I Carboidrati

Quali sono le proprietà chimiche che rendono
uniche le caratteristiche dei carboidrati ?
1) L’esistenza di uno o più centri di asimmetria
2) La possibilità di assumere sia strutture lineari
che ad anello
3) La capacità di formare polimeri mediante
legami glicosidici
4) La possibilità di formare legami idrogeno con
l’acqua e altre molecole
Nomenclatura dei Carboidrati
Gli zuccheri o carboidrati sono composti che contengono C, H,O.
La formula generale è (CH2O)n
Possono essere classificati in 4 gruppi:
Monosaccaridi
Disaccaridi
Oligosaccaridi
Polisaccaridi
I carboidrati sono composti polifunzionali che contengono:
un gruppo carbonilico
uno o più gruppi alcolici
Se il gruppo carbonilico è un’aldeide avremo degli ALDOSI
Se il gruppo carbonilico è un chetone avremo dei CHETOSI
I carboidrati più semplici (con n > = 3 ) sono :
monosaccaridi
Il chetoso più semplice è il diidrossiacetone
C H 2O H
C
O
C H 2O H
L’aldoso più semplice è la gliceraldeide
CHO
H
C
OH
CH2OH
Diidrossiacetone e gliceraldeide hanno tre atomi di carbonio e sono detti triosi
Tutti gli altri zuccheri si possono considerare derivati dalla gliceraldeide
o dal diidrossiacetone per graduale aggiunta di C HOH
tra il C1 e 2 della gliceraldeide
il C2 e C3 del diidrossiacetone.
CHO
C H 2O H
C
O
(CH O H) m
H
C
OH
CH2O H
(CH O H) m
CH2O H
La gliceraldeide ha un atomo di carbonio asimmetrico, ed esistono due enantiomeri
CHO
H
C
OH
CH2 OH
CHO
HO
C
H
CH2 OH
D
L
Gliceraldeide
gliceraldeide
Gli zuccheri con il gruppo OH del carbonio asimmetrico più in basso a destra sono D
Gli zuccheri con il gruppo OH del carbonio asimmetrico più in basso a sinistra sono L
Per allungamento della catena carboniosa potremo avere:
Gli aldosi che derivano dalla D gliceraldeide sono aldosi della serie D
Gli aldosi che derivano dalla L gliceraldeide sono aldosi della serie L
CHO
CHO
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
CH2 OH
destra
sinistra
CH2 OH
D
L
eritrosio
treosio
CHO
ribosio
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2 OH
destra
D-ribosio
Ci sono diversi modi per rappresentare il glucosio ( e gli altri zuccheri)
CHO
H
HO
C
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
C
H
H
C
OH
H
C
OH
forma aperta
rappresentazione
convenzionale di
Fisher
CH2 OH
OH
OH
OH
OH
O
CH2 OH
CH2 OH
O
forma semiacetalica
rappresentazione
convenzionale
(di Tollens,poco
usata)
forma semiacetalica
rappresentazione
convenzionale di
Haworth
HO
H
H O
H
HO
H
HO
OH
OH
H
forma semiacetalica
Rappresentazione
quasi reale
La struttura ciclica si forma attraverso l’ossigeno che fa da
ponte fra il carbonio 5 ed il carbonio 1 mentre il gruppo
CH2OH è posizionato sopra l’anello.
