Zucchero

Sommario

Definizione

sostantivo
plurale: zuccheri
sug·ar, ˈʃʊɡɚ
(1) un monosaccaride o disaccaride, utilizzato soprattutto dagli organismi per immagazzinare energia
(2) Qualsiasi tipo di dolce, solido cristallino disaccaride utilizzato come dolcificante o conservante

Dettagli

Terminologia

Il termine di zucchero è un termine generico per qualsiasi disaccaridi e monosaccaridi. Gli zuccheri sono una componente strutturale essenziale delle cellule viventi e una fonte di energia in molti organismi. Gli zuccheri sono classificati in base al numero di unità monomeriche presenti. Il termine zuccheri semplici indica i monosaccaridi. Il termine zucchero da tavola o zucchero semolato si riferisce effettivamente al saccarosio, che è un disaccaride costituito da due monosaccaridi: glucosio e fruttosio. Il saccarosio è la forma di zucchero che molte persone hanno familiarità con. È usato nella preparazione del cibo, come in torte, pasticcini e dessert. Viene anche usato come ingrediente in diverse bevande, come bibite, caffè e succhi.

Panoramica

I carboidrati, in particolare i polisaccaridi, sono uno dei quattro principali gruppi di biomolecole. Gli altri sono proteine, amminoacidi e acidi nucleici. Un carboidrato si riferisce a uno qualsiasi dei gruppi di composti organici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno, di solito nel rapporto di 1:2:1, quindi la formula generale: Cn (H2O) n. I carboidrati sono i più abbondanti tra le principali classi di biomolecole. Sono uno dei principali nutrienti, fornendo energia che alimenterà vari processi metabolici.
Come nutriente, i carboidrati possono essere classificati in base alla loro complessità strutturale: semplice e complessa. I carboidrati semplici, a volte indicati come semplicemente zucchero, sono quelli che sono facilmente digeribili e servono come una rapida fonte di energia. I carboidrati complessi (come cellulosa, amido e glicogeno) sono quelli che hanno bisogno di più tempo per essere digeriti e metabolizzati. Spesso sono ricchi di fibre e, a differenza dei carboidrati semplici, hanno meno probabilità di causare picchi di zucchero nel sangue.

Caratteristiche dello zucchero

Gli zuccheri, proprio come gli altri carboidrati, sono composti organici. Un composto organico è un composto che, in generale, contiene carbonio legato covalentemente ad altri atomi, in particolare Carbonio-carbonio (C-C) e Carbonio-idrogeno (C-H). I quattro elementi principali che compongono zuccheri e altri carboidrati sono carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. La formula chimica generale dello zucchero è Cn (H2O) n (o Cn H2nOn), dove n può variare da 3 a 7. Il rapporto tra atomi di idrogeno e atomi di ossigeno è spesso 2:1. (NB: Un’eccezione a questa regola è il desossiribosio.) A causa di questa regola di formula chimica, gli zuccheri e la maggior parte dei carboidrati sono indicati come idrati di carbonio. La maggior parte degli zuccheri hanno un nome che in genere termina in -se. Possono contenere gruppi aldeidici o chetonici.
Il saccaride è l’unità strutturale (monomerica) dei carboidrati. Monomeri di carboidrati (cioè monosaccaride) possono unirsi per formare catene più lunghe. I monosaccaridi sono collegati tra loro (o ad altri gruppi non carboidrati) da un legame glicosidico (chiamato anche legame glicosidico), un tipo di legame covalente.

Classificazione degli zuccheri

Il saccaride è l’unità strutturale (monomerica) dei carboidrati e i carboidrati possono essere classificati in monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi in base al numero di unità di saccaridi.

Il tipo più fondamentale sono gli zuccheri semplici chiamati monosaccaridi. I monosaccaridi includono fruttosio, galattosio e glucosio. Il fruttosio è anche chiamato zucchero di frutta. Si trova naturalmente in frutta, zucchero di canna e miele. È il più dolce tra gli zuccheri. Il galattosio è un altro zucchero semplice ma è visto spesso legato ad un’altra molecola. Il glucosio è la forma più comune di zucchero semplice nel corpo in quanto è essenziale in varie attività cellulari come la respirazione cellulare. Nelle piante, il glucosio è il prodotto primario della fotosintesi. Questi monosaccaridi sono le forme più semplici di carboidrati. Servono come monomeri che si uniscono per formare un carboidrato piuttosto complesso, ad esempio disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi.

