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Carboidrati

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I carboidrati sono molecole biologiche e sono una delle quattro macromolecole più importanti degli organismi viventi.

Probabilmente hai sentito parlare di carboidrati in relazione all'alimentazione - ad esempio, hai mai sentito parlare di una dieta a basso contenuto di carboidrati? Sebbene i carboidrati godano di una cattiva reputazione, la realtà è che la giusta quantità di carboidrati non è affatto dannosa. Anzi, i carboidrati sono una parte importante del cibo che consumiamo quotidianamente, in quanto sono essenziali per il normale funzionamento degli organismi viventi. Mentre stai leggendo questo articolo, potresti aver fatto uno spuntino con dei biscotti o aver appena mangiato della pasta. Entrambi contengono carboidrati e alimentano il nostro corpo con energia! Non solo i carboidrati sono ottime molecole per immagazzinare energia, ma sono anche essenziali per la struttura e il riconoscimento delle cellule.

I carboidrati sono fondamentali per tutte le piante e gli animali, in quanto forniscono l'energia necessaria, soprattutto sotto forma di glucosio. Continua a leggere per scoprire i ruoli significativi di questi composti vitali.

Struttura chimica dei carboidrati

I carboidrati sono composti organici, come la maggior parte delle molecole biologiche. Ciò significa che contengono carbonio e idrogeno. Inoltre, i carboidrati hanno un terzo elemento: l'ossigeno. In base alla complessità della loro struttura, i carboidrati possono essere divisi in carboidrati semplici e carboidrati complessi, descritti nel dettaglio nei prossimi paragrafi.

Ricorda: i carboidrati sono costituiti da molti atomi di tutti e tre gli elementi in una lunga catena (polisaccaridi).

Struttura molecolare dei carboidrati

I carboidrati sono composti da molecole di zuccheri semplici - saccaridi. Pertanto, un singolo monomero di carboidrati è chiamato monosaccaride. Mono- significa "uno" e -saccaride "zucchero". I monosaccaridi possono essere rappresentati da strutture lineari o ad anello.

Carboidrati semplici

I carboidrati semplici si suddividono in monosaccaridi e disaccaridi e costituiscono piccole molecole composte da una o due molecole di zuccheri. Una delle loro caratteristiche principali è quella di essere solubili in acqua.

I monosaccaridi sono composti da una sola molecola di zucchero, per questo sono i mattoni (monomeri) di molecole più grandi di carboidrati chiamate polisaccaridi (polimeri). Esempi di monosaccaridi sono: glucosio, galattosio, fruttosio, desossiribosio e ribosio.

I disaccaridi sono composti da due molecole di zucchero (di- sta per "due"). Esempi dei disaccaridi più comuni sono: saccarosio, lattosio e maltosio.

Il saccarosio è composto da una molecola di glucosio e una di fruttosio. In natura si trova nelle piante, dove viene raffinato e utilizzato come zucchero da tavola.

Il lattosio è composto da una molecola di glucosio e una di galattosio. È uno zucchero presente nel latte.

Il maltosio è composto da due molecole di glucosio. È uno zucchero presente nella birra.

Carboidrati complessi

I carboidrati complessi sono anche definiti polisaccaridi. Come suggerisce il nome, i carboidrati complessi sono costituiti da una catena di molecole di zucchero più lunga rispetto a quella dei carboidrati semplici. Come i carboidrati semplici, anche i carboidrati complessi sono solubili in acqua.

I polisaccaridi (poli- significa "molti") sono grandi molecole composte da molte molecole di glucosio, cioè singoli monosaccaridi.

I polisaccaridi non sono zuccheri, anche se sono composti da unità di glucosio. Tre polisaccaridi molto importanti sono l'amido, il glicogeno e la cellulosa.

Funzione dei carboidrati

La funzione principale dei carboidrati è quella di fornire e immagazzinare energia.

I carboidrati forniscono energia per importanti processi cellulari, tra cui la respirazione cellulare. Sono immagazzinati sotto forma di amido nelle piante e di glicogeno negli animali e vengono scomposti per produrre ATP (adenosina trifosfato), la molecola che trasporta energia.

In aggiunta, i carboidrati hanno altre importanti funzioni:

  • Componenti strutturali delle cellule: la cellulosa, un polimero del glucosio, è essenziale per la struttura delle pareti cellulari.

