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I glucidi
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 C6H12O6, ma anche C6(H2O)6. )
Vengono sintetizzati grazie alla fotosintesi clorofilliana:
6 CO2 + 6 H2O + luce C6H12O6 + 6 O2
Sono i macronutrienti più importanti della nostra dieta, anche se nel corpo
umano costituiscono soltanto l’1% del peso corporeo.
I glucidi: aspetti generali
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.
Classificazione dei glucidi
Zuccheri
▪ I monosaccaridi sono generalmente costituiti da 3 a 7 atomi dicarbonio e vengono classificati come aldosi o chetosi in base allapresenza di un gruppo funzionale aldeidico o chetonico.
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
I monosaccaridi
H OH
H OH
HHO
H OH
CH2OH
O
CH
H OH
H OH
HHO
CH2OH
C O
D-glucosio
D-fruttosio
CH2OH
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
aldoso
chetoso
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 èdestrogira, mentre il fruttosio è presente in natura nellaforma levogira, comunque entrambi sono inclusi nella serieD in quanto le loro configurazioni assolute sono correlatealla D-gliceraldeide.
D galattosio D glucosio D mannosio
*
*
Conformazione lineare e ciclica del D(+)-glucosio
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
O
OH
H
OH
OH
CH2OH
OH
H
H
HH
O
H
OH
OH
OH
CH2OH
OH
H
H
HHa-D-glucosio
b-D-glucosio
Dal punto di vista nutrizionale i più importanti sono il glucosio, il fruttosio e
il galattosio.
Hanno formula generale C6H12O6 (sono isomeri strutturali) e sono solubili
in acqua.
Hanno aspetto cristallino e colore bianco: sono dolci.
I monosaccaridi
»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).
Glucosio, fruttosio, galattosio
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.
I disaccaridi
»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.
Saccarosio, maltosio, lattosio
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.
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.
Cellulosa
La fibra alimentareLa fibra alimentare rappresenta la frazione degli alimenti vegetali resistente ai
processi digestivi.
FUNZIONE DELLA
FIBRA
ALIMENTARE
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 e assorbimento dei glucidi
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
dallo stomaco le molecole di amidoancora non scisse, le destrine e lemolecole di maltosio, passano nelduodeno
nello stomaco, le molecole di amido,rimangono circa 1-2 ore senza essereulteriormente scomposte perché laptialina è inattivata dall’acidità del succogastrico
Digestione dell’amido
nel duodeno si completa ladigestione, gli amidi che in boccaerano già stati intaccatidall‘amilasi salivare sonocompletamente demoliti inglucosio, grazie all’azionedell’amilasi pancreatica e dellamaltasi
nel duodeno anche gli altrizuccheri (disaccaridi), vengonoridotti in monosaccaridi, grazieagli enzimi presenti nel succoenterico (saccarasi, lattasi)
gli enzimi digestivi determinano l’idrolisi dell’amido
Ptialina
Maltasi Amilasi
Maltasi
destrine
maltosio
amido Singole molecole di glucosio
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
Assorbimento dell’amido
Coincide in gran parte con quello del glucosio.
L’ossidazione completa del glucosio è così schematizzata:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 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
Destino metabolico dei glucidi alimentari
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.
La glicolisi
L’acido piruvico può seguire due vie metaboliche distinte:
- in condizioni di anaerobiosi (assenza di O2) viene convertito in acido lattico
nel citoplasma
- in condizioni di aerobiosi (presenza di O2) 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
Destini metabolici dell’acido piruvico
»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’O2
atmosferico per dare H2O
Ciclo di Krebs e catena respiratoria
Ciclo di Krebs e catena respiratoria
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)
Le funzioni dei glucidi
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.
Il fabbisogno glucidico