I disaccaridi sono carboidrati costituiti da due monosaccaridi. Esempi sono lattosio, maltosio e saccarosio. Lo zucchero da tavola è il saccarosio, che è un disaccaride costituito da glucosio e fruttosio. È usato comunemente come dolcificante. Viene utilizzato nelle bevande e nella preparazione di alimenti, come torte e biscotti. Le fonti comuni di zucchero per uso commerciale sono la canna da zucchero e la barbabietola da zucchero. Queste piante vengono raccolte per produrre zucchero raffinato.

Zuccheri dietetici

Le fonti alimentari di zuccheri provengono principalmente dalle piante, in particolare dalla canna da zucchero e dalla barbabietola da zucchero. Alcune delle fonti alimentari comuni di zuccheri da frutta sono mele, banane, uva, arance, pesche, pere, ananas, fragole e prugne. Nelle verdure, le fonti più comuni includono canna da zucchero, barbabietole da zucchero, carote, patate dolci e patate dolci. Le canne da zucchero e le barbabietole da zucchero sono le due principali fonti di zucchero vendute sul mercato.
Lo zucchero commercializzato è principalmente saccarosio. Lo zucchero di canna è di circa il 97% di carboidrati. Contiene melassa e, come tale, è di colore chiaro o scuro e più ricco di sapore rispetto allo zucchero bianco. Lo zucchero semolato bianco è il 99,9% di carboidrati. È lo zucchero da tavola comune usato come dolcificante a casa. I dolcificanti artificiali sono spesso costituiti da maltodestrina polisaccaridica sintetica e altri dolcificanti.
Il consumo eccessivo di zucchero è legato al diabete, all’obesità, alla carie e alle malattie cardiovascolari.

Importanza biologica degli zuccheri

Formazione di polimeri
Gli zuccheri semplici, in particolare i monosaccaridi, possono creare polimeri naturali. Gli oligosaccaridi, ad esempio, sono polimeri composti fino a dieci zuccheri semplici. Esempi sono il raffinosio, il maltotriosio e il maltotetraosio. I polisaccaridi sono polimeri più lunghi. Sono costituiti da diverse unità di saccaridi (da cui il nome poly). Esempi sono amido, cellulosa e glicogeno.
Componente strutturale
Gli zuccheri sono un importante componente strutturale di vari materiali biologici. Ad esempio, gli acidi nucleici, come l’RNA e il DNA, hanno una componente zuccherina in essi, cioè ribosio e desossiribosio, rispettivamente. Molte altre molecole biologiche hanno componenti di zucchero in loro, ad esempio glicoproteine, glicolipidi, proteoglicani, che a loro volta svolgono ruoli vitali, ad esempio nella risposta immunitaria, disintossicazione, coagulazione del sangue, fecondazione, riconoscimento biologico, ecc.
Fonte di nutrizione ed energia per il metabolismo
Gli zuccheri sono un importante nutriente. Sono uno dei principali requisiti dietetici di molti organismi viventi perché forniscono al corpo una fonte di energia chimica. Gli zuccheri semplici, poiché sono in una forma facilmente e facilmente digeribile, forniscono agli organismi un composto da cui il combustibile energetico può essere facilmente e facilmente derivato. I carboidrati complessi, al contrario, richiedono più tempo per essere digeriti e metabolizzati.
L’ATP è energia chimica prodotta attraverso una serie di processi metabolici nella respirazione cellulare. In brevità, il glucosio (un monosaccaride) viene “agitato” per estrarre energia, principalmente, sotto forma di ATP. In primo luogo, una serie di reazioni porta alla conversione del glucosio in piruvato. Quindi, utilizza il piruvato, convertendolo in acetil coenzima A per l’ossidazione tramite una reazione ciclica guidata dall’enzima chiamata ciclo di Krebs. Infine, una cascata di reazioni (reazioni redox) che coinvolgono la catena di trasporto degli elettroni porta alla produzione di più ATPS (tramite chemiosmosi).1 Le molecole di glucosio utilizzate nella glicolisi derivano da una dieta contenente carboidrati. I carboidrati complessi sono suddivisi in monosaccaridi più semplici, come il glucosio, per digestione.
Accumulo di energia
I monosaccaridi, quando non sono ancora necessari, possono essere conservati per un uso successivo. Possono essere convertiti in polisaccaridi ricchi di energia, in particolare amido nelle piante e glicogeno negli animali. Nelle piante, l’amido è abbondante negli amiloplasti all’interno delle cellule di vari organi vegetali, ad esempio frutta, semi, rizomi e tuberi. Negli animali, il glicogeno è immagazzinato nel fegato e nelle cellule muscolari.

