LA FUNZIONE DEGLI ZUCCHERI

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1 LA FUNZINE DEGLI ZUCCERI

2 CLASSIFICAZINE DEGLI ZUCCERI

3 LE MLECLE DA CUI DERIVAN GLI ALDSI ED I CETSI

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5 D-ALDSI D-ERITRSI D-GLICERALDEIDE D-TRESI D-RIBSI D-ALLSI D-ALTRSI D-ARABINSI D-GLUCSI D-XILSI D-MANNSI D-LIXSI D-GULSI D-2-DESSIRIBSI D-IDSI D-GALATTSI D-TALSI

6 EPIMERI

7 D-CETSI DIIDRSSIACETNE D-PSICSI D-ERITRULSI D-FRUTTSI D-RIBULSI D-SRBSI D-XILULSI D-TAGATSI

8 IL D-GLUCSI: DALLA PRIEZINE DI FISCER A QUELLA DI AWRT 1 passo: ruotare la struttura di Fischer di 90, verso destra C Rotazione verso destra _ = _ C2 lato destro C2 C= il lato destro è ora in basso 2 passo: avvicinare la testa alla coda della molecola. Prima di chiuderla, ruotare il C-5 per portare l, che deve reagire con il gruppo aldeidico, nel piano dell anello C2 C2 C = C=

9 PRIEZINI DI AWRT Struttura piranosica Struttura furanosica furano pirano C α-d-ribofuranosio 1 C2 1 C2 C α-d-fruttofuranosio La sua posizione La sua posizione indica la serie sterica indica il tipo di anomero α-d-glucopiranosio

10 a e e a a 1 e e a a e

11 ZUCCERI RIDUCENTI E NN Gli zuccheri con il carbonio anomerico libero (cioè in forma semiacetalica), sono riducenti. L equilibrio tra forma ciclica chiusa e forma aperta, permette al gruppo carbonilico di reagire con i tipici reattivi dei gruppi aldeidici (Tollens e Fehling). Nel caso degli zuccheri i reattivi di Tollens e Fehling reagiscono anche con i chetosi. Acetale: Acetale Zucchero non riducente Semiacetale: Semiacetale Zucchero riducente C Reattivo di Fehling: Cu2+ in ambiente alcalino Reattivo di Tollens: Ag(N3)2+ Ag (Specchio di argento) R Cu2 < 0,1 % (precipitato rosso bruno)

12 SSIDAZINE DEI MNSACCARIDI Per trattamento con un energico ossidante, come l N3, è possibile ossidare sia il gruppo carbonilico sia l ultimo gruppo alcolico producendo gli acidi aldarici Proteggendo il gruppo aldeidico è possibile ossidare solo l ultimo guppo alcolico producendo gli acidi aldurnici C C C C C C2 ACID GLUCNIC C C C C N 3 C C C C C C C2 C ACID GLUCARIC Br 2 / 2 Per trattamento con un blando ossidante, come l acqua di bromo, è possibile ossidare il gruppo carbonilico producendo gli acidi aldnici C C C C C C ACID GLUCURNIC

13 LATTNI Gli acidi derivanti dalla ossidazione dei monosaccaridi danno una reazione di esterificazione intramolecolare nei casi in cui si possa formare un anello a cinque o a sei atomi. L estere ciclico ottenuto per perdita spontanea di acqua, è noto come lattone. C2 C C β C γ C δ C C2 α Acido gluconico δ γ β C2 C γ α δ 2 β α D-glucono-γ-lattone

14 RIDUZINE DEI MNSACCARIDI ALDITLI Sono presenti in natura, ma si possono ottenere per riduzione di aldosi e chetosi con NaB4 o 2 in presenza di metalli di transizione (Ni) come catalizzatori C2 C C C C C2 D-GLUCITL (SRBITL) C2 C C C C C2 D-MANNITL C2 C C C C2 XILITL C2 C C C2 ERITRL Il sorbitolo, sorbitolo presente in molte varietà di frutta, viene utilizzato come dolcificante per diabetici. Lo xilitolo viene usato come dolcificante di caramelle e gomme da masticare senza zucchero

