Carboidrati

Carboidrati. I carboidrati sono poliidrossialdeidi (aldosi) o poliidrossichetoni (chetosi) o sostanze

che per idrolisi danno aldosi o chetosi. Con questo termine si identificano le 4 classi principali di

zuccheri in base alle dimensioni: monosaccaridi; disaccaridi; oligosaccaridi; polisaccaridi.

I monosaccaridi sono carboidrati formati da un solo residuo saccaridico, sono anche detti

zuccheri semplici, perché non possono essere ulteriormente idrolizzati. Si distinguono in due

categorie: aldosi, caratterizzati da un gruppo aldeidico (glucosio, galattosio); chetosi,

caratterizzati da un gruppo chetonico (fruttosio). I più comuni monosaccaridi d’importanza

biologica sono costituiti da una catena a 5 (pentosi) o 6 (esosi) atomi di carbonio. Questi ultimi

possiedono un OH (gruppo ossidrilico) o un CO (gruppo carbonilico). Questo, se è in posizione

terminale, forma un gruppo aldeico; se, invece, è in posizione intermedia, forma un gruppo

chetonico. Il glucosio può essere considerato il più importante e il più diffuso dei

monosaccaridi. Esso viene sintetizzato dalle piante a partire da H2O e CO2 nel processo della

fotosintesi. Una volta prodotto, il glucosio viene trasformato in molti modi e da esso prendono

origine, attraverso le numerose reazioni del metabolismo, tutti i composti organici delle piante

e, di conseguenza, degli animali. Il glucosio non è soltanto la molecola di partenza da cui

derivano più o meno indirettamente tutte le altre molecole biologiche, ma è la molecola

energetica per eccellenza. Infatti, si può dire che, in ultima analisi, tutti gli organismi traggono

l’energia per i loro processi vitali dalla demolizione del glucosio. La molecola rappresentata

nella figura appare sotto forma lineare, ma quando il glucosio è in soluzione, come nei liquidi

biologici, si ripiega a formare una molecola ciclica. Il glucosio può essere considerato il più

importante e il più diffuso dei monosaccaridi. Esso viene sintetizzato dalle piante a partire da

H2O e CO2 nel processo della fotosintesi. Una volta prodotto, il glucosio viene trasformato in

molti modi e da esso prendono origine, attraverso le numerose reazioni del metabolismo, tutti i

composti organici. Il glucosio non è soltanto la molecola di partenza da cui derivano più o meno

indirettamente tutte le altre molecole biologiche, ma è la molecola energetica per eccellenza.

Infatti, si può dire che, in ultima analisi, tutti gli organismi traggono l’energia per i loro processi

vitali dalla demolizione del glucosio.

Disaccaridi: Sono zuccheri formati da due residui saccaridici uniti tra loro dal legame glicosidico

realizzato attraverso una condensazione (la reazione inversa si chiama idrolisi). I più comuni

sono: Maltosio: Glucosio + glucosio (è presente nell'orzo e in alcuni cereali germinati).

Saccarosio: Glucosio + fruttosio (il comune zucchero da tavola presente nella barbabietola e

nella canna da zucchero). Lattosio: Glucosio + galattosio (lo zucchero del latte). Il legame

glicosidico è un acetale formato da 2 gruppi emiacetalici. I disaccaridi sono glucidi costituiti da

due molecole di monosaccaridi combinate tra loro. Il più comune è il saccarosio. Esso risulta

dalla condensazione di una molecola di glucosio con una di fruttosio, con l’eliminazione di una

molecola di H2O. Il saccarosio, oltre ad avere fondamentale importanza biologica è il

dolcificante naturale maggiormente usato nell’alimentazione. Viene estratto in forma quasi

pura da due piante: la barbabietola da zucchero, di cui si usa la radice tuberizzata, e la canna

da zucchero, di cui si sfruttano i fusti. Un altro disaccaride largamente diffuso e usato è il

maltosio, costituito da due molecole di glucosio, che si ottiene dall’idrolisi dell’amido dei cereali

e trova largo impiego nella fabbricazione della birra. Grande importanza biologica ha anche il

lattosio, costituito da glucosio e galattosio, e che è il tipico zucchero del latte.

Polisaccaridi: Sono zuccheri formati da più residui saccaridici uniti tra loro; comprendono:

Amido: è il carboidrato di riserva delle piante, immagazzinato come fonte energetica,

sintetizzato per via enzimatica a partire dal glucosio. Glicogeno: è un polimero (omopolimero)

del glucosio, riserva energetica degli animali e dell’uomo, sintetizzato per via enzimatica a

partire dal glucosio. Cellulosa: non costituisce una sostanza di riserva, ma svolge

fondamentalmente funzioni meccaniche nelle cellule vegetali essendo il componente base delle

strutture di sostegno. Chitina. Inulina. Destrine. Glicoproteine e proteoglicani: Vi sono molecole

costituite da proteine e monosaccaridi o oligosaccaridi uniti covalentemente, detti:

Glicoproteine: la componente proteica predomina su quella saccaridica (es. proteine della

membrana cellulare, glicocalici, fibronectina…). Proteoglicani: la componente saccaridica

predomina su quella proteica (es. mucina, condroitina, eparina..).

La digestione dei carboidrati inizia nella bocca: la saliva contiene infatti l'alfa-amilasi salivare,

che idrolizza l'amido liberando maltosio, maltosio e destrine. L'azione dell'alfa-amilasi si

interrompe nello stomaco poiché l'ambiente acido inattiva l'azione dell'enzima. La digestione

dei glucidi riprende nell'intestino, dove l'alfa-amilasi pancreatica trasforma l'amido in vari tipi di

disaccaridi. La digestione si completa a livello delle membrane delle cellule della mucosa

intestinale ad opera di altri enzimi (lattasi, saccarasi, a-glucosidasi), che trasformano i

disaccaridi nei monosaccaridi glucosio, fruttosio, galattosio e piccole quantità di altri

monosaccaridi.