Reazioni biologiche comuni

Le piante e altri fotoautotropi producono glucosio per mezzo della fotosintesi. Utilizzando anidride carbonica, acqua, sali inorganici e energia luminosa (dalla luce solare) catturata da pigmenti che assorbono la luce, come clorofilla e altri pigmenti accessori per produrre carboidrati (ad esempio glucosio), acqua e molecole di ossigeno.

I monosaccaridi formano disaccaridi e altri polimeri unendo insieme tramite legami glicosidici. Il processo è disidratazione perché l’unione dei monosaccaridi provoca il rilascio di acqua come sottoprodotto.

Il processo in cui i carboidrati complessi vengono degradati in forme più semplici, come il glucosio, è chiamato saccarificazione. Comporta l’idrolisi. Nell’uomo e in altri animali superiori, ciò comporta un’azione enzimatica. In bocca, i carboidrati complessi contenenti glucosio sono suddivisi in forme più semplici attraverso l’azione dell’amilasi salivare. Nell’intestino tenue continua la digestione dei carboidrati complessi. Enzimi come maltasi, lattasi e sucrasi scompongono i disaccaridi in costituenti monosaccaridi. Le glucosidasi sono un altro gruppo di enzimi che catalizzano la rimozione del glucosio terminale da un polisaccaride costituito principalmente da lunghe catene di glucosio.

I monosaccaridi dei carboidrati digeriti vengono assorbiti dalle cellule epiteliali dell’intestino tenue. Le cellule li prendono dal lume intestinale attraverso il sistema symport di sodio ion-glucosio (tramite trasportatori di glucosio o eccesso). I GluTs sono proteine che facilitano il trasporto di monosaccaridi, come il glucosio, nella cellula. Successivamente, vengono rilasciati nei capillari per diffusione facilitata. Le cellule dei tessuti li riprendono dal flusso sanguigno di nuovo tramite GluTs. Quando all’interno della cellula, il glucosio viene fosforilato per intrappolarlo all’interno della cellula. Come effetto, il glucosio-6-fosfato può essere utilizzato in una qualsiasi delle seguenti vie metaboliche: (1) glicolisi, per sintetizzare energia chimica, (2) glicogenesi, dove il glucosio viene portato al fegato attraverso la vena portae per essere immagazzinato come glicogeno cellulare, o (3) via pentoso fosfato per formare NADPH per la sintesi lipidica e pentosi per la sintesi degli acidi nucleici.

La glicolisi è il processo iniziale di respirazione aerobica che si verifica nel citosol. In questa via metabolica, una serie di reazioni nel citosol provoca la conversione di un monosaccaride, spesso glucosio, in piruvato, e la produzione concomitante di una quantità relativamente piccola di biomolecole ad alta energia, come ATPs. Viene prodotto anche NADH, molecola che trasporta elettroni. In presenza di ossigeno, il processo può procedere al ciclo di Krebs e alla fosforilazione ossidativa, producendo più ATPS. In assenza di ossigeno, avviene la respirazione anaerobica.

La gluconeogenesi sembra il contrario della glicolisi in un modo in cui il glucosio viene convertito in piruvato mentre nella gluconeogenesi, il piruvato viene convertito in glucosio. Il glucosio è formato da precursori non carboidrati (ad esempio piruvato, lattato, glicerolo, aminoacidi glucogenici). Il glucosio è formato dall’idrolizzazione del glucosio-6-fosfato dall’enzima glucosio-6-fosfatasi. Viene quindi spostato dal reticolo endoplasmatico nel citoplasma.

