I Disaccaridi e i Polisaccaridi.

Mauro Goretti - Programmatore - 

I Disaccaridi e i Polisaccaridi.

I monosaccaridi,in particolare il glucosio e le

molecole affini,hanno vita breve nelle cellule.

Vengono per lo più metabolizzati,per estrarne

l'energia chimica necessaria alle reazioni cellulari,

oppure saldati in catene di lunghezza variabile

in modo da costituire disaccaridi. I disaccaridi

sono spesso usati per immagazzinare o trasportare

energia di immediato utilizzo,sopratutto nelle

piante. Tra i disaccaridi hanno notevole rilievo

il saccarosio (zucchero da tavola:glucosio +

fruttosio),il lattosio (zucchero di latte:glucosio +

galattosio) e il maltosio (glucosio + glucosio;

si forma durante la digestione dell'amido).

Quando l'organismo ha bisogno di energia,

i disaccaridi vengono decomposti di nuovo

nelle loro subunità per mezzo dell'idrolisi.

Sostanze che fungono da riserva di energia

sono invece l'amido (nelle piante) e il

glicogeno (negli animali),entrambi polisaccaridi

costituiti da molecole di glucosio.

L'amido può presentarsi in forma di sinuose

catene lineari di un massimo di 1000 subunità

di glucosio o,più comunemente,di immense

sequenze ramificate di centinaia di migliaia

di molecole di glucosio. Il glicogeno è di

norma molto più piccolo,ma con più ramificazioni.

Molti organismi si servono dei polisaccaridi

come materiali strutturali:il più noto è la

cellulosa ,che forma la parete della cellula

vegetale e rappresenta circa metà della massa

di un tronco d'albero. Come l'amido,la cellulosa

è formata da una successione di molecole di

glucosio;tuttavia l'amido viene digerito con

facilità da moltissimi esseri viventi,mentre

solo pochi batteri (per esempio quelli del canale

digerente delle mucche e delle termiti) sono

capaci di scindere la cellulosa. Infatti nella

cellulosa i legami tra le subunità sono orientati

in modo che le molecole di glucosio abbiano un

gruppo – CH2 OH disposto alternativamente

sopra e sotto l'anello. Questa differenza di

orientamento impedisce agli enzimi digestivi

di attaccare i legami tra le subunità.

La cellulosa per la maggior parte degli animali

è quindi la “crusca” che attraversa indenne

l'apparato digerente. I polisaccaridi sono anche

la materia prima per la sintesi di molte altre

importanti molecole. Il duro rivestimento esterno

(esoscheletro) di insetti,granchi e ragni è formato

da chitina ,un polisaccaride in cui le subunità

di glucosio sono modificate. La stessa chitina

rende rigide,anche le pareti cellulari di molti

funghi. Le pareti cellulari dei batteri contengono

altri tipi di polisaccaridi modificati,così come

i fluidi lubrificanti nelle articolazioni e la

cornea trasparente dell'occhio.

Numerose molecole non strutturale incorporano

carboidrati come componenti essenziali;ciò

avviene ad esempio negli acidi nucleici,i veicoli

delle istruzioni ereditarie di tutti gli organismi.

Da ricordare infine alcuni componenti del muco,

diversi ormoni e parecchie molecole inglobate

nelle membrane cellulari,tra le quali gli

“agglutinogeni” che si trovano sulla parete dei

globuli rossi e definiscono il gruppo sanguigno.

I Lipidi

I lipidi (o grassi) comprendono una grande varietà

di molecole,accomunate dalla caratteristica di

essere insolubili in acqua. Infatti,esaminando la

struttura dei lipidi,si rileva la presenza di poche

regioni elettricamente cariche,come i gruppi

ossidrilici o altre frazioni polari. Quasi tutti i

legami sono a carattere covalente puro,carbonio-

carbonio o carbonio-idrogeno. Non essendo polari,

le molecole lipidiche non interagiscono con le

molecole d'acqua;perciò in generale i lipidi

non sono idrosolubili.

I lipidi si classificano in tre gruppi:

gli oli,i grassi e le cere ,di struttura simile ai

composti esclusivamente di carbonio,idrogeno e

ossigeno;

i fosfolipidi,simili agli oli come struttura ma

contenenti anche fosforo e azoto;

gli steroidi,con struttura ciclica a quattro anelli.

OLI,GRASSI E CERE.

Nella molecola di questi composti vi sono solo

atomi di carbonio,idrogeno e ossigeno,e di solito

non hanno strutture cicliche.

