Carboidrato

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Il lattosio è un disaccaride presente nel latte animale. Consiste di una molecola di D-galattosio e una molecola di D-glucosio legata da un legame glicosidico beta-1-4.

Un carboidrato (/ Kɑːrboʊhaɪdreɪt /) è una biomolecola costituita da atomi di carbonio (C), idrogeno (H) e ossigeno (O), solitamente con un rapporto di atomo di idrogeno-ossigeno di 2: 1 (come nell'acqua); in altre parole, con la formula empirica Cm(H2O)n (dove m potrebbe essere diverso da n). Questa formula è valida per i monosaccaridi. Esistono alcune eccezioni; per esempio, desossiribosio, una componente zuccherina del DNA,[1] ha la formula empirica C5H10O4.[2] I carboidrati sono tecnicamente idrati di carbonio; strutturalmente è più accurato vederli come aldosi e chetosi.

Il termine è più comune in biochimica, dove è sinonimo di 'saccaride', un gruppo che comprende zuccheri, amido e cellulosa. I saccaridi sono suddivisi in quattro gruppi chimici: monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi. I monosaccaridi e i disaccaridi, i carboidrati più piccoli (a basso peso molecolare), sono comunemente indicati come zuccheri.[3] La parola saccaride viene dalla parola greca σάκχαρον (sákkharon), che significa "zucchero".[4] Mentre la nomenclatura scientifica dei carboidrati è complessa, i nomi dei monosaccaridi e dei disaccaridi molto spesso terminano con il suffisso -ose, come nei monosaccaridi fruttosio (zucchero di frutta) e glucosio (zucchero d'amido) e il disaccaride saccarosio (zucchero di canna o barbabietola) e lattosio (zucchero del latte).

I carboidrati svolgono numerosi ruoli negli organismi viventi. I polisaccaridi servono per immagazzinare energia (ad esempio amido e glicogeno) e come componenti strutturali (ad esempio cellulosa nelle piante e chitina negli artropodi). Il monosaccaride ribosio a 5 atomi di carbonio è un componente importante dei coenzimi (ad esempio ATP, FAD e NAD) e la spina dorsale della molecola genetica nota come RNA. Il correlato desossiribosio è un componente del DNA. I saccaridi e i loro derivati ​​includono molte altre importanti biomolecole che svolgono ruoli chiave nel sistema immunitario, fertilizzazione, prevenzione della patogenesi, coagulazione del sangue e sviluppo.[5]

L'amido e gli zuccheri sono i carboidrati più importanti nella dieta umana. Si trovano in un'ampia varietà di alimenti naturali e trasformati. L'amido è un polisaccaride. È abbondante nei cereali (grano, mais, riso), patate e alimenti trasformati a base di farina di cereali, come pane, pizza o pasta. Gli zuccheri appaiono nella dieta umana principalmente come zucchero da tavola (saccarosio, estratto dalla canna da zucchero o barbabietola da zucchero)), lattosio (abbondante nel latte), glucosio e fruttosio, entrambi presenti naturalmente nel miele, in molti frutti e in alcune verdure. Spesso si aggiungono zucchero da tavola, latte o miele alle bevande e molti cibi pronti come marmellate, biscotti e torte.

La cellulosa, un polisaccaride presente nelle pareti cellulari di tutte le piante, è uno dei componenti principali della fibra alimentare insolubile. Sebbene non sia digeribile, la fibra alimentare insolubile aiuta a mantenere un sano sistema digestivo[6] facilitando la defecazione. Altri polisaccaridi contenuti nella fibra alimentare includono amido e inulina resistenti, che alimentano alcuni batteri nel microbiota dell'intestino crasso e sono metabolizzati da questi batteri per produrre acidi grassi a catena corta.[7][8]

Terminologia

Nella letteratura scientifica, il termine "carboidrati" ha molti sinonimi, come "zucchero" (in senso lato), "saccaride", "ose",[4] "Glucidi",[9] "idrato di carbonio" o "composti poliidrossilici con aldeide o chetone". Alcuni di questi termini, specialmente "carboidrati" e "zuccheri", sono usati anche con altri significati.

