I carboidrati

Che cos'è un monosaccaride? Fai due esempi e indica qual è la funzione principale dei monosaccaridi nella cellula.

Il glucosio e il fruttosio hanno la stessa formula molecolare, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, ma strutture diverse. Spiega quale tipo di isomeria le lega in base alle loro forme lineari e descrivi che cosa accade quando si sciolgono in acqua: quali forme assumono allora le loro molecole, che cosa sono gli anomeri α e β e quale relazione ha tale ciclizzazione con la formazione del legame glicosidico?

Classifica i seguenti carboidrati in monosaccaridi, disaccaridi o polisaccaridi: glucosio, saccarosio, amido, fruttosio, lattosio e cellulosa.

Il saccarosio si forma per unione di una molecola di glucosio e una di fruttosio. Che tipo di legame si stabilisce tra i due monosaccaridi, come si chiama la reazione che lo forma e quale molecola viene liberata in essa?

Indica qual è la funzione biologica del glicogeno negli animali e in quali organi si accumula principalmente.

Lo schema mostra come si dispongono le catene di due polisaccaridi formati esclusivamente da glucosio. Indica quale corrisponde all'amido e quale alla cellulosa, spiega quale differenza esiste nell'unione dei loro monomeri (legame α o β) e argomenta come la forma delle loro catene giustifichi il fatto che uno serva da riserva energetica e l'altro abbia funzione strutturale.

Si isolano due polisaccaridi strutturali insolubili: il polimero A proviene dalla parete cellulare di una cellula vegetale (quercia) e il polimero B dall'esoscheletro di un crostaceo (granchio). Entrambi presentano catene lineari unite da legami glicosidici beta-(1->4), ma l'analisi elementare rivela la presenza di azoto soltanto nel polimero B.

1. a) Identifica i polimeri A e B e indica il nome del monomero costituente di ciascuno.
2. b) Spiega perché la conformazione spaziale del legame beta-(1->4) è idonea alla funzione di sostegno meccanico rispetto al legame alfa-(1->4) del glicogeno o dell'amido, descrivendo il ruolo dei legami a idrogeno intra e intercatena nella formazione di microfibrille insolubili.
3. c) Se si aggiunge una soluzione di enzima cellulasi purificato a una sospensione del polimero B, prevedi in modo motivato se avverrà idrolisi e giustificalo in base alla specificità enzimatica.

Un laboratorio di nutrizione sportiva progetta due bevande per il recupero energetico con identica concentrazione e massa totale di polisaccaridi: la bevanda A contiene amilopectina altamente ramificata, mentre la bevanda B contiene amilosio lineare di massa molecolare simile.

1. a) Prevedi in modo motivato quale delle due bevande indurrà un picco glicemico più rapido nel sangue dopo l'ingestione, basandoti sulla specificità degli enzimi digestivi (alfa-amilasi) e sulla struttura molecolare dei due polimeri (tipo di legami glicosidici e disponibilità di estremità non riducenti).
2. b) Nei miociti, il glucosio assorbito viene immagazzinato come glicogeno e non come glucosio libero né come amido. Giustifica questo adattamento biologico tenendo conto della pressione osmotica cellulare e della velocità con cui la cellula deve mobilitare energia di fronte a una richiesta metabolica urgente.

Un prodotto lattiero per l'infanzia pubblicizzato come «senza zuccheri aggiunti» contiene nella sua tabella nutrizionale 4,8 g di lattosio e 12 g di amido di mais ogni 100 g di prodotto.

1. a) Confuta l'affermazione secondo cui questo alimento sarebbe privo di apporto glucidico o di zuccheri per l'organismo. Classifica chimicamente il lattosio e l'amido (tipo di carboidrato, monomeri e tipo di legame) e descrivi i monosaccaridi che passeranno nel sangue dopo la digestione completa.
2. b) In laboratorio si sottopone un campione del prodotto alla prova di Fehling prima e dopo l'incubazione con alfa-amilasi. Prevedi e giustifica il risultato della prova nel campione iniziale (indicando a quale componente è dovuto) e spiega in modo motivato come varierà l'intensità della reazione dopo l'azione enzimatica sull'amido, basandoti sul concetto di carbonio anomerico ed estremità riducente.