Carboidrati Struttura chimica, classificazione e funzioni

IL Carboidrati, Carboidrati o saccaridi, sono molecole organiche che immagazzinano energia negli esseri viventi. Sono le biomolecole più abbondanti e includono: zuccheri, amidi e cellulosa, tra gli altri composti trovati negli organismi viventi.

Gli organismi che eseguono la fotosintesi (piante, alghe e alcuni batteri) sono i principali produttori di carboidrati in natura. La struttura di questi saccaridi può essere lineare o ramificata, semplice o composta e può anche essere associata a biomolecole di un'altra classe.

Ad esempio, i carboidrati possono unire le proteine ​​per formare glicoproteine. Possono anche essere associati a molecole lipidiche formando così glicolipidi, biomolecole che formano la struttura delle membrane biologiche. I carboidrati sono presenti anche nella struttura degli acidi nucleici.

Tutti gli esseri viventi hanno le loro cellule coperte da uno strato denso di carboidrati complessi. I carboidrati sono formati da monosaccaridi, piccole molecole formate da tre a nove atomi di carbonio uniti a gruppi idrossile (-OH), che possono variare in dimensioni e configurazione.

Struttura chimica

I carboidrati sono formati da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno. La maggior parte di questi può essere rappresentata dalla formula empirica (CH2O) N, dove n è il numero di carboni nella molecola. In altre parole, il rapporto di carbonio, idrogeno e ossigeno è 1: 2: 1 nelle molecole di carboidrati.

Questa formula spiega l'origine del termine "carboidrato" poiché i componenti sono atomi di carbonio ("carbo") e atomi d'acqua (quindi "idrata"). Sebbene i carboidrati siano principalmente formati da questi tre atomi, ci sono alcuni carboidrati con azoto, fosforo o zolfo.

Nella sua forma di base, i carboidrati sono zuccheri semplici o monosaccaridici. Questi zuccheri semplici possono essere combinati tra loro per formare carboidrati più complessi.

La combinazione di due zuccheri semplici è un disaccaride. Gli oligosaccaridi contengono tra due e dieci zuccheri semplici e i polisaccaridi sono i più grandi carboidrati, formati da più di dieci unità monosaccaridiche.

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La struttura dei carboidrati determina come l'energia viene immagazzinata nei loro collegamenti durante la loro formazione per fotosintesi e anche come questi collegamenti vengono rotti durante la respirazione cellulare.

Classificazione

Monosaccaridi

I monosaccaridi sono le unità elementari dei carboidrati, quindi sono la struttura più semplice di un saccaride. Fisicamente, i monosaccaridi sono solidi cristallini senza colore. La maggior parte ha un gusto dolce.

Dal punto di vista chimico, i monosaccaridi possono essere aldeidi o chetoni, a seconda di dove il gruppo carbonilico (C = O) si trova in carboidrati lineari. Strutturalmente, i monosaccaridi possono formare catene lineari o anelli chiusi.

Poiché i monosaccaridi hanno gruppi idrossilici, la maggior parte sono solubili in acqua e insolubili in solventi non polari.

A seconda del numero di carboni nella sua struttura, un monosaccaride avrà nomi diversi, ad esempio: triosa (se hai 3 atomi di c), pentosio (se hai 5c) e così via.

Disaccaridi

I disaccaridi sono doppi zuccheri formati da due monosaccaridi in un processo chimico chiamato sintesi di disidratazione, poiché una molecola d'acqua viene persa durante la reazione. È anche noto come una reazione di condensa.

Pertanto, un disaccaride è qualsiasi sostanza costituita da due semplici molecole di zucchero (monosaccaridi) collegate tra loro attraverso un collegamento glicosidico.

Gli acidi hanno la capacità di rompere questi legami, per questo motivo, i disaccaridi possono essere digeriti nello stomaco.

I disaccaridi sono generalmente solubili in acqua e dolci quando vengono ingeriti. I tre disaccaridi principali sono saccarosio, lattosio e maltosio: il saccarosio proviene dall'unione di glucosio e fruttosio; Il lattosio proviene dall'unione di glucosio e galattosio; e il maltosio proviene dall'unione di due molecole di glucosio.