Nelle scienze alimentari e in molti contesti informali, il termine "carboidrati" significa spesso qualsiasi alimento particolarmente ricco di amido carboidrato complesso (come cereali, pane e pasta) o carboidrati semplici, come lo zucchero (che si trova nelle caramelle, nelle marmellate, e dessert).

Spesso in elenchi di informazioni nutrizionali, come l'USDA National Nutrient Database, il termine "carboidrati" (o "carboidrati per differenza") viene utilizzato per tutto tranne acqua, proteine, grassi, ceneri ed etanolo.[10] Questo include composti chimici come acido acetico o acido lattico, che normalmente non sono considerati carboidrati. Include anche fibre alimentari che sono un carboidrato ma che non contribuiscono molto all'energia del cibo (kilocalorie), anche se è spesso inclusa nel calcolo dell'energia totale del cibo come se fosse uno zucchero.

In senso stretto, "zucchero" viene applicato per carboidrati dolci e solubili, molti dei quali sono utilizzati nel cibo.

Struttura

Precedentemente il nome "carboidrato" era usato in chimica per qualsiasi composto con la formula Cm (H2O)n. Seguendo questa definizione, alcuni chimici consideravano la formaldeide (CH2O) per essere il carboidrato più semplice,[11] mentre altri hanno rivendicato questo titolo per la glicolaldeide.[12] Oggi il termine è generalmente inteso nel senso biochimico, che esclude i composti con solo uno o due atomi di carbonio e include molti carboidrati biologici che si discostano da questa formula. Ad esempio, mentre le formule rappresentative di cui sopra sembrano catturare i carboidrati comunemente noti, i carboidrati onnipresenti e abbondanti spesso si discostano da questo. Ad esempio, i carboidrati mostrano spesso gruppi chimici come: N-acetile (ad esempio chitina), solfato (ad esempio glicosaminoglicani), acido carbossilico (ad esempio acido sialico) e modificazioni di deossi (ad esempio fucosio e acido sialico).

I saccaridi naturali sono generalmente costituiti da semplici carboidrati chiamati monosaccaridi con formula generale (CH2O)n dove n è tre o più.Un tipico monosaccaride ha la struttura H- (CHOH)X(C = O) - (CHOH)y-H, cioè una aldeide o chetone con molti gruppi idrossilici aggiunti, di solito uno su ciascun atomo di carbonio che non fa parte del gruppo funzionale aldeidico o chetonico. Esempi di monosaccaridi sono glucosio, fruttosio e gliceraldeidi. Tuttavia, alcune sostanze biologiche comunemente chiamate "monosaccaridi" non sono conformi a questa formula (ad esempio acidi uronici e deossi-zuccheri come il fucosio) e ci sono molte sostanze chimiche che si conformano a questa formula ma non sono considerate monosaccaridi (ad esempio formaldeide CH2O e inositolo (CH2O)6).[13]

La forma a catena aperta di un monosaccaride spesso coesiste con una forma ad anello chiuso in cui il gruppo aldeidico / chetone carbonile di carbonio (C = O) e il gruppo ossidrile (-OH) reagiscono formando un emiacetale con un nuovo ponte C-O-C.

I monosaccaridi possono essere collegati tra loro in cosiddetti polisaccaridi (o oligosaccaridi) in una grande varietà di modi. Molti carboidrati contengono una o più unità monosaccaride modificate che hanno sostituito o rimosso uno o più gruppi. Ad esempio, il desossiribosio, un componente del DNA, è una versione modificata del ribosio; la chitina è composta da unità ripetute di N-acetil glucosamina, una forma contenente glucosio contenente azoto.

