Monosaccaridi: struttura, funzioni e importanza biologica

Un monosaccaride è la forma più semplice di carboidrati. I monosaccaridi possono essere combinati attraverso legami glicosidici per formare carboidrati più grandi, noti come oligosaccaridi o polisaccaridi . Un oligosaccaride con solo due monosaccaridi è noto come disaccaride . Quando più di 20 monosaccaridi sono combinati con legami glicosidici, un oligosaccaride diventa un polisaccaride . Alcuni polisaccaridi, come la cellulosa, contengono migliaia di monosaccaridi.

Un monosaccaride è un tipo di monomero o molecola che può combinarsi con molecole simili per creare un polimero più grande.

Funzioni cellulari dei monosaccaridi

I monosaccaridi hanno molte funzioni all'interno delle cellule. Innanzitutto, i monosaccaridi vengono utilizzati per produrre e immagazzinare energia. La maggior parte degli organismi crea energia abbattendo il glucosio monosaccaridico e raccogliendo l'energia rilasciata dai legami. Altri monosaccaridi sono usati per formare fibre lunghe, che possono essere usate come una forma di struttura cellulare. Le piante creano cellulosa per svolgere questa funzione, mentre alcuni batteri possono produrre una parete cellulare simile da polisaccaridi leggermente diversi. Perfino le cellule animali si circondano di una complessa matrice di polisaccaridi, tutti realizzati con monosaccaridi più piccoli.

Struttura chimica dei monosaccaridi

Tutti i monosaccaridi hanno la stessa formula generale di (CH 2 O) n, che designa una molecola di carbonio centrale legata a due idrogeni e un ossigeno. L'ossigeno si legherà anche a un idrogeno, creando un gruppo ossidrilico . Poiché il carbonio può formare 4 legami, molte di queste molecole di carbonio possono legarsi insieme. Uno dei carboni nella catena formerà un doppio legame con un ossigeno, che è chiamato un gruppo carbonile . Se questo carbonile si trova alla fine della catena, il monosaccaride appartiene alla famiglia delle aldose . Se il gruppo carbossilico si trova nel mezzo della catena, il monosaccaride appartiene alla famiglia dei chetosi.

Importanza del glucosio

Il glucosio è uno dei monosaccaridi più comuni in natura, utilizzato da quasi ogni forma di vita. Questo semplice monosaccaride è composto da 6 carboni, ognuno etichettato nell'immagine. Il primo carbonio è il gruppo carbonile. Poiché è alla fine della molecola, il glucosio appartiene alla famiglia delle aldose. Tipicamente, i monosaccaridi con più di 5 carboni esistono come anelli nelle soluzioni di acqua. Il gruppo ossidrilico sul quinto carbonio reagirà con il primo carbonio. Il gruppo ossidrilico rinuncia al suo atomo di idrogeno quando forma un legame con il primo carbonio. L'ossigeno a doppio legame sui primi carboni si lega a un nuovo idrogeno quando si rompe il secondo legame con i carboni. Ciò forma un anello di carboni completamente connesso e stabile.

• Glucosio: Il glucosio è un monosaccaride importante in quanto fornisce energia e struttura a molti organismi . Le molecole di glucosio possono essere scomposte in glicolisi , fornendo energia e precursori per la respirazione cellulare. Se al momento una cellula non necessita di più energia, il glucosio può essere immagazzinato combinandolo con altri monosaccaridi. Le piante immagazzinano queste lunghe catene come amido, che può essere smontato e usato come energia in seguito. Gli animali immagazzinano catene di glucosio nel glicogeno polisaccaridico, che può immagazzinare molta energia.

Il glucosio può anche essere collegato in lunghe stringhe di monosaccaridi per formare polisaccaridi che assomigliano alle fibre. Le piante in genere producono questo come cellulosa. La cellulosa è una delle molecole più abbondanti del pianeta e se potessimo pesarla tutta insieme peserebbe milioni di tonnellate. Ogni pianta usa la cellulosa per circondare ogni cellula, creando pareti cellulari rigide che aiutano le piante a rimanere alte e a rimanere turgide . Senza la capacità dei monosaccaridi di combinarsi in queste lunghe catene, le piante sarebbero piatte e morbide.

Ruolo del fruttosio

• Fruttosio. Quasi identico al glucosio, ma in realtà è una molecola leggermente diversa. La formula ((CH 2 O) 6 ) è la stessa, ma la struttura è molto diversa. Si nota che invece che il gruppo carbonilico si trova alla fine della molecola, come nel glucosio, è il secondo carbonio in giù. Questo rende il fruttosio un chetosio, anziché un aldosio. Come il glucosio, il fruttosio ha ancora 6 carboni, ciascuno con un gruppo ossidrilico attaccato. Tuttavia, poiché l'ossigeno a doppio legame nel fruttosio esiste in un posto diverso, si forma un anello di forma leggermente diversa. In natura, questo fa una grande differenza nel modo in cui lo zucchero viene elaborato. Il fruttosio, poiché è un monosaccaride, può essere combinato con altri monosaccaridi per formare oligosaccaridi. Un disaccaride molto comune prodotto dalle piante è il saccarosio. Il saccarosio è una molecola di fruttosio collegata a una molecola di glucosio attraverso un legame glicosidico.

Galattosio e intolleranza al lattosio

• Galattosio. Il galattosio è un monosaccaride prodotto in molti organismi, in particolare i mammiferi. I mammiferi usano il galattosio nel latte, per dare energia alla loro prole. Il galattosio è combinato con il glucosio per formare il disaccaride lattosio. I legami nel lattosio contengono molta energia e gli enzimi speciali vengono creati dai mammiferi neonati per spezzare questi legami. Una volta svezzati dal latte materno, gli enzimi che scompongono il lattosio in glucosio e galattosio monosaccaridi vengono persi. Gli esseri umani, essendo le uniche specie di mammiferi che consumano latte in età adulta, hanno sviluppato alcune interessanti funzioni enzimatiche. Nelle popolazioni che bevono molto latte, la maggior parte degli adulti è in grado di digerire il lattosio per gran parte della vita. Nelle popolazioni che non bevono latte dopo essere stati svezzati, l'intolleranza al lattosio colpisce quasi tutta la popolazione . Sebbene i monosaccaridi possano essere scomposti singolarmente, il lattosio molecola non può più essere digerito. I sintomi dell'intolleranza al lattosio (crampi addominali e diarrea) sono causati dalle tossine prodotte dai batteri nell'intestino che digeriscono il lattosio in eccesso. Le tossine e le sostanze nutritive in eccesso che creano aumentano la quantità totale di soluti nell'intestino, facendo trattenere più acqua per mantenere un pH stabile.

A cura di Anny.