Oligosaccaridi

Gli oligosaccaridi sono polimeri complessi formati da poche unità di zuccheri semplici, cioè tra 3 e 9 monosaccaridi.

La reazione è la stessa che forma i disaccaridi, ma provengono anche dalla rottura di molecole di zucchero più complesse (polisaccaridi).

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La maggior parte degli oligosaccaridi si trova nelle piante e fungono da fibra solubile, che può aiutare a prevenire la costipazione. Tuttavia, gli esseri umani non possiedono gli enzimi per digerirli principalmente, ad eccezione del maltotriosa.

Per questo motivo, gli oligosaccaridi che inizialmente non sono digeriti nell'intestino tenue, possono essere degradati dai batteri che normalmente abitano l'intestino crasso attraverso un processo di fermentazione. I prebiotici svolgono questa funzione, fungono da cibo per batteri benefici.

Polisaccaridi

I polisaccaridi sono i più grandi polimeri, sono formati da oltre 10 (fino a migliaia) unità monosaccaride disposte in modo lineare o ramificato. Le variazioni nella disposizione spaziale sono ciò che dà le proprietà multiple a questi zuccheri.

I polisaccaridi possono essere composti dallo stesso monosaccaride o combinazione di diversi monosaccaridi. Se sono formati da unità ripetute dello stesso zucchero, sono chiamati omopolisaccaridi come glicogeno e amido, che sono i carboidrati di accumulo di animali e piante, rispettivamente.

Se il polisaccaride è composto da unità di diversi zuccheri sono chiamati eteropolisaccaridi. La maggior parte contiene solo due unità diverse e di solito si associe alle proteine ​​(glicoproteine, come il plasma ematico gammaglobulina) o lipidi (glicolipidi, come gangliaidi).

Funzioni

Le quattro funzioni principali dei carboidrati sono: fornire energia, conservare energia, costruire macromolecole ed evitare la degradazione delle proteine ​​e del grasso.

I carboidrati sono degradati dalla digestione in zuccheri semplici. Questi sono assorbiti dalle cellule intestinali sottili e vengono trasportati in tutte le cellule del corpo in cui verranno ossidate per ottenere energia sotto forma di adenosina trifosfato (ATP).

Le molecole di zucchero che non sono utilizzate nella produzione di energia in un determinato momento sono immagazzinate come parte di polimeri di riserva come glicogeno e amido.

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I nucleotidi, le unità fondamentali degli acidi nucleici, hanno molecole di glucosio nella loro struttura. Diverse proteine ​​importanti sono associate a molecole di carboidrati, ad esempio: l'ormone follicolo stimolante (FSH) che interviene nel processo di ovulazione.

Poiché i carboidrati sono la principale fonte di energia, la loro rapida degradazione impedisce di degradare altre biomolecole per ottenere energia. Pertanto, quando i livelli di zucchero sono normali, le proteine ​​e i lipidi sono protetti dalla degradazione.

Alcuni carboidrati sono solubili in acqua, funzionano come cibo di base praticamente in tutti e l'ossidazione di queste molecole è il principale percorso di produzione di energia nella maggior parte delle cellule non fotosintetiche.

I carboidrati insolubili sono associati a formare strutture più complesse che fungono da protezione. Ad esempio: la cellulosa forma la parete delle cellule vegetali insieme a emicelluli e pectina. La chitina forma la parete cellulare fungina e l'esoscheletro dell'artropodo.

Inoltre, il peptidoglicano forma la parete cellulare dei batteri e dei cianobatteri. Il tessuto connettivo di animali e articolazioni scheletriche è formato da polisaccaridi.

Molti carboidrati sono collegati in modo covalente a proteine ​​o lipidi che formano strutture più complesse, chiamate glyconjugado. Questi complessi fungono da etichette che determinano la posizione intracellulare o la destinazione metabolica di queste molecole

Riferimenti

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