POLISACCARIDI: CARATTERISTICHE, STRUTTURA, CLASSIFICAZIONE, ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

I polisaccaridi , spesso chiamati glicani, sono composti chimici ad alto peso molecolare formati da più di 10 unità di singoli zuccheri (monosaccaridi). In altre parole, sono polimeri monosaccaridici legati tra loro tramite legami glicosidici.

Si tratta di molecole molto comuni in natura, in quanto si trovano in tutti gli esseri viventi, dove svolgono un'ampia varietà di funzioni, molte delle quali sono ancora in fase di studio. Sono considerati la più grande fonte di risorse naturali rinnovabili sulla terra.

Struttura della cellulosa, un omopolisaccaride (Fonte: http://www.monografias.com/trabajos46/celulosa-madera/celulosa-madera2.shtml / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa /4.0) tramite Wikimedia Commons)

Il muro delle cellule vegetali, ad esempio, è costituito da uno dei polisaccaridi più abbondanti nella biosfera: la cellulosa.

Questo composto, formato da unità ripetute di un monosaccaride chiamato glucosio, serve da cibo per migliaia di microrganismi, funghi e animali, oltre alle funzioni che ha nel mantenere la struttura delle piante.

L'uomo nel tempo è riuscito a sfruttare la cellulosa per scopi pratici: usa il cotone per fare i vestiti, la "polpa" degli alberi per fare la carta, e così via.

Un altro polisaccaride molto abbondante, anch'esso prodotto dalle piante e di grande importanza per l'uomo, è l'amido, poiché è una delle principali fonti di carbonio ed energia. È nei chicchi dei cereali, nei tuberi, ecc.

Caratteristiche dei polisaccaridi

- Sono macromolecole di altissimo peso molecolare

- Sono composti principalmente da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno

- Sono molto diversi strutturalmente e funzionalmente parlando

- Esistono praticamente in tutti gli esseri viventi sulla terra: piante, animali, batteri, protozoi e funghi

- Alcuni polisaccaridi sono altamente solubili in acqua e altri no, che di solito dipende dalla presenza di rami nella loro struttura

- Funzionano nell'accumulo di energia, nella comunicazione cellulare, nel supporto strutturale di cellule e tessuti, ecc.

- La sua idrolisi determina generalmente il rilascio di singoli residui (monosaccaridi)

- Possono essere trovati come parte di macromolecole più complesse, come la porzione di carboidrati di molte glicoproteine, glicolipidi, ecc.

Struttura

Come accennato all'inizio, i polisaccaridi sono polimeri di più di 10 residui di zucchero o monosaccaridi, che sono legati tra loro tramite legami glucosidici.

Sebbene siano molecole estremamente diverse (esiste una varietà infinita di possibili tipi strutturali), i monosaccaridi più comuni che si trovano nella struttura di un polisaccaride sono gli zuccheri pentosi ed esosi, cioè zuccheri di 5 e 6 atomi di carbonio, rispettivamente.

Diversità

La diversità di queste macromolecole sta nel fatto che, oltre ai diversi zuccheri che le possono comporre, ogni residuo zuccherino può essere in due diverse forme cicliche: furanose o piranose (solo quegli zuccheri con 5 e 6 atomi di carbonio).

Inoltre i legami glicosidici possono essere nella configurazione α- o β- e, come se non bastasse, la formazione di questi legami potrebbe comportare la sostituzione di uno o più gruppi idrossilici (-OH) nel residuo adiacente.

Possono essere formati anche da zuccheri a catena ramificata, da zuccheri senza uno o più gruppi idrossilici (-OH) e da zuccheri con più di 6 atomi di carbonio, nonché da diversi derivati ​​di monosaccaridi (comuni e non).

Rappresentazione grafica di un polisaccaride lineare e ramificato (Fonte: jphwang / Public domain, via Wikimedia Commons), modificata da Raquel Parada Puig

I polisaccaridi a catena lineare generalmente si impacchettano meglio in strutture rigide o non flessibili e sono insolubili in acqua, a differenza dei polisaccaridi ramificati, che sono altamente solubili in acqua e formano strutture "pastose" in soluzioni acquose.

Classificazione dei polisaccaridi

La classificazione dei polisaccaridi si basa solitamente sulla loro presenza naturale, tuttavia è sempre più comune classificarli in base alla loro struttura chimica.

Molti autori ritengono che il modo migliore per classificare i polisaccaridi sia basato sul tipo di zuccheri che li compongono, secondo il quale sono stati definiti due grandi gruppi: quello degli omopolisaccaridi e quello degli eteropolisaccaridi.

Omopolisaccaridi o omoglicani

Questo gruppo include tutti i polisaccaridi che sono costituiti da unità di zucchero o monosaccaridi identiche, cioè sono omopolimeri dello stesso tipo di zucchero.

Gli omopolisaccaridi più semplici sono quelli a conformazione lineare, in cui tutti i residui zuccherini sono legati tramite lo stesso tipo di legame chimico. La cellulosa è un buon esempio: è un polisaccaride composto da residui di glucosio legati da legami β (1 → 4).

Tuttavia, ci sono omopolisaccaridi più complessi e sono quelli che hanno più di un tipo di legame in una catena lineare e possono anche avere rami.

Esempi di omopolisaccaridi molto comuni in natura sono la cellulosa, il glicogeno e l'amido, tutti costituiti da unità di glucosio ripetitive; Questo gruppo include anche la chitina, che consiste in unità ripetute di N-acetil-glucosamina, un derivato del glucosio.

