Carboidrati
Principale ciclo energetico della biosfera
si basa sul metabolismo dei carboidrati
Carboidrati: funzioni
•
•
•
•
Fornire energia chimica
Sostegno (parete cellulare vegetale)
Protezione (parete batterica)
Lubrificanti delle giunture
scheletriche
• Adesione tra cellule
• "Riconoscimento" cellulare
carboidrati
Monosaccaridi
(CH2O)n
Oligosaccaridi
aldosi
chetosi
Polisaccaridi
Formule lineari (di Fischer)
SONO STEREOISOMERI
n centri chiralici =2n stereoisomeri
Differiscono per la configurazione intorno al centro
chiralico più lontano dal gruppo carbonilico
n centri chiralici =2n stereoisomeri
Enantiomeri
CHO
CHO
H C OH HO C H
H
H C OH HO C H HO
CH2OH
CH2OH
D-Eritrosio L-Eritrosio
Enantiomeri
CHO
CHO
C OH HO C H
C H
H C OH
CH2OH
CH2OH
L-Treosio
D-Treosio
Epimeri
differiscono tra loro soltanto per la configurazione
attorno ad un atomo di C chiralico
ATTENZIONE!!!
NON SONO ENANTIOMERI
Se Differiscono per la
configurazione attorno ad un
solo carbonio chirale sono
anche detti EPIMERI
pentosi
2-Deossi-ribosio
D-ribosio
Componente dell’acido Componente dell’acido
deossiribonucleico: DNA
ribonucleico: RNA
Aldoesosi
H
C
C=O
Chetoesoso
H
C O
C=O
H C OH
H C OH
H
C=O
HO
C
H
HO
C
H
H C OH
H
C
OH
H C OH
H C OH
H
C
OH
CH2OH
CH2OH
HO C H
HO C
HO C H
D-Galattosio
H
D-Glucosio
CH2OH
CH2OH
C O
HO C H
H C OH
H C OH
CH2OH
D-Fruttosio
D-Mannosio
Epimeri del Glucosio
Attenzione !!! Mannosio e Galattosio NON sono EPIMERI tra loro !!!
Reattività del carbonile:
●●
●●
δ+
Reazione di
Addizione
●●
δ-
Allo stesso atomo di C sono legati il
gruppo funzionale degli alcoli e il
gruppo funzionale degli eteri
Reattività del carbonile:
Reazione di
Condensazione
Reattività del carbonile:
*
*
I COMUNI MONOSACCARIDI HANNO STRUTTURE
CICLICHE
CICLIZZAZIONE DEL
GLUCOSIO:
Il glucosio forma un
anello facendo
reagire il gruppo
aldeidico con un
ossidrile nella catena
CICLIZZAZIONE DEL GLUCOSIO:
Il glucosio forma un anello facendo reagire il gruppo aldeidico
con l’ ossidrile sul C5 della catena
Formule cicliche
(di Haworth)
H
β-D-Glucosio
O
1C
6CH2OH
H 2C OH
6
CH2OH
5
OH
HO 3C H
H 4C OH
H 5C OH
6CH2OH
D -Glucosio
(forma aperta)
H
4
HO
H
OH
3
H
O OH
1C
H
2
1
OH
OH
OH
CH2OH
Carbonio
ANOMERICO
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH a destra
OH in basso
α-D-Glucosio
ANOMERI
CICLIZZAZIONE DEL GLUCOSIO:
Il glucosio
forma un
anello
facendo
reagire il
gruppo
aldeidico con
l’ ossidrile sul
C5 della
catena
Mutarotazione:
interconversione tra la forma α e la
formaβ
CICLIZZAZIONE DEL RIBOSIO:
Il Ribosio forma un anello facendo reagire il gruppo
aldeidico con un ossidrile nella catena
1
5
2
3
4
1
3
4
5
2
CICLIZZAZIONE DEL FRUTTOSIO:
Il Ribosio forma un anello facendo reagire il gruppo aldeidico con un
ossidrile nella catena
β
Formule in prospettiva di Haworth
Linea in grassetto
bordi dell’anello più vicini
al lettore
Gruppi ossidrilici
sotto il piano dell’anello
Derivati degli zuccheri
I monosaccaridi sono agenti riducenti :
ossidazione del carbonio carbonilico
riduzione dello ione rameico Cu2+
Reazione di Fehling
Determinazione quantitativa degli zuccheri
Agente
ossidant
e
β-D-Glucosio
D-Glucosio
(forma lineare)
D-Gluconato
carboidrati
Monosaccaridi
Oligosaccaridi
disaccaridi
Polisaccaridi
DISACCARIDI
Due
MONOSACCARIDI
uniti da legame
O-glicosidico
DISACCARIDI
Due
MONOSACCARIDI
uniti da legame
O-glicosidico
Estremità
riducente
DISACCARIDI: Lattosio
β-galattosio + β-glucosio
DISACCARIDI:
Saccarosio
DISACCARIDI:Saccarosio
α-glucosio + β-fruttosio
ATTENZIONE!!!
