Qual è la struttura chimica dei carboidrati: approfondimenti dettagliati

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In primo luogo il termine carboidrato è stato utilizzato per definire composti chimici aventi formula empirica CH2O.

I carboidrati sono stati classificati in base alla loro struttura, non alle loro formule. I carboidrati sono le aldeidi e i chetoni con più gruppi ossidrile, quindi noti come poliidrossi. Glicogeno, Amido e Cellulosa sono tra i compositi che appartengono alla famiglia dei carboidrati.

Qual è la struttura dei carboidrati?

carboidrati, come l'amido, la cellulosa e gli zuccheri, sono molecole organiche presenti nei tessuti e negli alimenti biologici.

Gli zuccheri hanno una proporzione ossigeno-idrogeno simile a quella dell'acqua, che è 2:1. Normalmente si scompone nel corpo dell'organismo per dare energia. La formula per tutti i carboidrati è Cn(H2O)n, vale per gli zuccheri semplici. Gli zuccheri sono “anche otticamente attivi.

I carboidrati sono anche conosciuti come saccaridi, un termine greco che significa "zucchero", perché quasi tutti i carboidrati hanno un sapore dolce. La parola carboidrato o idrato di carbonio deriva dalla sua formula costituente di base, che ha il carbonio legato all'idrogeno e all'ossigeno nello stesso rapporto dell'acqua.

La classificazione dei carboidrati del grano si basa sulle strutture chimiche o sulla digeribilità se assunti dall'uomo come cibo o dal bestiame come mangime. Gli zuccheri o disaccaridi sono carboidrati semplici che sono dolci e solubili in acqua e i nomi della maggior parte degli zuccheri terminano in -ose. Di conseguenza, abbiamo termini come saccarosio per zucchero da tavola normale, glucosio per zucchero nel sangue e maltosio per zucchero di malto.

Classificazione dei carboidrati

carboidrati
Figura: Classificazione dei carboidrati. Credito immagine: Med Libretext

I carboidrati si differenziano in due classi:

in base alla loro struttura chimica e polimerizzazione

Carboidrati semplici

Una, due o poche molecole di zucchero costituiscono i carboidrati semplici. Sono abbondanti in latte, verdure, frutta e cereali. Questi carboidrati vengono definiti “calorie vuote” poiché mancano di minerali, vitamine e fibre.

sono esempi di carboidrati semplici.

monosaccaridi

I monosaccaridi sono zuccheri costituiti da una sola unità di zucchero. La quantità di atomo di carbonio nell'atomo di zucchero viene utilizzata per differenziare ulteriormente i monosaccaridi.

I carboidrati monosaccaridi sono quelli che non possono essere ulteriormente idrolizzati per produrre molecole di poliidrossialdeide o chetone più semplici. Aldose allude a un monosaccaride che ha un gruppo aldeidico, mentre chetosio allude a un monosaccaride che contiene un gruppo cheto.

(I)triosi (C3H6O3): Contengono tre atomi di carbonio. Esempio: Gliceraldeide

(Ii)Tetrosi (C4H6O4): Contengono quattro atomi di carbonio. Esempio: Eritrosio

(III) Pentosi: Contiene cinque atomi di carbonio. Esempio: ribosio

(Iv) esosi: contengono sei atomi di carbonio. Esempio: glucosio

(V) eptosi: Contiene sette atomi di carbonio. Esempio: Mannoeptulosio

E così via.

qual è la struttura chimica dei carboidrati?
Figura: Classificazione dei monosaccaridi in base al numero di atomi di carbonio nella loro struttura. Credito immagine: Apprendimento del lume

Disaccaridi

Un disaccaride viene sintetizzato quando due zuccheri monosaccaridi si uniscono correttamente. Esempi: saccarosio, lattosio, maltosio, ecc.

• Quando i disaccaridi vengono idrolizzati, producono due molecole di monosaccaridi uguali o distinte.

• Un legame di ossido, creato dalla perdita di una molecola d'acqua, collega le due unità monosaccaridiche, e questo legame è noto come legame glicosidico.

• Il saccarosio si idrolizza in glucosio e fruttosio.

• Alla classe dei disaccaridi appartengono anche il maltosio (zucchero di malto) e il lattosio (comunemente noto come zucchero del latte).

• Ci sono due -D-glucosio nel maltosio e un D-glucosio e un D-galattosio nel lattosio che sono uniti da un legame glicosidico.

struttura dei carboidrati
Figura: Alcuni disaccaridi comuni. Credito immagine: Apprendimento del lume

Oligosaccaridi

"Pochi" è il significato della parola "oligo". Gli oligosaccaridi sono molecole di carboidrati generate dalla condensazione di 2-9 monomeri (corte catene di monosaccaridi).

