Glucidele (zaharidele sau hidratii de carbon)

Glucidele (zaharidele sau hidratii de carbon)

Chimistii prefera sa utilizeze termenul de "glucide" sau "hidrati de carbon" mai mult decat cel de "zaharuri". De fapt in limbajul curent, numim zahar tot ceea ce are gust dulce. Din contra, in biochimie, un zahar nu poate sa fie dulce ca si o substanta cu gust dulce nu poate fi un zahar.Termenul de glucide se aplica unui mare numar de molecule care au o structura si proprietati chimice asemanatoare (dar nu neaparat cu gust dulce).

Indulcitorii sintetici ca zaharina, aspartamul, de exemplu, au gust foarte dulce, dar nu sunt     zaharuri.

Glucidele se impart in: monozaharide

dizaharide

polizaharide.

1 Monozaharide:glucoza, fructoza si galactoza

Monozaharidele, cele mai abundente in materia vie,     au formula chimica: C₆H₁₂O Cele trei monozaharide principale sunt:

• glucoza
• fructoza
• galactoza

Din punct de vedere chimic nu sunt decat putine diferente intre cele trei monozaharide. Sunt toate trei formate din 6 atomi de carbon, 12 de hidrogen si 6 de oxigen.Ele difera una de alta prin dispozitia acestor atomi.

Dupa cum vom vedea mai tarziu, aceste monozaharide, si in special glucoza, servesc drept "carburant" pentru furnizarea energiei necesare celulei.

 Este important sa se stie ca D(+) C₆H₁₂O₆ formeaza glucide energetice si digerabile (amidon, zaharoza, glicogen) in timp ce D(+) C₆H₁₂O₆ duce la formarea celulozei, poliglucida neenergetica si nedigerabila cu rol de balast si de stimulare a tranzitului intestinal (fibre).
Glucoza care contine ciclul furanic se se numeste glucofuranoza, iar cea care, contine ciclul piranic se va numi glucopiranoza.

glucoza

f. furanozica

2 Dizaharidele:zaharoza, lactoza si maltoza

O dizaharida este o molecula formata prin unirea chimica a doua monozaharide. Principalele dizaharide din alimente sunt:

Zaharoza (sucroza): Glucoza - Fructoza

Lactoza: Glucoza - Galactoza

Maltoza: Glucoza -Glucoza

Zaharul obtinut din trestia de zahar sau sfecla rosie este format numai din sucroza.

Un mic cub de zahar (aprox. 5g) contine in jur de 10 000 de miliarde de miliarde de molecule de sucroza.

Zaharul brun contine, in plus de sucroza, mici cantitati de substante minerale si aromatice care sunt prezente in seva plantei.

Lactoza se gaseste in cantitati mari in lapte.Maltoza se gaseste in fructe, legume si cereale.

3. Polizaharidele:amidon, glocogen si celuloza

Polizaharidele sunt toate formate prin policondensarea unor monozaharide in special de glucoza. Singura diferenta intre un polizaharid si un altul este numarul monozahridelor si al legaturilor chimice dintre ele.

Moleculele care formeaza materia vie sunt adesea polimeri.Un polimer este o molecula mare formata prin unirea chimica a mai multor molecule mici, identice sau asemanatoare. Polizaharidele, sunt polimerul glucozei.

Principalele polizaharide descoperite in alimente sunt: amidonul, glicogenul si celuloza.

Amidonul

Este o polizaharida naturala, care se gaseste in plante.Faina extrasa din cereale este alcatuita din amidon.

Formula bruta a amidonului, determinata prin analiza elementara, este (C₆H₁₀O₅)_n, la fel ca a celulozei. Prin hidroliza cu acizi, amidonul trece in D-glucoza, cu randament cantitativ. Din punct de vedere al compozitiei chimice, amidonul este un amestec, format din 2 polizaharide: amilopectina si amiloza, care difera intre ele prin structura si reactivitate.

Alimente bogate in amidon sunt: cartoful, cerealele.

Glicogenul

Glicogenul este la organismul animal corespondentul amidonului de la plante, fiind un polizaharid compus din mai multe molecule de glucoza. Glicogenul serveste la inmagazinarea energiei si detoxifierea organismului. O mare parte din glicogen se gaseste in ficat si muschi. Desfacerea glicogenului in monozaharide ca glucoza se face cu eliberare de energie necesara de exemplu contractiei musculare.

