GLUCIDI (CARBOIDRATI)

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1 GLUCIDI (CARBOIDRATI)
SI TROVANO OVUNQUE: CIBI (FRUTTA, VERDURA E CEREALI; LEGNO E PIANTE VENGONO SINTETIZZATI DALLE PIANTE VERDI ATTRAVERSO LA FOTOSINTESI: 6CO2 + 6H2O luce solare 6O2 + C6H12O6 SONO SOLIDI CRISTALLINI INCOLORI POLARI, SOLUBILI IN ACQUA, DOLCI

2 CLASSIFICAZIONE in base alla funzione:
Fonte di energia e carbonio per organismi non fotosintetici: glucosio, glicogeno, lattosio, amido e saccarosio 2) Elementi strutturali e di supporto: cellulosa, chitina, mureina, ribosio e deossiribosio 3) Adesione cellulare ad altre cellule e meccanismi di riconoscimento e identificazione: oligosaccaridi (glicoproteine, glicolipidi) 6) Farmaci (antibiotici): glicosidi

3 CARBOIDRATI Hanno formula generale (CH2O)n 3<n<8
Sono aldeidi o chetoni di alcoli polivalenti Monosaccaridi: zuccheri semplici con più gruppi. Si nomenclano in base al numero di atomi di carbonio (3, 4, 5, 6) trioso, tetroso, pentoso o un esoso; il gruppo aldeidico con aldo e quello chetonico con cheto Disaccaridi: due unità monosaccaridiche legate covalentemente. Oligosaccaridi: alcune unità monosaccaridiche legate covalentemente. Polisaccaridi: polimeri che consistono in catene di unità monosaccaridiche o disaccaridiche da

4 Zuccheri totali mono e oligosaccaridi

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6 MONOSACCARIDI aldoesosi = 24 = 16 stereoisomeri

7 chetoesosi = 23 = 8 stereoisomeri

8 Formazione di semiacetali e semichetali
Un’aldeide può reagire con un alcol per formare un semiacetale. Un chetone può reagire con un alcol per formare un semichetale. H+ H+

9 Formazione di semiacetali e semichetali
Pentosi ed esosi possono ciclizzare attraverso la reazione tra un OH e il gruppo chetonico. Il glucoso forma un semiacetale intramolecolare tra il C1 aldeidico e l’OH in C5 per formare un ciclo a sei termini (struttura piranosica, dal pirano). prevalenza di forme cicliche in soluzione acquose 0,024% 36% 64%

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11 TRASFORMARE FISHER IN HAWORTH
La testa e la coda della molecola vengono ora avvicinate: la struttura ciclica comincia a prendere forma. Prima di poterla chiudere è necessario però ruotare il C-5 per portare nel piano dell’anello l’OH che deve reagire con il gruppo aldeidico La chiusura dell’anello porta alla formazione degli anomeri a e b

12 -D-Glucoso -D-Glucoso
La ciclizzazione del D-glucosio produce un nuovo centro di asimmetria al C1. I due stereoisomeri sono chiamati anomeri  e . -D-Glucoso -D-Glucoso Nella proiezione di Haworth, se si parte da un monosaccaride di tipo D, quando il gruppo OH legato al C1 è al di sotto del piano dell’anello si chiama  mentre se è al di sopra si chiama  Se si parte da L si inverte tutto

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18 a-piranosio b-piranosio a-furanosio b-furanosio ribosio 20 56 6 18
Dopo evaporazione: D-glucosio (in acqua) a-D-glucopiranosio Pf. 146°C D-glucosio (in piridina) b-D-glucopiranosio Pf °C Quantità relative (in %) di alcuni isomeri di monosaccaridi in soluzione acquosa all'equilibrio (40°C): a-piranosio b-piranosio a-furanosio b-furanosio ribosio 20 56 6 18 glucosio 36 64 «1 mannosio 67 33 altrosio 28 39 13 galattosio 27 73 fruttosio 8 25 (in tutti i casi catena aperta «1%)

19 POTERE DOLCIFICANTE Neotame 8000 Sucralosio 600 Saccarina 300
Acesulfame-K Aspartame Fruttosio ,5 SACCAROSIO Glucosio ,75 Maltosio ,32 Galattosio ,22 Lattosio ,20 I dolcificanti sono sostanze naturali o di sintesi, capaci di conferire un sapore dolce agli alimenti a cui vengono aggiunte. Il loro impiego, non si limita al solo settore alimentare, ma si estende anche a quello medico e sanitario; dolcificanti naturali e di sintesi vengono ad esempio utilizzati per impartire un sapore gradevole alle preparazioni medicinali o fitoterapiche introdotte per via orale (sciroppi, tisane, infusi), ma anche e soprattutto in sostituzione dello zucchero nei prodotti per diabetici e in quelli dietetici.