Divisione

I carboidrati sono poliidrossialdeidi, chetoni, alcoli, acidi, i loro derivati ​​semplici ei loro polimeri hanno legami del tipo acetale. Possono essere classificati in base al loro grado di polimerizzazione e possono essere inizialmente divisi in tre gruppi principali, ovvero zuccheri, oligosaccaridi e polisaccaridi[14]

I principali carboidrati nella dieta
Classe (DP *) Sottogruppo componenti
Zuccheri (1-2) monosaccaridi Glucosio, galattosio, fruttosio, xilosio
disaccaridi Saccarosio, lattosio, maltosio, trealosio
polioli Sorbitolo, mannitolo
Oligosaccaridi (3-9) Malto-oligosaccaridi maltodestrine
Altri oligosaccaridi Raffinoso, stachiosio, frutto-oligosaccaridi
Polisaccaridi (> 9) Amido Amilosio, amilopectina, amidi modificati
Polisaccaridi non amilacei Glicogeno, cellulosa, emicellulosa, pectine, idrocolloidi

DP * = grado di polimerizzazione

monosaccaridi

Articolo principale: Monosaccaride
D-glucosio è un aldoesose con la formula (C · H2O)6. Gli atomi rossi evidenziano il gruppo aldeidico e gli atomi blu evidenziano il centro asimmetrico più lontano dall'aldeide; perché questo -OH è sulla destra della proiezione di Fischer, questo è uno zucchero D.

I monosaccaridi sono i carboidrati più semplici in quanto non possono essere idrolizzati a carboidrati più piccoli. Sono aldeidi o chetoni con due o più gruppi ossidrile. La formula chimica generale di un monosaccaride non modificato è (C • H2O)n, letteralmente un "idrato di carbonio". I monosaccaridi sono importanti molecole di combustibile, nonché elementi costitutivi degli acidi nucleici. I monosaccaridi più piccoli, per i quali n = 3, sono diidrossiacetone e D- e L-gliceraldeidi.

Classificazione dei monosaccaridi

Gli anomalie α e β del glucosio. Notare la posizione del gruppo ossidrile (rosso o verde) sul carbonio anemico relativo al CH2Gruppo OH legato al carbonio 5: o hanno configurazioni identiche assolute (R, R o S, S) (α) o configurazioni assolute opposte (R, S o S, R) (β).[15]

I monosaccaridi sono classificati in base a tre diverse caratteristiche: il posizionamento del suo gruppo carbonile, il numero di atomi di carbonio che contiene e la sua prontezza chirale. Se il gruppo carbonile è un'aldeide, il monosaccaride è un aldoso; se il gruppo carbonile è un chetone, il monosaccaride è un chetoso. I monosaccaridi con tre atomi di carbonio sono chiamati triosi, quelli con quattro sono chiamati tetrosi, cinque sono chiamati pentosi, sei sono esosi e così via.[16] Questi due sistemi di classificazione sono spesso combinati. Ad esempio, il glucosio è un aldoesosio (un aldeide di sei carbonio), il ribosio è un alopoposio (un aldeide di cinque carbonio) e il fruttosio è un chetoesosio (un chetone di sei carbonio).

Ogni atomo di carbonio con un gruppo ossidrile (-OH), ad eccezione del primo e dell'ultimo carbonio, è asimmetrico, rendendoli centri stereo con due possibili configurazioni ciascuno (R o S). A causa di questa asimmetria, può esistere un numero di isomeri per ogni data formula di monosaccaride. Usando la regola di Le Bel-van't Hoff, il D-glucosio aldoesoso, ad esempio, ha la formula (C · H2O)6, di cui quattro dei suoi sei atomi di carbonio sono stereogenici, rendendo D-glucosio uno di 24= 16 possibili stereoisomeri. Nel caso di gliceraldeidi, un aldotriosio, esiste una coppia di possibili stereoisomeri, che sono enantiomeri ed epimeri. 1, 3-diidrossiacetone, il chetosio corrispondente alle gliceraldeidi aldose, è una molecola simmetrica senza centri stereo. L'assegnazione di D o L è fatta secondo l'orientamento del carbonio asimmetrico più lontano dal gruppo carbonile: in una proiezione Fischer standard se il gruppo idrossile è a destra la molecola è uno zucchero D, altrimenti è uno zucchero L. I prefissi "D-" e "L-" non devono essere confusi con "d-" o "l-", che indicano la direzione in cui lo zucchero ruota la luce polarizzata piana. Questo uso di "d-" e "l-" non è più seguito nella chimica dei carboidrati.[17]

Isomerismo a catena ad anello diritto

Il glucosio può esistere sia in forma lineare sia in forma di anello.

