I glucidi: aspetti generali

I glucidi

I glucidi: aspetti generali I glucidi sono composti organici ternari (formati da C, H, O). Sono anche detti carboidrati o zuccheri, e sono i costituenti più abbondanti nelle cellule vegetali. (Idrati di carbonio per il fatto che la formula molecolare, ad es. del glucosio, poteva essere scritta C 6 H 12 O 6, ma anche C 6 (H 2 O) 6. ) Vengono sintetizzati grazie alla fotosintesi clorofilliana: 6 CO 2 + 6 H 2 O + luce C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 Sono i macronutrienti più importanti della nostra dieta, anche se nel corpo umano costituiscono soltanto l 1% del peso corporeo.

Classificazione dei glucidi I glucidi presentano diversi gruppi idrossilici (-OH) e un gruppo aldeidico (-CHO) glucidi aldosi o, in alternativa, un gruppo chetonico (-CO-) glucidi chetosi. I glucidi si classificano in base al grado di complessità delle loro molecole.

Zuccheri I monosaccaridi sono generalmente costituiti da 3 a 7 atomi di carbonio e vengono classificati come aldosi o chetosi in base alla presenza di un gruppo funzionale aldeidico o chetonico.

I monosaccaridi In natura i monosaccaridi possono trovarsi liberi o combinati a formare altre molecole più complesse. Sono poliidrossialdeidi o poliidrossichetoni a seconda se il corbonile è aldeidico o chetonico

H 1 C O aldoso H HO H 2 3 4 OH H OH HO 1 CH 2 OH 2C O 3 H chetoso H 5 OH H 4 OH 6 CH 2 OH H 5 OH D-glucosio 6 CH 2 OH D-fruttosio

Stereoisomeria dei monosaccaridi I monosaccaridi in cui è presente lo stesso numero di atomi di carbonio comprendono una serie di forme molecolari con identica formula bruta ma diversa formula di struttura Gli stereoisomeri che presentano un immagine speculare uno dell altro sono noti come isomeri ottici la forma del glucosio solitamente presente in natura è destrogira, mentre il fruttosio è presente in natura nella forma levogira, comunque entrambi sono inclusi nella serie D in quanto le loro configurazioni assolute sono correlate alla D-gliceraldeide.

D galattosio D glucosio D mannosio * *

gli esosi possono dare origine a strutture cicliche La formazione delle strutture piranosiche è resa possibile dalla formazione di un legame del gruppo ossidrile alcolico dell atomo di carbonio 5 con l atomo di carbonio aldeidico Conformazione lineare e ciclica del D(+)-glucosio

CH 2 OH O H H OH H OH H OH a-d-glucosio H OH H OH CH 2 OH H OH O H OH H H OH b-d-glucosio

I monosaccaridi Dal punto di vista nutrizionale i più importanti sono il glucosio, il fruttosio e il galattosio. Hanno formula generale C 6 H 12 O 6 (sono isomeri strutturali) e sono solubili in acqua. Hanno aspetto cristallino e colore bianco: sono dolci.

Glucosio, fruttosio, galattosio»glucosio È il glucide più importante in natura, si trova nella frutta e nei vegetali. Nel sangue umano (in condizioni normali) è presente in quantità 60-100 mg/100 ml.»fruttosio È lo zucchero della frutta, presente anche nel miele. Ha un alto potere dolcificante ed è detto levulosio perché ruota a sinistra il piano della luce polarizzata»galattosio Non si trova allo stato libero ma combinato (è un costituente del lattosio e di alcuni glucidi complessi).

I disaccaridi I disaccaridi sono formati dall unione di due monosaccaridi. Il legame tra due monosaccaridi è detto legame glicosidico, e può essere: - di tipo α (i due OH interessati al legame sono sotto il piano della molecola) - di tipo β (uno dei due OH è sotto il piano della molecola, l altro sopra) I disaccaridi sono solidi bianchi, cristallini e di sapore dolce, per idrolisi liberano due monosaccaridi.

I disaccaridi Dal punto di vista alimentare i principali disaccaridi sono il saccarosio, il maltosio e il lattosio.

Saccarosio, maltosio, lattosio»saccarosio È lo zucchero da tavola (glucosio + fruttosio), si ottiene dalla barbabietola e dalla canna da zucchero; sottoposto a riscaldamento produce il caramello.»maltosio È lo zucchero del malto (glucosio + glucosio), si ottiene per idrolisi dell amido; trova impiego nella produzione di alimenti per la prima infanzia.»lattosio È lo zucchero del latte (glucosio + galattosio), per fermentazione lattica dà acido lattico; trova impiego nella produzione di alimenti per la prima infanzia.

I polisaccaridi I polisaccaridi sono i glucidi più importanti in natura. In base alla composizione chimica si distinguono in: - omopolisaccaridi es. amido, glicogeno, cellulosa - eteropolisaccaridi es. emicellulose, pectine, glicoproteine In base alla funzione biologica si distinguono in: - polisaccaridi di riserva es. amido, glicogeno, inulina - polisaccaridi strutturali es. cellulosa, chitina, pectine In base alla funzione nutrizionale si distinguono in: - polisaccaridi disponibili es. amido - polisaccaridi non disponibili es. cellulosa, emicellulosa, pectine (l insieme di questi polisaccaridi costituisce la fibra )

Amido L amido è molto diffuso nel regno vegetale: è una riserva energetica per le piante si accumula nei semi e nei tuberi. È formato da due polisaccaridi del glucosio, strutturalmente diversi: - amilosio lineare - amilopectina ramificata In acqua calda l amido forma una specie di gel detto salda d amido.

