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

CLASSIFICAZIONE in base alla funzione:

1) 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

• 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 101-105

Hanno formula generale (CH2O)n 3<n<8

Sono aldeidi o chetoni di alcoli polivalenti

Hanno formula generale (CH2O)n 3<n<8

Sono aldeidi o chetoni di alcoli polivalenti

CARBOIDRATICARBOIDRATI

Total sugars

Total sugars Food (%) Food (%)

White bread 2.6 Cabbage(raw) 4.0 Corn flakes 8.2 Beetroot (raw) 7.0 Sugar coated cornflakes

41.9 Onions (raw) 5.6 Digestive biscuits 13.6 Cooking apples (raw) 8.9 Gingernuts 35.8 Eating apples (raw) 11.8 Rich fruit cake 48.4 Bananas 20.9 Cow's milk (whole) 4.8 Grapes 15.4 Human milk 7.2 Oranges 8.5 Cheese (hard) 0.1 Raisins 69.3 Cheese (processed) 0.9 Peanuts 6.2 Yoghurt (plain) 7.8 Honey 76.4 Yoghurt (fruit) 15.7 Jam 69.0 Ice cream (dairy) 22.1 Plain chocolate 59.5 Lemon sorbet 34.2 Cola 10.5 Cheesecake (frozen) 22.2 Beer (bitter) 2.3 Beef sausages 1.8 Lager 1.5 New potatoes 1.3 Red wine 0.3 Canned baked beans 5.9 White wine (medium) 3.4 Frozen peas 2.7 Port 12.0

Zuccheri totali mono e oligosaccaridi

MONOSACCARIDI

aldoesosi = 24 = 16 stereoisomeri

chetoesosi = 23 = 8 stereoisomeri

H+

H+

Formazione di semiacetali e semichetaliUn’aldeide può reagire con un alcol per formare un semiacetale.Un chetone può reagire con un alcol per formare un semichetale.Un’aldeide può reagire con un alcol per formare un semiacetale.Un chetone può reagire con un alcol per formare un semichetale.

Formazione di semiacetali e semichetali

0,024%

64%36%

prevalenza di forme cicliche in soluzione acquose

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).

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).

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/Glucose_Fisher_to_Haworth.gif

TRASFORMARE FISHER IN HAWORTHTRASFORMARE 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 e

La ciclizzazione del D-glucosio produce un nuovo centro di asimmetria al C1. I due stereoisomeri sono chiamati anomeri e .

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

CH2OH

OH

OHHHOHOHHOHH O

OH

H

OH

H

H

OHOH

H

CH2OH

H

OH

OH

OH

H

H

OHOH

H

CH2OH

H1

23

4

5

6

1

2

3

4

5

6

-D-Glucoso

-D-Glucoso

Dopo evaporazione:D-glucosio (in acqua) -D-glucopiranosio Pf. 146°CD-glucosio (in piridina) -D-glucopiranosio Pf. 148-155°C

Quantità relative (in %) di alcuni isomeri di monosaccaridi in soluzione acquosa all'equilibrio (40°C):

-piranosio

-piranosio

-furanosio

-furanosio

ribosio 20 56 6 18glucosio 36 64 «1 «1mannosio 67 33 «1 «1altrosio 28 39 20 13

galattosio 27 73 «1 «1

fruttosio 8 67 «1 25

(in tutti i casi catena aperta «1%)

POTERE DOLCIFICANTE

Neotame 8000Sucralosio 600Saccarina 300Acesulfame-K 200Aspartame 200Fruttosio 1,5SACCAROSIO 1Glucosio 0,75Maltosio 0,32Galattosio 0,22Lattosio 0,20

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.

DOLCIFICANTE

POTERE EDULCORANTE (in

peso) ORIGINE E NOTE

Fruttosio 1,5Carboidrato: 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 50Terpene 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 1.0Polialcol: 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 0.5Polialcol: potere calorico inferiore del 60% rispetto allo zucchero; acariogeno, utile per diabetici, può avere

effetti lassativi.

Tagatosio 0.9Isomero del fruttosio con potere calorico inferiore del 45% rispetto allo zucchero; utile per diabetici,

acariogeno.

