Kohlenhydrate - Zucker und deren Funktion im Organismus

Was sind Kohlenhydrate?

reisKohlenhydrate ( Zucker, Saccharide) sind für den Körper die wichtigsten Energielieferanten. Sie sind sehr leicht verfügbar und dienen vor allem als Energiereserve, aber auch als Gerüstsubstanz. Kohlenhydrate findet man in vielen Lebensmitteln die täglich verzehrt werden.

Besonders in Getreide und Getreideprodukten wie z.B. in Brot, Reis, Müsli, Nudeln, Haferflocken sowie in Kartoffeln, Zucker und Obst. Da der Körper ständig Energie verbraucht muss ihm mit der Nahrung auch ständig neue Energie zugeführt werden. Jedoch ist der persönliche Bedarf an Kohlenhydraten sehr unterschiedlich und hängt auch von den jeweiligen Lebensumständen ab. Es wird bei einer normalen ausgewogenen Ernährung eine Tageszufuhr von ca. 5-6 g pro Kilogramm Körpergewicht empfohlen.  Die zugeführte Menge an Kohlenhydraten sollte sich natürlich nicht erhöhen, wenn man mehr wiegt. Die gesamte Energiezufuhr sollte zu 50% bis 55% aus Kohlenhydraten bestehen. Unser Körper setzt die aufgenommen  Kohlenhydrate in Energie um, indem er sie in die einzelnen Bestandteile zerlegt. Alle Kohlenhydrate haben dieselben chemischen Bestandteile, denn sie bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Die Qualität der Kohlenhydrate machen die unterschiedlichen Anteile dieser Bestandteile aus.


Die Kohlenhydrate werden in drei Gruppen unterteilt:

  • Einfachzucker (Monosaccharide) wie z.B. Glucose (Traubenzucker) oder Fructose (Fruchtzucker)
  • Zweifachzucker (Disaccharide) wie z.B. Haushaltszucker, Malz- oder Milchzucker
  • Vielfachzucker (Polysaccharide) wie z.B. pflanzliche oder tierische Stärke

Wichtige Funktionen der Kohlenhydrate

Kohlenhydrate sind für unseren Körper von großer Bedeutung, denn die wichtigste Aufgabe bzw. Funktion der Kohlenhydrate besteht darin, Energie für unseren Stoffwechsel bereitzustellen. Unser Körper kann zwar durch die Glucogenese Glucose bilden, jedoch ist er nicht in der Lage die Kohlenhydrate zu synthetisieren und ist somit auf die Aufnahme über die Nahrung angewiesen. Kohlenhydrate werden so gut wie von allen Körperzellen als Energiequelle genutzt. Einige Zellen können sogar nur aus Glucose Energie gewinnen, wie z.B. die Nierenzellen, die Nervenzellen, die Blutzellen und besonders das Gehirn, welches damit seinen Energiebedarf deckt. Unser Gehirn benötigt allein jeden Tag 120-140 g Glucose. Die wichtigste Energiequelle für unser Körper ist Glucose, die er benötigt um Energie herstellen zu können. Im Übrigen werden Kohlenhydrate auch als Bestandteile der Zellmembranen des Bindegewebes und zur Biosynthese vieler Verbindungen wie Lipide, Ribose, Glycoproteine und nicht essentielle Aminosäuren verwendet. Über die Nahrung nehmen wir Kohlenhydrate auf und diese Kohlenhydratmoleküle müssen dementsprechend erst durch die Verdauung in Glucose umgewandelt bzw. abgebaut werden. Dieser Ablauf erfolgt mit Hilfe diverser Enzyme im Magen-Darm-Trakt. Unser Körper kann den Zweifachzucker wie der Haushaltszucker (Saccharose), sehr rasch in Glucose umwandeln, da sie nur aus zwei Molekülen bestehen. Demnach stehen sie dem Körper sehr schnell als Energiequelle zur Verfügung und sorgen dafür, dass der Blutzuckerspiegel ziemlich schnell ansteigt. Polysaccharide, wie z.B. die Stärke bestehen aus mindestens zehn Kohlenhydratmolekülen und demzufolge benötigt der Körper viel mehr Zeit für die Unwandlung in Glucose und somit steigt auch der Blutzuckerspiegel sehr langsam an. Genau nach diesem Vorgang wird Glucose über das Blut in die Zellen transportiert und mit Hilfe von Sauerstoff verarbeitet. Dieser Prozess wird als Glycolyse bezeichnet und hierbei entsteht Energie. Zum Beispiel entstehen aus 1 g Kohlenhydrate 4,1 Kilokalorien (kcal).

