Glukose

Chemisch ist die Glukose ein sechswertiger Polyalkohol, dessen OH-Gruppe am C₁-Atom zu einer Aldehydgruppe oxidiert ist. Das Molekülgerüst der Glukose weist sechs Kohlenstoffatome auf und wird deshalb auch als Aldohexose charakterisiert – ein Zusammenziehung der Begriffe Aldose und Hexose. In wässriger Lösung ist Glukose in der Lage, unter intramolekularer Halbacetalbildung einen Sechserring zu bilden (Pyranose). Dabei kondensiert die Aldehydgruppe von C₁ mit der OH-Gruppe des C₅-Atoms.

Bei gleicher Summenformel kann die räumliche Anordnung der Hydroxylgruppen um das Kohlenstoffgerüst der Glukose sehr variieren. Die Kohlenstoffatome C₂ bis C₅ sind Chiralitätzentren. Je nach Lage der vom Aldehyd-C₁-Atom am weitesten entfernten chiralen Hydroxylgruppe ("rechts" oder "links" in der Fischer-Projektion) unterscheidet man:

• D-Glukose (Dextrose)
• L-Glukose

Liegt die Glukose in Forum eines Halbacetals vor, entsteht ein neues Chiralitätszentrum am C₁-Atom und man unterscheidet in zwei Anomere, die α- und β-Form. Bei Raumtemperatur ist die D-Glukose ein kristalliner Feststoff, der ausschließlich als α-D-Glukopyranose vorliegt. Löst man es in Wasser, stellt sich ein Gleichgewicht zwischen α- (36 %) und β-Form (64 %) ein. Diese gegenseitige Umwandlung der beiden Anomere über die offenkettige Aldehyd-Form bezeichnet man als Mutarotation.

Die D-Glukose ist die für den Menschen physiologisch relevante Form, da nur sie im Stoffwechsel verwendet werden kann.

Glukose kommt in allen Lebewesen vor, da sie ein zentraler Bestandteil des Stoffwechsels ist. Glukose ist darüber hinaus ein Baustein der Disaccharide Lactose, Saccharose und Maltose. Ferner ist sie die Grundlage von Biopolymeren wie Stärke und Zellulose (Pflanzen) bzw. Glykogen (Tiere).

Glukose ist ein polares Molekül, das nicht spontan durch Zellmembranen diffundiert. Es wird mithilfe spezieller Transportproteine in menschliche Zellen aufgenommen, die als Glukosetransporter bzw. Natrium-Glucose-Cotransporter bezeichnet werden. Der Transport kann dabei passiv oder aktiv erfolgen.

Glukose wird medizinisch auf verschiedene Weisen eingesetzt, u.a.

• zur parenteralen Ernährung
• zur Behandlung bei hypoglykämischen Patienten
• zur Diagnose von Diabetes mellitus (Glukosetoleranztest (OGTT))

In Deutschland wurden 2015 von jedem Bundesbürger durchschnittlich 90 g Glukose pro Tag verzehrt. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt seit 2014 eine maximale tägliche Aufnahme von 25 g Glukose, um Folgeerkrankungen durch Fehlernährung zu vermeiden.^[1]

Die Glukosetoleranz kann durch intermittierendes Fasten oder Beschränkung der Nahrungsaufnahme auf die erste Tageshälfte gebessert werden.^[2]