I carboidrati forniscono energia e struttura agli esseri viventi. Sono fatti di carbonio, ossigeno e idrogeno. I monosaccaridi comprendono i carboidrati più semplici, le molecole elementari e contengono singole unità di zucchero. I disaccaridi sono costituiti da due unità di zucchero e i polisaccaridi contengono diverse di queste unità. I monosaccaridi sono di natura rara mentre prevalgono i polisaccaridi.
TL; DR (Troppo lungo; non letto)
I monosaccaridi e i polisaccaridi comprendono carboidrati. I monosaccaridi sono semplici molecole di unità di zucchero, mentre i polisaccaridi sono enormi, che collegano migliaia di unità di zucchero. I monosaccaridi forniscono alle cellule energia a breve termine. I polisaccaridi forniscono accumulo di energia a lungo termine e struttura rigida alle pareti cellulari e agli esoscheletri di animali.
Caratteristiche molecolari dei monosaccaridi e dei polisaccaridi
I monosaccaridi contengono almeno tre atomi di carbonio. Gli esosi, i monosaccaridi più comuni, contengono sei carboni. Esempi di esosi includono glucosio, galattosio e fruttosio. Il glucosio rappresenta la principale fonte di energia nella respirazione cellulare, le sue dimensioni ridotte gli permettono di entrare nelle membrane cellulari. Il fruttosio funge da zucchero di conservazione. Le pentosi contengono cinque carboni (come ribosio e desossiribosio) e i triosi contengono tre carboni (come gliceraldeide). I monosaccaridi sono piuttosto piccoli e formano strutture a catena o ad anello. I polisaccaridi, tuttavia, contengono centinaia o addirittura migliaia di monosaccaridi e un elevato peso molecolare.
Disponibilità e conservazione dell'energia
Mentre i monosaccaridi come il glucosio forniscono energia a breve termine, i polisaccaridi forniscono una conservazione più lunga di energia. Le cellule usano rapidamente i monosaccaridi. Le molecole possono legarsi ai lipidi della membrana cellulare e favorire la segnalazione. Ma per una conservazione più lunga, i monosaccaridi devono essere convertiti in disaccaridi o polisaccaridi mediante polimerizzazione per condensazione. I polisaccaridi diventano troppo grandi per attraversare una membrana cellulare, quindi la loro capacità di immagazzinamento. Gli amidi rappresentano i polisaccaridi utilizzati dalle piante e dai loro semi per immagazzinare energia. Gli amidi sono costituiti da polimeri del glucosio, amilosio e amilopectina. I polisaccaridi possono essere scomposti o idrolizzati nella cellula, poiché è necessaria energia sotto forma di monosaccaridi. Questo è il modo in cui gli animali usano gli amidi vegetali per produrre glucosio per il metabolismo.
Strutture e funzioni del polisaccaride
La cellulosa, il polisaccaride più abbondante e la molecola organica, può contenere il 50 percento del carbonio del mondo. Il monosaccaride di base della cellulosa è il glucosio. Le molecole di cellulosa diritte formano le file in una forma stabile attraverso i legami idrogeno deboli ma prevalenti tra loro. Realizzata da piante, funghi e alghe, la cellulosa fornisce la struttura rigida delle pareti delle cellule vegetali, che protegge anche dalle malattie. Molti animali non sono in grado di digerire la cellulosa, ma quelli che possono utilizzare microrganismi ed enzimi intestinali per il compito. La fermentazione si verifica nel colon di altri animali e umani che non sono in grado di digerire la cellulosa. Gli animali producono un polisaccaride simile, la chitina, ottenuto da un monosaccaride modificato. La chitina comprende esoscheletri. Sia la cellulosa che la chitina formano unità di accumulo di energia compatte.
Un altro polisaccaride, il glicogeno, può essere rapidamente scomposto dalla sua forma compatta nei suoi monosaccaridi glucosio costituenti. Gli esseri umani immagazzinano il glicogeno come una rapida fonte di energia nel fegato e nei muscoli. Pectine, arabinoxilani, xilglucani e glucomannani rappresentano ulteriori polisaccaridi complessi. I monosaccaridi sono solubili in acqua, ma molti polisaccaridi hanno una scarsa solubilità in acqua. I polisaccaridi possono formare gel, a seconda della loro solubilità. Questo è il motivo per cui sono spesso usati per addensare i cibi.
L'importanza dei monosaccaridi e dei polisaccaridi
Sia i monosaccaridi che i polisaccaridi forniscono energia. I monosaccaridi producono energia rapidamente per le cellule, mentre i polisaccaridi forniscono una maggiore conservazione dell'energia e stabilità strutturale. Entrambi sono essenziali per tutti gli esseri viventi come la più grande fonte di cibo e di energia alimentare. I polisaccaridi delle pareti cellulari formano la fibra che mangiano gli esseri umani, mentre i monosaccaridi forniscono la dolcezza negli alimenti. Mentre gli umani mangiano, la masticazione scompone i polisaccaridi in particelle più piccole che alla fine, attraverso la digestione, cedono i semplici monosaccaridi che possono passare nel flusso sanguigno.
