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Biomolecole: i carboidrati

29/10/2022

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I carboidrati si suddividono in 4 gruppi in base alla complessità della loro struttura:
monosaccaridi (costituiti da un'unica molecola di ca

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I carboidrati si suddividono in 4 gruppi in base alla complessità della loro struttura: monosaccaridi (costituiti da un'unica molecola di carboidrato) disaccaridi (2 molecole di carboidrati) ● ● ● ● CARBOIDRATI — I carboidrati sono costituiti da solo 3 elementi: carbonio, idrogeno e ossigeno. Hanno la funzione di: oligosaccaridi (da 3 a 10 molecole di carboidrati) polisaccaridi (lunghe catene di monomeri) R- riserva energetica (come ad esempio l'amido e il glicogeno) ruolo strutturale (come ad esempio la cellulosa e la chitina) I carboidrati e gli zuccheri non sono la stessa cosa. Con il termine zucchero si può indicare un monosaccaride o un disaccaride. Per esempio lo zucchero da tavola è un disaccaride, è costituito da glucosio e fruttosio (i suoi due monomeri). L'amido è una lunghissima catena, è un polisaccaride, formato da monomeri di glucosio. Quindi i carboidrati si suddividono in carboidrati semplici (monosaccaridi e oligosaccaridi) e carboidrati complessi (polisaccaridi). I carboidrati si trovano talvolta associati anche a molecole di natura diversa, formano molecole ibride chiamate glicoconiugati (glicoproteine e glicolipidi). MONOSACCARIDI I monosaccaridi sono costituiti da molecole la cui formula molecolare generale è CnH₂nOn dove nè un numero mai inferiore a 3 e spesso non superiore a 6. A seconda del numero di atomi di carbonio che costituiscono la molecola, si dividono in: triosi (3 atomi di carbonio), tetrosi (4 atomi di carbonio), pentosi (5 atomi...

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Didascalia alternativa:

