I glucidi

Il nome glucidi deriva dalla parola greca glukos, che significa “dolce”. Una buona parte dei glucidi ha infatti sapore dolce e per tale motivo essi sono anche definiti nel loro insieme zuccheri o, dal latino saccharum, saccaridi.

Sono soprattutto le piante verdi a produrre glucidi attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana, che converte, sfruttando l’ energia solare, anidride carbonica e acqua in glucosio e ossigeno, secondo la reazione:

E proprio il glucosio è il glucide più diffuso in natura. I vegetali stessi lo utilizzano sia come fonte energetica sia come elemento “strutturale”: la cellulosa che costituisce il fusto delle piante è infatti composta da numerose molecole di glucosio legate tra loro.

Negli animali avviene la trasformazione inversa: il glucosio, tramite la degradazione enzimatica viene convertito in anidride carbonica e acqua (grazie all’ossigeno proveniente dalla respirazione) in modo da generare l’energia (ATP) che sostiene le attività e i consumi delle cellule. Questa respirazione aerobia negli animali controbilancia quindi la fotosintesi dei vegetali.

Nel regno animale i glucidi vengono assunti attraverso la nutrizione, per essere poi utilizzati essenzialmente come fonte energetica. Nel corpo degli animali i glucidi sono presenti in percentuali significativamente inferiori rispetto ad altri macronutrienti. Nell’essere umano, in particolare, rappresentano solo l’1% dei costituenti del corpo. Tuttavia, nonostante costituiscano una presenza così esigua, i glucidi rivestono un’importanza fondamentale: basti pensare che il nostro cervello si “nutre” esclusivamente di glucosio.

▶ La composizione chimica e la classificazione dei glucidi

I glucidi sono composti organici di formula bruta generale C_n(H₂O)_n. Essi sono definiti perciò carboidrati, o composti ternari per la loro composizione limitata a carbonio, idrogeno e ossigeno.

A seconda del gruppo funzionale che ne caratterizza le molecole, i glucidi vengono differenziati in:

• aldosi, contenenti il gruppo funzionale delle aldeidi (R–CO–H);
• chetosi, contenenti il gruppo dei chetoni (R–CO–R ).

Grazie alla presenza del gruppo aldeidico o chetonico, i glucidi possono andare incontro a reazioni di ciclizzazione, che generano strutture ad anello.

In virtù della loro capacità di assumere strutture lineari o ad anello, i glucidi possono essere rappresentati graficamente con diverse formule. Le più comuni sono:

• la formula (o proiezione) aperta di Fischer, lineare;
• la formula (o proiezione) ciclica di Haworth, ad anello. Questa formula rappresenta la molecola secondo una prospettiva tridimensionale semplificata; in questa rappresentazione prospettica, la parte anteriore dell’anello viene rappresentata con una linea più spessa.

MONOMERI E POLIMERI

I glucidi possono essere costituiti da un’unica “molecola base” oppure da più molecole base concatenate l’una all’altra a formare composti più articolati. Le molecole base vengono chiamate monomeri; le unioni di più monomeri vengono chiamate polimeri.

Si chiamano monosaccaridi i glucidi formati da un solo monomero.

Quando due monosaccaridi uguali o diversi si associano fra loro si ottiene un disaccaride. Una molecola formata da 2 a 10 unità di monosaccaridi uniti in sequenza è definita oligosaccaride, mentre se ne contiene un numero maggiore di 10 (fino a migliaia di unità) è detta polisaccaride. I termini oligosaccaride e polisaccaride possono essere preceduti dal prefisso omo- quando tutti i monosaccaridi di base sono uguali, o dal prefisso etero- se sono diversi. Per esempio, l’amido è un omopolisaccaride, essendo composto da sequenze concatenate di migliaia di unità di glucosio.

I polisaccaridi sono detti glucidi complessi, a differenza dei monosaccaridi e degli oligosaccaridi, che rientrano nel gruppo dei glucidi semplici.

Nei glucidi, l’unione dei monomeri avviene attraverso un processo chiamato condensazione: le due molecole base si uniscono tra loro creando un polimero ed eliminando una molecola di acqua. Il legame che si crea prende il nome di legame glicosidico.

Il processo opposto alla condensazione è l’idrolisi che, attraverso l’addizione di una molecola di acqua, provoca la scissione dei legami che tengono unito un polimero.

▶ I monosaccaridi (o monosi)

I monosaccaridi sono glucidi costituiti da una sola molecola. Si presentano come sostanze cristalline, di colore bianco, hanno sapore dolce e sono solubili in acqua.

