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CARBOIDRATI
o
SACCARIDI
Sono le biomolecole più abbondanti
Dal punto di vista chimico sono le più
semplici , costituite da 3 elementi
C, H, O
Combinati secondo la formula empirica
(CH2O)n
con n ≥ 3
Unità base: MONOSACCARIDI
che uniti covalentemente ( legame glicosidico)
formano: POLISACCARIDI :i polimeri dei
monosaccaridi
MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
I monosaccaridi sono ALDEIDI o CHETONI
con più gruppi OSSIDRILICI e sono
classificati in base alla natura chimica del
loro gruppo CARBONILICO
O
R-C _
H
O
R-C-R
=
=
_ _
R
R-C-OH
R
Aldeide
ALDOSO
Chetone
CHETOSO
Gruppo
ossidrilico
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MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
I monosaccaridi sono anche classificati in base al numero di carboni
a partire da un minimo di tre.
N° di carboni
nome
3
4
5
6
Trioso
Tetroso
Pentoso
Esoso
MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
Tutti i monosaccaridi eccetto il diidrossiacetone hanno uno o più
atomi di carbonio asimmetrici (CHIRALI) e quindi sono presenti in
natura in forme isomeriche otticamente attive.
L’aldoso più semplice: la
gliceraldeide ha un centro chiralico
e quindi ha due isomeri ottici o
ENANTIOMERI
CH2OH
Per convenzione una delle
due forme viene indicata
con la lettera D, l’altra con
la lettera L
OH
CHO
CH2OH
OH
CHO
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MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
Per rappresentare la struttura tridimensionale su di un piano si
usano le FORMULE DI PROIEZIONE DI FISCHER
D-Gliceraldeide
Gli zuccheri
hanno tanti
centri chir ali
quanti sono i
carboni meno 2.
In generale una
molecola con n
centri chir ali
può aver e 2n
steroisomeri.
Gli steroisomeri dei monosaccaridi possono essere suddivisi in due
gruppi che differiscono per la loro configurazione intorno al centro
chiralico più lontano dal gruppo carbonilico. Questo centro chiralico
divide gli zuccheri in steroisomeri D e L.
MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
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MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
Quando due zuccheri differiscono
soltanto nella configurazione
intorno ad un solo carbonio
vengono detti EPIMERI
La maggior parte degli
zuccheri presenti in natura si
trova nella conformazione D
anche se in alcuni casi
possono essere in L.
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MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
I monosaccaridi comuni ( da 4 in poi atomi di carbonio) in soluzione
assumono forme cicliche.
Formule di
prospettiva di
Haworth
sono
comunemente
usate per indicare
le forme ad anello
degli zuccheri
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MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
Quando un monosaccaride va incontro a ciclizzazione , il
gruppo carbonilico, chiamato CARBONIO ANOMERICO , si
trasforma in un centro chirale con due possibili
configurazioni, si formano due steroisomeri differenti che
sono detti ANOMERI
MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
Forma piranosica
Forma furanosica
Notare la numerazione nello zucchero lineare come diventa nello
zucchero chiuso ad anello.
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MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
Nell’anomero α, il sostituente OH del carbonio anomerico giace al
lato opposto dell’anello dello zucchero rispetto al gruppo CH2OH
I due anomeri esibiscono proprietà fisiche e chimiche lievemente
differenti. Gli anomeri si interconvertono liberamente in soluzione
acquosa dove la forma lineare è presente in piccolissime
quantità.
MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
Gli anelli furanosici e piranosici degli zuccheri non sono planari.
Gli anelli piranosici possono esistere in due conformazioni chiamate
a sedia e a barca.
