Biologia 14 – Biochimica strutturale – Carboidrati Hanno formula generica Cn(H2O)n da cui il nome carbo-idrati. Si tratta di poli-idrossi-aldeidi e poli-idrossichetoni. Monosaccaridi Se presentano un gruppo aldeico si chiamano aldosi; se presentano un gruppo chetonico si chiamano chetosi. Possono avere da 3 a 9 atomi di carbonio e possono essere lineari o ciclici; quest’ultima forma si ha quando il gruppo aldeico o chetonico polimerizza col penultimo gruppo ossidrilico del carboidrato. Si forma così un anello che può prendere o il suffisso “– furanosio” (se ha 5 atomi di carbonio) o il suffisso “–piranosio” (se ha 6 atomi di carbonio). Nella struttura ad anello scompare il gruppo carbonilico (perchè si fonde con l’ossidrile) e l’ultimo carbonio rimane fuori dall’anello. La reazione che porta gli zuccheri a ciclizzare avviene spontaneamente in ambienti acquosi (come il citosol) ed è una reazione di emiacetalizzazione1 (se lo zucchero è un aldoso) o di emichetalizzazione (se lo zucchero è un chetoso). Nelle forme ciclizzate, la numerazione dei carboni parte dal carbonio che ha reagito (indicato come C1) e si procede in senso orario, fino a indicare come ultimo carbonio quello esterno all’anello. I monosaccaridi di più frequente riscontro sono:  3C  gliceraldeide;  5C  ribosio;  6C  glucosio, fruttosio, mannosio. Derivati del glucosio Alcuni monosaccaridi di interesse biologico si ottengono a partire dal glucosio, attraverso sostituzione con uno o più gruppi funzionali diversi:  N – acetilglucosammina (NAG) e acido N – acetilmuramico (NAM), due componenti fondamentali della parete batterica;  Acido sialico, che è caratteristico delle cellule dei mammiferi (ma non dei batteri). Viene sfruttato dal sistema immunitario per discernere le cellule batteriche dalle cellule self. Disaccaridi Si formano dall’unione di due monosaccaridi per legame glicosidico tra l’ossidrile al carbonio 1 di un carboidrato e quello al carbonio 3 o 4 dell’altro. La reazione con cui si forma il legame glicosidico è una reazione di acetalizzazione. I più comuni sono il maltosio (glucosio + glucosio), saccarosio (glucosio + fruttosio) e il lattosio (glucosio + galattosio). Oligosaccaridi Si tratta di catene di 2-20 monosaccaridi. Spesso sono legati alle proteine nelle glicoproteine. 1 L’emiacetale è un composto che si ottiene dalla reazione di un’aldeide (presente, in questo caso, negli aldosi) con un alcol; l’emichetale è un composto che si ottiene dalla reazione di un chetone (presente, in questo caso, nei chetosi) con un alcol. Un emiacetale e/o un emichetale che reagisce con un altro alcol forma un acetale o un chetale. Biologia 14 – Biochimica strutturale – Carboidrati 1 Polisaccaridi (o glicani) Sono composti da un numero di unità saccaridiche che va da 20 a decine di migliaia. Si classificano in base a vari criteri:  Tipi di monosaccaridi da cui sono formati:  Omopolisaccaridi, formati da un solo tipo di monosaccaride;  Eteropolisaccaridi, formati da più tipi di monosaccaridi.  Ramificazione: ramificati e non ramificati.  Funzione:  Riserva di combustibile  Glicogeno: si tratta di un omopolisaccaride ramificato costituito da catene di molecole di glucosio. È presente soprattutto a livello epatico e muscolare, dove è pronto per essere scisso in glucosio se c’è bisogno di energia. Il motivo per cui le cellule preferiscono conservare il glucosio come glicogeno e non come singole molecole risiede nel potenziale osmotico delle molecole. Una molecola di glicogeno, infatti, non richiama acqua; al contrario, tante molecole di glucosio creerebbero un gradiente osmotico tale da far rigonfiare la cellula di acqua e rompere la membrana.  Amido: è, a sua volta, l’unione di due polisaccaridi:  Amilosio: è un omopolisaccaride lineare formato da due lunghe catene di residui di glucosio  Amilopectina: è un omopolisaccaride ramificato formato da catene di residui di glucosio.  Strutturale  Cellulosa: è un omopolisaccaride lineare formato da residui di glucosio. Tuttavia, il glucosio della cellulosa è nella forma β2; ciò consente ai residui di formare delle catene allungate che formano legami idrogeno con le altre catene. Ciò garantisce alla cellulosa un’elevata resistenza, che la rende l’elemento prediletto per le pareti vegetali. Inoltre, dato che l’organismo umano possiede enzimi per distruggere solo legami tra forme α, esso non è in grado di digerire la cellulosa.  Chitina: è un omopolisaccaride lineare formato da residui di N – acetilglucosammina. È molto simile alla cellulosa (come questa non viene digerita) e forma l’esoscheletro di vari insetti. 2 Quando avviene la ciclizzazione del glucosio, l’idrogeno e l’OH legati al carbonio 1 possono disporsi o come quelli del carbonio 4 (forma α) o al contrario (forma β). Biologia 14 – Biochimica strutturale – Carboidrati 2