  • Costituenti strutturali di macromolecole: i carboidrati sono componenti fondamentali delle macromolecole biologiche, in particolare degli acidi nucleici come il DNA e l'RNA. Gli acidi nucleici hanno come basi i carboidrati semplici desossiribosio e ribosio.

  • Riconoscimento cellulare: i carboidrati si attaccano alle proteine e ai lipidi, formando glicoproteine e glicolipidi. Il loro ruolo è quello di facilitare il riconoscimento cellulare, fondamentale quando le cellule si uniscono per formare tessuti e organi.

Test di Benedict

Il test di Benedict viene utilizzato per i carboidrati semplici e serve a individuare la presenza di zuccheri riducenti. Si chiama test di Benedict perché utilizza il reagente (o soluzione) di Benedict, dal nome del chimico statunitense che l'ha inventato. Il reagente è di colore blu. Il risultato del test è determinato dal colore che il reagente assume alla fine dell'esperimento.

Gli zuccheri riducenti sono chiamati così perché possono trasferire elettroni ad altri composti mediante un processo chiamato riduzione. Tutti i monosaccaridi sono zuccheri riducenti, così come alcuni disaccaridi, tra cui il maltosio e il lattosio.

Per eseguire il test, sono necessari:

  • Campione da analizzare, in forma liquida o solida. Se il campione è solido, bisogna prima scioglierlo in acqua.

  • Provetta, che deve essere completamente pulita e asciutta.

  • Reagente di Benedict.

Procedimento:

  1. Introduci 2 cm3 (2 ml) di campione in una provetta.

  2. Aggiungi la stessa quantità di reagente di Benedict.

  3. Metti la provetta in bagnomaria e riscalda per cinque minuti.

  4. Osserva il cambiamento e registra la variazione di colore.

Potresti imbatterti in spiegazioni che affermano che gli zuccheri riducenti sono presenti solo quando la soluzione diventa rossa o rosso mattone. Tuttavia, non è così. Gli zuccheri riducenti sono presenti quando la soluzione è verde, gialla, arancio-marrone o rosso mattone (vedi figura 1 e tabella 1).

Tabella 1. Test di Benedict: interpretazione dei risultati.

Risultato

Interpretazione

Nessun cambiamento di colore: la soluzione rimane blu

Non sono presenti zuccheri riducenti

La soluzione diventa verde

Sono presenti tracce di zuccheri riducenti

La soluzione diventa gialla

Sono presenti quantità minime di zuccheri riducenti

La soluzione diventa arancio-marrone

Sono presenti zuccheri riducenti in quantità moderate

La soluzione diventa rossa

Sono presenti zuccheri riducenti in quantità elevate

Carboidrati Test di Benedict per gli zuccheri riducenti StudySmarterFigura 1. Test di Benedict per gli zuccheri riducenti.

Gli zuccheri non riducenti non possono trasferire elettroni ad altri composti. L'esempio più comune di zuccheri non riducenti è il disaccaride saccarosio.

Non essendo uno zucchero riducente, il saccarosio non reagisce con il reattivo di Benedict, quindi la soluzione non cambia colore e rimane blu. Per verificarne la presenza, lo zucchero non riducente deve essere prima idrolizzato. Una volta scomposto, i suoi monosaccaridi, che sono zuccheri riducenti, reagiscono con il reagente di Benedict. Per effettuare l'idrolisi si usa l'acido cloridrico diluito.

L'idrolisi avviene quando una molecola viene scissa in due o più nuove molecole per effetto della sua interazione con una molecola d'acqua.

Per questo test sono necessari:

  • Campione da analizzare in forma liquida o solida. Se il campione è solido, bisogna prima scioglierlo in acqua.

  • Provette, che devono essere completamente pulite e asciutte.

  • Acido cloridrico diluito

  • Idrogenocarbonato di sodio

  • Tester di pH

  • Reagente di Benedict

Procedimento:

  1. Aggiungi 2 cm3 (2 ml) di campione in una provetta.

  2. Aggiungi la stessa quantità di acido cloridrico diluito.

  3. Metti la provetta in bagnomaria e riscalda per cinque minuti.

  4. Aggiungi idrogenocarbonato di sodio per neutralizzare la soluzione. Poiché il reagente di Benedict è alcalino, non funziona in soluzioni acide.

  5. Controlla il pH della soluzione con un tester di pH.

  6. Esegui ora il test di Benedict per gli zuccheri riducenti:

  • Aggiungi il reagente di Benedict alla soluzione appena neutralizzata.