In base al numero di atomi di carbonio che compongono la molecola, i monosaccaridi si classificano in: triosi (3 atomi di carbonio), tetrosi (4 atomi di carbonio), pentosi (5 atomi di carbonio), esosi (6 atomi di carbonio) ed eptosi (7 atomi di carbonio).

Quelli che rivestono interesse nei processi nutritivi sono i pentosi e gli esosi.

I PENTOSI

I pentosi hanno tutti formula generale C₅H₁₀O₅ ma presentano formule di struttura diverse. I più importanti sono l’arabinosio, il ribosio e lo xilosio.

L’arabinosio è un costituente dei polisaccaridi della parete delle cellule vegetali. Si trova in sostanze come la gomma arabica, utilizzata dalle industrie alimentari come addensante.

Il ribosio è un costituente dell’RNA (acido ribonucleico).

Lo xilosio è un componente della parete cellulare delle cellule vegetali e si trova in natura esclusivamente sotto forma di polisaccaride. Da esso si ottiene lo xilitolo, dolcificante impiegato per produrre gomme da masticare e altri dolciumi acariogeni (cioè che non causano carie).

GLI ESOSI

Gli esosi sono i glucidi che forniscono energia a pronto rilascio al nostro organismo. Comprendono zuccheri di grande interesse nutrizionale e biologico, quali glucosio, fruttosio e galattosio. Hanno tutti formula generale C₆H₁₂O₆. Come nel caso dei pentosi, per cogliere la differenza tra un esoso e l’altro occorre prendere in considerazione le formule di struttura.

Glucosio (o destrosio)

Come abbiamo visto, il glucosio è il monosaccaride sintetizzato durante la fotosintesi clorofilliana. Tutti gli altri glucidi introdotti nel nostro corpo attraverso l’alimentazione vengono trasformati in questa sostanza, che è dunque lo zucchero fondamentale per l’organismo umano: cervello e globuli rossi si nutrono esclusivamente di esso.

In natura troviamo il glucosio sia in forma libera (non unito ad altri monomeri) sia come componente di oligosaccaridi e polisaccaridi, in frutta e vegetali. Per esempio, i datteri, le prugne e i fichi secchi sono tra gli alimenti che ne contengono la maggior percentuale. Le industrie alimentari lo ricavano attraverso idrolisi (cioè ”scomponendo” l’amido di cereali o delle patate).

Dal punto di vista chimico, il glucosio è un aldoesoso: si tratta cioè di un esoso caratterizzato dal gruppo funzionale delle aldeidi.

Del glucosio esistono due forme isomere (cioè composti che hanno stessa formula chimica ma differente disposizione degli atomi nello spazio): la forma D e la forma L, specularmente uguali. In natura prevale ampiamente la forma D. In soluzione acquosa, la struttura aperta del glucosio è in equilibrio con le due forme cicliche α e β. Il legame glicosidico con un altro saccaride può essere pertanto differenziato in α-glicosidico e β-glicosidico, a seconda della conformazione dell’ossidrile legato al carbonio 1.

Fruttosio (o levulosio)

Il fruttosio è un monosaccaride presente in abbondanza nel regno vegetale, soprattutto nella frutta, e nel miele. è dotato di un’elevata igroscopicità e per questa ragione viene aggiunto ai preparati quando si vuole evitarne o ritardarne l’essiccamento. È comunemente utilizzato dalle industrie alimentari per produrre cibi acariogeni.

La maggior parte del fruttosio che assumiamo viene convertita in glucosio a livello epatico. Per tale ragione il fruttosio non provoca gli stessi picchi nella glicemia del glucosio, cosa che lo rende adatto a produrre alimenti per diabetici. Tra gli zuccheri presenti in natura, il fruttosio è quello con potere edulcorante maggiore, quasi il doppio rispetto al comune zucchero da tavola.

Dal punto di vista chimico, il fruttosio è un chetoesoso, presenta cioè sei atomi di carbonio e il gruppo funzionale dei chetoni.

Galattosio

Il galattosio è un aldoesoso presente in piccole quantità nel nostro organismo. È presente soprattutto nella membrana delle cellule che nutrono e proteggono i neuroni (cellule gliali). L’unica fonte alimentare di questo glucide è il latte, dove lo si trova combinato al glucosio a formare il disaccaride lattosio. Per poter essere metabolizzato dall’organismo, deve essere convertito prima in glucosio.