Insulin, Glukagon, Adrenalin, Cortisol) passt Angebot an Nachfrage an.
Von ATP bis zur Zellidentität sind Kohlenhydrate unverzichtbar.
