I carboidrati sono le biomolecole più abbondanti della

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I carboidrati

sono le biomolecole più abbondanti della terra

Ruoli:

1)  zuccheri e amido sono i principali nutrienti dell’uomo: la demolizione degli zuccheri rappresenta la via di produzione di energia più

importante per le cellule non fotosintetiche

2)polimeri saccaridici sono elementi strutturali e protettivi nella parete cellulare di batteri e piante

3)Molte altre funzioni: glicoma

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Glicoma

,

A) glicoproteine sulle membrane biologiche,

B) glicoproteine secrete: ormoni glicoproteici, EPO eritropoietina la proteina non glicosiata ha solo il 10% di attività biologica ,

C) componenti della matrice extracellulare: proteoglicani, proteine legate a glicosamminoglicani

I proteoglicani sono costituiti da unità disaccaridiche ripetute molte volte contenenti un derivato di un amminozucchero es.

glucosammina o galattosammina

Negli animali i piu importanti glicosamminoglicani sono il

condroitinsolfato,l’eparina,il dermatan solfato e lo ialuronato

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Vi sono tre classi di carboidrati:

MONOSACCARIDI, OLIGOSACCARIDI, POLISACCARIDI

I monosaccaridi sono cos'tui' da una sola molecola di zucchero e si dividono in aldosi (contengono un gruppo aldeidico come glucosio, ribosio, gliceraldeide) e chetosi (contengono un gruppo chetonico come fru;osio, diidrossiacetone).

OLIGOSACCARIDI

SONO COSTITUITI DA CORTE CATENE DI UNITA ’ MONOSACCARIDICHE

I più abbondan' sono i disaccaridi come il saccarosio (glucosio + fru;osio), il la;osio (gala;osio + glucosio), il maltosio (glucosio + glucosio). I polisaccaridi sono zuccheri complessi compos' da un numero eleva'ssimo di unità monosaccaridiche.

POLISACCARIDI:

polimeri di zucchero con piu’ di 20 unità

monosaccaridiche. I polisaccaridi formano catene lineari (cellulosa) o

ramiﬁcate (glicogeno)

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Biosintesi dei carboidra2 presen2 negli alimen2

Principali vie metaboliche per la produzione di carboidra':

Fotosintesi (a;raverso una serie di reazioni note come ciclo di Calvin si forma glucosio)

Biosintesi del la6osio nei mammiferi (fonte principale di alimentazione dei neona').

La biosintesi del la;osio avviene nella ghiandola mammaria durante la la;azione e prevede la trasformazione di glucosio in la;osio.

Questo processo richiede l'intervento di qua;ro enzimi e due cofa;ori. Il glucosio può essere trasformato in gala6osio, mannosio, fru6osio, e saccarosio (canna da zucchero).

L'amido, lo zucchero maggiormente presente nella dieta giornaliera, viene sinte'zzato all'interno delle cellule vegetali. A questo processo prendono parte tre enzimi:

l'ADP-‐glucosio pirofosforilasi, l'amido sintasi e l'enzima

ramiﬁcante dell'amido.

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Diges2one dei carboidra2 alimentari

I glucidi alimentari, che includono l'amido (cereali, legumi, patate), il la;osio (∼ 50g/L la;e vaccino) e il saccarosio (fru;a) vengono digeri' in più fasi e in vari compar'men' dell'apparato digerente.

Fase orale

l'amilasi salivare converte l'amilosio e le catene lineari dell'amilopec'na in unità di maltosio

Fase pancrea2ca

l'amilasi pancrea2ca o amilopsina, una α-‐1,4-‐glicosidasi, converte le catene lineari dell'amilosio e dell'amilopec'na in unità di maltosio e isomaltosio. Quest'enzima non agisce sui legami α-‐1,6-‐glicosidici presen' nell'amilopec'na, pertanto si formano le destrine limite, molecole polisaccaridiche molto ramiﬁcate

Fase intes2nale

le disaccarasi agiscono sui disaccaridi liberando i rispeSvi

monosaccaridi. Appartengono a questo gruppo le α-‐glicosidasi (maltasi, saccarasi, isomaltasi) e le β-‐glicosidasi (la;asi).

Il glucosio e gli altri monosaccaridi dall'intes'no passano al sangue e poi al fegato.

