Concetti Chiave
- I carboidrati si classificano in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi, con i monosaccaridi come unità base per zuccheri più complessi.
- I disaccaridi si formano tramite reazione di deidratazione tra due monosaccaridi, mentre la loro rottura avviene tramite idrolisi.
- La polimerizzazione dei carboidrati richiede energia fornita dall'ATP, il quale si riduce a ADP liberando energia per la reazione.
- I polisaccaridi principali includono cellulosa, amido e glicogeno, ciascuno con funzioni specifiche nella struttura e nell'immagazzinamento dell'energia.
- La cellulosa ha un'importante funzione strutturale nelle piante, mentre l'amido è la principale riserva energetica vegetale e il glicogeno quella degli animali.
Classificazione dei carboidrati
Contengono un certo numero di atomi di carbonio, e si suddividono in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. I monosaccaridi sono i monomeri di zuccheri più complessi.
Tra i monosaccaridi abbiamo i pentosi (come deossiribosio nel DNA e ribosio nel RNA) e gli esosi (tra cui fruttosio, galattosio, glucosio e mannosio). Il glucosio è il monomero della cellulosa ed è presente nelle riserve di amido (vegetali) e glicogeno (animali).
Notevole importanza rivestono gli isomeri, cioè molecole con la stessa formula bruta ma con disposizione diversa. Un esempio sono glucosio e fruttosio, entrambi C6H12O6 ma con forme ad anello e lineari diverse.
Disaccaridi e reazioni chimiche
I disaccaridi si formano per reazione di deidratazione di due monosaccaridi, questo avviene con la formazione di una molecola di acqua al momento della creazione del legame tra le due molecole.
La reazione inversa è detta di idrolisi, che avviene con l’aggiunta di acqua e di enzimi e porta alla formazione di due monomeri partendo dal disaccaride. I disaccaridi si possono formare con due monomeri diversi.
Energia e reazioni di polimerizzazione
Ovviamente la cellula, per creare i legami, deve usare energia, fornita dall’ATP (adenosintrifosfato), che viene prodotto dai mitocondri e durante la fotosintesi.
La reazione di polimerizzazione è endoergonica, cioè richiede energia, quindi deve essere accoppiata ad una reazione esoergonica. Inoltre vi è bisogno di un enzima come attivatore, che velocizza la reazione. La reazione esoergonica è data dall’ATP che si riduce ad ADP (adenosindifosfato) con liberazione di energia. Parte dell’energia risulta in eccesso e viene dispersa (vedere immagine pagina precedente).
Quali sono i principali polisaccaridi e le loro funzioni?
I principali polisaccaridi sono:
Cellulosa, fatta da legami covalenti Beta 1,4-glicosidici (atomo n°1 di carbonio di una molecola legato al carbonio n°4 dell’altra). Sono legami che gli esseri umani non riescono a idrolizzare, mentre numerosi animali (es. ruminanti) ci riescono.
La cellulosa è presente nella parete cellulare delle cellule vegetali, quindi ha un importante funzione strutturale. Forma lunghe catene lineari, dette fibre di cellulosa, che riescono a interagire con altre molecole grazie ai legami a idrogeno. Questa sostanza è creata dall’enzima cellulosa sintasi.
Amido, costituito da glucosio legato con legami alfa 1-4 glicosidici. Possono attaccarsi altre catene su quella principale, con legami alfa 1-6 glicosidici. Queste ramificazione non sono molto numerose, l’amido può quindi formare una struttura compatta e granulare. La catena principale è l’amilosio, le ramificazioni sono delle amilopectine. L’amido è la principale sostanza di riserva nel mondo vegetale.
Glicogeno, differisce dall’amido solamente per le ramificazioni (ne possiede in numero molto superiore). Ha consistenza viscosa, è sintetizzato dalla glicogeno sintetasi (UTP). Come l’amido presenta legami alfa 1-4 sulla catena principale e alfa 1-6 a livello delle ramificazioni. Sono presenti sia legami a idrogeno che covalenti. È una riserva di energia nei tessuti animali.
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali categorie di carboidrati e i loro componenti?
- Come si formano e si rompono i disaccaridi?
- Qual è il ruolo dell'ATP nelle reazioni di polimerizzazione?
- Quali sono le funzioni principali dei polisaccaridi come cellulosa, amido e glicogeno?
I carboidrati si classificano in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. I monosaccaridi, come il glucosio e il fruttosio, sono i monomeri di zuccheri più complessi, mentre i disaccaridi si formano dalla reazione di deidratazione di due monosaccaridi.
I disaccaridi si formano tramite una reazione di deidratazione che produce una molecola d'acqua, mentre la reazione inversa, l'idrolisi, avviene con l'aggiunta di acqua e enzimi, portando alla formazione di due monomeri.
L'ATP fornisce l'energia necessaria per creare legami durante le reazioni di polimerizzazione, che sono endoergoniche e richiedono un enzima come attivatore. L'energia viene liberata quando l'ATP si riduce ad ADP.
La cellulosa ha una funzione strutturale nelle pareti cellulari delle piante, l'amido è la principale riserva energetica nelle piante, mentre il glicogeno serve come riserva di energia nei tessuti animali, con una maggiore ramificazione rispetto all'amido.
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