Concetti Chiave
- I carboidrati sono macromolecole biologiche essenziali, suddivisibili in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi, con diverse funzioni energetiche e strutturali.
- La condensazione è un processo chimico che unisce monosaccaridi per formare disaccaridi, liberando una molecola d'acqua; è invertibile tramite idrolisi.
- I polisaccaridi, come cellulosa e chitina, presentano strutture complesse e funzioni sia energetiche che strutturali, con legami covalenti tra i monosaccaridi.
- La cellulosa, principale componente delle cellule vegetali, ha una struttura lineare e resistente, difficile da demolire, tranne che da specifici batteri.
- L'amido e il glicogeno sono polisaccaridi di riserva che immagazzinano energia, utilizzabili quando il glucosio scarseggia; l'amido ha forme lineari e ramificate.
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.
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
- Quali sono le principali categorie di carboidrati e come si differenziano?
- Che cos'è il processo di condensazione e qual è il suo ruolo nella formazione dei carboidrati?
- Quali sono le funzioni principali dei polisaccaridi?
- Qual è la differenza tra cellulosa e chitina?
- Come vengono utilizzati l'amido e il glicogeno come riserve energetiche?
I carboidrati si suddividono in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. I monosaccaridi, come ribosio ed esosi come glucosio e fruttosio, sono le unità base, mentre i disaccaridi, come maltosio e lattosio, sono formati da due monosaccaridi. I polisaccaridi, come cellulosa e amido, sono polimeri di migliaia di monosaccaridi.
La condensazione è un processo chimico che unisce due molecole semplici formando una molecola più complessa, come un disaccaride da due monosaccaridi, con il rilascio di acqua. È reversibile e il processo opposto è l'idrolisi.
I polisaccaridi possono avere funzioni energetiche o strutturali e possono essere digeribili o meno. La loro struttura può essere lineare o ramificata, e il glucosio è sempre presente, come nella cellulosa e nella chitina.
La cellulosa è un polisaccaride lineare presente nelle piante, mentre la chitina ha una funzione strutturale negli invertebrati e nei funghi. Entrambi sono formati da catene di glucosio, ma la chitina contiene un gruppo funzionale azotato.
L'amido, presente nei vegetali, e il glicogeno, negli animali e nei funghi, immagazzinano energia sotto forma di granuli. Quando il glucosio è abbondante, vengono sintetizzati; quando scarseggia, vengono idrolizzati per rilasciare glucosio nell'organismo.
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