15 DERIVATI DEI MNSACCARIDI AMMINZUCCERI Contengono un gruppo amminico (-N2), in posizione 2, al posto di un ossidrile N2 4 1 N2 GALATTSAMMINA GLUCSAMMINA 6 C2 C2 C C2 2 N 1 4 C N C3 1 C C3 N- ACETILGLUCSAMMINA N- ACETILGALATTSAMMINA 6 C2 5 4 C C C N C C3 N- ACETILMURAMIC Sono importanti costituenti polisaccaridi naturali di molti

16 DERIVATI DEI MNSACCARIDI ESTERI FSFRICI 2 1 Ribosio 5 fosfato - - P - -C Fruttosio 1,6 bis fosfato 6 = - - P - -C2 2C - - P P - -C = = - 5 = 2 Glucosio 6 fosfato 1

17 DISACCARIDI I semiacetali ciclici, come i monosaccaridi, possono reagire con gli alcool per dare acetali ciclici stabili detti glicosidi. glicosidi Il legame acetale ciclico-alcool prende il nome di legame glicosidico. glicosidico La formazione di un tale legame tra due monosaccaridi produce un disaccaride:

18 MALTSI ( forma β ) α-d-glucopiranosil (1 Glc (α1 4) β-d-glucopiranosio 4) Glc Si ottiene dal malto ed è usato nella preparazione di alimenti per l infanzia CELLBISI (forma β ) β-d-glucopiranosil (1 Glc (β1 4) β-d-glucopiranosio 4) Glc Si ottiene dall idrolisi parziale (chimica o enzimatica) della cellulosa

19 E lo zucchero del latte (5-8 % nel latte umano e 4-6 % nel latte di mucca) LATTSI (forma β ) 6 C2 C2 1 SACCARSI E lo zucchero alimentare, ricavato industrialmente dalla barbabietola e dalla canna da zucchero

20 PLISACCARIDI (GLICANI)

21 MPLISACCARIDI AMID È un polimero dell α-glucosio e rappresenta l omopolisaccaride di riserva dei vegetali. Si accumula nelle radici, nei tuberi, nei semi, nei bulbi, sotto forma di granuli di aspetto caratteristico per ogni vegetale. Può essere molto idratato in quanto forma legami idrogeno con l acqua. Risulta costituito di due polimeri diversi: Amilosio (mediamente il 20 %), catena non ramificata. Amilopectina (mediamente l 80 %), catena ramificata Catena di amilosio unità

22 Segmento elicoidale di amilosio

23 Ramificazione nell amilopectina

24 Amilopectina È costituita da più di 106 di unità monosaccaridiche e presenta una ramificazione ogni unità di glucosio. Ramificazione 4 Catena principale Estremità non riducente 4 Estremità non riducente 1 Estremità non riducente 4 Estremità riducente Ramificazione

25 Interazione amilosio- amilopectina nei granuli di amido Le catene di amilopectina formano strutture a doppia elica sia con un altra catena di amilopectina sia con una di amilosio. I residui di glucosio alle estremità non riducenti sono rimossi enzimaticamente durante la mobilizzazzione intracellulare dell amido per la produzione di energia

26 Granuli di amido in un cloroplasto

27 GLICGEN E il polisaccaride di riserva degli animali; è localizzato, sotto forma di granuli, nelle cellule epatiche e muscolari. È costituito da più di unità ed ha una struttura molto simile a quella dell amilopectina con la differenza di una maggiore ramificazione (una ramificazione ogni 8-12 unità di glucosio). ramificazioni ramificazioni Estremità riducente Catena principale ramificazioni

28 Granuli di glicogeno in un epatocita

29 CELLULSA Polimero lineare del β-glucosio, è il polisaccaride più abbondante della biosfera. È costituito da un numero variabile di unità, compreso tra 300 e 15000, tenute insieme da legami -glicosidici di tipo β 1 4. Nella conformazione più stabile ciascuna unità è ruotata di 180 rispetto a quella che la precede. Ciò porta alla formazione di lunghe molecole lineari nastriformi, insolubili in acqua, stabilizzate da legami idrogeno intracatena. intracatena

