I carboidrati o carboidrati sono molecole biologiche composte principalmente da carbonio, idrogeno e ossigeno. Sono i composti organici più abbondanti nella biosfera. Prodotto della fotosintesi, dove l’energia solare viene convertita in energia chimica, i carboidrati sono la principale fonte di energia per gli organismi eterotrofi.
I carboidrati sono conosciuti come carboidrati, poiché la struttura chimica generale sembra un carbonio con una molecola d’acqua Cn(H2O)n. Sono anche chiamati saccaridi o zuccheri. La parola “saccaride” deriva dal greco sákcharon che significa “zucchero”.
Struttura di base dei carboidrati
Struttura dei carboidrati più semplici: gliceraldeide e diidrossiacetone.
Come tutte le biomolecole, i carboidrati hanno tre elementi fondamentali: carbonio (C), idrogeno (H) e ossigeno (O). Ci sono due gruppi chimici che caratterizzano i carboidrati: gruppo carbonile (-C=O) e il gruppo ossidrile (-OH). Il carbonile si trova nelle aldeidi e nei chetoni; l’idrossile si trova negli alcoli.
Un carboidrato può quindi essere un’aldeide o un chetone:
- Se il gruppo carbonile si trova a un’estremità, è a aldeide;
- se il gruppo carbonile è sui carboni intermedi è a chetone.
Inoltre, un carboidrato ha diversi gruppi ossidrile, quindi possono essere considerati polialcoli o poliidrossi. Strutturalmente, i carboidrati sono poliidrossialdeidi o poliidrossichetoni e loro derivati.
tipi di carboidrati
I carboidrati si dividono in semplici e complessi, in base al numero di unità che li compongono.
carboidrati semplici
Il glucosio e il galattosio sono monosaccaridi presenti nel latte.
Il monosaccaridi Sono i carboidrati più semplici. Gli esempi più noti sono glucosio, fruttosio, ribosio e galattosio. Il diidrossiacetone e la gliceraldeide sono i due monosaccaridi più semplici, ciascuno con tre atomi di carbonio nella sua catena principale.
Glucosio, galattosio e fruttosio hanno la stessa formula chimica C6H12O6 ma sono diversi nel modo in cui i loro atomi sono disposti spazialmente. Questi tipi di molecole sono conosciuti come isomeri.
carboidrati complessi
I carboidrati con più di un’unità di monosaccaridi sono noti come carboidrati complessi.
Disaccaridi
Diversi disaccaridi presenti in natura.
I disaccaridi sono costituiti da due monosaccaridi (o monomeri) come se si stessero “tenendo per mano”. I disaccaridi più comuni sono:
- lattosio: una combinazione di galattosio e glucosio presente nel latte.
- Saccarosio: Combinazione di glucosio e fruttosio che si trova nello zucchero comunemente usato.
- Maltosio: Combinazione di glucosio e glucosio presente nel malto.
- Cellobiosio: combinazione di glucosio e glucosio presente nella cellulosa.
Si chiama il legame tra gli zuccheri legame glicosidico o glicosidico. Sono prodotti quando un idrossile di uno zucchero reagisce con il carbonio e viene rilasciata una molecola di acqua. Possono essere di due tipi: alfa o beta.
polisaccaridi
Amido, glicogeno e cellulosa sono polisaccaridi del glucosio.
I polisaccaridi sono catene di più di dieci monosaccaridi. I più conosciuti sono l’amido, il glicogeno e la cellulosa.
Il amido è il polisaccaride di stoccaggio del glucosio nelle verdure. È costituito da due tipi di polimeri: amilosio e amilopectina. L’amilopectina è costituita da glucosio legato linearmente e in rami. L’amilosio è caratterizzato dall’avere glucosio in una forma lineare.
Il glicogeno è il polisaccaride di stoccaggio del glucosio negli animali. È caratterizzato dall’avere molti rami.
Il cellulosa È il polisaccaride strutturale dei vegetali. Si trova nelle pareti cellulari delle piante, nel tronco, nei rami e in tutte le parti rigide. È composto da glucosio legato in catene, che formano microfibre collegate tra loro da legami idrogeno.
Il chitina è anche un polisaccaride, costituito da unità di acetilglucosamina. La chitina è il componente principale dell’esoscheletro di innumerevoli insetti e crostacei.
Classificazione dei carboidrati
I monosaccaridi possono essere classificati secondo diverse categorie: gruppo funzionale, numero di atomi di carbonio
luogo del gruppo carbonile
- Aldosio: è il monosaccaride con il gruppo carbonile all’estremità della molecola, quindi è un’aldeide. Esempio: gliceraldeide, glucosio,
- Chetosio: è il monosaccaride dove il gruppo carbonile è uno dei gruppi intermedi della molecola, quindi è un chetone. Esempio: diidrociacetone e fruttosio.
