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Glucidi e lipidi

I carboidrati includono gli zuccheri semplici (monosaccaridi) e tutte le molecole più complesse che da questi derivano. I carboidrati funzionano principalmente da riserva di energia chimica e come materiale da costruzione per molecole più complesse.
Hanno formula bruta (CH2O)n e negli zuccheri che interessano il metabolismo cellulare, n equivale a valori compresi fra 3 e 7. Da questo valore si distinguono zuccheri triosi, tetrosi, pentosi, esosi ed eptosi.
Struttura dei monosaccaridi
Ogni molecola di zucchero semplice è composta da uno scheletro a catena lineare tenuto insieme dai legami del carbonio. Ogni singolo atomo di carbonio lega un singolo gruppo ossidrilico, eccezion fatta per uno che lega un gruppo carbonilico (C=O). Si distinguono due tipi di zuccheri:
• Zucchero chetoso (chetosio)  come il fruttosio. In questo tipo di zucchero il gruppo carbonilico è all’interno, dove forma un gruppo chetonico.

• Zucchero aldoso (aldosio)  come il glucosio. Qui il gruppo carbonilico è presente all’esterno della catena, dove forma un gruppo aldeidico.
Gli zuccheri che contengono 5 o 6 atomi di carbonio tendono a perdere la conformazione a catena lineare per adottarne una chiusa, a formare un anello.
Legame fra gli zuccheri
Gli zuccheri semplici si legano a formare strutture più grandi con legami glicosidici. Il legame glicosidico si forma tra il carbonio 1 di uno zucchero e il gruppo ossidrilico formando un legame di tipo –C-O-C-. Le molecole composte da due soli zuccheri vengono chiamati disaccaridi. I disaccaridi vengono utilizzati come forma di energia pronta da utilizzare. Per esempio, il saccarosio (zucchero da tavola) è la fonte di energia primaria per le piante, mentre il lattosio presente nel latte dei mammiferi fornisce energia nei primi giorni di vita del neonato.

Oligosaccaridi

Gli oligosaccaridi sono formati dall’unione di pochi monosaccaridi ed hanno un ruolo fondamentalmente informazionale. Tramite legami covalenti possono legarsi alle proteine (formando glicoproteine) o ai lipidi (formando glicolipidi). Questi due tipi di oligosaccaridi “composti” sono presenti in grandi quantità nella membrana plasmatica e fungono da discriminazione cellulare oppure da mediatori cellula-ambiente e viceversa.

Polisaccaridi

Uno dei polisaccaridi più conosciuti è il Glicogeno, un polimero di glucosio altamente ramificato, tenuto insieme da legami alfa glicosidici 14. Esso funge da riserva glucidica e viene immagazzinato nel fegato e nei muscoli dei mammiferi.

Simile al glicogeno ma immagazzinato nelle piante, è l’Amido. L’amido è un polimero di glucosio, ma più nello specifico è costituito da amilosio e amilopectina. L’amilosio è una molecola elicoidale non ramificata, mentre l’amilopectina è una molecola ramificata ma irregolare. L’amido viene conservata in organelli membranosi, i plastidi, sotto forma di granuli.

Polisaccaridi di struttura

I polisaccaridi non sono tutti depositi di nutrienti; ci sono alcuni polisaccaridi detti di struttura dalla conformazione abbastanza rigida e durevole. C’è la cellulosa, costituente della parete cellulare delle cellule vegetali, anche questa un polimero di solo glucosio. Tuttavia i legami della molecola non sono alfa bensì beta glicosidici 14. Gli unici organismi capaci di degradarla (digerirla) sono termiti e ruminanti grazie all’enzima cellulasi.
Non tutti i polisaccaridi sono polimeri di glucosio. La chitina, per esempio, è un polimero dello zucchero N-Acetilglucosammina. Questo monosaccaride è simile al glucosio, eccezion fatta per un gruppo amminoacetilico al posto di quello ossidrilico. La chitina è molto diffusa nel mondo degli insetti, come rivestimento esterno del loro corpo. Ed è proprio il rivestimento di chitina che ha permesso loro di risultare vincenti nel processo evolutivo.
Un altro gruppo di polisaccaridi sono i glicosamminoglicani, detti anche GAG, che diversamente dagli altri possiedono una struttura del tipo –A-B-A-B- in cui A e B indicano due monosaccaridi differenti. Uno dei GAG più studiati è l’eparina, secreta dai polmoni e da altri tessuti in risposta a danni tissutali. L’eparina, per evitare la formazione di coaguli e trombi, impedisce la coagulazione del sangue. Questa molecola riesce a sortire tale effetto attivando un inibitore (antitrombina) dell’enzima che favorisce la coagulazione (trombina).

I Lipidi sono un gruppo di molecole non polari (e quindi insolubili in acqua) che possono sciogliersi in solventi organici come cloroformio o benzene. I lipidi importanti per la cellula sono: fosfolipidi, steroidi e grassi.
Grassi
I grassi sono composti da una molecola di glicerolo legata tramite legame estere a tre acidi grassi. La molecola prende infatti il nome di triacilglicerolo (trigliceride). Gli acidi grassi sono delle lunghe catene di idrocarburi non ramificate, caratterizzate da un unico gruppo carbossilico (-COOH) ad un’estremità della catena. Tutta la catena è idrofobica, mentre la porzione del gruppo carbossilico, che di per sé ha una carica negativa, è idrofilica. Questo tipo di molecole vengono dette anfipatiche, ovvero caratterizzate da porzioni idrofiliche e da altre idrofobiche. Gli acidi grassi differiscono fra loro sia per la lunghezza della catena carboniosa, sia per la presenza o meno di doppi legami. A proposito si distinguono:
• Grassi saturi: solidi, non hanno il doppio legame, come l’acido stearico;
• Grassi insaturi: liquidi, presentano doppio legame, come nell’olio di lino.
I grassi possono essere formati da acidi grassi identici oppure da acidi grassi differenti (formando quelli che vengono definiti grassi misti). La maggior parte dei grassi naturali sono misti.
I grassi sono ricchi di energia chimica, e ne forniscono il doppio dei glucidi. A differenza di questi però, che forniscono energia di immediato utilizzo, i grassi servono più da riserva. Non avendo gruppi polari, infatti, la riserva di goccioline lipidica è molto concentrata. In alcuni animali, i lipidi vengono stoccati in cellule specializzate, gli adipociti, che al posto del citoplasma hanno un’unica goccia lipidica. Queste cellule possono modificare la propria conformazione per ospitare una quantità variabile di grassi.

Steroidi

Gli steroidi sono caratterizzati da un caratteristico scheletro carbonioso a quattro anelli. Uno degli steroidi più importanti è il colesterolo, componente fondamentale della membrana delle cellule animali. È praticamente assente in quella dei vegetali, sebbene in questa siano presenti in grandi quantità altri composti simili. Il colesterolo è il precursore di numerosi ormoni steroidei come testosterone, progesterone ed estrogeni.

Fosfolipidi

I fosfolipidi sono diacilgliceroli (digliceridi), poiché possiedono solo due acidi grassi alla fine della catena. Sono grossomodo costituiti da una testa polare e da due code (gli acidi grassi, appunto) apolari. La testa polare lega un gruppo fosfato che lega uno scheletro di glicerolo che a sua volta lega due catene di acidi grassi. I fosfolipidi sono i principali costituenti della membrana cellulare.

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