30 Catene parallele di cellulosa tenute insieme da legami idrogeno intercatena Ciò conferisce elevata resistenza meccanica e limitata estensibilità alla struttura che può quindi assolvere funzioni strutturali. Rappresenta il principale componente delle pareti cellulari dei vegetali. Del legno costituisce il 50 %, del cotone quasi il 100 %

31 rganizzazione della parete cellulare delle cellule vegetali Gli animali non sono in grado di digerire la cellulosa perchè sprovvisti degli enzimi (CELLULASI), CELLULASI capaci di scindere i legami glicosidici di tipo β. Le cellulasi sono presenti in alcuni microorganismi simbionti localizzati nel rumine dei ruminanti ed in alcuni protozoi presenti nell intestino delle termiti.

32 CITINA Un corto segmento di chitina La chitina è un omopolisaccaride lineare di unità di N-acetil-D-glucosammina unite da legami β 1 4. Differisce chimicamente dalla cellulosa solo per la sostituzione dell ossidrile in C2 con un gruppo amminico acetilato. Forma fibre come la cellulosa e come questa non è digerita dai vertebrati. E il principale componente dell esoscheletro di circa un milione di specie di artropodi (insetti, aragoste e granchi). Probabilmente dopo la cellulosa, è il polisaccaride più abbondante in natura.

33 ETERPLISACCARIDI MUCPLISACCARIDI ACIDI GLICSAMMINGLICANI Polissaccaridi la cui unità ripetitiva è un disaccaride composto da 2 derivati monosaccaridici diversi, aventi cariche negative. Spesso questi polisaccaridi sono associati a proteine (mucoproteine) mucoproteine Acido ialuronico (ialuronato a p fisiolgico). E il più abbondante tra i mucopolisaccaridi; è un polimero lineare e la sua catena contiene circa unità disaccaridiche costituite di acido glucuronico ed N-acetil glucosammina in legame β(1-3). E presente nel rivestimento cellulare e nella sostanza basale extracellulare dei tessuti connettivi dei vertebrati, nel fluido sinoviale delle articolazioni e nell umor vitreo dell occhio.

34 Condroitin 4-solfato. E un polimero a corta catena di circa unità disaccaridiche costituite di acido glucuronico ed N-acetil galattosammina 4-solfato. E presente nella cartilagine, nei tendini, nella parete dell aorta. Spesso è associato a proteine.

35 Cheratan solfato. E un polimero a corta catena di circa 25 unità disaccaridiche costituite di D galattosio ed N-acetil glucosammina 6-solfato. E presente nelle cartilagini, nelle ossa ed in numerose altre strutture (artigli, corna, unghie, becco, capelli).

36 PRTEGLICANI Macromolecole della superficie cellulare o della matrice extracellulare, costituite da uno o più glicosamminoglicani (GAG). Questi sono uniti ad una proteina di membrana o ad una proteina secreta, mediante un ponte trisaccaridico: N GAG Gal Gal Xyl C2 C C Come proteine di membrana: modulano l interazione di ligandi con i loro specifici recettori di membrana. Come proteine della matrice extracellulare: ancorano le cellule e legano molecole della matrice, contribuendo così a formare un intreccio che conferisce resistenza meccanica alla matrice. Aggregato proteoglicanico della matrice extracellulare Struttura proteoglicanica di una proteina integrale di membrana proteina

37 PEPTIDGLICANI: le pareti cellulari dei batteri L unità di base ricorrente nella struttura del peptidoglicano è il muropeptide che consiste di un disaccaride, N-acetil glucosammina ed N-acetil muramico in legame β(1-4), a cui è attaccata una catena laterale tetrapeptidica: C2 C2 1 4 N C C3 C C C3 N ALA GLU LYS ALA muropeptide N C C3