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UNITÀ 2.1 I GLUCIDI

2MODULO

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LE MOLECOLE BIOLOGICHE O BIOMOLECOLE

Costituiscono le strutture presenti negli organismi viventi

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Caratteristiche: Sono composti chimici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno.Sono molto abbondanti in natura. Hanno sapore dolce.

Funzioni:Strutturale: costituiscono strutture essenziali per gli organismi viventi

(funzione di sostegno, soprattutto nei vegetali � cellulosa)Energetica: forniscono energia per svolgere tutte le funzioni dell'organismoProtezione: costituiscono l’esoscheletro degli invertebrati (chitina)

GLICIDI o ZUCCHERI o CARBOIDRATI

Organismi autotrofi (Es. piante): sintetizzano zuccheri (glucosio) a partire da componenti inorganici quali acqua e CO2 mediante il processo di fotosintesi clorofilliana.

Organismi eterotrofi (Es. animali): soddisfano il fabbisogno energetico nutrendosi di alimenti che contengono zuccheri. Ecco alcuni esempi:

frutta e miele -> fruttosio; glucosio barbabietola da zucchero, zucchero di canna -> saccarosiolatte e latticini -> lattosiocereali (pane, pasta, riso), tuberi (patate) e legumi -> amidocarne e pesce -> glicogeno

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Disaccaridi(formati da 2 molecole di zucchero)

Glucosio + fruttosio � Saccarosio (comune zucchero da cucina)Glucosio + glucosio � Maltosio (deriva da digestione dell’amido)Glucosio + galattosio � Lattosio (in latte e latticini)

Polisaccaridi(formati da

più di 20 molecole di

glucosio)

Amido � riserva energetica nei vegetali (cereali, tuberi, legumi)si accumula in amiloplasti nella cellula vegetalesi trova nei semi e nelle radici

Glicogeno� riserva energetica negli animali si accumula in muscoli e fegato

Cellulosa� funzione di sostegno nei vegetali si trova nella parete cellulare delle cellule vegetalipuò essere digerita solo dagli erbivoriè il composto organico più abbondante sulla Terra

I diversi tipi di glicidi

Monosaccaridi(formati da 1 molecola di zucchero)

5CRibosioDesossiribosio Componenti degli acidi nucleici

Glucosio ���� principale fonte di energiaFruttosio� si trova nella fruttaGalattosio

6C

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Come si formano i disaccaridi?

Glucosio OH FruttosioHO

Reazione di condensazione

H2O

Glucosio OH GlucosioHO

Reazione di condensazione

H2O

Glucosio OH GalattosioHO

Reazione di condensazione

H2O

Saccarosio

O

Maltosio

O

Lattosio

O

O

Fruttosio

O

FruttosioGranuli di amido in cellule di tubero di patata

Granuli di glicogeno nel tessuto muscolare

Fibre di cellulosa nella parete di una cellula vegetale

Monomeri di glucosio

Molecole di cellulosa

Amido

Glicogeno

Cellulosa

L’amido e il glicogeno immagazzinano zuccheri di riservaLa cellulosa si trova nelle pareti delle cellule vegetali

I polisaccaridi di interesse biologico

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Aspetti generali• I glucidi sono composti ternari → C, H, O

• Sono anche detti carboidrati o zuccheri

• Sono i costituenti più abbondanti nelle cellule vegetali

• Vengono sintetizzati grazie alla fotosintesi clorofilliana

• Nel corpo umano costituiscono soltanto l’1% del peso corporeo

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• CARBOIDRATI• Gli zuccheri, gli amidi e la cellulosa: costituiscono una riserva di Energia, • Se si tratta di una sola molecola di zucchero: monosaccaride• Se due molecole legate con legame glucosidico: disaccaride• Se più molecole: polisaccaride• I monosaccaridi sono gli zuccheri più semplici formati da 3 a 7 atomidi C• Il composto a 3C più comune: gliceraldeide• 5C: ribosio e desossiribosio• 6C: glucosio, fruttosio e galattosio: esosi• Disaccaridi: Maltosio: 2 glucosio, saccarosio: 1 glucosio ed un fruttosio,

lattosio, 1 Glucosio ed 1 galattosio• Condensazione ed idrolisi

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Classificazione dei glucidi

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I monosaccaridi

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I monosaccaridi

• Sono solubili in acqua

• Hanno aspetto cristallino e colore bianco

• Sono dolci

• Formula generale: C6H12O6 CnH2nOn

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Glucosio, fruttosio, galattosio