Metabolismo: Glicogenosintesi: conversione del glucosio in glicogeno. Glicolisi: una molecola di

glucosio viene scissa in due molecole di piruvato (nel citoplasma) al fine di generare molecole a

più alta energia, come 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH per ogni molecola di glucosio

utilizzata. Ciclo di krebs: i glucidi vengono completamente demoliti per via ossidativa a CO2 e

H2O; per ogni molecola di acido piruvico ossidato si formano 15 molecole di ATP (fosforilazione

ossidativa nei mitocondri). Glucosio: 50 – 55 % delle calorie della dieta giornaliera è

rappresentato da glucidi: 240-260 g amido; 50-60 g saccarosio; 5-10 g lattosio; 5-10 g fruttosio.

Equilibrio glico-metabolico: Ormoni: insulina ipoglicemizzante (cellule beta del pancreas),

glucagone iperglicemizzante (cellule alfa del pancreas), cortisolo (stimola gluconeogenesi per

formare glucosio, iperglicemizzante), adrenalina iperglicemizzante (stress), somatomedine (IGF

I e II). Con aumento della glicemia (pasto), si ha aumento della glicemia che promuove il

rilascio dell’insulina, con riassorbimento di glucosio nelle cellule per produrre energia, inoltre

stimola anche la formazione del glicogeno come riserva energetica; con diminuzione della

glicemia (digiuno), questa viene aumentata con il rilascio di glucagone e a livello del fegato

prende glicogeno e lo trasforma in glucosio per immetterlo nel circolo.

Diabete mellito: Gruppo eterogeneo di malattie caratterizzate da un metabolismo anormale dei

carboidrati, causato da un deficit di insulina assoluto (tipo 1) o relativo (tipo 2), che provoca

iperglicemia. Apporto nutrizionale > glucosio > ossidazione che rende energia a cervello,

cuore, muscoli, eritrociti… e un parte viene depositata/interconversione come glicogeno,

amminoacidi, acidi grassi (i grassi non possono essere trasformati in carboidrati). Rischi di

sviluppare malattie associato a diabete mellito: cecità (20 volte), insufficienza renale (25 volte),

amputazione (40 volte), infarto miocardico (2-5 volte), ictus (2-4 volte). Con diabete

scompensato non si ha il controllo del diabete, per cui il pz non si cura con rischio maggiore si

sviluppare ulteriori conseguenze.

Insulina: E’ il principale ormone che regola l'ingresso del glucosio dal sangue nelle cellule. E’

prodotta dalle cellule β del pancreas come esatta risposta all'innalzamento dei livelli di glucosio

nel sangue (per esempio dopo un pasto). L’insulina controlla anche il metabolismo lipidico ed

ha un effetto antilipolitico, cioè impedisce la degradazione dei lipidi. Modifica i processi di

permeabilità della membrana cellulare, favorendo l’ingresso del glucosio nella cellula. Di

conseguenza, previene l’accumulo di glucosio nel sangue, che invece si verifica in carenza o

per ridotta funzionalità dell’insulina.

Classificazione eziologica: diabete di tipo 1 (caratterizzata da distruzione delle beta cellule

solitamente comportante un deficit assoluto di insulina) immuno-mediato/idiopatico (LADA).

Diabete di tipo 2 (può variare da predominantemente insulino-resistente e relativamente

insulino-deficiente, a predominantemente insulino-deficiente con insulino-resistenza). Altri tipi

specifici: difetti genetici della funzionalità beta cellulare, difetti genetici dell’azione insulinica,

malattie del pancreas esocrino, endocrinopatie, malattie indotte da farmaci o sostanze

chimiche, infezioni, rare forme di diabete immuno-mediato, altre sindromi genetiche a volte

associate al diabete. Diabete mellito gestazionale (GDM), dopo il parto si risolve

automaticamente ma durante la gravidanza bisogna tenere sotto controllo la glicemia per

evitare conseguenze su feto e madre.

Il DM di tipo 1 è una malattia cronica autoimmune nella quale si verifica una progressiva

distruzione delle cellule beta del pancreas endocrino (distruzione del self). Si ha quindi un

deficit assoluto di insulina (diabete insulino-dipendente). Il DM di tipo 1 esordisce in circa la

metà dei casi in età inferiore ai 20 anni (proprio per questo in passato veniva chiamato

"diabete giovanile"). Sviluppo: geni suscettibili (fattori ambientali) > espressione di antigeni

sulle cellule beta > distruzione cellule T-citotossici, macrofagi, B-linfociti.

DM di tipo 2 ha patogenesi non immunitaria ed è caratterizzato da disordini dell’azione e della

secrezione insulinica. Ha origine genetica ed ambientale; tra i fattori ambientali hanno

un'importanza preminente l'obesità e l'inattività fisica. Anche l'età favorisce la comparsa del

diabete, poiché essa si accompagna ad una riduzione fisiologica della sensibilità dei tessuti

periferici all'insulina. Il diabete mellito di questo tipo era precedentemente definito diabete

mellito non insulino-dipendente o diabete ad insorgenza nell’adulto. È un termine usato per

soggetti che abbiano un deficit relativo (anziché assoluto) di insulina. Il DM2 comporta

iperglicemia senza chetoacidosi, perché l’effetto antilipolitico dell’insulina si ha fino a

concentrazioni basse di tale ormone. Di conseguenza, si ha glicosuria ma non chetonuria,

generalmente non si ha perdita di peso e non presenta la grave d