Microbiologia (Italiano)

Le biomolecole più abbondanti sulla terra sono i carboidrati. Da un punto di vista chimico, i carboidrati sono principalmente una combinazione di carbonio e acqua, e molti di loro hanno la formula empirica (CH2O)n, dove n è il numero di unità ripetute., Questa visione rappresenta queste molecole semplicemente come catene di atomi di carbonio ” idratate “in cui le molecole d’acqua si attaccano a ciascun atomo di carbonio, portando al termine “carboidrati”.”Sebbene tutti i carboidrati contengano carbonio, idrogeno e ossigeno, ce ne sono alcuni che contengono anche azoto, fosforo e/o zolfo. I carboidrati hanno una miriade di funzioni diverse. Sono abbondanti negli ecosistemi terrestri, molte forme di cui usiamo come fonti di cibo. Queste molecole sono anche parti vitali delle strutture macromolecolari che memorizzano e trasmettono informazioni genetiche (cioè DNA e RNA)., Sono la base di polimeri biologici che conferiscono resistenza a vari componenti strutturali degli organismi (ad esempio, cellulosa e chitina) e sono la fonte primaria di accumulo di energia sotto forma di amido e glicogeno.

Monosaccaridi: Quelli dolci

In biochimica, i carboidrati sono spesso chiamati saccaridi, dal greco sakcharon, che significa zucchero, anche se non tutti i saccaridi sono dolci. I carboidrati più semplici sono chiamati monosaccaridi o zuccheri semplici., Sono i mattoni (monomeri) per la sintesi di polimeri o carboidrati complessi, come verrà discusso ulteriormente in questa sezione. I monosaccaridi sono classificati in base al numero di carboni nella molecola. Le categorie generali sono identificate utilizzando un prefisso che indica il numero di atomi di carbonio e il suffisso –o, che indica un saccaride; ad esempio, triosio (tre atomi di carbonio), tetrosio (quattro atomi di carbonio), pentoso (cinque atomi di carbonio) ed esoso (sei atomi di carbonio) (Figura 1). L’esosio D-glucosio è il monosaccaride più abbondante in natura., Altri monosaccaridi esosi molto comuni e abbondanti sono il galattosio, usato per fare il lattosio dello zucchero del latte disaccaride e il fruttosio dello zucchero della frutta.

Figura 1. I monosaccaridi sono classificati in base alla posizione del gruppo carbonilico e al numero di carboni nella spina dorsale.

I monosaccaridi di quattro o più atomi di carbonio sono in genere più stabili quando adottano strutture cicliche o anulari., Queste strutture ad anello derivano da una reazione chimica tra gruppi funzionali alle estremità opposte della catena di carbonio flessibile dello zucchero, vale a dire il gruppo carbonile e un gruppo idrossile relativamente distante. Il glucosio, ad esempio, forma un anello a sei membri (Figura 2).

Figura 2. (a) Un monosaccaride lineare (glucosio in questo caso) forma una struttura ciclica. (b) Questa illustrazione mostra una rappresentazione più realistica della struttura ciclica del monosaccaride., Nota in questi diagrammi strutturali ciclici, gli atomi di carbonio che compongono l’anello non sono mostrati esplicitamente.

Disaccaridi

Due molecole di monosaccaridi possono legarsi chimicamente per formare un disaccaride. Il nome dato al legame covalente tra i due monosaccaridi è un legame glicosidico., Legami glicosidici forma tra gruppi ossidrilici di due molecole di saccaride, un esempio di sintesi di disidratazione descritto nella sezione precedente di questo capitolo:

Comune disaccaridi sono il grano zucchero maltosio, costituito da due molecole di glucosio; latte, zucchero, lattosio, fatta di galattosio e una molecola di glucosio; e la tabella di zucchero saccarosio, fatta di glucosio e una di fruttosio molecola (Figura 3).

Figura 3. Disaccaridi comuni includono maltosio, lattosio e saccarosio.,

Polisaccaridi

I polisaccaridi, chiamati anche glicani, sono grandi polimeri composti da centinaia di monomeri monosaccaridi. A differenza dei mono e disaccaridi, i polisaccaridi non sono dolci e, in generale, non sono solubili in acqua. Come i disaccaridi, le unità monomeriche dei polisaccaridi sono collegate tra loro da legami glicosidici.

I polisaccaridi sono molto diversi nella loro struttura., Tre dei polisaccaridi biologicamente più importanti-amido, glicogeno e cellulosa—sono tutti composti da unità di glucosio ripetitive, sebbene differiscano nella loro struttura (Figura 4). La cellulosa è costituita da una catena lineare di molecole di glucosio ed è un componente strutturale comune delle pareti cellulari nelle piante e in altri organismi. Il glicogeno e l’amido sono polimeri ramificati; il glicogeno è la molecola primaria di accumulo di energia negli animali e nei batteri, mentre le piante immagazzinano principalmente energia nell’amido., Anche l’orientamento dei legami glicosidici in questi tre polimeri è diverso e, di conseguenza, le macromolecole lineari e ramificate hanno proprietà diverse.

Le molecole di glucosio modificate possono essere componenti fondamentali di altri polisaccaridi strutturali. Esempi di questi tipi di polisaccaridi strutturali sono la N-acetil glucosamina (NAG) e l’acido N-acetil muramico (NAM) trovato nel peptidoglicano della parete cellulare batterica. I polimeri di NAG formano chitina, che si trova nelle pareti cellulari fungine e nell’esoscheletro degli insetti.,

Figura 4. Amido, glicogeno e cellulosa sono tre dei polisaccaridi più importanti. Nella riga superiore, gli esagoni rappresentano singole molecole di glucosio. Le micrografie (riga inferiore) mostrano granuli di amido di frumento colorati con iodio (a sinistra), granuli di glicogeno (G) all’interno della cellula di un cianobatterio (al centro) e fibre di cellulosa batterica (a destra)., (credito “iodio granuli”: la modifica, il lavoro di Kiselov Yuri; credito “granuli di glicogeno”: la modifica, il lavoro di Stöckel J, Elvitigala TR, Liberton M, Pakrasi HB; credito “cellulosa”: modificazione di lavoro da parte della Società Americana per Microbiologia)