• Sono isomeri strutturali

• Glucosio: – è il glucide più importante in natura– si trova nella frutta e nei vegetali– nel sangue umano→ 60-100 mg/100

• Fruttosio:– è lo zucchero della frutta– presente anche nel miele

• Galattosio: – non si trova allo stato libero ma combinato (è un costituente del

lattosio e di alcuni glucidi complessi)WWW.SUNHOPE.IT

I disaccaridi

• Il legame tra due monomeri glucidici è detto legame glucidico, può essere:– di tipo α (i due –OH sono sotto il piano della molecola)

– di tipo β (uno dei due –OH è sotto il piano della molecola, l’altro sopra)

• Sono bianchi, cristallini, dolci e idrolizzabiliWWW.SUNHOPE.IT

I disaccaridi

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• Saccarosio (glucosio + fruttosio):– è lo zucchero da tavola– si ottiene dalla barbabietola e dalla canna da zucchero

• Maltosio (glucosio + glucosio):– è lo zucchero del malto– si ottiene per idrolisi dell’amido

• Lattosio (glucosio + galattosio):– è lo zucchero del latte – per fermentazione lattica dà acido lattico

Saccarosio, maltosio, lattosio

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glucosio glucosio

maltosio

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Lattosioβ-D-galattosio-(1-4)-β-D-glucosio

Saccarosioβ-D-fruttosio-(1-2)-α-D-glucosio

Trealosioα-D-glucosio-(1-1)-α-D-glucosioWWW.SUNHOPE.IT

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I polisaccaridi: classificazione

• In base alla composizione chimica:– omopolisaccaridi, ad es. amido, glicogeno, cellulosa– eteropolisaccaridi, ad es. emicellulosa, pectina

• In base alla funzione:– di riserva, ad es. amido, glicogeno

– strutturale, ad es. cellulosa, chitina

• In base agli aspetti nutrizionali:– disponibili, ad es. amido – non disponibili, ad es. cellulosa, emicellulosa→ fibra

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Amido

• È la riserva energetica più importante dei vegetali

• Si accumula nei semi e nei tuberi

• È formato da due polisaccaridi:– amilosio→ lineare– amilopectina→ ramificato

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Amido

Puntoramificazione

Ramificazione

Catenaprincipale WWW.SUNHOPE.IT

Glicogeno

• Polimero del glucosio → forma ramificata

• Si accumula nel fegato e nei muscoli

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GlicogenoGlicogenoGlicogenoGlicogeno

• Possediamo enzimi salivari, pancreatici e intestinali che scindono i legami α1-4 interni, α1-4 terminali e α1-6.• Non possediamo enzimi che frammentano i legami β1-4 della cellulosa

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Amido

Puntoramificazione

Ramificazione

Catenaprincipale WWW.SUNHOPE.IT

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Cellulosa

• Polimero del glucosio con legami β-glucosidici→ non è digeribile dall’organismo umano

• Ha forma lineare

• Conferisce rigidità ai tessuti vegetali

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Eteropolisaccaridi

• Emicellulose:– Struttura per lo più ramificata– Ad es. xilani, mannani, galattani, ecc.

• Pectine:– Sono molto abbondanti nella frutta– In soluzione acida e con zuccheri gelificano → marmellata

• Glicoproteine:– Svolgono ruoli biologici complessi– Ad es. fibrinogeno, collagene, immunoglobuline, ecc.

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La fibra alimentare

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Funzioni della fibra alimentare

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Catene polisaccaridica

ramificatanon-ramificata

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Granuli di amido

Fotografia al microscopio elettronico di un cloroplasto

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granuli di glicogeno

Granuli di glicogeno

Fotografia al microscopio elettronico di un epatocita

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Gli aminoacidi (o amminoacidi) sono l'unità strutturale primaria delle proteine. Possiamo quindi immaginare gli aminoacidi come mattoncini che, uniti da un collante chiamato, legame peptidico

formano una lunga sequenza che dà origine ad una proteina.All'interno dello stomaco e del duodeno questi legami vengono rotti ed i singoli aminoacidi

giungono sino all’intestino tenue dove vengono assorbiti come tali ed utilizzati dall'organismo. Dal punto di vista chimico l'aminoacido è un composto organico contenente un gruppo

carbossilico (COOH) ed un gruppo aminico (NH2). Oltre a questi due gruppi ogni aminoacido si contraddistingue dagli altri per la presenza di un residuo (R) conosciuto anche con il nome di

catena laterale dell'aminoacido.