20 Potere dolcificante di alcuni edulcoranti naturali
DOLCIFICANTE POTERE EDULCORANTE (in peso) ORIGINE E NOTE Fruttosio 1,5 Carboidrato: non innalza significativamente la glicemia, ma dev'essere comunque consumato con moderazione. Saccarosio 1 Carboidrato: elevato indice glicemico, sconsigliato ai diabetici. Miele > 1 Per l'abbondante presenza di fruttosio, il miele un potere dolcificante leggermente superiore allo zucchero raffinato; è comunque sconsigliato ai diabetici, che lo devono consumare con moderazione. Glicirizzina 50 Terpene estratto dalla liquirizia (Glycyrrhiza glabra); il gusto dolce viene percepito più tardi ma rimane più a lungo in bocca. Può causare ipertensione ed edemi se consumata in grandi quantità. Xilitolo 1.0 Polialcol: potere calorico inferiore del 40% rispetto allo zucchero; acariogeno, utile per diabetici, può avere effetti lassativi. Sorbitolo 0.6 Polialcol: potere calorico inferiore del 36% rispetto allo zucchero; può avere effetti lassativi. Mannitolo 0.5 Polialcol: potere calorico inferiore del 60% rispetto allo zucchero; acariogeno, utile per diabetici, può avere effetti lassativi. Tagatosio 0.9 Isomero del fruttosio con potere calorico inferiore del 45% rispetto allo zucchero; utile per diabetici, acariogeno. Monellina 3000 Proteina estratta dal frutto di Dioscoreophyllum cumminsii, vitigno tropicale tipico della foresta pluviale. Si denatura alle alte temperature. Miraculina 2000 Proteina estratta dal frutto di Synsepalum dulcificum or Richadella dulcifica, arbusto nativo dell'Africa orientale. Modifica la percezione del gusto, convertendo l'acido in dolce. Taumatina Proteina isolata dal frutto africano del Thaumatococcus daniellii, la cui azione dolcificante è molto lenta ma persistente. Regolarmente ammessa nel commercio europeo (E 957). Osladina - Polipodoside A Steroide (saponine steroidee) isolato dal rizoma di Polypodium vulgare, detta felce dolce o falsa liquirizia, diffusa nei climi temperati. Pentadina 500 Proteina isolata dal frutto di Pentadiplandra brazzeana, arbusto rampicante tropicale. Luo han guo 300 Estratti del frutto di Siraitia grosvenorii, rampicante erbaceo perenne originario del Sud est asiatico. Stevoside Terpene: foglie di Stevia rebuidiana, utilizzate dalle popolazioni autoctone centro e sudamericane per addolcire il matè.

21 REAZIONI MONOSACCARIDI CHIUSI-APERTI:
Sul gruppo carbonilico/OH, dopo apertura dell’anello Sul gruppo OH anomerico oppure su altri OH sul composto ciclico NaBH4/H2O

22 Solo aldosi AGENTI OSSIDANTI: Br2/H2O acidi aldonici
HNO acidi aldarici

23 Tautomeria en-diolica di aldosi e chetosi H H
OH C O in ambiente basico un aldoso è in equilibrio con il chetoso corrispondente C O H C OH a OH- OH- H Aldosi e chetosi danno saggio positivo ai reagenti di: Fehling-Tollens-Benedict Per questo motivo vengono detti zuccheri riducenti C O H C OH

24 ESTERI ETERI

25 GLICOSIDI + H2O + Alfa/beta-D-glucopiranosio Il legame glicosidico impedisce la formazione dell’equilibrio fra gli anomeri. H2O (aglicone)

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27 NAG NAM

28 DISACCARIDI: DIMERI COSTITUITI DA 2 MOLECOLE DI MONOSACCARIDE UNITI MEDIANTE UN LEGAME GLICOSIDICO TRA IL CARBONIO ANOMERICO DI UN CARBOIDRATO CON IL GRUPPO -OH DELL'ALTRO. IL LEGAME GLICOSIDICO PIU' COMUNE E': -1,4 OPPURE -1,4 IL MALTOSIO SI OTTIENE PER IDROLISI DELL'AMIDO, MENTRE IL CELLOBIOSIO PER IDROLISI DELLA CELLULOSA; IL LATTOSIO E' PRESENTE NEL LATTE MENTRE IL SACCAROSIO NELLA CANNA E BARBABIETOLA DA ZUCCHERO

