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Lexikon der Biologie: Kohlenhydratstoffwechsel

Kohlenhydratstoffwechsel, die Vielzahl der Stoffwechseleaktionen (Stoffwechsel), die zu Synthese, Abbau und wechselseitiger Umwandlung der Kohlenhydrate führen. Für die Synthese von Monosacchariden, die als monomere Transport- und Substratformen für enzymatische Umsetzungen (z.B. Glucose, Glucosephosphate) fungieren, ist der in den grünen Pflanzen ablaufende Calvin-Zyklus, der durch die über die Photosynthese (Farbtafel) bereitgestellte Energie getrieben wird, von besonderer Bedeutung. Monosaccharide können jedoch außer in pflanzlichen auch in tierischen Organismen durch die Reaktionsfolgen der Gluconeogenese aufgebaut werden. Der Abbau von Monosacchariden erfolgt hauptsächlich durch die Reaktionsfolgen der Glykolyse (Farbtafel) und des Pentosephosphatzyklus, aber auch über den Glucuronat-Weg. Charakteristisch für Auf- und Abbau von Monosacchariden ist die Beteiligung vieler Zuckerphosphate anstelle der freien Zuckermoleküle. Die wechselseitige Umwandlung von Monosacchariden (Interkonversion) erfolgt durch Transaldolierung und Transketolierung (z.B. Calvin-Zyklus und Pentosephosphatzyklus; Transaldolase, Transketolase) sowie durch Oxidation und Decarboxylierung (Glucuronat-Weg) und durch Isomerisierung (z.B. Glycerinaldehyd-3-phosphat ⇌ Dihydroxyacetonphosphat, Glucose-6-phosphat ⇌ Fructose-6-phosphat; Glykolyse) bzw. Epimerisierung (z.B. UDP-Glucose ⇌ UDP-Galactose; Epimerasen). In Form von Pyruvat und Acetyl-Coenzym A fließen die Abbauprodukte des Kohlenhydratstoffwechsels in den allgemeinen Stoffwechsel ein (amphibole Stoffwechselwege). Die Synthese von Oligosacchariden und Polysacchariden (z.B. Stärke, Glykogen, Cellulose) erfolgt meist über die entsprechenden Nucleosiddiphosphat-Zucker als aktivierte Monosaccharid-Einheiten. Letztere werden dabei schrittweise unter der katalytischen Wirkung von Glykosyl-Transferasen auf die wachsenden Kettenmoleküle übertragen, wozu im Falle von Polysacchariden häufig ein Oligosaccharid oder Polysaccharid geringer Kettenlänge als Startermolekül erforderlich ist. Der Abbau bzw. die Mobilisierung von Oligo- und Polysacchariden erfolgt entweder hydrolytisch (katalysiert durch Hydrolasen; z.B. Amylasen, Cellulasen) zu Monosacchariden oder phosphorolytisch (katalysiert durch Phosphorylasen) zu Zuckerphosphaten. Von großer Bedeutung für den Kohlenhydratstoffwechsel sind Transportvorgänge sowohl in den Körperflüssigkeiten als auch durch die Membransysteme (Membrantransport) der Zellen und innerhalb der Zellen zwischen den Kompartimenten (aktiver Transport). Z.B. werden die bei der Verdauung anfallenden Monosaccharide (beim Menschen u.a. ca. 35 g Glucose pro Tag) vom Darmlumen durch die Mucosazellen zur Blutbahn mit Hilfe eines Na+- und ATP-abhängigen Transportsystems befördert. Zur Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels: Glucose-6-phosphat, Glykogen, Glykolyse. Kohlenhydrat-Malabsorption; Dissimilation I
Dissimilation II
, Stoffwechsel.

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