Poi ce ne sono altri meno diffusi in letteratura come i fruttani (costituiti da unità di fruttosio), pentosani (costituiti da arabinosio o xilosio) e pectine (costituiti da derivati ​​dell'acido galatturonico, derivati, a sua volta, dal galattosio).

Eteropolisaccaridi o eteroglicani

All'interno di questo gruppo, invece, si classificano tutti quei polisaccaridi che sono composti da due o più tipi diversi di zuccheri, ovvero sono eteropolimeri di zuccheri diversi.

Gli eteropolisaccaridi più semplici sono formati da due residui di zucchero dissimili (o derivati ​​di zuccheri), che possono (1) trovarsi nella stessa catena lineare o (2) essere uno che forma una catena lineare principale e l'altro che forma catene laterali.

Tuttavia, possono essere presenti anche eteropolisaccaridi costituiti da più di 2 tipi di residui altamente ramificati o non zuccherini.

Molte di queste molecole si associano a proteine ​​o lipidi, formando glicoproteine ​​e glicolipidi, che sono molto abbondanti nei tessuti animali.

Esempi molto comuni di eteropolisaccaridi sono quelli che fanno parte di mucopolisaccaridi come l'acido ialuronico, ampiamente distribuiti tra gli animali e costituiti da residui di acido glucuronico legati a residui di N-acetil-D-glucosamina.

La cartilagine, presente in tutti gli animali vertebrati, ha anche abbondanti eteropolisaccaridi, in particolare il condroitin solfato, che è costituito da unità ripetitive di acido glucuronico e N-acetil-D-galattosamina.

Un fatto generale sulla nomenclatura

I polisaccaridi sono denominati con il termine generico glicano, quindi le nomenclature più precise utilizzano, per dare un nome, il prefisso di "zucchero parentale" e la desinenza "-ano". Ad esempio, un polisaccaride basato su unità di glucosio può essere chiamato glucano.

Esempi di polisaccaridi

In tutto il testo abbiamo citato gli esempi più comuni che senza dubbio rappresentano questo grande gruppo di macromolecole. Successivamente, ne svilupperemo alcuni un po 'di più e ne menzioneremo altri altrettanto importanti.

Glicogeno e cellulosa, due polisaccaridi (Fonte: Sunshineconnelly su en.wikibooks / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5) tramite Wikimedia Commons, modificato da Raquel Parada Puig)

Cellulosa e chitina

La cellulosa, un polimero residuo di glucosio, è, insieme alla chitina, un polimero residuo N-acetil-glucosammina, uno dei polimeri più abbondanti sulla terra.

Molecola di chitina

Il primo è una parte fondamentale delle cellule vegetali che ricoprono il muro e il secondo è nella parete cellulare dei funghi e nell'esoscheletro degli artropodi, animali invertebrati incredibilmente diversi e abbondanti tra cui insetti e insetti. crostacei, per esempio.

Entrambi gli omopolisaccaridi sono ugualmente importanti, non solo per l'uomo, ma per tutti gli ecosistemi della biosfera, in quanto costituiscono una parte strutturale degli organismi che sono alla base della catena alimentare.

Glicogeno e amido

I polisaccaridi, tra le loro molteplici funzioni, servono come materiale di riserva energetica. L'amido è prodotto nelle piante e il glicogeno è prodotto negli animali.

Entrambi sono omopolisaccaridi composti da residui di glucosio, che sono legati attraverso diversi legami glicosidici, presentando numerose ramificazioni in schemi piuttosto complessi. Con l'aiuto di alcune proteine, i due tipi di molecole possono formare granuli più compatti.

L'amido è un complesso costituito da due diversi polimeri del glucosio: amilosio e amilopectina. L'amilosio è un polimero lineare di residui di glucosio legati da legami α (1 → 4), mentre l'amilopectina è un polimero ramificato che si lega all'amilosio attraverso legami α (1 → 6).

Chicchi di amido in una cella di patate. Fonte: Ganymede / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Il glicogeno, d'altra parte, è anche un polimero di unità di glucosio legate da legami α (1 → 4) e con numerosi rami collegati da legami α (1 → 6). Questo ha un numero di rami significativamente più alto dell'amido.

Struttura del glicogeno

eparina

L'eparina è un glicosaminoglicano associato a gruppi solfato. È un eteropolisaccaride composto da unità di acido glucuronico, molte delle quali sono esterificate, e unità di N-glucosammina solfato che hanno un gruppo solfato aggiuntivo sul loro 6-carbonio legato da legami α (1 → 4).

Struttura dell'eparina. Fonte immagine: Jü / CC0

Questo composto è comunemente usato come anticoagulante, normalmente prescritto per il trattamento degli attacchi di cuore e dell'angina pectoris instabile.

Altri polisaccaridi

Le piante producono molte sostanze ricche di eteropolisaccaridi complessi, comprese le gomme e altri composti adesivi o emulsionanti. Queste sostanze sono spesso ricche di polimeri di acido glucuronico e altri zuccheri.

I batteri producono anche eteropolisaccaridi che, molte volte, vengono rilasciati nell'ambiente che li circonda, motivo per cui sono noti come esopolisaccaridi.

Molte di queste sostanze sono utilizzate come agenti gelificanti nell'industria alimentare, in particolare quelle sintetizzate dai batteri dell'acido lattico.

Riferimenti

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