Kohlenhydrate werden als Energiespeicher genutzt

Sobald die Zellen die zur Verfügung stehende Glucose nicht benötigen, dann erarbeiten die Muskeln und die Leber diese in Glycogen um. Glycogen ist sozusagen die Speicherform der Glucose und wird bei Energiebedarf, welcher nicht durch die Nahrung abgedeckt wird, wieder in Glucose umgewandelt und an das Blut abgegeben. Hierdurch wird auch der Blutzuckerspiegel reguliert. Dieser Prozess wird Gluconeogenese genannt. Sobald nun der Glycogenspeicher vollständig aufgefüllt ist, werden die überschüssigen Kohlenhydrate in Fett umgewandelt und im Fettgewebe gespeichert. Bei der Speicherung von Kohlenhydraten als Körperfett gehen ungefähr 30% der Energie verloren. Jedoch sollte dem Körper nicht dauerhaft zu viele Kohlenhydrate zugeführt werden, denn dann kann als Folge Adipositas (Übergewicht) entstehen. Die Ballaststoffe hingegen nehmen eine ganz andere Funktion ein. Im Prinzip sind sie unverdaulich und spielen bei der Energiegewinnung eine unbedeutende Rolle. Das Aufquellen der Ballaststoffe bei der Verdauung im Darm ist viel wichtiger, denn dadurch wird die Darmbewegung (Peristaltik) angeregt und damit auch der Transport des Darminhalts gefördert. Des Weiteren sind Kohlenhydrate nicht nur als Energieträger und Energiespeicher von großer Bedeutung, sondern sie können auch bei weiteren Prozessen wichtige Funktionen erfüllen. Zum Beispiel sind Kohlenhydrate auch Bestandteil der extrazellulären Matrix sowie mehrerer verschiedener Substanzen. Die extrazelluläre Matrix füllt den Raum zwischen den Körperzellen aus und kommt in großen Menge in Knochen, Knorpel und Bindegewebe vor. Des Weiteren sind Kohlenhydrate bei Fettstoffwechselprozessen beteiligt, aber auch bei der Regulierung des Wasser- und Elektrolythaushalts.

Wieviel Kohlenhydrate kann unser Körper speichern und wie werden sie zu Fett umgewandelt?

Sobald wir über die Nahrung zu viel Kohlenhydrate zu uns nehmen werden die Überschüsse in der Leber als Glycogen gespeichert und können wenn wieder Bedarf besteht an das Blut abgegeben werden. Hierdurch wird auch unser Blutzuckerspiegel reguliert. Aufgrund des körpereigenen Glycogens stellen die Kohlenhydrate eine schnell verfügbare Energiereserve dar. Der Glycogenvorrat wird zu ca. 1/3 in der Leber und zu ca. 2/3 in der Muskulatur gespeichert. Zum Beispiel hat ein 70 kg schwerer Mensch eine Glycogenreserve von ca. 350 bis 400 g. Unser Körper kann nicht viele Kohlenhydrate speichern. Das Glycogen dient lediglich zum Ausgleich kurzfristiger Defizite und sicher nur die Grundversorgung unseres Körpers. Sobald wir mehr Kohlenhydrate als nötig zu uns nehmen, dann werden sie in Fettsäuren umgewandelt und im Fettgewebe gespeichert. Hierbei ist zu beachten, dass Kohlenhydrate zwar in Fett umgewandelt werden können, aber Fett nicht in Kohlenhydrate. Gerade deshalb wird empfohlen eine regelmäßige tägliche Zufuhr von Kohlenhydraten zu sich zu nehmen, da dies für den Stoffwechsel noch am besten ist.

Was passiert bei einem Mangel an Kohlenhydraten?

Unser Körper kann Energie auch aus Fett und Eiweiß gewinnen, was so viel bedeutet wie Kohlenhydrate sind nicht so essentiell (lebensnotwendig) wie diese beiden Nährstoffe. Trotz allem führt aber ein Fehlen von Kohlenhydraten in der Nahrung zu Störungen der Verdauung oder zu unerwünschten Stoffwechselveränderungen. Aus den körpereigenen Vorstufen wie Aminosäuren (Eiweißbausteine), Laktat (Milchsäure) oder Glycerin wird dann die dringend benötigte Glucose von den bestimmten Geweben gebildet. Dies kann jedoch zu einer Beeinträchtigung der Eiweißsynthese führen. Eine Mangelerscheinung von Kohlenhydraten kann zu einer verminderten Glucosetoleranz, zu Blutdruckabfall, Hypoglykämie und einer starken Erhöhung der freien Fettsäuren im Blut (Übersäuerung) sowie zu einem vermehrten Auftreten von Ketonkörpern (Ketose) führen. Ebenso können auch Störungen des Wasser- und Mineralstoffwechsels sowie Muskel- und Konzentrationsschwäche (verminderte Leistungsfähigkeit) auftreten. Darüber hinaus führt die geringe Zufuhr von Kohlenhydraten bzw. der Mangel an unverdaulichen Kohlenhydraten zu Darmträgheit und Obstipation (Verstopfung) mit den entsprechenden negativen Konsequenzen.

