Chimica bioorganica

Biochimica dei carboidrati

I carboidrati sono idrati del carbonio, con formula (CH₂O)_n. Dal punto di vista chimico, sono costituiti da un gruppo carbonilico (un aldeide o un chetone) e da gruppi ossidrilici (-OH); il gruppo carbonilico può essere libero o può formare legami acetalici o emiacetalici.

Tipi di carboidrati

I carboidrati semplici sono i monosaccaridi, mentre i carboidrati più complessi sono costituiti da più unità di monosaccaridi: disaccaridi (due monosaccaridi), oligosaccaridi (3-10 monosaccaridi), polisaccaridi (più di 10 monosaccaridi).

Monosaccaridi

I monosaccaridi possono essere: aldosi, nei quali il gruppo carbonilico è un aldeide (CHO), o chetosi, in cui il gruppo carbonilico è un chetone (CH₂OH).

Notazione D e L: ponendo il gruppo carbonilico in alto, se il gruppo OH legato al carbonio asimmetrico più in basso nella proiezione di Fischer è sulla destra, lo zucchero appartiene alla serie D. Se è sulla sinistra appartiene alla serie L. NB: gli zuccheri L sono l'immagine speculare di tutta la molecola di zucchero, e non solo dell'ultimo centro stereogenico.

Aldosi: tabella a pagina 954. Chetosi: tabella a pagina 955. Un chetone ha sempre un carbonio asimmetrico in meno rispetto al corrispondente aldoso con lo stesso numero di atomi di carbonio.

Deossi-zuccheri: i deossizuccheri sono zuccheri nei quali uno dei gruppi OH è stato sostituito da un atomo di H, quindi avviene la perdita di un ossigeno. La molecola prende il nome dello zucchero corrispondente, ma preceduto da "Deossi-".

Anomeri: a partire da un carboidrato in forma aperta, si forma un carboidrato ciclico che esiste come due diversi diastereoisomeri, i quali differiscono solo per la disposizione del carbonio carbonilico (quello che nella proiezione di Fischer sta in alto). Questi due diastereoisomeri vengono denominati anomeri. E sono: se la molecola in forma aperta è il D-glucosio, avremo α-D-glucosio e β-D-glucosio.

Mutarotazione: partendo da entrambi gli anomeri, disciolti in acqua l'emiacetale si apre e riforma l'aldeide in forma aperta, raggiungendo l'equilibrio: [α]=+52,7. Per questa ragione viene osservata la stessa rotazione specifica sia per uno che per l'altro anomero.

Reazioni dei monosaccaridi

• In ambiente acido si possono formare degli acetali (o glicosidi). I glicosidi sono composti acetalici formati da un monosaccaride in forma ciclica legato a un gruppo alcolico di un'altra molecola; anche in questo caso si possono avere due anomeri.
• Si possono avere reazioni di ossidazione: il bromo Br₂ è un agente ossidante di forza moderata che può facilmente ossidare le aldeidi (ma non chetoni ed alcoli). Il prodotto della reazione di ossidazione con bromo è un acido aldonico.
• L'acido nitrico HNO₃ è più forte come agente ossidante e può ossidare anche aldeidi ed alcoli primari. Il prodotto che si ottiene dall'ossidazione è un acido aldarico.
• Reazioni di ossidazione con complessi metallici: sia aldosi che chetosi vengono ossidati ad acidi aldonici dal reattivo di Tollens, in cui l'ossidante riducente è Ag⁺, il quale viene ridotto ad argento metallico e forma uno specchio luminoso.