Glicogeno Il glicogeno è un polimero del glucosio simile per struttura all amilopectina. È un polisaccaride di riserva per gli organismi animali si accumula sotto forma di granuli nel fegato e nei muscoli. La glicogenosintesi (sintesi di glicogeno) e la glicogenolisi (demolizione del glicogeno) sono due processi metabolici opposti che nell organismo servono a mantenere costanti i valori di glicemia.

Cellulosa La cellulosa è un omopolisaccaride del glucosio, presenta una struttura lineare, ed è di origine vegetale. Le molecole di glucosio sono unite da legami ß-glucosidici, perciò non sono idrolizzabili dagli enzimi digestivi dell uomo la cellulosa non fornisce energia. Gli erbivori invece presentano l enzima cellulasi che idrolizza questo tipo di legame la cellulosa è fonte di energia per gli erbivori.

La fibra alimentare La fibra alimentare rappresenta la frazione degli alimenti vegetali resistente ai processi digestivi. FUNZIONE DELLA FIBRA ALIMENTARE

Digestione e assorbimento dei glucidi I processi più importanti della digestione sono riassunti in tabella. L assorbimento dei monosaccaridi avviene nell intestino tenue. Grazie alla vena porta vengono trasportati nel fegato, da dove seguono vari percorsi metabolici in base ai bisogni dell organismo.

Digestione dell amido Il cibo in bocca, subisce il primo attacco dell enzima ptialina, presente nella saliva. La ptialina trasforma l amido cotto, contenuto nei cereali (grano, riso, mais, ecc.), nei loro derivati (pane, pasta, biscotti, ecc.), nelle patate, nelle castagne, in zuccheri più semplici (maltosio e destrine)

Digestione dell amido nello stomaco, le molecole di amido, rimangono circa 1-2 ore senza essere ulteriormente scomposte perché la ptialina è inattivata dall acidità del succo gastrico dallo stomaco le molecole di amido ancora non scisse, le destrine e le molecole di maltosio, passano nel duodeno

Digestione dell amido nel duodeno si completa la digestione, gli amidi che in bocca erano già stati intaccati dall amilasi salivare sono completamente demoliti in glucosio, grazie all azione dell amilasi pancreatica e della maltasi nel duodeno anche gli altri zuccheri (disaccaridi), vengono ridotti in monosaccaridi, grazie agli enzimi presenti nel succo enterico (saccarasi, lattasi)

gli enzimi digestivi determinano l idrolisi dell amido Ptialina Maltasi Amilasi Maltasi destrine maltosio amido Singole molecole di glucosio

Assorbimento dell amido terminata la digestione, i monosaccaridi (glucosio, galattosio e fruttosio) passano nel sangue e, tramite i capillari sanguigni che confluiscono nella vena porta, giungono al fegato

Destino metabolico dei glucidi alimentari Coincide in gran parte con quello del glucosio. L ossidazione completa del glucosio è così schematizzata: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + 36/38 ATP Il processo ossidativo del glucosio, noto come respirazione cellulare, avviene in tre tappe: - glicolisi - ciclo di Krebs - catena respiratoria e fosforilazione ossidativa

La glicolisi La glicolisi è una via metabolica molto antica poiché è presente in tutte le cellule degli organismi sia procarioti che eucarioti. Avviene nel citoplasma cellulare.

Destini metabolici dell acido piruvico L acido piruvico può seguire due vie metaboliche distinte: - in condizioni di anaerobiosi (assenza di O 2 ) viene convertito in acido lattico nel citoplasma - in condizioni di aerobiosi (presenza di O 2 ) viene trasferito al mitocondrio e utilizzato per la sintesi di acetil-coa L acetil-coa può seguire due vie: - entrare nel ciclo di Krebs - essere utilizzato come metabolita per la sintesi di altre biomolecole

Ciclo di Krebs e catena respiratoria»ciclo di Krebs È una via metabolica a sequenze cicliche: avviene nella matrice mitocondriale; molte sostanze intermedie formatesi nel C.K vengono utilizzate per la sintesi di biomolecole.»catena respiratoria È l ultima fase della respirazione cellulare e porta alla sintesi di ATP (fosforilazione ossidativa). È costituita da un insieme di complessi proteici situati sulla membrana interna mitocondriale che trasportano gli elettroni provenienti dal C.K. Nell ultima fase del processo ossidativo l H proveniente dal C.K si lega con l O 2 atmosferico per dare H 2 O

Ciclo di Krebs e catena respiratoria

Le funzioni dei glucidi I glucidi sono i principali nutrienti della nostra alimentazione e svolgono funzioni: - energetica: 4 kcal/g = 17 kj/g - di riserva: il glucosio introdotto in eccesso si accumula nel fegato sotto forma di glicogeno - plastica: certi glucidi sono costituenti di membrane cellulari e altri formano parte degli acidi nucleici - protettiva: in quanto necessari per il buon funzionamento del metabolismo dei grassi (in caso di dieta ipoglucidica o di digiuno prolungato, si ha un eccessiva formazione di corpi chetonici, che si accumulano nel sangue causando acidosi)

Il fabbisogno glucidico È raccomandato un apporto giornaliero di glucidi del 55-65% dell energia totale, di cui non più del 12-15% derivante dai glucidi semplici. Eccesso di glucidi obesità Carenza di glucidi eccessivo utilizzo delle proteine tissutali, perdita di sodio, e in situazioni di grave carenza perdita di peso e marasma.