  • Metti nuovamente la provetta a bagnomaria e riscalda per cinque minuti.

  • Osserva il cambiamento di colore. Fai riferimento alla tabella con i risultati e i significati riportata sopra. Se rilevi zuccheri riducenti, la conclusione è che il campione conteneva zucchero non riducenti, che sono poi stati scomposti in zuccheri riducenti a seguito dell'idrolisi.

Test iodio-amido

Il test allo iodio analizza l'amido, un carboidrato complesso (polisaccaride). La soluzione utilizzata è chiamata soluzione di ioduro di potassio ed è di colore giallo.

Per eseguire il test, sono necessari:

  • Campione da analizzare.

  • Provetta, che deve essere completamente pulita e asciutta.

  • Soluzione di ioduro di potassio.

Procedimento:

  1. Aggiungi 2 cm3 (2 ml) di campione in una provetta.

  2. Aggiungi alcune gocce di soluzione di ioduro di potassio e agita la provetta.

  3. Osserva il cambiamento di colore. Se la soluzione diventa blu-nera, l'amido è presente. Se non si verifica alcun cambiamento e la soluzione rimane gialla, significa che l'amido non è presente.

Questo test può essere eseguito anche su campioni solidi. Ad esempio, aggiungendo alcune gocce di soluzione di ioduro di potassio a una patata sbucciata o a un chicco di riso, il colore del reagente diventa blu-nero, poiché si tratta di alimenti amidacei.

Carboidrati - Punti chiave

  • I carboidrati sono molecole biologiche e sono composti organici, il che significa che contengono carbonio e idrogeno. In aggiunta, contengono anche ossigeno.
  • I carboidrati sono solubili in acqua.
  • I carboidrati semplici si suddividono in monosaccaridi e disaccaridi. I monosaccaridi sono composti da una sola molecola di zucchero, come il glucosio e il galattosio. I disaccaridi sono composti da due molecole di zucchero.
  • I carboidrati complessi sono polisaccaridi e sono formati da molte molecole di glucosio, cioè singoli monosaccaridi.
  • La funzione principale dei carboidrati è quella di fornire e immagazzinare energia.
  • I carboidrati hanno anche altre importanti funzioni: componenti strutturali delle cellule, costruzione di macromolecole e riconoscimento cellulare.

Domande frequenti riguardo Carboidrati

I quattro tipi principali di biomolecole sono: i carboidrati, le proteine, i lipidi e gli acidi nucleici. 

Lipidi, carboidrati e proteine sono biomolecole.

I monomeri delle biomolecole sono: i carboidrati semplici (per i carboidrati), gli aminoacidi (per le proteine), i nucleotidi (per gli acidi nucleici).

I carboidrati possono essere divisi in semplici (es: glucosio o saccarosio) e complessi (es: amido o glicogeno).

Non esistono carboidrati buoni o cattivi. Se ci riferiamo ai carboidrati in un contesto nutrizionale, in base alle esigenze soggettive ci saranno alimenti più adatti e altri meno adatti, anche in base al contenuto e alla tipologia di carboidrati in essi.

Quiz Finale Carboidrati

Definisci in breve i carboidrati.

I carboidrati sono molecole biologiche e sono una delle quattro macromolecole più importanti degli organismi viventi. 

Come vengono divisi i carboidrati?

Carboidrati semplici e complessi.

Quale tra i seguenti è un carboidrato semplice:

galattosio

Quale tra questi è un monosaccaride?

glucosio

Quale tra questi è un disaccaride?

Galattosio

Quale tra questi è un polisaccaride?

Glicogeno

Quali sono le funzioni principali dei carboidrati?

Fornire e immagazzinare energia 

Quali elementi si trovano nei carboidrati?

Carbonio, idrogeno e ossigeno.

Quali sono i carboidrati semplici?

Monosaccaridi e disaccaridi.

Quali sono i carboidrati complessi?

Polisaccaridi.

Come si chiama il monomero dei carboidrati?

Monosaccaride

Monosaccaridi e disaccaridi sono solubili in acqua.

Vero

A cosa serve l'energia fornita dai carboidrati?

Per importanti processi cellulari, tra cui la respirazione cellulare.

Al fine di produrre energia, in cosa vengono scomposti i carboidrati?

ATP

Come vengono immagazzinati i carboidrati nelle piante?

Sotto forma di amido.

Come vengono immagazzinati i carboidrati negli animali?

Sotto forma di glicogeno.

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