29 a-D-glucopiranosil-(1 4)-b-D-glucopiranosio
a e b MALTOSIO

30 La presenza del legame beta 1-4, anziché alfa 1-6, e l'assenza, nei mammiferi, di specifici enzimi per la degradazione del legame beta 1-4, rendono non assimilabile il glucosio proveniente dalla cellulosa. Solamente i ruminanti ed altri tipi di mammiferi, sono in grado di utilizzare il glucosio della cellulosa, grazie alla presenza, nel loro sistema digerente, di batteri che rompono tale legame. Noi non possediamo enzimi cellulosi in grado di riconoscere il legame beta glicosidico.

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32 Il saccarosio è un disaccaride e probabilmente è il composto organico prodotto in maggiore quantità in forma pura. Si ottiene dalla canna o dalla barbabietola da zucchero e dalla sua idrolisi acida si ottengono quantità equimolari di D-glucosio e di D-fruttosio. Inoltre il saccarosio è un disaccaride che non dà mutarotazione. Ciò indica che il legame glicosidico che unisce le due unità monosaccaridiche coinvolge entrambi gli atomi di carbono anomerici. In soluzione acquosa non si possono instaurare equilibri con la forma aperta. In questo caso il nome a questa sostanza può essere attribuito in maniera equivalente come: a-D-glucopiranosil-b-D-fruttofuranoside o b-D-fruttofuranosil-a-D-glucopiranoside

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34 Polisaccaridi Negli organismi i polisaccaridi hanno varie funzioni:
Di deposito dei monosaccaridi: Amido, (amilosio e amilopectina) Glicogeno Strutturale Cellulosa, Chitina Di adesione e riconoscimento glicoproteine

35 PERCENTUALE DI AMIDO CONTENUTA IN ALCUNI ALIMENTI
granuli intracellulari altamente idratati (---> colloidi) tuberi, semi di cereali amido = amilosio (20%) + amilopectina (80%)

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37 Amilosio Amilosio: catena lineare di migliaia di unità (fino a 5000)
Il legame alfa 1-4 fa assumere alla molecola una struttura ad elica Costituisce circa il 20-25% dell’amido Composto non riducente, non manifesta mutarotazione

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39 Amilopectina L’Amilopectina è un polimero del glucosio tenuto insieme principalmente da legami a(14) (fino a 106 glucosi) con ramificazioni attraverso legami a(16) Costituisce circa 75-80% dell’amido Composto non riducente, non manifesta mutarotazione Le ramificazioni contenenti glucosi producono una struttura più compatta che non l’amilosio. La presenza di più terminali di catena facilita l’attacco enzimatico (amilasi) per la degradazione.

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41 AMIDO

42 15 40

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44 GLICOGENO Il glicogeno è simile all’amilopectina è tenuto insieme principalmente da legami a(14) con maggiori ramificazioni a(16) Glucosi fino a e ramificazioni fino a 10 residui e più fitti Questa struttura permette una rapida mobilizzazione del glucosio conservato in deposito come glicogeno. Composto non riducente, non manifesta mutarotazione

45 Cellulosa Molecole con legame b(1-4).
Fino a un massimo di glucosi Questo determina una struttura lineare, e non ad elica come l’amido. Fibre insolubili in acqua Composto non riducente e non presenta mutarotazione È il componente principale della parete cellulare di tutte le cellule vegetali e costituisce circa il 50% del legno, a cui conferisce rigidità e sostegno

46 Assume una conformazione estesa di microfibrille che si associano con legami idrogeno

47 cellulosa

48 CHITINA Composto tipico dell’esoscheletro degli artropodi, al quale conferisce grande resistenza meccanica.

49 Dal punto di vista chimico si tratta di un polisaccaride, costituito da più unità di acetilglucosammina AGA (N-acetil-b-D-glucos-2-ammina) legate tra di loro con un legame di tipo β-1,4, lo stesso delle unità di glucosio che formano la cellulosa. La chitina è inoltre un componente della parete cellulare di muffe e lieviti I legami idrogeno tra polimeri adiacenti garantiscono alla sostanza una notevole durezza.

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51 Polisaccaridi di adesione e riconoscimento
Questi polisaccaridi sono legati covalentemente al proteine inserite nella membrana plasmatica. Le proteine coinvolte nel riconoscimento e l’adesione riconoscono e legano particolari patterns di solfatazione degli zuccheri. citosol proteina -elica transmembrana oligosaccaride

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