Il principale ciclo energetico della biosfera

si basa sul metabolismo dei carboidrati

L’ossidazione

dei carboidrati

è la più

importante via

di produzione

dell’energia

nelle cellule

non

fotosintetiche

1. Sostegno (parete cellulare vegetale)

2. Protezione (parete batterica)

3. Lubrificanti delle giunture

scheletriche

4. Adesione tra cellule

5. Fornire energia chimica

6. "Riconoscimento" cellulare

Carboidrati: funzioni

Monosaccaridi

Oligosaccaridi Polisaccaridi

carboidrati

aldeide

chetone

(CH2O)n

aldosi chetosi

3 classi

Formule lineari

Proiezioni di Fisher

Formule lineari

SONO STEREOISOMERIn centri chiralici =2n stereoisomeri

Differiscono per la configurazione intorno al centro

chiralico più lontano dal gruppo carbonilico

Formule in prospettiva

C OHH

CHO

C

CH2OH

OHH

C

CHO

C

CH2OH

OHH

HOH

D-Eritrosio D-Treosio

CO HH

CHO

C

CH2OH

O HH

C

CHO

C

CH2OH

O HH

HOH

L-Eritrosio L-Treosio

Epimeri

EnantiomeriEnantiomeri

n centri chiralici =2n stereoisomeri

differiscono tra loro soltanto per la configurazione

attorno ad un atomo di C chiralico

ATTENZIONE!!!NON SONO ENANTIOMERISe Differiscono per la configurazione attorno ad un solo carbonio chirale sono detti EPIMERI

pentosi

2-Deossi-ribosio

Componente dell’acido

deossiribonucleico: DNA

D-ribosio

Componente dell’acido

ribonucleico: RNA

C

C

C OHH

H

C

CH2OH

OHH

HO

CH2OH

OC OHH

C

C OHH

C=O

H

C

C

H

C

CH2OH

OHH

HO

HO H

C

C=O

C

C OHH

H

C

CH2OH

OHH

HO

HHOC OHH

C O

C

C OHH

H

C

CH2OH

OHH

HO

C OHH

C=O

H

O

D-GlucosioD-Galattosio D-Mannosio

D-Fruttosio

Aldoesosi

Epimeri del Glucosio

Chetoesoso

Attenzione !!! Mannosio e Galattosio NON sono EPIMERI tra loro !!!

H

Reattività del carbonile:

δ -

δ+

Reazione di

Addizione

Allo stesso atomo di C sono legati il

gruppo funzionale degli alcoli e il gruppo

funzionale degli eteri

●●

●●

●●

Nucleofilo: è una specie che prende parte ad una reazione donando un doppietto

elettronico ad un'altra specie (l'elettrofilo) e legandosi ad esso

Reattività del carbonile: Reazione di

Condensazione

I COMUNI MONOSACCARIDI ASSUMONO FORME

CICLICHE

*

Reattività del carbonile:

*

CICLIZZAZIONE DEL GLUCOSIO:

Il glucosio

forma un anello

facendo reagire

il gruppo

carbonilico

aldeidico con

l’ossidrile sul C5

I COMUNI

MONOSACCARIDI

ASSUMONO FORME

CICLICHE:

Il gruppo carbonilico

forma un legame covalente con l’atomo di

O di un gruppo ossidrilico

lungo la catena

EMIACETALI

Anomeri

Nuovo C

Assimetrico:

Stereoisomeri

Carbonio

ANOMERICO

C OHH

C

C OHH

H

C

CH2OH

OHH

HO

1C

H O

C OHH

OH

HH

H

H

CH2OH

OH

OH

OH

23

4

5

62

3

4

5

6

O

CH2OH

OH

OH

OH

OH

O

CH2OH

OH

OH

OH

OH

D -Glucosio

(forma aperta)

Formule cicliche (di Haworth)

β-D-Glucosio

α-D-Glucosio

CICLIZZAZIONE DEL GLUCOSIO:

Il glucosio forma un anello facendo reagire il gruppo aldeidico

con l’ ossidrile sul C5 della catena

1

6

OH a destra OH in basso

1C

CICLIZZAZIONE DEL

GLUCOSIO:

Il glucosio forma un

anello facendo

reagire il gruppo

aldeidico con un

ossidrile nella catena

Mutarotazione:

interconversione tra l’anomero α e

l’anomero β

CICLIZZAZIONE DEL RIBOSIO:

Il Ribosio forma un anello facendo reagire il gruppo

aldeidico con un ossidrile nella catena

1

1

2

3

4

5

23

4

5

CICLIZZAZIONE DEL FRUTTOSIO:

Il Ribosio forma un anello facendo reagire il gruppo aldeidico con un

ossidrile nella catena

β

Formule in prospettiva di Haworth

Linea in grassetto

bordi dell’anello più vicini

al lettore

Gruppi ossidrilici

sotto il piano dell’anello

Derivati degli esosi

Mannosio

Galattosio

Glucosio

Acidi Urici Acidi aldonici

I monosaccaridi sono agenti riducenti :ossidazione del carbonio carbonilico

riduzione dello ione rameico Cu2+e ferrico Fe3+

Reazione di Fehling

Determinazione quantitativa degli zuccheri

Agente

ossidant

e

β-D-Glucosio D-Glucosio

(forma lineare)

D-Gluconato

ossidazione

Monosaccaridi Oligosaccaridi

disaccaridi

Polisaccaridi

carboidrati

DISACCARIDI

Estremità

riducente

Due MONOSACCARIDI

uniti da legame

O-glicosidico

β-galattosio + β-glucosio

DISACCARIDI: Lattosio

DISACCARIDI:

Saccarosio

α-glucosio + β-fruttosio

DISACCARIDI:Saccarosio

ATTENZIONE!!!