Grassi e oli si ottengono per condensazione

di una molecola di glicerina (una breve catena

di tre atomi di carbonio ciascuno con un gruppo

ossidrilico) con tre molecole di acidi grassi (lunghe

catene di carbonio che terminano con un gruppo

carbossilico (-COOH). Grassi e oli hanno un'alta

concentrazione di energia chimica,circa 9300

calorie per grammo (rispetto alle 4100 di zuccheri

o proteine). Vengono usati come riserva semi

permanente di energia da molti animali,ad

esempio gli orsi,che mangiano molto durante

l'estate e la primavera ricoprendosi di uno strato

di grasso che consente loro di affrontare il lungo

letargo invernale. La differenza tra un grasso

(solido a temperatura ambiente) e un olio (liquido

a temperatura ambiente) è determinata dagli acidi

grassi. Quelli dei grassi sono formati da catene di

atomi di carbonio con legami semplici,essendo

tutte le altre posizioni di legame occupate da atomi

di idrogeno. L'acido grasso che ne deriva (per

esempio l'acido stearico) si definisce saturo

perché possiede il massimo numero di atomi

possibile di idrogeno. Se tra gli atomi di carbonio

si formano uno o più doppi legami (con conseguente

minor numero di atomi di idrogeno),l'acido grasso

è detto insaturo (per esempio l'acido oleico).

Gli oli sono formati in prevalenza da acidi grassi

insaturi. La diversa consistenza di grassi e oli è

dovuta alla “nodosità” dei doppi legami,che

impedisce agli acidi grassi insaturi di avvicinarsi

l'uno all'altro come fanno invece quelli saturi.

Un olio si può trasformare in un grasso rompendo

i doppi legami tra gli atomi di carbonio,sostituendoli

con legami semplici e saturando con idrogeno le

valenze rimaste libere. Si ottiene così l'”olio

idrogenato”,uno degli ingredienti della margarina.

Nelle cere al posto della glicerina si trovano alcoli

superiori a catena lunga. Le foglie e i fusti di molte

piante terrestri sono ricoperti da una pellicola cerosa

impermeabile. Anche gli animali producono cere,

per esempio,per proteggere dall'acqua la pelliccia

dei mammiferi e l'esoscheletro degli insetti e,

in qualche caso,al fine di costruire strutture elaborate

come gli alveari.

I FOSFOLIPIDI

La membrana che separa la cellula dall'ambiente

esterno contiene parecchi tipi di fosfolipidi ,

sostanze che si distinguono dagli oli perché

uno degli acidi grassi è sostituito da un gruppo

fosfato sulla cui estremità si trova una corta

catena polare,che spesso contiene azoto.

A differenza delle “code” di acido grasso,

che sono insolubili in acqua,le “teste” che

contengono fosfato-azoto sono polari e

idrosolubili. I fosfolipidi hanno quindi due

terminazioni di comportamento opposto:

le teste idrofile (dal greco,”che amano l'acqua”)

e le code idrofobe (“che hanno repulsione per

l'acqua”).

GLI STEROIDI

A parte l'essere insolubili in acqua,gli steroidi

sono decisamente diversi rispetto agli altri lipidi.

Comune a tutti è la struttura centrale a quattro

anelli condensati,sui cui vertici sono inseriti vari

gruppi funzionali. La sintesi degli steroidi parte

dal colesterolo che,oltre ad essere il precursore

di altri steroidi,è quasi sempre presente nelle

membrane cellulari. Le funzioni degli steroidi

sono assai varie. Specialmente noti sono gli

ormoni sessuali dei vertebrati,gli ormoni che

regolano il bilancio idrosalino,i “tensioattivi”

biliari per l'emulsione dei grassi consumati

nella dieta e gli ormoni che regolano la muta

negli insetti.

LE PROTEINE

Le proteine svolgono numerose funzioni di importanza

centrale per gli organismi viventi,in primo luogo gli

enzimi ,particolari proteine che regolano la velocità

di tutte le reazioni chimiche endocellulari.

Poiché ogni enzima è rigorosamente specifico per

il tipo di reazione cui presiede,le cellule contengono

centinaia di enzimi diversi,uno per ogni reazione.

Altre proteine hanno funzioni strutturali come

l'elastina,che conferisce elasticità alla pelle;

le cheratine,proteine fibrose dei capelli,delle

corna e delle unghie;e la seta della tela dei ragni

e il bozzolo dei bachi. Altre vengono usate come

riserva di energia e di materiali (l'albumina nelle

uova,la caseina nel latte),per il trasporto (l'emoglobina

che si lega all'ossigeno nel sangue) e per il movimento

cellulare (le proteine contrattili nei muscoli).

Di natura proteica sono anche numerosi ormoni

(insulina,ormone della crescita),anticorpi e veleni,

come quello del serpente a sonagli.