Il gruppo aldeidico o chetone di un monosaccaride a catena lineare reagirà in modo reversibile con un gruppo ossidrile su un atomo di carbonio diverso per formare un emiacetale o emichetale, formando un anello eterociclico con un ponte di ossigeno tra due atomi di carbonio.Gli anelli con cinque e sei atomi sono chiamati rispettivamente forme furanosio e piranosio ed esistono in equilibrio con la forma a catena lineare.[18]

Durante la conversione dalla forma a catena lineare alla forma ciclica, l'atomo di carbonio contenente l'ossigeno carbonile, chiamato carbonio anomerico, diventa un centro stereogenico con due possibili configurazioni: l'atomo di ossigeno può assumere una posizione sia al di sopra o al di sotto del piano del squillare. La risultante coppia di stereoisomeri è chiamata anomers. Nel α anomero, il sostituente -OH sul carbonio anomico poggia sul lato opposto (trans) dell'anello dal CH2Ramo laterale OH. La forma alternativa, in cui il CH2Il sostituente OH e l'ossidrile anomico si trovano sullo stesso lato (cis) del piano dell'anello, è chiamato β anomero.

Utilizzare negli organismi viventi

I monosaccaridi sono la principale fonte di combustibile per il metabolismo, essendo usati sia come fonte di energia (il glucosio è il più importante in natura) sia in biosintesi. Quando i monosaccaridi non sono immediatamente necessari per molte cellule, vengono spesso convertiti in forme più efficienti sotto il profilo dello spazio, spesso polisaccaridi. In molti animali, compresi gli esseri umani, questa forma di conservazione è il glicogeno, specialmente nelle cellule del fegato e dei muscoli. Nelle piante, l'amido è usato per lo stesso scopo. Il carboidrato più abbondante, la cellulosa, è un componente strutturale della parete cellulare delle piante e molte forme di alghe. Il ribosio è un componente dell'RNA. Il desossiribosio è un componente del DNA. Il lisosseo è un componente della lxxoflavina presente nel cuore umano.[19]Ribosio e xilulosio si verificano nella via del pentoso fosfato. Il galattosio, un componente dello zucchero del latte lattosio, si trova nei galattolipidi nelle membrane delle cellule vegetali e nelle glicoproteine ​​in molti tessuti. Il mannosio si trova nel metabolismo umano, specialmente nella glicosilazione di alcune proteine. Il fruttosio, o zucchero di frutta, si trova in molte piante e negli esseri umani, viene metabolizzato nel fegato, assorbito direttamente nell'intestino durante la digestione e trovato nello sperma. Il trealosio, un importante zucchero di insetti, viene rapidamente idrolizzato in due molecole di glucosio per supportare il volo continuo.

disaccaridi

Il saccarosio, noto anche come zucchero da tavola, è un comune disaccaride. È composto da due monosaccaridi: D-glucosio (a sinistra) e D-fruttosio (a destra).
Articolo principale: Disaccaride

Due monosaccaridi uniti sono chiamati disaccaridi e questi sono i polisaccaridi più semplici. Gli esempi includono saccarosio e lattosio. Sono composte da due unità monosaccaride legate insieme da un legame covalente noto come legame glicosidico formato attraverso una reazione di disidratazione, con conseguente perdita di un atomo di idrogeno da un monosaccaride e un gruppo ossidrile dall'altro. La formula dei disaccaridi non modificati è C12H22O11. Sebbene ci siano numerosi tipi di disaccaridi, una manciata di disaccaridi sono particolarmente notevoli.