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Aminoacidi non proteici

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Classificazione degli aminoacidi • Nella sintesi proteica intervengono solo

venti dei diversi aminoacidi esistenti in natura (attualmente oltre cinquecento). Dal punto di vista nutrizionale questi aminoacidi possono essere a loro volta divisi in due grandi gruppi: quello degli aminoacidi essenziali e quello degli aminoacidi non essenziali.

Aa essenziali per l’uomo:fenilalanina, isoleucina, lisina, leucina, metionina, treonina, triptofano e valina

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Sono definiti essenziali quegli aminoacidi che l’organismo umano non riesce a sintetizzare in quantità sufficiente a far fronte ai propri bisogni. Per l’adulto sono otto e più precisamente: fenilalanina, isoleucina, lisina, leucina, metionina, treonina, triptofano e valina. Durante il periodo dell’accrescimento agli otto ricordati ne va aggiunto un nono, l’istidina, in considerazione del fatto che in questo periodo le richieste di tale aminoacido sono più elevate rispetto alla capacità di sintesi.

• Sono considerati aminoacidi semiessenziali la cisteina e la tirosina, in quanto l’organismo li può sintetizzare a partire da metionina e fenilalanina.

• Sono definiti aminoacidi condizionatamente essenziali (arginina, glicina, glutammina, prolina e taurina) quegli aminoacidi che ricoprono un ruolo fondamentale nel mantenimento dell’omeostasi e delle funzioni dell’organismo in determinate situazioni fisiologiche. In alcune condizioni patologiche questi aminoacidi possono non essere sintetizzati a velocità sufficiente per far fronte ai reali bisogni dell'organismo.

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L’arginina sta assumendo notevole importanza, come precursore dell’ossido nitrico, per le tante funzioni che quest’ultimo esplica nell’attività cellulare, nella trasduzione dei segnali biologici e nella difesa immunitaria.

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CONTENUTO IN AMINOACIDI ESSENZIALI: si possono definire complete o nobili quelle proteine che contengono tutti gli AA essenziali in quantità e in rapporti equilibrati. In generale le proteine animali sono complete e quelle vegetali sono incomplete. La dicitura nobili associata alle proteine vegetali non è corretta ed è stata introdotta per contrastare il detto secondo il quale "i legumi sono la carne dei poveri". In realtà assumere una discreta fonte di proteine vegetali nella dieta è importantissimo e per valorizzare ulteriormente questo concetto è stato introdotto impropriamente il termine "nobili". In ogni caso queste carenze possono essere superate semplicemente utilizzando appropriate associazioni alimentari ad esempio PASTA e FAGIOLI. Si parla in questo caso di mutua integrazione perché gli aminoacidi di cui è carente la pasta vengono forniti dai fagioli e viceversa.

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AMINOACIDO LIMITANTE: di una proteina o di una miscela proteica è l’aminoacido essenziale carente o del tutto assente che limita l’utilizzo di tutti gli altri aminoacidi anche se presenti in eccesso rispetto ai bisogni. Come abbiamo visto nelle proteine di origine vegetale questo aminoacido non è in genere sufficiente a garantire il fabbisogno e deve essere introdotto tramite l'abbinamento con altri cibi.

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• AMINOACIDI RAMIFICATI: o BCAA sono tre aminoacidi (Valina, isoleucina e Leucina) che in particolari condizioni, come l'impegno fisico intenso, vengono utilizzati come substrato energetico ausiliario di grassi e carboidrati.

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Aminoacidi ramificati nel cibo Vs aminoacidi ramifi cati negli integratori

POLLO 150 g TONNO ALL'OLIO 112 g BRESAOLA 100 g 5 cpr di un integratore

"famoso"

Leucina 2,93 2,3 2,65 2,5

Valina 2,0 1,56 1,69 1,25

Isoleucina 1,73 1,34 1,61 1,25

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γγγγglutammilcisteinilglicina

2GSH + Xoss. GSSG + Xrid.

Legame isopeptidico

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H2NNH

NH COONa

COOH

O

O

S

S

COOH O

O

H2N COONaNHNH

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Decarbossilazione diglutamina

istidinatirosina

tirosina

Decarbossilazione di

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Eq. di Henderson Hasselbach

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+

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