I carboidrati sono le specie chimiche più abbondanti presenti negli organismi viventi e sono i prodotti della fotosintesi clorofilliana in cui, grazie alla luce solare, avviene la condensazione di biossido di carbonio e acqua secondo la reazione:
n CO2 + n H2O → Cn(H2O)n + n O2
La formula che identifica un carboidrato è Cn(H2O)n sebbene vi siano eccezioni come nel caso del desossiribosio la cui formula è C5H10O4.
Classificazione
I carboidrati vengono anche detti saccaridi e includono i monosaccaridi detti anche zuccheri semplici, i disaccaridi costituiti dall’unione di due monosaccaridi tramite un legame detto legame glicosidico e i polisaccaridi composti polimerici ad alto peso molecolare.
Essissolvono a molteplici funzioni tra cui l’immagazzinamento e la produzione di energia.
Rivestono un ruolo importante per la struttura e la funzione di cellule, tessuti e organi, nonché per la formazione delle strutture dei carboidrati sulla superficie delle cellule.
I carboidrati costituiscono parte della struttura del DNA e dell’RNA, si legano alle proteine per formare le glicoproteine e ai lipidi per formare i glicolipidi.
Proprietà
I monosaccaridi sono classificati sulla base del gruppo funzionale che essi contengono e sono quindi suddivisi in aldosi e chetosi.
Sono classificati anche in base al numero di atomi di carbonio presenti: uno zucchero viene detto:
- trioso se è costituito da tre atomi di carbonio
- tetroso se è costituito da quattro atomi di carbonio
- pentoso da cinque e esoso da sei.
I monosaccaridi presentano sia il gruppo aldeidico che quello alcolico e possono formare un semiacetale ciclico per condensazione intramolecolare. Nel monosaccaride più diffuso, ovvero il glucosio, che esiste prevalentemente nella sua forma ciclizzata, l’ossidrile in posizione 5 reagisce con il C-1 aldeidico formando un legame semiacetalico intramolecolare:
Dalla reazione di condensazione di due monosaccaridi si formano i disaccaridi. La reazione avviene tramite la formazione di un legame glicosidico e con l’allontanamento di una molecola di acqua.
Il legame glicosidico si può formare con un qualunque gruppo –OH presente nel monosaccaride. Pertanto anche se i due monosaccaridi di partenza sono uguali si possono ottenere diversi disaccaridi con proprietà chimiche e fisiche diverse.
Ad esempio sia il maltosio che il cellobiosio sono disaccaridi costituiti da due molecole di glucosio. Il maltosio presenta un legame α(1-4) tra il gruppo –OH del carbonio C1 di una molecola di glucosio e il gruppo –OH del carbonio C4 di un’altra molecola di glucosio mentre nel cellobiosio il legame è di tipo β(1-4)
I polisaccaridi sono macromolecole costituite da un elevato numero di monosaccaridi legati tra loro da legami glicosidici. Si possono classificare in omopolisaccaridi se sono costituiti da un’unica unità monomerica e eteropolisaccaridi se sono costituiti da due o più monosaccaridi diversi.
In entrambi i casi i monomeri possono legarsi tra loro per dare catene lineari come l’amilosio o ramificate come il glicogeno.
Le proprietà dei polisaccaridi dipendono non solo dalla specie e dalla sequenza dei monosaccaridi costituenti, ma anche:
- dal tipo di legame glicosidico
- dalla lunghezza della catena
- dalla conformazione delle catene
- dal loro eventuale impacchettamento.