Il saccarosio, raffigurato a destra, è il disaccaride più abbondante e la forma principale in cui i carboidrati vengono trasportati nelle piante. È composto da una molecola D-glucosio e una molecola D-fruttosio. Il nome sistematico del saccarosio, O-α-D-glucopiranosil- (1 → 2) -D-fruttofuranoside, indica quattro cose:

  • I suoi monosaccaridi: glucosio e fruttosio
  • I loro tipi di anello: il glucosio è un piranosio e il fruttosio è un furanosio
  • Come sono collegati tra loro: l'ossigeno sul carbonio numero 1 (C1) del glucosio α-D è legato al C2 del D-fruttosio.
  • Il -oside il suffisso indica che il carbonio anomico di entrambi i monosaccaridi partecipa al legame glicosidico.

Il lattosio, un disaccaride composto da una molecola D-galattosio e una molecola D-glucosio, si trova naturalmente nel latte dei mammiferi. Il nome sistematico per il lattosio è O-β-D-galactopyranosyl- (1 → 4) -D-glucosio. Altri disaccaridi degni di nota comprendono il maltosio (due D-glucosio legati a-1,4) e cellulobiosio (due D-glucosio legati β-1,4). I disaccaridi possono essere classificati in due tipi: disaccaridi riducenti e non riducenti. Se il gruppo funzionale è presente nel legame con un'altra unità zuccherina, si parla di un disaccaride riducente o di un biosio.

Nutrizione

Prodotti di grano: fonti ricche di carboidrati

Carboidrati consumati in rese alimentari 3.87 chilocalorie di energia per grammo per zuccheri semplici,[20] e da 3,57 a 4,12 kilocalorie per grammo per carboidrati complessi nella maggior parte degli altri alimenti.[21] Relativamente alti livelli di carboidrati sono associati con alimenti trasformati o cibi raffinati fatti da piante, tra cui dolci, biscotti e caramelle, zucchero da tavola, miele, bibite, pane e cracker, marmellate e prodotti a base di frutta, pasta e cereali per la colazione. Minori quantità di carboidrati sono generalmente associate a cibi non raffinati, inclusi fagioli, tuberi, riso e frutta non raffinata.[22] Gli alimenti a base animale hanno generalmente i livelli più bassi di carboidrati, sebbene il latte contenga un'alta percentuale di lattosio.

Gli organismi in genere non possono metabolizzare tutti i tipi di carboidrati per produrre energia. Il glucosio è una fonte di energia quasi universale e accessibile. Molti organismi hanno anche la capacità di metabolizzare altri monosaccaridi e disaccaridi, ma il glucosio viene spesso metabolizzato per primo. In Escherichia coliper esempio, l'operone lac esprimerà enzimi per la digestione del lattosio quando è presente, ma se sono presenti sia il lattosio che il glucosio lac l'operone viene rimosso, con il risultato che il glucosio viene usato per primo (vedi: Diauxie). I polisaccaridi sono anche fonti di energia comuni. Molti organismi possono facilmente abbattere gli amidi in glucosio; la maggior parte degli organismi, tuttavia, non può metabolizzare cellulosa o altri polisaccaridi come la chitina e gli arabinoxilani. Questi tipi di carboidrati possono essere metabolizzati da alcuni batteri e protisti.Ruminanti e termiti, ad esempio, utilizzano microrganismi per trattare la cellulosa. Anche se questi carboidrati complessi non sono molto digeribili, rappresentano un importante elemento dietetico per l'uomo, chiamato fibra alimentare. La fibra migliora la digestione, tra gli altri benefici.[23]

Sulla base degli effetti sul rischio di malattie cardiache e obesità in adulti di mezza età altrimenti sani,[24] l'Institute of Medicine raccomanda che gli adulti americani e canadesi ottengano tra il 45-65% dell'energia dietetica dai carboidrati integrali.[25] L'Organizzazione per l'alimentazione e l'agricoltura e l'Organizzazione mondiale della sanità raccomandano congiuntamente che le linee guida alimentari nazionali fissano un obiettivo del 55-75% dell'energia totale dai carboidrati, ma solo il 10% direttamente dagli zuccheri (il loro termine per i carboidrati semplici).[26]