di carbonio) e così via. H aldeide R-C chetone R Se lo zucchero contiene un gruppo aldeidico, si chiama aldosi. Se lo zucchero contiene un gruppo chetonico, si chiama chetosi. L'aldoso più semplice è la gliceraldeide (C3H603). Il chetoso più semplice è il diidrossiacetone (C3H603). Questa è la molecola di glucosio ed è un aldoso. Quindi il glucosio è un aldoesoso: esoso perché ha 6 atomi di carbonio, aldo perché ha un gruppo aldeidico. I carboni vanno numerati. Il carbonio 1 è quello del gruppo funzionale. I carboidrati esistono come forme speculari, come enantiomeri. Queste due molecole sono due enantiomeri, ovvero due molecole speculari e non sovrapponibili. Vengono nominate osservando il carbonio dello stereocentro (è un carbonio che ha legati 4 gruppi diversi). Per nominare lo stereocentro si osserva il carbonio più lontano dal gruppo funzionale: il più lontano è il carbonio 5 che lega 4 cose diverse, non il carbonio 6 perché lega 2 idrogeni che sono H C=O H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH 'CH₂OH uguali (non può legare 2 atomi uguali). Guardando lo stereocentro (carbonio 5) devo osservare da che lato della molecola c'è il gruppo OH. Se il gruppo OH del mio stereocentro più lontano dal gruppo funzionale è a destra, la molecola si chiama D-glucosio. Se il gruppo OH è a sinistra, la molecola si chiama L-glucosio. Queste due molecole deviano la luce, se è verso destra la molecola è destrogira, se è verso sinistra levogira. 0. H-C-OH H HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH₂OH D-glucosio (aldoesoso) H 0 H-C-OH HO-³C-H H- -OH H-C-OH 'CH,OH Gruppo aldeidico Nella serie D il gruppo -OH è legato a destra. = 4C HO 6 H-C-OH HO-C-H HO-C-H H-C-OH CH₂OH D-galattosio (aldoesoso) 5℃ HY 1/H H CH₂OH OH OH 34⁰ H H HON 3 H/1 C OH H H T H OH H Gli esseri viventi utilizzano solo i D carboidrati. Tutti i carboidrati che vengono utilizzati hanno sempre l'OH a destra del carbonio stereocentro. Agli amminoacidi succede il contrario (una delle domande a cui la scienza non ha risposto). O I monosaccaridi a cinque o sei atomi di carbonio vengono rappresentati in forma ciclica. Quella aperta si chiama forma lineare. Sono le formule di Haworth. VOH 72 O OH a-D-glucosio H La chiusura dell'anello avviene tra il gruppo funzionale e l'OH dello stereocentro. Il legame avviene tra il carbonio 1 e il carbonio 5. A questo punto il carbonio 1 è diventato uno stereocentro. Gli atomi di carbonio si dispongono in senso orario a partire dal carbonio 1. Quindi posso avere due situazioni. 'CH,OH 4 HO 6 CH₂OH H OH H H H 7² OH HO CH₂OH O HI 1 OH H OH H Η B-D-glucosio OH H OH Gli atomi di carbonio si dispongono in senso orario a partire dal C-1 che è a destra nella formula; l'ossigeno a ponte fra C-1 e C-5 è in alto a destra e i sostituenti stanno sopra o sotto il piano dell'anello. TRANS CIS Queste due figure si chiamano anomeri perché hanno la stessa struttura, cambia fra di loro solo l'orientazione del gruppo OH. Se il gruppo OH si trova dal lato opposto rispetto al gruppo CH₂OH questa conformazione si chiama trans (a). Se il gruppo OH si trova dallo stesso lato rispetto al piano dell'anello si chiama cis (B). Le strutture cicliche dei monosaccaridi possono essere a 5 o 6 atomi. Gli anelli a 5 atomi sono detti furanosi e quelli a 6 atomi sono detti piranosi perché ricordano le strutture del furano e del pirano. DISACCARIDI Quando due monosaccaridi si uniscono si formano i disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi. Si ha una reazione di condensazione, in particolare una reazione di acetalizzazione: si passa dall'avere un emiacetale a un gruppo acetale. Gli emiacetali si ottengono quando un gruppo aldeidico reagisce con un gruppo alcolico in una reazione di addizione nucleofila. НО OR' + H* &==X + R'OH Alcol R Aldeide ● H ● H HỎ CH₂OH Η OH H o O Η a-D-glucosio H VOH HO OH Amido e glicogeno CH2OH 1 +4 H OH HO H OH R H Una molecola di glucosio è un emiacetale. In seg a una reazione di acetalizzazione diventa un acetale. Non ho più H, ma ho un altro gruppo R. L'idrogeno viene sostituito da un gruppo OR. C'è la perdita di una molecola di acqua. Si forma un disaccaride: a1,4-glicosidico (1 perché lega il primo carbonio della prima molecola di zucchero con il carbonio 4 della seconda, a perché è in trans). Un disaccaride è un acetale in cui il gruppo OH anomerico è sostituito da un gruppo OR. Emiacetale CH₂OH OH OH H H OH H H OH CH,OH H OH H Η ОН a-D-glucosio H H o H ОН CH₂ HO R H H OH H 0: H OH H₂O CH₂OH OR' Emiacetale OH H H Punto di ramificazione. H OH H + R"OH HỎ Alcol H OH CH,OH H O H H+ Legame 1,4-glicosidico H POLISACCARIDI Quando si uniscono numerose molecole di monosaccaride si formano i polisaccaridi, i più importanti sono: OH R H Maltosio OR" amido (si trova nei vegetali, riusciamo a digerirlo perché i monosaccaridi sono tenuti insieme da legami a, ha funzione di riserva energetica) glicogeno (la nostra riserva di carboidrati, presenta legami a, ha una funzione di riserva energetica) cellulosa (si trova nei vegetali, non riusciamo a digerirla perché presenta legami ß, ha funzione strutturale) OR Per esempio il glicogeno si va a depositare nel nostro fegato dopo i pasti e viene prodotto un ormone che si chiama insulina che permette di formare queste grandi molecole di glicogeno, quindi CH₂OH Acetale Η H CH₂OH H OH H + H OH OH HOH Acqua toglie il glucosio dal sangue e lo deposita sotto forma di glicogeno. Il glicogeno viene utilizzato dall'organismo dopo la produzione di un altro ormone, cioè il glucagone. Il nostro organismo non produce enzimi in grado di scindere i legami ß. Gli animali erbivori che si nutrono anche di cellulosa sono in grado di farlo perché presentano dei batteri all'interno del loro sistema digestivo che producono enzimi in grado di scindere legami B. CH₂OH OH H OH HO CH₂OH H OH H OH Legami B1,4-glicosidici H CH₂OH H ОН OH α HOH₂C O OH H LO- H HO Tutti e tre sono formati da glucosio. L'amido ha una struttura principalmente lineare, invece il glicogeno presenta numerose ramificazioni. OH H Saccarosio B-D-fruttosio (furanoso) CH₂OH CH₂OH OH H HO OH H OH CH₂OH CH₂OH H H OH H CH₂OH OH H 0 I principali carboidrati sono glucosio, fruttosio, saccarosio (formato da una molecola di glucosio e una di fruttosio), lattosio (formato da glucosio e galattosio). OH H OH OH H HO In queste posizioni si può realizzare la formazione di legami a idrogeno con altre molecole di cellulosa. CH₂OH HO CH₂OH H OH H H H CH₂OH نان سات H OH H H CH₂OH CH₂OH OH H H OH OH H ОН B-D-glucosio (piranoso) H H OH OH H H BO H H H Non sono tutti legami ß, ma si chiamano così perché prendono il nome dal primo legame della catena. Lattosio OH H OH CH₂OH H CH₂OH Cellulosa H OH H OH H H OH В