Esempi di oligosaccaridi sono raffinosio e stachiosio.

Raffinosio
Figura: Il raffinosio è un oligosaccaride comune. Credito immagine: Wikimedia

Carboidrati complessi (polisaccaridi)

Le varietà alimentari ricche di carboidrati contengono almeno due unità di zucchero e sono quindi indicate come carboidrati complessi. A differenza dei carboidrati semplici, i carboidrati complessi vengono digeriti gradualmente.

  • Lenticchie, fagioli, arachidi, patate, piselli, mais, pane integrale, cereali e altri legumi.
  • I polisaccaridi sono costituiti da lunghe unità monosaccaridiche collegate tra loro da un legame glicosidico e la maggior parte di essi, come l'amido, serve come deposito di cibo. Le piante usano l'amido come polisaccaride di riserva primaria.
  • È un polimero di glucosio composto da due parti: amilosio e amilopectina.
  • La cellulosa è probabilmente il polisaccaride più diffuso in parete cellulare vegetale.
  • È composto da unità D-glucosio collegate tra loro da un legame glicosidico tra C1 di una unità di glucosio e C4 delle seguenti.
  • L'amilosio e l'amilopectina sono le due parti dell'amido. L'amilopectina è una catena con struttura ramificata che inizia con l'amilosio e termina con l'amilopectina.
  • Il glicogeno si trova negli animali ed è simile all'amido. tuttavia con un modello di ramificazione più prominente.

L'elemento strutturale della pianta parete cellulare è cellulosa, che è un polimero di carboidrati. È un polisaccaride tenace e fibroso. A differenza dell'amido e del glicogeno, la cellulosa polimerizza per dare una struttura lineare.

Che aspetto ha la struttura chimica di un carboidrato?

Gli zuccheri sono composti da carbonio (C), idrogeno (H) e ossigeno (O), con un numero doppio di idrogeno rispetto al carbonio e all'ossigeno.

I carboidrati sono zuccheri semplici o monosaccaridi nella loro struttura più elementare. Questi monomeri possono essere uniti per produrre carboidrati più complessi. Un disaccaride è un composto formato da due zuccheri semplici. I carboidrati che contengono da due a dieci zuccheri semplici sono noti come oligosaccaridi, mentre quelli che ne contengono di più sono noti come polisaccaridi.

Zuccheri, amidi, cellulosa e un assortimento di diverse biomolecole presenti negli organismi viventi sono esempi di carboidrati.

polisaccaridi
Figura: Alcuni comuni esempi di strutture polisaccaridiche. credito immagine: Apprendimento del lume

Stereochimica

Le proprietà chimiche e biologiche differiscono tra i saccaridi con gruppi funzionali simili ma differenti disposizioni spaziali. La stereochimica è l'indagine su come gli atomi sono organizzati in tre dimensioni. Gli stereoisomeri sono strutture in cui gli atomi sono associati in uno schema simile ma sono organizzati in modo diverso.

Gli enantiomeri sono strutture che sono immagini speculari l'una dell'altra, ma non sono le stesse, come le scarpe sinistra e destra. Esempio D-Glucosio e L-Glucosio. Capovolgendo e ruotando molecole identiche, è possibile farle corrispondere l'una all'altra.

Tuttavia, capovolgendo e ruotando gli enantiomeri, non possono essere confrontati con le loro identiche rappresentazioni. Poiché fornisce una rappresentazione più accurata degli angoli di legame della molecola, il glucosio è spesso raffigurato come una "forma di sedia". Il glucosio nella forma "barca" è instabile.

Quali sono i polimeri dei carboidrati?

Ci sono diversi polimeri di carboidrati trova negli organismi viventi.

  • Amido: Polimero del glucosio unito da legami alfa-1,4-glicosidici.
  • Glicogeno: polimero del glucosio unito da legami alfa-1,4-glicosidici.
  • Cellulosa: polimero del glucosio unito da legami beta-1,4-glicosidici.
  • Chitina: Polimero di N-acetil-amminoglucosio unito da legami Beta-1,4-glicosidici.

L'amido è il cibo immagazzinato delle piante mentre il glicogeno è la riserva di energia immagazzinata/cibo che si trova negli animali. La cellulosa è il componente della parete cellulare delle piante mentre la chitina è il componente della parete cellulare dei funghi e dell'esoscheletro degli insetti.

Quale atomo è presente nella struttura dei carboidrati?

Gli zuccheri sono costituiti da carbonio (C), idrogeno (H) e ossigeno (O), con un numero doppio di idrogeno rispetto a carbonio e ossigeno

La formula in generale per tutti i carboidrati è Cn(H2O)n. Questa equazione si applica solo agli zuccheri semplici che contengono una quantità simile di carbonio e acqua.

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