Il saccarosio È uno zucchero NON RIDUCENTE

Non ha atomi di C Anomerici liberi

Monosaccaridi

glucosio

Oligosaccaridi

disaccaridi

Polisaccaridi

amido

carboidrati

OMOPOLISACCARIDI

POLISACCARIDI

ETEROPOLISACCARIDI

2 o più tipi di

unità

monomeriche

1 solo tipo di

unità

monomerica

OMOPOLISACCARIDI

1 solo tipo di unità

monomerica

STRUTTURALI

Cellulosa (piante)

Chitina (insetti)

FUNZIONI

DI RISERVA

Amido (piante)

Glicogeno (animali)

POLISACCARIDI

ETEROPOLISACCARIDI

2 o più tipi di unità

monomeriche

Omopolisaccaridi di riserva: Amido polimeri di α-glucosio

amilopectina:

catena ramificata (ramificazioni ogni 24/30 residui)

amilosio: catena lineare

Omopolisaccaridi di riserva: Glicogeno

polimeri di α-glucosio

la struttura del

glicogeno è uguale a

quella dell’amilopectina,

con ramificazioni ogni 8-

12 residui

Omopolisaccaridi con funzione strutturale:

CELLULOSA

polimeri di β-glucosio

Legami β1→4

Non presenta

ramificazioni

Omopolisaccaridi con funzione strutturale:

CELLULOSA

polimeri di β-glucosio

ETEROPOLISACCARIDIGLICOSAMMINOGLICANI

formano una matrice gelatinosa extracellulare capace

di tenere insieme i componenti proteici della pelle e del

tessuto connettivo

Polimeri lineari costituiti da ripetizioni di unità

disaccaridiche

N-acetilglucosammina o N-acetilgalattosammina

Acido urico

GLICOSAMMINOGLICANI

catene molto lunghe

liquido sinoviale articolazioni,

umor vitreo

Resistenza alle

cartilagine tendini

cornea, osso,

unghie

Glicoconiugati:.

carboidrati “informazionali” legati covalentemente ad

una proteina o ad un lipide

Proteoglicani

Glicoproteine

Glicolipidi

Alcuni proteoglicani interagiscono molto

saldamente con il collageno contribuendo allo

sviluppo e alla resistenza meccanica del tessuto

connettivo

macromolecole della

superficie cellulare e della

matrice extracellulare.

Uno o più Glicosamminoglicani

sono legati covalentemente ad

una proteina di membrana o

secreta.

Proteoglicani

• Glicosilazione: modificazione post-

traduzionale

• Coniugati glucidi-proteine

• Parte glucidica da 1 a 70% della massa

Es: mucine

Glicoproteine

Esempi e funzione delle catene

oligosaccaridiche delle glicoproteine

• Proteine plasmatiche, Ormoni, Anticorpi,

Collageno, fibrinogeno, numerosi enzimi, etc.

• Aumentano la solubilità delle proteine

• Influenzano il ripiegamento delle proteine

• Proteggono dalla denaturazione e dall'attacco

di enzimi proteolitici

• Implicati nel riconoscimento tissutale

(glicoforme differenti)

Gruppi sanguigni

I gruppi sanguigni vengono

classificati secondo la presenza o

l'assenza di antigeni sulla superficie

dei globuli rossi.

Questi antigeni possono essere

proteine, carboidrati, glicoproteine o

glicolipidi

Antigene: molecola in grado di essere riconosciuta dal sistema

immunitario, generalmente proteine o polisaccaridi

carboidrati

Omopolisaccaridi

Polisaccaridi formati da un solo tipo

di monosaccaride.

Amilosio, amilopectina e cellulosa

formati esclusivamente da

D-glucosio

Eteropolisaccaridi

Polisaccaridi formati

da due o

piú tipi di

monosaccaridi

Monosaccaridi Oligosaccaridi

Polisaccaridi

Zuccheri semplici

non scindibili

ulteriormente per

idrolisi

glucosio

Zuccheri complessi

formati per

condensazione di poche

molecole

di monosaccaridi

disaccaridi

Zuccheri complessi

formati per

condensazione di

centinaia o migliaia di

monosaccaridi.

Se sottoposti a idrolisi

completa acida o

enzimatica, vengono

scissi nei monosaccaridi

da cui sono costituiti

ESERCIZIO:

Specificate il nome dello zucchero B

Ciclizzare lo zucchero B in forma furanosica (anomero beta)

Che tipo di stereoisomero è la molecola A rispetto alla molecola B?

e la molecola A rispetto a C?

A e B sono EPIMERI

A e C ENANTIOMERI

Disegnate la formula di struttura ciclica di un disaccaride date le

seguenti informazioni:

E’ un dimero del glucosio

Il legame glicosidico è (16)

Il carbonio anomerico non impegnato nel legame glicosidico è nella

configurazione

ESERCIZIO:

ESERCIZIO:Disegnare una proiezione di Haworth di: a) un dimero del glucosio con un legame β (14) (entrambe le

molecole di glucosio nella configurazione β)

b) un dimero del glucosio con legame α (16)