I carboidrati sono poliidrossi (contenenti più gruppi idrossilici) aldeidi e chetoni
I carboidrati sono una classe di zuccheri molto diversificata poiché hanno più siti reattivi/modificabili, ad esempio i gruppi ossidrile. Acquisiscono grandi quantità di strutture, alcuni esempi di strutture di carboidrati sono elencati in questo articolo
I monosaccaridi sono aldeidi o chetoni con più gruppi idrossilici
Un aldoso è un gruppo aldeidico contenente carboidrati (simile al glucosio e alla gliceraldeide), sebbene un gruppo cheto contenente carboidrati sia noto come chetosio (simile al fruttosio e al diidrossiacetone). Uno zucchero è noto come D-zucchero se il carbonio asimmetrico più lontano dal carbonio carbonilico (atomo di carbonio di aldeide o gruppo cheto) contiene H sul lato sinistro, se il gruppo OH è sul lato sinistro allora lo zucchero è noto come L- zucchero.
I monosaccaridi sono i carboidrati più semplici che contengono chetoni o aldeidi che hanno due o più gruppi ossidrile. I monosaccaridi hanno una formula empirica (C-H2O)n
I monosaccaridi più semplici e più piccoli, per i quali n = 3, sono d e l-gliceraldeide e diidrossiacetone
La maggior parte degli zuccheri presenti naturalmente sono i D-zuccheri. L'atomo di carbonio del gruppo aldeidico (C-1 o carbonio anomerico) reagisce con il gruppo ossidrile del quinto atomo di carbonio (C-5) per formare un anello piranosico a sei membri.
L'atomo di carbonio del gruppo chetonico (C-2) nella conformazione a catena aperta del fruttosio reagisce con il gruppo ossidrile del quinto carbonio (C-5) per formare un anello furanosico a cinque membri. I pentosi, ad esempio, ribosio e desossiribosio contengono anelli di furanosio come struttura.
Un ulteriore punto di asimmetria si forma al carbonio anomerico (C-1 in caso di zuccheri aldosi e C-2 in caso di zuccheri chetosi) durante la formazione di prodotti ciclici. Il gruppo OH connesso al carbonio anomerico è al di sotto del piano dell'anello nella forma alfa-anomerica, tuttavia il gruppo OH è sopra l'anello nella forma beta-anomerica. Pochi atomi dell'anello non si trovano sullo stesso piano.
Costituiscono la maggior parte della massa naturale sulla Terra poiché hanno ruoli importanti nell'organizzazione strutturale e nella fisiologia degli organismi viventi. Per cominciare, gli zuccheri si riempiono come intermedi metabolici, combustibili e riserve di energia. Inoltre, gli zuccheri ribosio e desossiribosio costituiscono il quadro primario di DNA e RNA.
I tipi prevalenti di fruttosio, glucosio, ribosio e numerosi zuccheri diversi in forma disciolta non sono catene aperte.
I carboidrati complessi sono formati dal legame dei monosaccaridi
Le unità di zuccheri si collegano tra loro tramite legami O-glicosidici per produrre disaccaridi e polisaccaridi. Maltosio, lattosio e saccarosio sono i disaccaridi più comuni. Il saccarosio (comunemente consumato come zucchero da tavola) comprende beta-fruttosio e alfa-glucosio collegati tra loro da un legame glicosidico tra i loro atomi di carbonio anomerici. Il lattosio (nel latte) comprende glucosio e galattosio sono collegati tra loro dal legame beta-1,4.
Il maltosio (ottenuto dalla digestione dell'amido) comprende due unità di glucosio unite da un legame glicosidico alfa-1,4.
I monosaccaridi sono uniti ad alcoli e ammine attraverso legami glicosidici
I monosaccaridi subiscono modificazioni chimiche reagendo con ammine e alcoli per produrre addotti.
Il nuovo legame si forma tra l'atomo di ossigeno del gruppo ossidrile del metanolo e il carbonio anomerico del glucosio, questo legame è noto come legame o-glicosidico. Nella formazione di legame N-glicosidico l'atomo di azoto di un gruppo amminico di proteina si connette con il carbonio anomerico di uno zucchero.
