Ob Sie in einen Apfel, ein Steak oder eine Eiscreme beißen, Sie werden sicher viel von einer Art von Element bekommen: Kohlenstoff. Da Kohlenstoff in allen bekannten Lebensformen vorhanden ist, enthält jede Nahrung, die wir essen, Kohlenstoff. Kohlenstoff ist einzigartig in seiner Fähigkeit, große, vielfältige Moleküle zu bilden, da er elektronische Bindungen mit anderen Atomen bildet. Die chemischen Bindungen, die Kohlenstoff bildet, ermöglichen es ihm, lange Molekülketten zu bilden, die für das Leben, wie wir es kennen, essentiell sind.

Die Fakten

Große Moleküle auf Kohlenstoffbasis werden organische Makromoleküle genannt. Es gibt vier Hauptgruppen von Makromolekülen: Fette, Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren 2. Alle vier teilen die grundlegende Eigenschaft, ein Kohlenstoffatom „Skelett“ zu haben, aber unterschiedliche chemische Eigenschaften bedeuten, dass jede Art von Makromolekül eine einzigartige Funktion in Ernährung und Gesundheit hat.

Fette

Die große Bedeutung von Wasserstoff in lebenden Organismen

Fette sind Energiespeichermoleküle aus zwei kleineren Molekülen: Glycerin, ein Drei-Kohlenstoff-Alkohol, der an einen langkettigen Fettsäure- „Schwanz“ gebunden ist, der das Fett in Wasser unlöslich macht. Die meisten von uns wissen, dass ungesättigte Fette gesünder sind als gesättigte Fette, und der Unterschied zwischen diesen beiden hat mit den Arten von Bindungen zu tun, die die Kohlenstoffatome im Fettsäureschwanz bilden. In einem gesättigten Fett bildet jedes Kohlenstoffatom nur Einfachbindungen mit Wasserstoff und anderen Atomen im Molekül. Dadurch entsteht eine Fettsäure mit einem geraden „Schwanz“, wodurch viele gesättigte Fettmoleküle auf relativ kleinem Raum dicht zusammengepackt werden können. Diese dichte Verpackung ist der Grund, warum gesättigte Fette wie Schmalz oder Butter bei Raumtemperatur fest sind. Eine enge Packung von Fettmolekülen ist auch der Grund, warum gesättigte Fette weniger gesund sind als ungesättigte Fette. In einem ungesättigten Fett bilden einige Kohlenstoffatome Doppelbindungen mit anderen Atomen. Diese Doppelbindungen erzeugen einen Knick im Schwanz der Fettsäure, was bedeutet, dass die Moleküle nicht fest zusammenpacken können. Deshalb ist ein ungesättigtes Fett wie Olivenöl bei Raumtemperatur flüssig.

Kohlenhydrate

Brot, Getreide, Zucker und Stärke wie Kartoffeln sind alle Kohlenhydrate 2. Kohlenhydrate sind kritische Energiequellen für die meisten lebenden Organismen und können auch als Nahrungsspeichermoleküle im Körper fungieren 2. Kohlenhydrate sind Ketten aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, die in basische Glucose- oder Fructosezuckerringe zerlegt werden können 2. Cellulose ist das zähe, faserige Kohlenhydrat, das in Holz und anderen Pflanzenmaterialien vorkommt, und die am häufigsten vorkommende organische Verbindung auf der Erde. Menschen können Cellulose nicht verdauen, aber es ist immer noch ein wichtiges Nahrungselement. Cellulose, auch als Faser bekannt, kommt in vielen Früchten, Getreide und Gemüse vor und hat viele wichtige Funktionen für die menschliche Gesundheit. Da es gründlich gekaut werden muss, verlangsamt es das Essen und trägt zu Völlegefühlen bei. Es hilft auch, den Blutzuckerspiegel zu regulieren und reinigt die Auskleidung des Verdauungssystems.

Proteine

Organische Verbindungen, die in der Nahrung enthalten sein müssen

Proteine kommen in Fleisch, Nüssen, Milchprodukten, Getreide und Hülsenfrüchten vor. Protein ist essentiell für fast alle Funktionen des Lebens. Protein besteht aus einem Kohlenstoffgerüst, das mit unterschiedlichen Anordnungen der 20 Aminosäuren verbunden ist, die die Bausteine für alle Proteine bilden. Proteine sind wichtig beim Aufbau unserer Zellen, beim Starten und Regulieren der chemischen Reaktionen unseres Körpers, beim Funktionieren unseres Immunsystems und bei der Kommunikation zwischen unseren Zellen. Unsere Haare, Muskeln und Bindegewebe wie Bänder und Sehnen bestehen aus Proteinen.

Nukleinsäuren

Die vierte große Gruppe von Makromolekülen steht nicht in direktem Zusammenhang mit der Ernährung, ist aber lebensnotwendig. Nukleinsäuren sind Kohlenstoffgerüste, die mit Nukleotiden verbunden sind, bei denen es sich um Zucker auf Kohlenstoffbasis handelt, die mit einer stickstoffhaltigen Base verbunden sind. Nukleinsäuren sind die Grundbausteine unserer DNA und RNA, die den genetischen Code tragen, der für alle Strukturen und Funktionen des Körpers verantwortlich ist.