Il saccarosio È uno zucchero NON RIDUCENTE
Non ha atomi di C Anomerici liberi
carboidrati
Monosaccaridi
glucosio
Oligosaccaridi
disaccaridi
Polisaccaridi
amido
POLISACCARIDI
OMOPOLISACCARIDI
1 solo tipo di
unità
monomerica
ETEROPOLISACCARIDI
2 o più tipi di
unità
monomeriche
POLISACCARIDI
OMOPOLISACCARIDI
ETEROPOLISACCARIDI
1 solo tipo di unità
monomerica
2 o più tipi di unità
monomeriche
FUNZIONI
STRUTTURALI
DI RISERVA
Cellulosa (piante)
Amido (piante)
Chitina (insetti)
Glicogeno (animali)
Omopolisaccaridi di riserva: Amido
polimeri di α-glucosio
amilosio: catena lineare
amilopectina:
catena ramificata
(ramificazioni ogni 24/30 residui)
Omopolisaccaridi di riserva: Glicogeno
polimeri di α-glucosio
la struttura del
glicogeno è uguale a
quella dell’amilopectina,
con ramificazioni ogni 812 residui
Omopolisaccaridi con funzione strutturale:
CELLULOSA
polimeri di β-glucosio
Legami β1→4
Non presenta
ramificazioni
ETEROPOLISACCARIDI
GLICOSAMMINOGLICANI
Polimeri lineari costituiti da ripetizioni di unità
disaccaridiche
N-acetilglucosammina o N-acetilgalattosammina
Acido urico
eteropolisaccaridi acidi con funzioni strutturali
formano una matrice gelatinosa extracellulare capace
di tenere insieme i componenti proteici della pelle e del
tessuto connettivo
GLICOSAMMINOGLICANI
catene molto lunghe
liquido sinoviale articolazioni,
umor vitreo
cornea, osso,
unghie
Resistenza alle
cartilagine tendini
Glicoconiugati:
.
carboidrati “informazionali” legati covalentemente ad
una proteina o ad un lipide
Proteoglicani
Glicoproteine
Glicolipidi
Proteoglicani
macromolecole della
superficie cellulare e della
matrice extracellulare.
Uno o più Glicosamminoglicani
sono legati covalentemente ad
una proteina di membrana o
secreta.
Alcuni
proteoglicani
interagiscono
molto
saldamente con il collageno contribuendo allo
sviluppo e alla resistenza meccanica del tessuto
connettivo
Glicoproteine
• Glicosilazione: modificazione posttraduzionale
• Coniugati glucidi-proteine
• Parte glucidica da 1 a 70% della massa
Es: mucine
Esempi e funzione delle catene
oligosaccaridiche delle glicoproteine
• Proteine plasmatiche, Ormoni, Anticorpi,
Collageno, fibrinogeno, numerosi enzimi, etc.
• Aumentano la solubilità delle proteine
• Influenzano il ripiegamento delle proteine
• Proteggono dalla denaturazione e dall'attacco
di enzimi proteolitici
• Implicati nel riconoscimento tissutale
(glicoforme differenti)
Gruppi sanguigni
I gruppi sanguigni vengono
classificati secondo la presenza o
l'assenza di antigeni sulla superficie
dei globuli rossi.
Questi antigeni possono essere
proteine, carboidrati, glicoproteine o
glicolipidi
Antigene: molecola in grado di essere riconosciuta dal sistema
immunitario, generalmente proteine o polisaccaridi
carboidrati
carboidrati
Monosaccaridi
Zuccheri semplici
non scindibili
ulteriormente per
idrolisi
glucosio
Oligosaccaridi
Zuccheri complessi
formati per
condensazione di poche
molecole
di monosaccaridi
disaccaridi
Eteropolisaccaridi
Polisaccaridi formati da due o
piú tipi di monosaccaridi.
Galattomannano
formato da D-galattosio e Dmannosio
Polisaccaridi
Zuccheri complessi
formati per
condensazione di
centinaia o migliaia di
monosaccaridi.
Se sottoposti a idrolisi
completa acida o
enzimatica, vengono
scissi nei monosaccaridi
da cui sono costituiti
Omopolisaccaridi
Polisaccaridi formati da un solo tipo
di monosaccaride.
Amilosio, amilopectina e cellulosa
formati esclusivamente da
D-glucosio
ESERCIZIO:
Specificate il nome dello zucchero B
Ciclizzare lo zucchero B in forma furanosica (anomero beta)
Che tipo di stereoisomero è la molecola A rispetto alla molecola B?
e la molecola A rispetto a C?
A e B sono EPIMERI
A e C ENANTIOMERI
ESERCIZIO:
Disegnate la formula di struttura ciclica di un disaccaride date le
seguenti informazioni:
E’ un dimero del glucosio
Il legame glicosidico è (16)
Il carbonio anomerico non impegnato nel legame glicosidico è nella
configurazione
ESERCIZIO:
Disegnare una proiezione di Haworth di:
a) un dimero del glucosio con un legame β (14) (entrambe le
molecole di glucosio nella configurazione β)
b) un dimero del glucosio con legame α (16)