La glicogenesi è il processo metabolico di produzione di glicogeno dal glucosio per la conservazione. Si svolge principalmente nel fegato e nelle cellule muscolari. Si verifica in risposta ad alti livelli di glucosio nel sangue. Le molecole esogene di glucosio, ad esempio, vengono convertite in polimeri lunghi da immagazzinare all’interno delle cellule. Quando il corpo richiede energia metabolica, il glicogeno viene suddiviso in subunità di glucosio attraverso il processo di glicogenolisi. Pertanto, la glicogenesi è il processo opposto della glicogenolisi.

La glicogenolisi è il processo di scomposizione del glicogeno immagazzinato nel fegato. Così facendo produce glucosio che potrebbe essere utilizzato nel metabolismo energetico. Una singola molecola di glucosio viene tagliata dal glicogeno immagazzinato. Viene, successivamente, convertito in glucosio-1-fosfato. Quest’ultimo, a sua volta, viene trasformato in glucosio-6-fosfato che può entrare nella glicolisi.

È una via metabolica del glucosio in cui i pentosi ed il NADPH sono sintetizzati nel cytosol. La via del pentoso fosfato funge da via metabolica alternativa nella ripartizione del glucosio. Negli animali, si verifica nel fegato, nella corteccia surrenale, nei tessuti adiposi, nei testicoli, ecc. Questa via è la principale via metabolica nei neutrofili. Pertanto, la carenza congenita nel percorso produce sensibilità alle infezioni. Nelle piante, parte del percorso funziona nella formazione di esosi dall’anidride carbonica nella fotosintesi.

In questa via metabolica, il fruttosio, invece del glucosio, entra nella glicolisi. Il fruttosio, però, deve passare attraverso alcuni passaggi prima che possa entrare nella glicolisi. Negli animali, il metabolismo del fruttosio si verifica nei muscoli, nei tessuti adiposi e nel rene.

Il galattosio è derivato dal lattosio (zucchero del latte composto da una molecola di glucosio e una molecola di galattosio). In questa via metabolica, il galattosio entra nella glicolisi prima essendo fosforilato tramite l’enzima galattochinasi e poi convertito in glucosio-6-fosfato.

Dovrebbe esserci un’assimilazione e un catabolismo appropriati dello zucchero per garantire un corretto metabolismo. I livelli di glucosio, ad esempio, dovrebbero essere regolati e mantenuti a livelli costanti. Nell’uomo, la regolazione dei livelli di glucosio nel sangue avviene attraverso l’azione degli ormoni, dell’insulina e del glucagone. Questi ormoni sono prodotti e rilasciati dalle cellule pancreatiche. Quando il livello di glucosio nel sangue è basso, il pancreas tende a rilasciare glucagone. Ma quando il livello di glucosio nel sangue è alto, il pancreas rilascia insulina. Questo perché il glucagone agisce stimolando la produzione di zucchero. Stimola la conversione del glicogeno immagazzinato nel fegato in glucosio che verrà rilasciato nel flusso sanguigno. L’insulina, d’altra parte, promuove l’assorbimento di glucosio dal flusso sanguigno da parte delle cellule muscolari scheletriche e dei tessuti adiposi in modo che il glucosio possa essere convertito e immagazzinato in glicogeno attraverso il processo di glicogenolisi.

Supplementare

Etimologia

  • l’arabo e il persiano “shaker”

Derivato termini

  • legno di Faggio zucchero
  • Barbabietola da zucchero
  • Cervello di Zucchero
  • Desoxy zucchero
  • zucchero d’Uva
  • zucchero Invertito
  • Malto Zucchero
  • Olio zucchero
  • Semplice Zucchero
  • Zucchero alcol
  • Legno di zucchero

bibliografia

Vedere anche:

  • biomolecola
  • nutrition
  • photosynthesis
  • monosaccharide
  • disaccharide
  • carbohydrate

Reference

  1. Gonzaga, M. V. Mitochondrial DNA – hallmark of psychological stress – Biology Blog & Dictionary Online. (2018, September 29). Retrieved from ://www.biologyonline.com / mitochondrial-dna-hallmark-of-psychological-stress / Link

Note

Maggiori informazioni relative ai carboidrati e al loro ruolo nella nostra dieta possono essere trovate nel tutorial di biologia dello sviluppo che studia una dieta equilibrata. https://www.biologyonline.com/7/8-balanced-diet.htm

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