6
CH2 OH
o
5
1
4
3
2
Principali zuccheri
CHO
CHO
Pentosi (5 atomi di C)
H
C
OH
H
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2 OH
CH2 OH
D-ribosio
2-desossi D-ribosio
aldosi
Esosi (6 atomi di C)
CHO
chetosi
CHO
H
C
OH
HO
C
H
H
CHO
CH2 OH
H
C
OH
HO
C
H
H
HO
C
H
HO
C
H
C
OH
HO
C
H
H
C
C
OH
H
C
OH
H
C
CH2 OH
D-glucoso
CH2 OH
D-galattoso
C
O
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
HH
C
OH
CH2 OH
D-mannoso
CH2 OH
D-fruttoso
HO
H
H O
OH
Nella rappresentazione convenzionale gli
zuccheri D hanno il CH2OH in alto
HO
H
HO
OH
H
H
CHO
CH2 OH
O
C
OH
HO
C
H
CH2 OH
O OH
OH
OH
OH
H
OH
OH
α D glucosio
H
C
OH
H
C
OH
OH
OH
CH2 OH
D glucosio aperto
β D glucosio
In soluzione esiste un equilibrio tra forma α, forma β e forma aperta
Le forme α e β del D glucosio in soluzione acquosa si interconvertono
l’una nell’altra, questo fenomeno di variazione della rotazione ottica
Prende il nome di MUTAROTAZIONE
Gli isomeri α e β si dicono anomeri
Principali zuccheri
CHO
CHO
Pentosi (5 atomi di C)
H
C
OH
H
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2 OH
CH2 OH
D-ribosio
2-desossi D-ribosio
aldosi
Esosi (6 atomi di C)
CHO
chetosi
CHO
H
C
OH
HO
C
H
H
CHO
CH2 OH
H
C
OH
HO
C
H
H
HO
C
H
HO
C
H
C
OH
HO
C
H
H
C
C
OH
H
C
OH
H
C
CH2 OH
D-glucoso
CH2 OH
D-galattoso
C
O
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
HH
C
OH
CH2 OH
D-mannoso
CH2 OH
D-fruttoso
Proprietà fisiche dei monosaccaridi:
Solidi bianchi di sapore dolce
Solubili
Proprietà chimiche:
Aldosi: tutte le reazioni degli alcoli e delle
aldeidi
Chetosi: tutte le reazioni dei chetoni e degli
alcoli
Di-saccaridi
I monosaccaridi possono legarsi a due a due :
Saccarosio (zucchero da cucina) :
glucosio -fruttosio + H2O
glucosio + frutosio
= sintesi per disidratazione (viene liberata una
molecola di acqua)
DiDi-saccaridi
Nei disaccaridi i monomeri, che possono essere anche
diversi, sono uniti attraverso un « ponte chimico »
rappresentato da un atomo di ossigeno
Tale legame si chiama legame glicosidico
Saccarosio
Glucosio + fruttosio
Lattosio
Glucosio +galattosio
Potere dolcificante dei glucidi
Le miel est formé d'un mélange
d'eau (25%) et de glucides (75%):
glucose (25 à 35%), fructose (35 à
45%) et saccharose (5%)
• Saccharose :
100
• Fructose :
140
• Glucose :
80
• Galactose :
65
• Maltose :
45
• Lactose :
20
I disaccaridi non possono
essere assorbiti direttamente
nel sague. Devono essere
separati in monosaccaridi
nell’intestino.
Poli--saccaridi
Poli
I Polisaccaridi sono carboidrati polimerici, ottenuti dalla
condensazione di centinaia di molecole di
monosaccaride, che è quasi sempre il glucosio:
Glicogeno
α-D-Glucosio
Amido
α-D-Glucosio
Cellulosa
β-D-Glucosio
Polisaccaridi strutturali
Sono idrolizzati in monosaccaridi quando la cellula deve
utilizzarli come fonti di energia.
Amido
L'amido è il carboidrato di riserva delle piante,
immagazzinato come fonte energetica, sintetizzato
per via enzimatica a partire dal glucosio, a sua volta
prodotto dalla fotosintesi clorofilliana
Petits sacs remplis d'amidon dans les cellules
d'une pomme de terre. L'amidon a ici été coloré en
bleu par de l'iode.
Grain d'amidon
Cellule de pomme de terre
Polisaccaridi di riserva
Glicogeno
Il glicogeno è un polimero (omopolimero) del
glucosio che costituisce una riserva energetica
degli Animali e nei Funghi. Nei Vertebrati è
conservato prevalentemente nel fegato.
nei muscoli il glicocegeno, è disponibile solo per
le necessita del muscolo, che lo utilizza
completamente.
Amilosio. Catena lineare di glucosio con legame alfa 1-4
Amilopectina. Catena ramificata di glucosio con legami alfa 1-4
e alfa 1-6
Glicogeno: legami tra unità di glucosio successive sono α (1-4)
per la maggior parte, anche se sono presenti legami α (1-6). Si
tratta quindi di un polisaccaride
I Glucidi
Cellulosa
Cellulosa
Polisaccaridi strutturali
Polisaccaride
complesso,
costituito
da
molecole
di
glucosio, in numero
variabile da 500 a
1500, unite tra loro in
una
lunga
catena
lineare.
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
Forme des fibres. Ces fibres se collent ensemble
pour former les tissus durs des végétaux.
Polisaccaridi strutturali
Chitina
• Composto
organico
complesso,
tipico
dell’esoscheletro (o cuticola) degli artropodi, al
quale conferisce grande resistenza meccanica.
Riassumendo... I Glucidi
1.
Monosaccaridi
Glucosio
2.
Galattosio
Saccarosio
Lattosio
Disaccaridi
Maltosio
3.
Fruttosio
Polisaccaridi…
…di riserva
…strutturali
Amido
Cellulosa
Glicogeno
Chitina