I glucidi, o zuccheri, o saccaridi, sono detti anche carboidrati o idrati di carbonio in quanto i più
semplici hanno un rapporto idrogeno ossigeno simile a quello dell'acqua: (CH2O)n. Tutti i glucidi
sono solidi a temperatura ambiente.
I glucidi sono i più importanti e veloci fornitori di energia biochimica. Il loro metabolismo,
descritto dalla glicolisi e successivamente dal ciclo di Krebs, fornisce all'organismo l'energia
necessaria per la completa demolizione dei lipidi, evitando l'accumulo di chetoni, metaboliti
incompleti dei lipidi e origine di effetti indesiderati. (Esempio: la comparsa di "acetone" nei
bambini).
Un modo di dire fiorito in biochimica è: "I lipidi bruciano nel fuoco dei glucidi".
In una dieta equilibrata, i glucidi e i lipidi devono essere introdotti in modo equilibrato.
Se prevalgono i lipidi si va incontro a chetosi e ad accumulo di grasso.
Se prevalgono i glucidi, la parte di questi che non viene utilizzata per metabolizzare i lipidi, viene
trasformata essa stessa in lipidi e può condurre al diabete secondario.
Struttura e classificazione dei glucidi
Come la maggior parte delle sostanze naturali, i glucidi sono costituiti da molecole chirali ed in
natura è presente solo uno dei due enantiomeri.
Pressoché tutti i glucidi presenti nei sistemi viventi appartengono alla cosiddetta serie D, ovvero la
disposizione dei sostituenti attorno al penultimo atomo di carbonio della catena è assimilabile a
quella della D-gliceraldeide.
A seconda di come reagiscono all'idrolisi i glucidi si dividono in diversi tipi:
Osi o zuccheri semplici: non sono idrolizzabili.
Osidi o zuccheri complessi: idrolizzabili. A seconda di cosa si ottiene dalla reazione si
dividono in:
o Olosidi: l'idrolisi dà zuccheri semplici (osi).
o Eterosidi: l'idrolisi dà zuccheri semplici e agliconi, cioè composti di natura non
zuccherina.
I glucidi si possono dividere anche in altri tre gruppi: Monosaccaridi, Disaccaridi, Polisaccaridi:
Monosaccaridi
I monosaccaridi sono carboidrati formati da una sola molecola e sono caratterizzati da sapore dolce
e dalla solubilità in acqua. Si distinguono in due categorie:
aldosi, caratterizzati da un gruppo aldeidico (glucosio, galattosio);
chetosi, caratterizzati da un gruppo chetonico (fruttosio)
Disaccaridi
Sono zuccheri dolci e solubili in acqua formati da due molecole unite 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).
Polisaccaridi
Sono polimeri di monosaccaridi o di loro derivati, uniti con legami glicosidici. Se per idrolisi
producono un solo monomero si può parlare di omopolisaccaridi (o glicani), se invece produco
diversi monosi si parla di eterosaccaridi. Esistono 3 polisaccaridi principali:
l'amido, che è il materiale di riserva per le piante;
il glicogeno, che rappresenta la riserva energetica del mondo animale, ed è localizzato nel
tessuto muscolare e soprattutto nel fegato;
la cellulosa, che è il composto organico più diffuso in natura e il componente fondamentale
delle pareti cellulari delle piante. Determina la robustezza del legno associandosi con altri
polisaccaridi e con altre sostanze di altra natura. La mancanza nel nostro organismo di
enzimi specifici in grado di distruggere il suo legame β-glicosidico ci impedisce l'utilizzo di
un'immensa fonte energetica. Si trova in tutti i cibi di origine vegetale.
Osi
Noti come zuccheri semplici, i più noti comprendono da tre (triosi) a sette (eptosi) atomi di
carbonio per molecola, tuttavia il numero di atomi di carbonio che compongono gli zuccheri
semplici può essere ben maggiore: triosi (3 C), tetrosi (4 C), pentosi (5 C), esosi (6 C), eptosi (7 C),
octosi. (8 C), nonosi (9 C), etc. Alla stessa formula bruta corrispondono diversi isomeri, il cui
numero cresce col numero di atomi di carbonio della molecola. Vengono ulteriormente classificati
come aldosi se nella loro molecola è presente un gruppo aldeidico, -CHO; chetosi se nella loro
molecola è presente un gruppo chetonico, ossia un doppio legame C=O.
La formula generica degli osi è CnH2nOn; in ogni zucchero ci sono n-1 gruppi -OH ed è presente un
gruppo chetonico o un gruppo aldeidico.
Il glucide più diffuso ed importante del mondo vivente è il glucosio, un aldoesoso
I triosi sono due: la D-gliceraldeide
CHO
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H-C-OH
|
CH2-OH
formule di questo tipo sono dette "proiezioni di Fischer"; i legami sull'asse orizzontale sporgono verso l'osservatore, i
legami sull'asse verticale si allontanano dall'osservatore.
che è il più semplice degli aldosi (un gruppo aldeidico), ed il diidrossiacetone
CH2-OH
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C=O
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CH2-OH
che è il capostipite dei chetosi (un gruppo chetonico).
Quelle che seguono sono le forme aperte rispettivamente del D-eritrosio, un aldotetroso, del Darabinosio, un aldopentoso e del D-fruttosio, un chetoesoso
CHO
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H-C-OH
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H-C-OH
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CH2-OH
CHO
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HO-C-H
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H-C-OH
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H-C-OH
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CH2-OH
CH2-OH
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C=O
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HO-C-H
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H-C-OH
|
H-C-OH
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CH2-OH
I pentosi, gli esosi e gli eptosi hanno un sufficiente numero di atomi tale da potersi chiudere ad
anello formando un semi-acetale per reazione tra il carbonile e l'ossidrile legato al penultimo atomo
di carbonio della catena. L'anello può essere costituito da cinque atomi (quattro di carbonio e uno di
ossigeno) - nel qual caso si parla di forma furanosica - o di sei atomi (cinque di carbonio e uno di
ossigeno) - nel qual caso si parla di forma piranosica. Ognuna delle due forme esiste in due
configurazioni diverse, dette α e β, a seconda che il nuovo gruppo -OH, ottenuto dall'apertura del
doppio legame carbonilico, giaccia al di sotto o al di sopra del piano medio della molecola.
Interconversione tra le diverse forme del D-glucosio
La forma aperta è al centro, a sinistra ci sono le forme cicliche furanosiche, a destra le forme
cicliche piranosiche; in alto le forme cicliche α, in basso le β
Esistono inoltre zuccheri semplici contenenti zolfo o azoto.
Olosidi
Gli zuccheri complessi, polimeri costituiti da monosaccaridi, si dividono in oligosaccaridi (corte
catene di zuccheri semplici, generalmente fino ad otto unità) e polisaccaridi (con catene molto
lunghe, che possono essere anche ramificate e cicliche).
I polisaccaridi possono essere strutturali o di riserva.
Il più diffuso polisaccaride strutturale è la cellulosa, costituita da lunghissime catene di glucosio e
presente nelle Piante e nelle alghe. Nei procarioti è presente l'acido muramico nella parete cellulare
mentre negli animali (eucarioti) i glicosaminoglicani, più complessi, hanno una funzione di
"collante" nei tessuti connettivi.
Il principale polisaccaride di riserva vegetale è l'amido, negli animali il glicogeno. I polisaccaridi di
riserva consentono il rilascio rapido di glucosio per le necessità energetiche dell'organismo, mentre
i lipidi di riserva contengono più energia per unità di massa.
L’OSSIDAZIONE DEGLI ALCOLI