Monellina 3000Proteina estratta dal frutto di Dioscoreophyllum cumminsii, vitigno tropicale tipico della foresta pluviale. Si

denatura alle alte temperature.

Miraculina 2000Proteina 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 2000-3000Proteina 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 500-600

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 300Terpene: foglie di Stevia rebuidiana, utilizzate dalle popolazioni autoctone centro e sudamericane per

addolcire il matè.

Potere dolcificante di alcuni edulcoranti naturali 

Potere dolcificante di alcuni edulcoranti naturali 

REAZIONI MONOSACCARIDICHIUSI-APERTI:

Sul gruppo carbonilico/OH, dopo apertura dell’anello

Sul gruppo OH anomerico oppure su altri OH sul composto ciclico

NaBH4/H2O

AGENTI OSSIDANTI:

Br2/H2O acidi aldonici

HNO3 acidi aldarici

Solo aldosi

C O

H

H OHC

C O

H

H

OHC

OC

H OHC

H

OH-

OH-

Tautomeria en-diolica di aldosi e chetosi

in ambiente basico un aldoso èin equilibrio con il

chetoso corrispondente

Aldosi e chetosi danno saggio positivo ai reagenti di:Fehling-Tollens-Benedict

Per questo motivo vengono detti zuccheri riducenti

ESTERI

ETERI

GLICOSIDI

Alfa/beta-D-glucopiranosio ++ H2O

H2O

(aglicone)

Il legame glicosidico impedisce la formazione dell’equilibrio fra gli anomeri.

NAG

NAM

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  

-D-glucopiranosil-(1 4)--D-glucopiranosio e MALTOSIO

-D-glucopiranosil-(1 4)--D-glucopiranosio-CELLOBIOSIO

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.

O

HHH

H

OH

H OH

OH

OH

O

HHH

H

OHOH

H OH

OH

O

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: -D-glucopiranosil--D-fruttofuranoside o -D-fruttofuranosil-D-glucopiranoside

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

PERCENTUALE DI AMIDO CONTENUTA IN ALCUNI ALIMENTI

granuli intracellulari altamente idratati (---> colloidi)tuberi, semi di cerealiamido = amilosio (20%) + amilopectina (80%)

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

AmilopectinaL’Amilopectina è un polimero del glucosio tenuto insieme

principalmente da legami (14) (fino a 106 glucosi) con ramificazioni attraverso legami (16) Costituisce circa 75-80% dell’amido

Composto non riducente, non manifesta mutarotazione

Le ramificazioni contenenti 20-25 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.

AMIDO

40

15

GLICOGENOIl glicogeno è simile all’amilopectina è tenuto insieme principalmenteda legami (14) con maggiori ramificazioni (16)

Glucosi fino a 50.000 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

OH

OH

H

H

OH

H

CH2OH

HO

OH

OH

OH

H

H

OH

H

CH2OH

H

O

OH

OH

H

H

OHOH

H

CH2OH

H

O

OH

OH

H

H

OH

H

CH2OH

H

O

OH

OH

H

H

OH

H

CH2

H

O

OH

OH

H

H

OH

H

CH2OH

H

OH

OH

H

H

OHOH

H

CH2OH

H

O

OH

OH

H

H

OH

H

CH2OH

H

O

n

1 4

1 4 1

4

1 414

1 4 1

6

Cellulosa• Molecole con legame (1-4).

• Fino a un massimo di 15000 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

OH

OH

OH

H

H

OH

H

CH2OH

HO

OH

H

H

OH

H

CH2OH

H

H

O

H

OH

H

H

OH

H

CH2OH

HO

OH

H

H

OH

H

CH2OH

H

H

O

OH

H

H

OHOH

H

CH2OH

H

H

O

O

H

OH

H

H

OH

H

CH2OH

HO O

OO

n

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

cellulosa

CHITINAComposto tipico dell’esoscheletro degli artropodi, al quale conferisce

grande resistenza meccanica.

Dal punto di vista chimico si tratta di un polisaccaride, costituito da più unità di acetilglucosammina AGA (N-acetil--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.

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