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Monosaccaridi con uno scheletro carbonioso a quattro, cinque, sei, sette atomi di carbonio sono chiamati rispettivamente:

Tetrosi, pentosi, esosi ed eptosi

D-ribosio e 2-deossi-D-ribosio D-glucosio, e D-fruttosio

Gli aldopentosi hanno tre carboni chirali e quindi 2^3,o 8 stereoisomeri: 4 forme D E 4 FORME L

Gli aldoesosi hanno 4 carboni chirali e quindi 2⁴16 stereoisomeri: 8 forme D E 8 FORME L

Formula generale di un monosaccaride C

_n

(H

₂

O)

_n

Monosaccaride può essere un poliidrossialdeide o un poliidrossichetone

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In natura sono predominanti gli zuccheri D

GLI ZUCCHERI A 5 O A 6 ATOMI DI CARBONIO ESISTONO NORMALMENTE COME MOLECOLE CICLICHE

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Il carbonio carbonilico diventa un nuovo centro chiralico ed è definito carbonio anomerico

Lo zucchero ciclico può assumere una delle due forme differenti denominate alfa e beta, che sono definite anomeri una dell’altra

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Ogni gruppo scri;o a destra del carbonio in una proiezione di Fisher è dire;o in basso nella proiezione di Haworth

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Gli zuccheri possono essere ossida'

Zuccheri riducenti

Lattone: estere ciclico

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GLICOLISI

•  I carboidra' sono digeri' in molecole biochimicamente u'li come il glucosio che è il principale carboidrato presente nei sistemi viven1.

•  Nei mammiferi è l’unica sostanza nutriente u'lizzata dal cervello in condizioni nutrizionali normali (di non digiuno).

•  Perché proprio il glucosio? Ha una scarsa tendenza a

glicosilare non enzima'camente le proteine (gruppo aldeidico degli zuccheri + ammino gruppo delle proteine che così

modiﬁcate non funzionano) in quanto tende ad esistere nella

forma chiusa

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Via glicoli'ca

•  Comune a quasi tuS i 'pi di cellule sia procario'che sia eucario'che (nel

citoplasma).

•  E’ suddivisa in tre stadi: la strategia di ques' 3 passaggi iniziali è di intrappolare il glucosio all ’ interno della cellula e di formare un

composto che potrà essere facilmente scisso

in unità tricarboniose fosforilate

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Il glucosio entra nella cellula ad opera di speciﬁche proteine di trasporto e quindi fosforilato dall’ATP. Il glucosio 6-‐fosfato non può a;raversare la membrana plasma'ca in quanto non è substrato dei trasportatori di glucosio e, inoltre, l’aggiunta del fosfato ha un eﬀe;o destabilizzante.

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Bisfosfato e non difosfato perché i due gruppi fosforici non sono a;acca' dire;amente l’uno all’altro

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Formazione di ATP

•  L’ 1,3 bifosfoglicerato è una molecola ad elevato contenuto energe'co con un potenziale di

trasferimento del grupp P più elevato dell’ATP.

Quindi:

•  1,3-‐BPG + ADP + H

⁺

3-‐fosfoglicerato + ATP

Si erano formate 2 molecole di gliceraldeide 3-‐fosfato e quindi sono state prodo6e 2 molecole di ATP

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Reazione di ossido-riduzione intramolecolare

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Glu 165 agisce prima da base e poi da acido Istidina 95 agisce da acido e poi da base

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Ossidazione del gruppo aldeidico della gliceraldeide ad anidride mista (acil fosfato)

Reazione accoppiata: ossidazione reazione delta G negativo ,

fosforilazione delta G positivo

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Sito ativo enzima: residuo di cisteina, istidina, NAD+

Fase I aldeide reagisce con gruppo sulfidrilicod ella cisteina formando un’emiacetale

Perditaa dello ione idruro

Formazione dell’intermedio tioestere capitolo 16

struyer

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Esempio di fosforilazione a livello di substrato: non viene utilizzato O

²

Esempio di reazione accoppiata

(reazione sfavorita accoppiata ad una favorita

)

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Energia libera di idrolisi = fosfoglicerato -‐17,6 kJ/mole fosfoenolpiruvato -‐61,9 kJ/mole

i

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BILANCIO ENERGETICO

GLUCOSIO +2 ATP + 2NAD⁺+4ADP+2P

2piruvato +2ADP+2NADH+ 2H⁺+ 4ATP +2 H2O

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Si tra;a di una serie di reazioni che

inizialmente portano al consumo di 2 ATP per ogni molecola di glucosio, ma che poi perme;ono la

produzione di 4 ATP, con un guadagno

ne;o di 2 ATP

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Adrenalina: S'mola la liberazione nel sangue di glucosio dalle riserve epa'che S'mola la demolizione del glicogeno nel tessuto muscolare