I carboidrati complessi sono formati dal legame dei monosaccaridi
Poiché le molecole degli zuccheri hanno numerosi gruppi ossidrilici, possono verificarsi legami glicosidici anche tra unità monosaccaridiche. Gli oligosaccaridi sono formati dall'associazione di almeno due monosaccaridi legati tramite legami O-glicosidici
Esempi di oligosaccaridi (di e trisaccaridi)n
il maltosio, ad esempio, ha due unità D-glucosio che sono collegate tra loro da un legame glicosidico tra l'ossigeno ossidrile su C-4 di uno zucchero e un carbonio -anomerico di C-1 dell'unità zucchero adiacente. Tale legame è chiamato legame alfa-1,4-glicosidico.
I polisaccaridi sono i componenti della struttura nelle piante e nei batteri parete cellulare. Infatti, la cellulosa (un biopolimero presente in cellula vegetale parete) è il costituente principale della parete cellulare della pianta. Pertanto, la cellulosa è una delle sostanze più abbondanti nell'ecosistema.
L'amido è un biopolimero a base di glucosio, è predominante nelle piante, e negli animali il glicogeno è presente come polimero del glucosio al posto del glicogeno. La maggior parte delle unità di glucosio nel glicogeno e nell'amido contiene un legame alfa -1,4. I punti di ramificazione contengono legami alfa -1,6, il glicogeno ha più punti di ramificazione rispetto all'amido che rende il glicogeno più solubile in acqua.
Cellulosa, la struttura principale che forma il polimero della pianta pareti cellulari. Comprende subunità di glucosio unite tra loro da legami beta -1,4. Questi legami beta determinano lunghe catene diritte che costituiscono fibrille con elevata rigidità. Al contrario, i legami a nel glicogeno e nell'amido formano eliche aperte, per quanto riguarda il loro lavoro in quanto mobilizzano riserve di energia.
Cellule animali ha matrici extracellulari e superfici cellulari contenenti polimeri di disaccaridi ricorrenti noti come glicosaminoglicani. Una delle unità in ciascuna unità ripetitiva è una di galattosammina o un derivato della glucosamina. Questi carboidrati sono profondamente anionici e hanno numerosi gruppi solfato e carbossilato. Le proteine che hanno glicosaminoglicani collegati in modo covalente sono denominate proteoglicani.
I carboidrati possono essere attaccati alle proteine per formare glicoproteine
I carboidrati si trovano anche collegati a numerose proteine e lipidi, dove svolgono importanti funzioni nelle interazioni cellulari.
Gli enzimi espliciti trasferiscono le unità oligosaccaridiche sulle proteine all'atomo di azoto della catena laterale del gruppo ammidico presente nell'asparagina o all'atomo di ossigeno presente nella catena dei seidi di treonina e serina. Questo processo è noto come glicosilazione delle proteine, in cui avviene la glicosilazione reticolo endoplasmatico.
Gli oligosaccaridi N-collegati sono formati su dolicolfosfato e quindi trasferiti alla proteina accettore. Gli zuccheri extra sono collegati nel complesso del Golgi.
i carboidrati sono uniti covalentemente a un'ampia gamma di proteine per sintetizzare le glicoproteine. I carboidrati sono presenti in quantità minore rispetto al peso delle glicoproteine rispetto ai proteoglicani.
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Sono Abdullah Arsalan, ho completato il mio dottorato di ricerca in Biotecnologie. Ho 7 anni di esperienza di ricerca. Ho pubblicato finora 6 articoli su riviste di fama internazionale con un Impact Factor medio di 4.5 e pochi altri sono in considerazione. Ho presentato lavori di ricerca in vari convegni nazionali ed internazionali. La mia area di interesse è la biotecnologia e la biochimica con particolare attenzione alla chimica delle proteine, all'enzimologia, all'immunologia, alle tecniche biofisiche e alla biologia molecolare.