Jede der funktionellen Gruppen hat bestimmte chemische und physikalische Eigenschaften, die dann das Verhalten des Moleküls, das eine oder mehrere dieser Gruppen enthält, entscheidend prägt. Man fasst Verbindungen mit der gleichen funktionellen Gruppe zu Stoffklassen zusammen.

 

Die Nucleinsäuren

Ein Nucleotid besteht aus einer Phosphorsäure, einem Zucker (Ribose oder Desoxyribose) und einer Base (Thymin, Cytosin, Adenin oder Guanin). 

Abb. 1: Schematische Darstellung der Komponenten von Nucleinsäuren. 

Nucleotide können sich zu langen Ketten verbinden, die als Nucleinsäuren bezeichnet werden. Nucleinsäuren bilden die genetische Information (Erbsubstanz), die von Individuum zu Individuum vererbt wird. 

Abb. 2: Schematischer Aufbau der Nucleinsäuren (DNA)

An einen Einzelstrang kann ein komplementärer Strang gebunden werden. Dabei stehen sich immer ein Adenin und ein Thymin, bzw. ein Guanin und Cytosin gegenüber.

 

Die Proteine

Proteine bilden mengenmässig den grössten Teil aller organischen Verbindungen im menschlichen Organismus. Als Bausteine der Proteine dienen die Aminosäuren (AS).

Aminosäuren 
Von den natürlich vorkommenden Aminosäuren sind nur 20 regelmässig in Proteinen zu finden. 

Abb. 3: Aminosäuren besitzen, wie der Name sagt, mindestens eine Amino- und eine Säuregruppe, die durch eine Carboxy-Gruppe gebildet wird. Die 20 verschiedenen Aminosäuren unterscheiden sich durch den Seitenkettenrest.

Aminosäuren, die vom Organismus nicht selber synthetisiert werden können und daher mit der Nahrung aufgenommen werden müssen, werden als essentielle Aminosäuren bezeichnet.

Proteine 
Proteine werden auch als Eiweisse bezeichnet. Die Zusammensetzung der Proteine ist in der Erbsubstanz festgelegt.

Durch Verknüpfung der 20 Aminosäuren in fast beliebiger Anzahl durch die sogenannte Peptidbindung lässt sich eine riesige Zahl von Proteinen aufbauen. 

Abb. 4: Proteine. Durch Verknüpfung zweier Aminosäuren über eine Peptidbindung entsteht ein Dipeptid. Werden eine grosse Zahl von Aminosäuren auf diese Weise miteinander verbunden, so entsteht ein Protein. Da Art und Anzahl der Aminosäuren fast beliebig miteinander kombiniert werden können, ist die Anzahl der möglichen Proteine theoretisch unbegrenzt.

Proteine haben vielfältige Formen und Funktionen, so u.a.

• Strukturproteine
• Antikörper: Abwehr des Organismus gegen Fremdstoffe.
• Transportfunktion: vorallem wasserunlösliche Substanzen werden im Blut an Proteine gebunden transportiert (Bilirubin, Lipide, Kupfer, Medikamente, Calcium, Hormone)
• Steuerung des Stoffwechsels: Enzyme

 

Die Lipide

Die Lipide werden auch als Fette bezeichnet. Allen Lipiden gemeinsam ist die schlechte Löslichkeit in Wasser. Die Lipide lassen sich in vom chemischen Aufbau her in z.T. völlig unterschiedliche Gruppen unterteilen: 

• Neutralfette oder Triglyzeride: bestehend aus Fettsäuren und Glyzerin
• Cholesterin (auch Cholesterol genannt)
• Phospholipide

Neutralfette 
Neutralfette bestehen aus einem Glyzerin, an das 3 Fettsäuren gebunden sind. Neutralfette sind vorallem Energiespeicher. 

Abb. 5: Neutralfett (Triglyzerid) 

Phospholipide 
Bei den Phospholipiden ist eine der drei Fettsäuren durch eine andere Gruppe ersetzt worden. Sie sind Bestandteile von Zellmembranen.

Abb. 6: Phospholipid

Cholesterin 
Beim Cholesterin handelt es sich chemisch um ein völlig anderes Lipid. Cholesterin ist ein wichtiger Bestandteil von Zellmembranen und eine wichtige Substanz beim Aufbau von Steroidhormonen, Gallensäuren und Vitamin D. 

Abb. 7: Cholesterin

 

Die Kohlenhydrate

Die Kohlenhydrate sind lediglich aus den Elementen Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) aufgebaut. Kohlenhydrathaltige Nahrungsmittel sind, neben Zucker, Getreide und alle Getreideprodukte, Hülsenfrüchte, Kartoffeln, Gemüse und Obst.

Kohlenhydrate lassen sich unterteilen in:

• Monosaccharide (einfache Zucker) wie Glucose (Traubenzucker) oder Fructose (Fruchtzucker)
   
• Disaccharide (bestehend aus zwei Monosacchariden) wie Lactose (Milchzucker)
   
• Oligo- und Polysaccharide wie Stärke, Glykogen und Cellulose.

Abb. 8: Glucose ist ein Monosaccharid. 

02.02.2001 /hpk