3.2: Carboidrati

Polisaccaridi

Una lunga catena di monosaccaridi legati da legami glicosidici è nota come polisaccaride (poly- = “molti”). La catena può essere ramificata o non ramificata, e può contenere diversi tipi di monosaccaridi. Il peso molecolare può essere di 100.000 dalton o più, a seconda del numero di monomeri uniti. L’amido, il glicogeno, la cellulosa e la chitina sono esempi primari di polisaccaridi.

L’amido è la forma immagazzinata di zuccheri nelle piante ed è costituito da una miscela di amilosio e amilopectina (entrambi polimeri di glucosio). Le piante sono in grado di sintetizzare il glucosio, e il glucosio in eccesso, al di là dei bisogni energetici immediati della pianta, viene immagazzinato come amido in diverse parti della pianta, tra cui radici e semi. L’amido nei semi fornisce cibo per l’embrione mentre germina e può anche agire come fonte di cibo per gli esseri umani e gli animali. L’amido consumato dall’uomo viene scomposto da enzimi, come le amilasi salivari, in molecole più piccole, come il maltosio e il glucosio. Le cellule possono quindi assorbire il glucosio.

L’amido è costituito da monomeri di glucosio che sono uniti da legami glicosidici α 1-4 o α 1-6. I numeri 1-4 e 1-6 si riferiscono al numero di carbonio dei due residui che si sono uniti per formare il legame. Come illustrato nella Figura \(\PageIndex{6}}), l’amilosio è un amido formato da catene non ramificate di monomeri di glucosio (solo legami α 1-4), mentre l’amilopectina è un polisaccaride ramificato (legami α 1-6 nei punti di ramificazione).

Il glicogeno è la forma di stoccaggio del glucosio negli esseri umani e in altri vertebrati ed è costituito da monomeri di glucosio. Il glicogeno è l’equivalente animale dell’amido ed è una molecola altamente ramificata solitamente immagazzinata nelle cellule epatiche e muscolari. Ogni volta che i livelli di glucosio nel sangue diminuiscono, il glicogeno viene scisso per rilasciare glucosio in un processo noto come glicogenolisi.

La cellulosa è il biopolimero naturale più abbondante. La parete cellulare delle piante è per lo più fatta di cellulosa; questa fornisce supporto strutturale alla cellula. Il legno e la carta sono per lo più di natura cellulosica. La cellulosa è fatta di monomeri di glucosio che sono collegati da legami glicosidici β 1-4 (Figura \PageIndex{7}}).

Come mostrato nella Figura \(\PageIndex{7}}), ogni altro monomero di glucosio nella cellulosa è capovolto, e i monomeri sono stipati strettamente come lunghe catene estese. Questo dà alla cellulosa la sua rigidità e l’alta resistenza alla trazione, che è così importante per le cellule delle piante. Mentre il legame β 1-4 non può essere rotto dagli enzimi digestivi umani, gli erbivori come mucche, koala, bufali e cavalli sono in grado, con l’aiuto della flora specializzata nel loro stomaco, di digerire materiale vegetale ricco di cellulosa e usarlo come fonte di cibo. In questi animali, alcune specie di batteri e protisti risiedono nel rumine (parte del sistema digestivo degli erbivori) e secernono l’enzima cellulasi. Anche l’appendice degli animali da pascolo contiene batteri che digeriscono la cellulosa, dandole un ruolo importante nel sistema digestivo dei ruminanti. Le cellulasi possono scomporre la cellulosa in monomeri di glucosio che possono essere usati dall’animale come fonte di energia. Le termiti sono anche in grado di scomporre la cellulosa a causa della presenza di altri organismi nel loro corpo che secernono cellulasi.

I carboidrati servono varie funzioni in diversi animali. Gli artropodi (insetti, crostacei e altri) hanno uno scheletro esterno, chiamato esoscheletro, che protegge le loro parti interne del corpo (come si vede nell’ape in figura \(\PageIndex{8}). Questo esoscheletro è fatto della macromolecola biologica chitina, che è un polisaccaride contenente azoto. È fatta di unità ripetute di N-acetil-β-d-glucosamina, uno zucchero modificato. La chitina è anche uno dei principali componenti delle pareti cellulari dei funghi; i funghi non sono né animali né piante e formano un regno a sé nel dominio Eukarya.