Concetti Chiave
- I carboidrati, tra cui monosaccaridi e polisaccaridi, sono macromolecole diffuse nella biosfera, con formule chimiche specifiche e possono essere isomeri.
- La condensazione e l'idrolisi sono processi chimici essenziali per la formazione e la scissione di disaccaridi e polisaccaridi.
- I polisaccaridi come la cellulosa e la chitina hanno ruoli strutturali, con la cellulosa presente nelle pareti cellulari vegetali e la chitina negli esoscheletri e nelle pareti cellulari di alcuni organismi.
- L'amido e il glicogeno sono polisaccaridi di riserva energetica, rispettivamente nei vegetali e negli animali, idrolizzati per fornire glucosio quando necessario.
- L'amido esiste in due forme, amilosio e amilopectina, e il glicogeno è altamente ramificato, essenziale per il metabolismo energetico nelle cellule epatiche e muscolari.
I carboidrati (o idrati di carbonio, saccaridi, zuccheri e glucidi) sono le sostanze più diffuse nella biosfera, sono delle macromolecole biologiche e si possono suddividere in base al numero di unità monomeriche: i monosaccaridi hanno una formula generale di CnH2nOn dove n è un numero compreso tra 3 e 7, ma solitamente corrisponde al numero 5 o 6. I pentosi (quelli a 5 atomi di carbonio) sono il ribosio e il desossiribosio, mentre gli esosi (quelli a 6 atomi di carbonio) sono il glucosio, il galattosio e il fruttosio; tutte queste sostanze sono tra loro "isomeri" perché hanno la stessa formula, ma sono legati diversamente.
Indice
Processo di condensazione
La condensazione è un processo chimico mediante il quale due molecole semplici si uniscono formando una molecola più complessa e comporta il distacco di uno ione idrogeno (H+) da una molecola e di un gruppo ossidrile (OH-) dall'altra molecola che si legano tra loro, formando una molecola d'acqua; questo processo è reversibile, infatti, il processo contrario è chiamato idrolisi.
Si è parlato di questo processo perché è quello che permette il passaggio da due monosaccaridi a un disaccaride; in natura si trovano quattro tipi di disaccaridi: il maltosio (formato da due molecole di glucosio), il cellobiosio (due molecole di glucosio), il lattosio (una molecola di galattosio e una molecola di glucosio) e il saccarosio (una molecola di fruttosio e una molecola di glucosio).Polisaccaridi e loro funzioni
I polisaccaridi sono polimeri formati da migliaia di molecole di monosaccaridi legati covalentemente tra loro con legami di tipo alfa o beta. I polisaccaridi possono essere digeribili oppure no, possono avere una funzione energetica o strutturale, possono anche avere una struttura lineare o ramificata. In tutti i polisaccaridi si ripete sempre il glucosio, ma nella chitina si ripete una forma di glucosio con un gruppo funzionale particolare contenente azoto.
Cellulosa e sue applicazioni
La cellulosa è il costituente principale della parete primaria e secondaria delle cellule vegetali, ha una struttura lineare ed è formata da lunghe catene legate tra loro con legami idrogeno a formare fasci di fibrille disposte parallelamente le une alle altre, le fibrille sono poi intrecciate a formare una maglia resistente attraverso cui l'acqua non può passare (idrofoba). La demolizione della cellulosa è possibile soltanto per i batteri cellulosolitici, che possiedono l'enzima cellulasi; possono trovarsi nello stomaco di alcuni animali erbivori (organismi simbionti). Dalla cellulosa si possono ricavare la carta, il cellophane e la viscosa.
Chitina e sua struttura
La chitina è un polisaccaride con funzione strutturale, costituisce l'esoscheletro di molti organismi invertebrati ed è presente anche nella parete cellulare di batteri e funghi, le singole molecole di chitina sono legate tra loro con legami idrogeno, la struttura ottenuta è molto resistente e flessibile.
Polisaccaridi di riserva
I polisaccaridi di riserva sono l'amido, nei vegetali, e il glicogeno negli animali e nei funghi. Sono presenti nel citoplasma delle cellule sotto forma di grossi granuli: quando nella cellula il glucosio è abbondante vengono sintetizzati questi polimeri per immagazzinare energia; quando il glucosio scarseggia le cellule idrolizzano l'amido e il glicogeno per poter utilizzare il glucosio.
Amido e glicogeno
L'amido è presente in due forme: l'amilosio e l'amilopectina, l'amilosio è formato da catene lineari di glucosio ed è insolubile in acqua; l'amilopectina è costituita da lunghe catene ramificate di glucosio. L'amido non è digeribile in bocca, ma con la cottura è facilmente idrolizzabile da enzimi chiamati alfa e beta amilasi. L'amido si trova nei tuberi, nei tronchi e nei semi ed è molto importante per affrontare l'inverno o il risveglio vegetativo.
Il glicogeno si può trovare nelle cellule epatiche ed è utilizzato per rifornire di glucosio l'organismo quando serve, si può trovare nei muscoli scheletrici, dove è idrolizzato e funge da carburante. Il glicogeno può contenere fino a qualche milione di molecole di glucosio ed è una molecola ramificata.
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione principale dei carboidrati nella biosfera?
- Come avviene la formazione di disaccaridi dai monosaccaridi?
- Quali sono le caratteristiche strutturali della cellulosa?
- In che modo i polisaccaridi di riserva come l'amido e il glicogeno immagazzinano energia?
- Qual è la differenza tra amilosio e amilopectina nell'amido?
I carboidrati sono le macromolecole biologiche più diffuse nella biosfera e svolgono funzioni energetiche e strutturali essenziali.
La formazione di disaccaridi avviene tramite un processo di condensazione, dove due monosaccaridi si uniscono rilasciando una molecola d'acqua.
La cellulosa ha una struttura lineare formata da lunghe catene di glucosio legate da legami idrogeno, creando una maglia resistente e idrofoba.
L'amido e il glicogeno immagazzinano energia sotto forma di granuli nel citoplasma, che vengono idrolizzati per rilasciare glucosio quando necessario.
L'amilosio è formato da catene lineari di glucosio ed è insolubile in acqua, mentre l'amilopectina ha una struttura ramificata e più facilmente idrolizzabile.
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