Unterschied zwischen kurzkettigen oder langkettigen Kohlenhydraten

Kohlenhydrate sind Zucker und werden auch gerne als Saccharide bezeichnet. Hiervon gibt es sehr viele unterschiedliche Arten, die verschieden aufgebaut sind und auch unterschiedlich schnell verdaut werden. Diese sogenannten kurz- oder langkettigen Kohlenhydrate stellen unterschiedlich viel Energie zur Verfügung und machen auch dementsprechend anders satt. Kohlenhydrate sind leichter aufzuspalten und sättigen, im Gegensatz zu Fetten und Proteinen, am geringsten. Somit steht Fett an zweiter Stelle und Proteine werden sehr lange im Magen verdaut, da die Aufspaltung von Eiweißen über mehrere Phasen stattfindet. Je kurzkettiger die Kohlenhydrate sind, desto leichter ist auch das Aufspalten der Kohlenhydrate. Zum Beispiel nimmt ein Mensch Traubenzucker zu sich, dieser wird dann im Körper sehr schnell aufgespalten, verwertet und zur Verfügung gestellt, jedoch macht er nicht lange satt. Aufgrund dieser verschiedenen langen Ketten werden hier zwischen Monosacchariden (Glucose), Dissacchariden (Haushaltszucker), Oligosacchariden (wie z.B. Toast oder Zwieback) und Polysacchariden (wie beispielsweise  Vollkornprodukte, Kartoffeln und Ballaststoffe usw.) unterschieden. Die Aufnahme der ganzen Kohlenydrate im Darm erfolgt immer in Form von Monosacchariden. Das heißt es müssen alle langkettigen Kohlenhydrate erst zu Monosacchariden aufgespalten werden bevor sie vom Körper aufgenommen werden können. Hieraus kann man entnehmen, dass Monosaccharide sofort verstoffwechselt werden und dass sie fast umgehend Energie zur Verfügung stellen, während Polysaccharide erst in Monosaccharide gespaltet werden müssen. Polysaccharide bleiben etwas länger im Magen und machen auch dementsprechend länger satt, trotz allem liefern sie nur mittelfristig Energie.

Der Glykämische Index (GI)

Anfang der 1980er Jahr entdeckte der Wissenschaftler David Jenkins ein Messverfahren, das genau angibt wie schnell die Nahrungsmittel den Blutzuckerspiegel beeinflussen. Sobald kohlenhydrathaltige Lebensmittel zu sich genommen werden, werden diese auch automatisch in Zucker umgewandelt und der Blutzuckerspiegel bzw. Insulinspiegel steigt an. Bei der Aufnahme von Monosacchariden (Traubenzucker) steigt das Insulin recht schnell und ziemlich stark an. Je höher der Insulinspiegel jedoch ansteigt, desto stärker fällt er auch später wieder ab und dies führt dann zu den sogenannten Heißhungerattacken. Wird der Körper in diesem Fall mit Insulin überschüttet dann steigt die Kurve stark an. Sobald dann keine Insulinzufuhr mehr stattfindet fällt die Kurve fast so weit unter Null wie er vorher im positiven Bereich war und pendelt sich nach und nach wieder auf Null ein. Nun befindet sich der Körper wieder in einem Gleichgewicht. Je mehr und je ungesünder man sich ernährt, desot höher schlägt die Insulinkurve über Null hinaus. Der Körper versucht nun wieder ins Gleichgewicht zu finden, aber der Insulinspiegel pendelt dann immer weiter in den negativen Bereich ab. Dies bezeichnet man als sogenannten Entzugsbereich und es kommt zu Entzugserscheinungen im Körper, also zu Heißhungerattacken, da der Körper diesen Negativzustand ausgleichen und auf Null bringen möchte. Genau ein solcher Effekt tritt auch z.B. bei Nikotin-, Alkohol- oder auch bei Spielsüchtigen auf. Desto höher die Reizung ist, also die Kurve über Null hinausgeht, je höher ist der Ausschlag ins Negative (=Entzugserscheinungen) dann. Deshalb sollte man darauf achten, dass unerwünschte Reize so gering wie möglich gehalten werden und der Körper somit im Gleichgewicht bleibt. Wenn man darauf achtet dann fällt auch der Negativbereich kleiner aus und umso geringer sind die Entzugserscheinungen was essen zu müssen (Heißhunger). Hierdurch wird auch verdeutlicht weshalb Vollkornprodukte, langkettige Kohlenhydrate, die ihre Energie über lange Zeit abgeben, gesünder sind als kurzkettige Kohlenhydrate. Es ist auch sehr wichtig, dass der Mensch am Tag fünf bis sechs kleine Mahlzeiten zu sich nimmt anstatt zwei große Mahlzeiten. Die Insulinkurve bleibt nämlich bei gesunder und vor allem regelmäßiger Ernährung näher bei Null, sprich also im Gleichgewicht, und die Heißhungerattacken bleiben aus. Das Hungergefühl kommt dann wirklich nur, wenn ein Bedarf an  Nährstoffen besteht.

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