Classificazione

I nutrizionisti fanno spesso riferimento ai carboidrati come semplici o complessi. Tuttavia, la distinzione esatta tra questi gruppi può essere ambigua. Il termine carboidrati complessi è stato utilizzato per la prima volta nella pubblicazione del comitato di selezione del senato su nutrizione e bisogni umani negli Stati Uniti Obiettivi dietetici per gli Stati Uniti (1977) dove si intendeva distinguere gli zuccheri dagli altri carboidrati (che erano percepiti come nutrizionalmente superiori).[27] Tuttavia, il rapporto mette "frutta, verdura e cereali integrali" nella colonna di carboidrati complessi, nonostante il fatto che questi possano contenere zuccheri e polisaccaridi. Questa confusione persiste poiché oggi alcuni nutrizionisti usano il termine carboidrato complesso per riferirsi a qualsiasi tipo di saccaride digeribile presente in un alimento intero, dove si trovano anche fibre, vitamine e minerali (al contrario dei carboidrati trasformati, che forniscono energia ma pochi altri nutrienti) . L'uso standard, tuttavia, è quello di classificare i carboidrati in modo chimico: semplici se sono zuccheri (monosaccaridi e disaccaridi) e complessi se sono polisaccaridi (o oligosaccaridi).[28]

In ogni caso, la distinzione chimica semplice o complessa ha poco valore nel determinare la qualità nutrizionale dei carboidrati.[28] Alcuni carboidrati semplici (ad esempio fruttosio) aumentano lentamente la glicemia, mentre alcuni carboidrati complessi (amidi), specialmente se lavorati, aumentano rapidamente la glicemia. La velocità della digestione è determinata da una varietà di fattori tra cui quali altri nutrienti vengono consumati con i carboidrati, come viene preparato il cibo, le differenze individuali nel metabolismo e la composizione chimica dei carboidrati.[29]

L'USDA Linee guida dietetiche per gli americani 2010 richiedere un consumo da moderato ad alto contenuto di carboidrati da una dieta bilanciata che includa sei porzioni da un litro di cereali ogni giorno, almeno la metà da fonti di cereali integrali e il resto da arricchiti.[30]

L'indice glicemico (GI) e i concetti di carico glicemico sono stati sviluppati per caratterizzare il comportamento alimentare durante la digestione umana. Classificano gli alimenti ricchi di carboidrati in base alla rapidità e all'ampiezza del loro effetto sui livelli di glucosio nel sangue. L'indice glicemico è una misura della velocità con cui il glucosio alimentare viene assorbito, mentre il carico glicemico è una misura del glucosio totale assorbibile negli alimenti. L'indice di insulina è un metodo di classificazione simile, più recente, che classifica gli alimenti in base ai loro effetti sui livelli di insulina nel sangue, che sono causati dal glucosio (o dall'amido) e alcuni aminoacidi nel cibo.

Effetti della restrizione di carboidrati nella dieta

Vedi anche: dieta a basso contenuto di carboidrati

I carboidrati sono una fonte comune di energia negli organismi viventi; tuttavia, nessun singolo carboidrato è un nutriente essenziale per l'uomo.[31] Gli esseri umani sono in grado di ottenere tutto il loro fabbisogno di energia da proteine ​​e grassi, anche se rimane il potenziale per alcuni effetti negativi sulla salute di restrizione dei carboidrati estremi, poiché il problema non è stato ancora studiato approfonditamente.[31] Tuttavia, nel caso delle fibre alimentari - carboidrati indigeribili che non sono una fonte di energia - un'assunzione inadeguata può portare a significativi aumenti della mortalità.[32][33]

A seguito di una dieta che consiste in quantità molto basse di carboidrati giornalieri per diversi giorni, di solito si traducono in livelli più alti di corpi chetonici del sangue rispetto a una dieta isocalorica con contenuto proteico simile. Questo livello relativamente alto di corpi chetonici è comunemente noto come chetosi e viene spesso confuso con la condizione potenzialmente fatale che si riscontra spesso nei diabetici di tipo 1 noti come chetoacidosi diabetica. Qualcuno che soffre di chetoacidosi avrà livelli molto più alti di corpi chetonici del sangue insieme ad alti livelli di zucchero nel sangue, disidratazione e squilibrio elettrolitico.

