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Glukose

Glukose, von Pflanzen fotosynthetisch aus Sonnenenergie assimiliert, ist eines der Basismoleküle für das Leben auf der Erde. Sie findet sich als einfaches Monosaccharid, als Bauteil komplexerer Moleküle wie Stärke und Zellulose in Obst und Gemüse oder wie Glykogen in tierischen Organismen. Als Zentrum des Energiestoffwechsel ist Glukose die Energiequelle aller Zellen.
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© Shutterstock / Krystyna Taran - Glukosesirup

Energie- und Ballaststoffquelle

Glukose gehört zu den Kohlenhydraten. Sie ist ein Monosaccharid (Einfachzucker), das natürlich in allen Lebewesen vorkommt und deren wichtigste Energiequelle darstellt. Man findet sie massiert in Obst, Beeren, Gemüse und Honig. Zusammen mit anderen Monosacchariden, z.B. Fruktose, bildet sie Saccharose (Haushaltszucker) und Laktose. Aus zwei Glukose-Molekülen besteht Maltose, ein durch die Hydrolyse von Getreidestärke gewonnenes Disaccharid mit etwas geringerer Süsskraft als Saccharose. Sportler nutzen sie als schnelle Energiequelle, Bäcker für die Gärung von Hefeteig. Sie findet sich auch in Getreidekeimlingen als Basis zahlreicher Biersorten.

Zu langen Ketten verbundene Glukosemoleküle bilden Stärke. Zellulose wiederum ist ein aus komplexen Stärkeketten bestehendes Polysaccharid. Der menschliche Organismus kann sie, anders als pflanzenfressende Säugetiere, nicht verdauen. Sie spielt jedoch eine Rolle als Ballaststoff.

Umgewandelte Sonnenenergie

Glukose, ein organisches Basismolekül, wird von Lebewesen gebildet, die zur Glukoneogenese (Tiere) oder zur Fotosynthese (grüne Pflanzen, Algen, manche Bakterienarten) fähig sind. Die komplizierte Enzymreaktion der Fotosynthese nutzt die Lichtenergie der Sonne, Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) zur Produktion von Glukose und Sauerstoff, der freigesetzt wird und für das Leben auf der Erde essentiell ist (schwefeloxidierende Bakterien ersetzen für diese Synthese Wasser durch Schwefelwasserstoff). Organismen, die Fotosynthese nutzen, wandeln damit anorganische in organische Stoffe. Die so produzierte Glukose findet sich in ihrer einfachsten Form in Obst sowie als Disaccharid in Zuckerrüben, oder sie dient als Baustein von Stärke oder Zellulose. Dadurch wird Sonnenenergie in Nahrungsenergie umgewandelt.

AL032-02 Structure chimique glucose
© Shutterstock / chromatos - Strukturformel von Glukose

Sirup und Lösung

Glukosesirup, durch die Hydrolyse von Mais- oder Kartoffelstärke hergestellt, ist zähflüssig und farblos. In der Süsswarenherstellung wird er vor allem für Bonbons und Karamell sowie für Rezepte verwendet, die das Kristallieren von Zucker vermeiden.

Die Medizin injiziert Glukoselösung für eine schnelle Energieversorgung von Patienten intravenös.

Ernährung

Wie die anderen einfachen oder komplexen Kohlenhydrate hat Glukose einen Energiegehalt von 4 kcal pro Gramm.

Stärke ist die wichtigste Energiequelle aus der Nahrung, deren Verdauung bereits im Mund beginnt. Ein Enzym im Speichel, die Speichelamylase, beginnt mit der Stärke-Hydrolyse und produziert eine Mischung aus Polysacchariden, Maltose und Glukose. Deshalb entwickelt das geschmacksarme Brot nach einigen Sekunden Kauen ein süssliches Aroma. Die Stärke-Hydrolyse setzt sich bis in den Magen fort, die im Dünndarm vorhandene Maltase teilt die Maltosemoleküle in zwei Glukosemoleküle und vollendet so die Hydrolyse. Die Glukose wird von den Darmzellen absorbiert und gelangt in den Blutkreislauf. Bei ihrer Ankunft in der Leber wird ein Teil zur Glykogen-Synthese benutzt, ein aus Hundertausenden Glukoseeinheiten bestehender Polysaccharid als Energiespeicher. Diese Reserve kann bei Bedarf in Glukose zurückverwandelt werden und ins Blut gelangen, um den Energiebedarf des Körpers zu decken. Dieser Mechanismus bestimmt den Glukosegehalt im Blut und wird von den Hormonen Insulin und Glucagon kontrolliert. Sie zeigen den Zellen an, ob sie Glukose speichern oder ans Blut abgeben müssen, um die Organismusfunktionen zu gewährleisten. Die Glukosekonzentration im Blutplasma nennt man Blutzuckerspiegel. Bei einem gesunden Menschen liegt er zwischen 0,7 und 1,0 g Glukose pro Liter Plasma. Bei Diabetikern ist die Regulierung des Blutzuckerspiegels gestört, was zu chronischer Hyperglykämie (Überzuckerung) führt und die Gesundheit langfristig gefährdet.