Nella
conformazione a
sedia i sostituenti
che legano gli
atomi di carbonio
possono avere due
orientamenti:
assiale ed
equatoriale. I
costituenti assiali
si ostacolano l’un
l’altro:
impedimento
sterico
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MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI
La conformazione a sedia con i sostituenti in
disposizione equatoriale è predominante
LEGAMI GLICOSIDICI
I monosaccaridi possono reagire con alcoli, ammine e fosfati per
formare monosaccaridi modificati. Il legame si forma tra l’atomo di
carbonio anomerico dello zucchero e l’ossigeno o l’azoto del gruppo
ossidrilico di un alcol o il gruppo amminico di un’ammina e si chiama
LEGAME GLICOSIDICO (O-glicosidico o N-glicosidico)
NR2
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LEGAMI GLICOSIDICI
I carboidrati complessi si formano dall’unione di più
monosaccaridi con la formazione di legami glicosidici .
OLIGOSACCARIDI.
L’unione di due monosaccaridi determina la formazione
di un DISACCARIDE.
Il legame avviene
tra il carbonio in C1
di uno zucchero e
l’ossigeno
ossidrilico del
carbonio in C4 dello
zucchero adiacente
Se lo zucchero dal lato C1 del legame è nella
configurazione α il legame sarà α-1,4-glicosidico
LEGAMI GLICOSIDICI
I disaccaridi più comuni sono :
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POLISACCARIDI
I POLISACCARIDI
o GLICANI sono formati da
monosaccaridi uniti insieme da legami glicosidici. Sono
OMOSACCARIDI se costituiti dallo stesso zucchero o
ETEROSACCARIDI se costituiti da zuccheri diversi.
I POLISACCARIDI
formano polimeri sia
lineari che ramificati ( i
legami glicosidici si
possono istaurare tra il
carbonio anomerico di
uno zucchero con
qualsiasi gruppo
ossidrilico del
secondo).
Punto di ramificazione del polimero
GLICOGENO
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POLISACCARIDI
I polisaccaridi svolgono il ruolo di riserve energetiche e di
mantenimento dell’integrità strutturale degli organismi
viventi.
Negli animali il polisaccaride di riserva è il GLICOGENO
Nelle piante la forma di
riserva del glucosio è
L’AMIDO che esiste in
due forme : AMILOSIO
e AMILOPECTINA
Come il glicogeno l’amilopectina è costituito da una
catena principale con legami α-1,4-glicosidici e da
ramificazioni laterali con legame α-1,6-glicosidico. Il
glicogeno è però più ramificato dell’amilopectina
POLISACCARIDI
L’amilosio è costituito da
un’unica catena
polisaccaridica di glucosio
legato con legami α-1,4glicosidici . Questo
polimero forma un’elica
sinistrorza
Un altro importante
costituente polisaccaridico
delle piante è la
CELLULOSA che ha però
una funzione strutturale in
quanto componente
essenziale della parete delle
cellule vegetali.
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POLISACCARIDI
La CELLULOSA è uno dei più importanti composti
organici della biosfera, ogni anno vengono sintetizzati e
degradati 1015 Kg di questo polimero, mille volte superiore
al peso complessivo della razza umana.
La cellulosa è un polimero
non ramificato di residui di
glucosio legati con legame
β-1,4-glicosidici. Questo tipo
di legame permette alla
cellulosa di formare catene
lineari molto lunghe che si
distribuiscono in parallelo a
formare fibrille che
interagiscono tra di loro con
legami idrogeno, generando
una rigida struttura di
supporto.
POLISACCARIDI
Questa piccola differenza
stereochimica tra cellulosa
(glicogeno) e amido
conferisce profonde
differenze strutturali e
funzionali dei due polimeri
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POLISACCARIDI DI STRUTTURA
Sono proteine legate ad un
particolare tipo di polisaccaride:
GLICOSAMMINOGLICANO
Questi polisaccaridi lineari sono
costituiti da acido uronico legato
a esosammina che si alternano.
Le loro soluzioni presentano una
consistenza viscida, mucosa
dovuta all’elevata consistenza e
elasticità.
L’acido IALURONICO
è un importante glucosamminoglicano,
componente del fluido sinoviale, del tessuto connettivo e dell’umor
vitreo dell’occhio. Il polimero è formato da acido D-glucuronico legato
con legame β-1,3-glicosidico all’N-acetil-D-glucosammina
POLISACCARIDI DI STRUTTURA
Molti carboidrati possono
legare proteine per formare
glicoproteine
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