Gli acidi grassi a catena lunga non possono attraversare la barriera emato-encefalica, ma il fegato può distruggerli per produrre chetoni. Tuttavia, gli acidi grassi a catena media ottanoica ed eptanoica possono attraversare la barriera e essere utilizzati dal cervello, che normalmente si basa sul glucosio per la sua energia.[34][35][36]La gluconeogenesi consente agli esseri umani di sintetizzare parte del glucosio da specifici amminoacidi: dalla spina dorsale del glicerolo nei trigliceridi e in alcuni casi dagli acidi grassi.

Metabolismo

Articolo principale: Metabolismo dei carboidrati

Il metabolismo dei carboidrati denota i vari processi biochimici responsabili della formazione, della rottura e dell'interconversione dei carboidrati negli organismi viventi.

Il carboidrato più importante è il glucosio, uno zucchero semplice (monosaccaride) che viene metabolizzato da quasi tutti gli organismi conosciuti. Il glucosio e altri carboidrati fanno parte di un'ampia varietà di vie metaboliche attraverso le specie: le piante sintetizzano i carboidrati dall'anidride carbonica e dall'acqua mediante la fotosintesi che immagazzina l'energia assorbita internamente, spesso sotto forma di amido o lipidi. I componenti vegetali sono consumati da animali e funghi e utilizzati come combustibile per la respirazione cellulare.L'ossidazione di un grammo di carboidrati produce circa 9 kJ (4 kcal) di energia, mentre l'ossidazione di un grammo di lipidi produce circa 38 kJ (9 kcal). Il corpo umano immagazzina da 300 a 500 g di carboidrati a seconda del peso corporeo, con il muscolo scheletrico che contribuisce a una grande porzione del deposito.[37] L'energia ottenuta dal metabolismo (ad esempio l'ossidazione del glucosio) viene solitamente immagazzinata temporaneamente all'interno delle cellule sotto forma di ATP.[38] Organismi capaci di respirazione anaerobica e aerobica che metabolizza il glucosio e l'ossigeno (aerobico) per rilasciare energia con anidride carbonica e acqua come sottoprodotti.

Catabolismo

Il catabolismo è la reazione metabolica che le cellule subiscono per abbattere molecole più grandi, estraendo energia. Esistono due principali vie metaboliche del catabolismo del monosaccaride: la glicolisi e il ciclo dell'acido citrico.

Nella glicolisi, gli oligo / polisaccaridi vengono prima clivati ​​a monosaccaridi più piccoli da enzimi chiamati glicosidi idrolasi. Le unità di monosaccaridi possono quindi entrare nel catabolismo dei monosaccaridi. Un investimento di 2 ATP è richiesto nelle fasi iniziali della glicolisi per fosforilare il glucosio a 6-fosfato (G6P) e il fruttosio 6-fosfato (F6P) a fruttosio 1,6-bifosfato (FBP), spingendo così la reazione in avanti in modo irreversibile.[39] In alcuni casi, come per gli esseri umani, non tutti i tipi di carboidrati sono utilizzabili poiché non sono presenti gli enzimi digestivi e metabolici necessari.

Chimica dei carboidrati

La chimica dei carboidrati è un ramo importante ed economicamente importante della chimica organica. Alcune delle principali reazioni organiche che coinvolgono i carboidrati sono:

  • Acetalizzazione di carboidrati
  • Reazione di cianidrina
  • Trasformazione di Lobry de Bruyn-van Ekenstein
  • Riorganizzazione di Amadori
  • Nef reazione
  • Degrado di Wohl
  • Reazione di Koenigs-Knorr
  • Digestione di carboidrati

Guarda anche

  • bioplastica
  • Fermentazione
  • Glycobiology
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