Numero di atomi di carbonio nella molecola
| numero di carbonio | Nome del monosaccaride | Esempio |
|---|---|---|
| 3 | trio | gliceraldeide, diidrossiacetone |
| 4 | tetrasio | eritrulosio, treose |
| 5 | pentoso | ribosio, arabinosio, xilosio |
| 6 | esoso | glucosio, fruttosio, galattosio |
| 7 | eptosio | Sedoeptulosio |
funzione dei carboidrati
I carboidrati sono i composti con la maggiore distribuzione nella biosfera e svolgono diverse funzioni:
funzione di archiviazione
Le piante immagazzinano le loro riserve di energia sotto forma di carboidrati nei frutti e nelle radici. I mammiferi immagazzinano il glucosio come glicogeno nel fegato e nei muscoli.
funzione strutturale
Il ribosio e il desossiribosio sono carboidrati che costituiscono una parte strutturale degli acidi nucleici, macromolecole biologiche di grande importanza nella trasmissione genetica e nella sintesi proteica.
Gli artropodi hanno uno scheletro esterno (esoscheletro) fatto di chitina. La chitina è un polisaccaride della N-acetil-β-d-glucosamina, uno zucchero modificato. La chitina è anche un componente delle pareti cellulari dei funghi.
Le pectine sono anche polisaccaridi strutturali che si trovano nelle pareti cellulari delle piante. Sono composti da polimeri di acido galatturonico.
fonte di energia
Il glucosio è uno dei carboidrati più comuni e un’importante fonte di energia. Durante la respirazione cellulare, l’energia rilasciata dal glucosio viene utilizzata per produrre l’adenosina trifosfato (ATP), che è la valuta energetica per la maggior parte delle reazioni cellulari.
funzione nutrizionale
I carboidrati sono una parte essenziale della dieta: cereali, frutta e verdura sono fonti naturali di carboidrati.
I carboidrati contengono anche elementi insolubili noti come fibre. La fibra favorisce il movimento intestinale, regola l’assorbimento del glucosio e aiuta a rimuovere il colesterolo dalla dieta.
funzione lubrificante
Il liquido sinoviale, il fluido che permette il movimento delle articolazioni, è costituito da acido ialuronico. Questo glicosaminoglicano è formato dalla ripetizione dei disaccaridi dell’acido glucuronico e della N-acetil-glucosamina.
cibi a base di carboidrati
Frutta, cereali e verdura sono tutte fonti di carboidrati. Ci sono carboidrati in tutti gli alimenti che mangiamo, ma alcuni alimenti sono particolarmente ricchi di determinati tipi di zuccheri. Diamo un’occhiata ad alcuni esempi.
Tesoro
Il miele è uno degli alimenti con il più alto valore energetico al mondo.
Il miele è composto principalmente da carboidrati, di cui il 75% sono monosaccaridi e il resto sono disaccaridi e altri zuccheri. Gli zuccheri presenti nel miele sono responsabili della sua viscosità e del suo valore energetico.
Il fruttosio è il principale costituente (38%) del miele, seguito dal glucosio (31%) e dal maltosio (7%).
Barbabietola
La barbabietola è un’importante fonte di saccarosio.
La barbabietola Beta vulgaris è uno degli alimenti più utilizzati industrialmente per ottenerla zucchero di consumo giornaliero (saccarosio).
Latte
Il latte è cibo per i piccoli dei mammiferi.
I mammiferi sono particolarmente caratterizzati dal fatto che nutrono i loro piccoli con il latte, un liquido nutriente prodotto nelle ghiandole mammarie.
Il lattosio è lo zucchero presente nel latte. È un disaccaride formato da galattosio e glucosio. Nell’apparato digerente è presente l’enzima lattasi, la cui funzione è quella di scomporre il disaccaride e rilasciare glucosio e galattosio da assorbire nell’intestino. Il intolleranza al lattosio si verifica quando questo enzima smette di funzionare.
Patata dolce, patata dolce o patata dolce
La radice della patata dolce Ipomoea batatas è un alimento dal grande valore nutritivo.
La patata dolce, patata dolce, kumar o patata dolce (Ipomoea batatas) è una pianta ampiamente utilizzata in America Latina e in Africa come alimento. Le foglie e le radici sono commestibili. Il suo contenuto di carboidrati varia a seconda della varietà, ma è compreso tra l’8 e il 12%, la maggior parte sotto forma di fibra sotto forma di cellulosa, amido e pectina.
Le patate dolci sono anche molto ricche di beta carotene, il precursore della vitamina A e degli antociani, pigmenti che danno alle verdure il loro colore e sono associati come antiossidanti.
ceci
Il cece Cicer arietinum è un legume di grande apprezzamento in tutto il mondo.
Il cece Cicer arietinum è un legume, fonte di carboidrati come amido, fibre, glucosio e saccarosio. È molto versatile in cucina, soprattutto asiatica, dove si preparano farina di ceci, patè di hummus o ceci e falafel o polpette di ceci fritte.