carboidrati

carboidrati

La grande fonte di energia per la vita degli organismi

Il mondo organico è ricco di sostanze formate soltanto da carbonio, idrogeno e ossigeno. La gran parte di queste sono carboidrati, detti comunemente zuccheri, sostanze che provengono essenzialmente dalla fotosintesi clorofilliana. Nella fotosintesi si produce una sostanza organica, il glucosio. Da questa sostanza, per noi commestibile, attraverso complesse e articolate reazioni si formano altri carboidrati utilizzati dagli esseri viventi come fonte di energia e da cui sono ricavati manufatti come la carta del libro che stiamo ora leggendo

Piccoli carboidrati

Il glucosio è il carboidrato più importante per la vita delle piante: esse possono usarlo subito come fonte di energia, oppure immagazzinarlo sotto forma di amido e di cellulosa ‒ carboidrati formati da molte molecole di glucosio ‒ per usarlo quando serve.

Il modo in cui il glucosio viene formato durante la fotosintesi è il seguente:

anidride carbonica + acqua (luce del sole + enzimi) →  glucosio + ossigeno

Quindi bastano acqua, anidride carbonica e luce del sole per formare una delle sostanze più preziose per la stessa vita sulla Terra. Il glucosio si trova nei frutti zuccherini come l'uva: ha un sapore ancora più dolce del saccarosio, lo zucchero di canna e di barbabietola.

Il glucosio è un carboidrato semplice, o monosaccaride, cioè la sua molecola non può essere scomposta in molecole più piccole appartenenti ad altri carboidrati. Sono monosaccaridi anche il fruttosio e il galattosio. La molecola del fruttosio contiene gli stessi atomi di quella del glucosio, ma disposti in modo leggermente diverso: è il principale zucchero della frutta. Il galattosio è, per quantità, il secondo zucchero, dopo il glucosio, presente negli organismi animali e si ottiene dalla scomposizione del lattosio, lo zucchero del latte.

Dall'unione di due o più molecole di monosaccaridi, come già accennato, si formano altri carboidrati con molecole più grandi. Questi sono chiamati disaccaridi ‒ come il lattosio, formato da una molecola di glucosio e da una di galattosio ‒ se le molecole che si uniscono sono due, oppure polisaccaridi ‒ come l'amido e la cellulosa ‒ se le molecole che si uniscono sono più numerose.

Il saccarosio, per esempio, è un disaccaride: è formato da una molecola di fruttosio e da una di glucosio. È lo zucchero delle nostre tavole e si ottiene dalla barbabietola da zucchero e dalla canna da zucchero: infatti è chiamato anche zucchero di canna. L'Europa consuma quasi esclusivamente zucchero ricavato dalle barbabietole.

Grandi carboidrati

I polisaccaridi più importanti sono l'amido, la cellulosa e il glicogeno.

L'amido è la principale riserva di energia chimica delle piante che lo accumulano sotto forma di granuli nei semi, nei tuberi, nelle radici o nei frutti. Si forma dall'unione di molte molecole di glucosio. Esistono in natura molti tipi di amido. La farina, e quindi il pane, è formata soprattutto da amido. Patate, riso, granturco, fagioli, piselli contengono molto amido: infatti sono dette sostanze

amidacee.

La cellulosa si forma dall'unione di molte molecole di glucosio. È la principale componente delle pareti cellulari e dei tessuti fibrosi e legnosi delle piante: il cotone è praticamente cellulosa pura. Dalla cellulosa, con un trattamento chimico, si ottengono molte sostanze artificiali, come la celluloide, il rayon viscosa, il cellofan. La cellulosa non è commestibile per l'uomo, ma lo è per i ruminanti, come i bovini, e per le termiti. La cellulosa differisce dall'amido per il modo in cui sono collegate tra loro le molecole di glucosio. Infatti, gli stessi 'mattoni' molecolari, aggregandosi in modo diverso, possono costruire edifici del tutto differenti. La natura adotta soluzioni eleganti e sobrie!

Il glicogeno è la principale riserva di energia negli animali. Si forma dall'unione di molte molecole di glucosio. Si trova, per la maggior parte, nelle cellule del fegato in grossi granuli, formati, a loro volta, da granuli più piccoli. Il glicogeno, che è un prodotto del metabolismo del glucosio, conserva, sotto forma di energia chimica, l'energia solare immagazzinata durante la fotosintesi clorofilliana nel corso della quale si è formato il glucosio. Questa energia si può conservare anche per un lungo periodo e venire utilizzata dal metabolismo quando è necessario. Si può dire che il glicogeno è l'ultimo anello della 'sapiente' trasformazione naturale dell'energia solare in energia utile all'uomo.

Davanti allo specchio

Nel 1443 a Firenze è stato fabbricato un orologio che ruota le sue lancette in senso, per noi, antiorario, da destra a sinistra. L'orologio è molto bello e si trova nella cattedrale di S. Maria del Fiore. Accostiamo due orologi con lo stesso disegno del quadrante e delle lancette, ma con senso di rotazione diverso, uno orario e uno antiorario. Vediamo che un movimento delle lancette è l'immagine allo specchio dell'altro.

Guardiamo la nostra mano destra: è tridimensionale e asimmetrica, cioè non ha un centro, un asse, un piano, un punto di simmetria. Le due mani sono l'una l'immagine speculare dell'altra: infatti, l'immagine allo specchio della nostra mano sinistra è identica alla nostra mano destra e viceversa. Le due mani, proprio perché asimmetriche, non sono sovrapponibili: per sovrapporre, infatti, due oggetti si deve conservare la stessa disposizione nello spazio, nel nostro caso, per esempio, disponendo entrambe le mani con i palmi verso il basso. È facile verificare che in questo modo non è possibile sovrapporle. Lo stesso accade con i nostri piedi, ma non si potrebbe dire la stessa cosa di un elefante, le cui zampe sono sostanzialmente simmetriche: perciò le zampe sinistra e destra ‒ sia anteriori sia posteriori ‒ risultano sovrapponibili. Ma non provateci!

Lo stesso può accadere nel mondo delle infinitamente piccole molecole. Così esistono due tipi di molecole di glucosio, l'una l'immagine speculare dell'altra: poiché queste molecole sono asimmetriche esse non sono sovrapponibili. A queste due molecole corrispondono in effetti due tipi di glucosio diversi, anche se di pochissimo, che sono chiamati D-glucosio e L-glucosio. Ma questa piccolissima differenza basta a far sì che nel mondo naturale esista sempre e soltanto il D-glucosio, mentre l'altro è ottenibile solo per sintesi.

Le ciclodestrine

Le ciclodestrine sono carboidrati che generalmente contengono da sei a otto unità di D-glucosio. Sono tra i carboidrati più usati nell'industria. In quella farmaceutica per rendere i farmaci solubili in acqua, per trasformarli in polveri, per eliminare sapori o odori sgradevoli, per ridurre le irritazioni gastriche. Nell'industria tessile numerosi brevetti propongono tessuti con l'inclusione di destrine, in grado di rilasciare profumi o agenti repellenti per gli insetti: infatti le ciclodestrine inglobate nel tessuto funzionano come una spugna. Le ciclodestrine sono anche utilizzate per separare le due forme speculari D e L delle biomolecole preparate per sintesi: così come una chiave riconosce la sua serratura, alcune ciclodestrine si legano infatti soltanto alla forma D delle biomolecole e altre soltanto alla forma L.