Kohlenhydrate sind essentielle Biomoleküle, die als wichtigste Energielieferanten für den menschlichen Körper dienen.
Die grundlegenden Bausteine der Kohlenhydrate sind die Monosaccharide, die sich in Aldosen und Ketosen unterteilen lassen. Bei Aldosen befindet sich die Carbonylgruppe am ersten C-Atom, während sie bei Ketosen am zweiten C-Atom lokalisiert ist. Ein wichtiges Beispiel für eine Aldose ist Glucose, während Fructose eine typische Ketose darstellt. Diese beiden Moleküle können sich durch die Aldose-Ketose-Umwandlung ineinander umwandeln, was ihre vielfältige Verwendung im Stoffwechsel ermöglicht.
Komplexere Strukturen entstehen durch die Verbindung von Monosacchariden zu Disacchariden. Die Strukturformel der Disaccharide zeigt die glycosidische Bindung zwischen den Einzelbausteinen. Wichtige Beispiele sind Maltose (Glucose + Glucose), Saccharose (Glucose + Fructose) und Lactose (Glucose + Galactose). Besonders interessant sind die nicht reduzierenden Disaccharide wie Saccharose, bei denen keine freie Carbonylgruppe mehr vorliegt. Die Eigenschaften der Kohlenhydrate werden maßgeblich durch ihre Struktur bestimmt: Sie sind meist wasserlöslich, können süß schmecken und dienen als Energiespeicher. Die Funktion der Kohlenhydrate geht dabei weit über die Energiebereitstellung hinaus - sie sind auch wichtig für Zellerkennungsprozesse, als Strukturelemente und in der Signalübertragung. Der Aufbau der Kohlenhydrate folgt dabei einem hierarchischen Prinzip von einfachen Monosacchariden bis hin zu komplexen Polysacchariden, was ihre vielfältigen biologischen Funktionen ermöglicht.
