Biochimica: Molecole della Vita e Carboidrati

Biochimica e Molecole della Vita

• La biochimica studia la struttura e la sintesi delle biomolecole, costituenti gli organismi viventi, e il metabolismo cellulare, ovvero le reazioni chimiche nelle cellule.
• Le biomolecole, composte organici polifunzionali, formano la struttura cellulare e hanno un ruolo cruciale nel metabolismo.
• Sono costituite da carbonio, idrogeno, ossigeno, zolfo e fosforo, e si dividono in quattro classi: carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici, integrate da vitamine ed ormoni.
• I carboidrati hanno funzioni energetiche, di riserva e strutturali.
• I lipidi fungono da riserva energetica e strutturale.
• Le proteine hanno ruoli biologici fondamentali nel metabolismo (strutturali, catalitici, regolatori).
• Gli acidi nucleici conservano e trasmettono le informazioni genetiche.
• Molte biomolecole (carboidrati, proteine, acidi nucleici) sono biopolimeri costituiti da numerosi monomeri.

Carboidrati: Monosaccaridi, Oligosaccaridi e Polisaccaridi

• I carboidrati (o glicidi) sono biomolecole monomeriche o polimeriche con gruppi ossidrilici (-OH) e un gruppo aldeidico (-CHO) o chetonico (=CO).
• Composti organici di carbonio, idrogeno e ossigeno, i carboidrati sono le biomolecole più abbondanti nella biosfera.
• Svolgono un ruolo energetico (glucosio, fruttosio), di riserva (amido e glicogeno in piante e animali, rispettivamente) e strutturale (cellulosa).
• Classificazione dei carboidrati (video 1): monosaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi, basata sulla complessità.
• I monosaccaridi sono i monomeri costitutivi degli altri carboidrati.
• Gli oligosaccaridi sono formati da pochi monosaccaridi uniti.
• I polisaccaridi sono polimeri composti da molti monosaccaridi
• Le tre classi di carboidrati sono in relazione reciproca tramite la reazione di condensazione (addizione tra due monosaccaridi con liberazione di una molecola di acqua)

Proiezioni di Haworth

• La forma ciclica di aldoesosi (anello esatomico eterociclico) e chetoesosi (anello pentatomico eterociclico) sono rappresentate con le proiezioni di Haworth.
• Il lato dell'anello più vicino al lettore è evidenziato con un tratto più spesso.
• Gli atomi di carbonio sono numerati e disposti in senso orario dal C-1 a destra.
• Gli ossidrili a destra nelle proiezioni di Fischer sono sotto il piano dell'anello; quelli a sinistra sono sopra.
• L'ossigeno è in alto a destra nell'anello degli aldoesosi.
• Il gruppo terminale -CH2OH può essere sopra o sotto il piano dell'anello.
• Gli atomi di idrogeno possono non essere indicati, evidenziando solo gli ossidrili.

Reazioni dei Monosaccaridi

• I monosaccaridi, con gruppi aldeidici o chetonici, partecipano a reazioni tipiche di riduzione e ossidazione.
• La reazione di riduzione interessa il gruppo carbonile di aldosi e chetosi nella forma aciclica, in equilibrio con l'emiacetale ciclico. Un riducente [H] riduce il gruppo carbonile in un poliolo (alditolo).
• La reazione di riduzione del D-glucosio produce D-glucitolo (sorbitolo), usato come dolcificante.
• La reazione di ossidazione riguarda il gruppo aldeidico degli aldosi nella forma aciclica, in equilibrio con la ciclica. Un ossidante ossida il gruppo aldeidico in acidi carbossilici (aldonici). Reagenti usati: Tollens (ioni Ag+) e Fehling (ioni Cu2+), ridotti rispettivamente ad argento metallico e ossido di rame(I).
• Uno zucchero che reagisce con Tollens o Fehling è uno zucchero riducente.

Lattosio e Galattosemia

• Il lattosio si forma per condensazione di β-D-galattosio e β-D-glucosio, con legame β(1-4)-glicosidico.
• Il lattosio è uno zucchero riducente.
• La galattosemia è una malattia ereditaria causata dalla mancanza dell'enzima che trasforma il galattosio in glucosio.
• L'accumulo di galattosio causa deficit intellettivo e somatico nei neonati con dieta ricca di lattosio. Si tratta eliminando il latte dalla dieta.

Maltosio e Saccarosio

• Il Maltosio si forma per condensazione di due molecole di α-D-glucosio unite con legame α(1-4)-glicosidico.
• Il maltosio è uno zucchero riducente.
• Il saccarosio si ricava dalla canna da zucchero e barbabietola unendo con un legame α(1-2)-glicosidico una molecola di α-D-glucosio con una di β-D-fruttosio . - Essendo senza un gruppo emiacetalico libero, il saccarosio È uno zucchero non riducente

Reazione di idrogenazione e idrolisi alcalina

• La reazione di idrogenazione trasforma gli acidi grassi insaturi negli oli in acidi grassi saturi.
• La reazione avviene con l'aggiunta di idrogeno, in presenza di un catalizzatore metallico
• Conosciuta anche come saponificazione, la reazione di idrolisi alcalina avviene ad alta temperatura e in presenza di basi forti.
• Questo processo porta alla formazione di glicerolo e di sali di acidi grassi, il cui comune nome È saponi