Dupa o masa bogata in glucide, sangele poate deveni foarte concentrat in glucoza si deci periculos pentru sanatate. Celulele ficatului transforma, deci surplusul de glucoza in molecule de glicogen pe care le depoziteaza.

Un hormon secretat de catre pancreas este esential pentru buna desfasurare a cestei reactii chimice.

Invers, daca nivelul glucozei sanguine scade prea mult, glicogenul depozitat in ficat si muschi se poate desface in glucoza si trece in circulatia sanguina.

glu-glu-glu-glu-glu.→ glu + glu + glu + glu ++ glu

Celuloza

Este constituientul principal al membranelor celulelor vegetale. Celuloza este polizaharida care impreuna cu lignina (un compus macromolecular aromatic) si alte substante, formeaza peretii celulelor vegetale si confera plantei rezistenta mecanica si elasticitate. Aceasta are aceeasi formula bruta ca si amidonul (C₆H₁₀O₅)_n, unde n poate atinge cifra miilor.

Moleculele de celuloza sunt formate din molecule de glucoza legate unele de altele formand lanturi lungi.

Alimente bogate in celuloza:

Celuloza nu este chiar un aliment. Ea constituie o parte importanta a ceea ce numim fibre alimentare. Sistemul nostru digestiv, nu poate separa moleculele de glucoza ce formeaza celuloza (legaturile chimice intre moleculele de glucoza, in acest caz, sunt diferite de cele care leaga moleculele de glucoza in amidon sau glicogen). Sistemul nostru digestiv le poate faramita mecanic, dar nu poate extrage nici un element nutritiv. Toata celuloza pe care o mancam, o eliminam fara a o modifica chimic, pe partea cealalta a tubului digestiv.

Rezumat:

4 Digestia glucidelor

Numai monozaharidele pot traversa peretele intestinal si trece in circulatia sanguina. Sistemul digestiv, prin enzimele digestive pe care le secreta separa dizaharidele si polizaharidele in monozaharide .

Functiile principale ale glucidelor:

-Furnizeaza majoritatea energiei in cele mai multe organisme

- Formeaza elemente de structura a peretilor si invelisurilor celulare ale spatiului intracelular si ale tesutului conjunctiv determinandu-le forma, elasticitatea sau rigiditatea

-Servesc ca intermediari metabolici.

-Formeaza o parte din continutul structural al ARN si ADN

-Joaca un rol in intercomunicarea celulara si imunitate.

7.Lipidele

In cadrul     lipidelor se afla o mare varietate de molecule organice insolubile in apa. Majoritate lipidelor sunt formate din atomi de carbon, hidrogen, si oxigen (C, H si O).

Cele tei lipide principale din organism sunt:

• Trigliceridele (triacilglicerol)
• Steroizii
• Fosfolipidele

De asemenea se gasesc si alte lipide de natura diferita dar in cantitati mult mai mici, ca:vitaminele A,D,E si K, carotenii, si prostaglandinele .

Prostaglandinele constituie o clasa de hormoni . Ele intervin in reactiile inflamatorii si de asemenea au rol in aparitia febrei si durerii.Participa la controlul presiunii sanguine, la controlul caontractiilor musculare involuntare (ca cele ale intestinului sau ale uterului), la dilatarea colului uterin inaintea nasterii, la coagularea sangelui, etc.

Numele lor provine de la faptul ca pentru prima data au fost izolate plecand de la secretia prostatei.

• Trigliceridele (sau grasimile neutre)

Majoritatea lipidelor din alimentatie sunt trigliceride.

Sunt componentele principale ale grasimilor de rezerva din tesuturi si ale grasimilor din lapte. Aceste molecule se formeaza prin legarea chimica (esterica) a unei molecule de glicerol si trei molecule de acid gras.

Glicerol + Acid gras → Monoglicerida + Apa

Se pot fixa trei acizi grasi pe fiecare glocerol. Se obtine, deci, o triglicerida.

Caracteristicile acizilor grasi din trigliceridele naturale:

-au numar mare de atomi de carbon (C₄ - C₂₄)

-catena liniara (fara ramificatii)

- numar par de atomi de carbon

- o singura grupare carboxil (-COOH)

-caracter saturat sau nesaturat cu 1,2..6 duble legaturi (=)

Trigliceridele difera unele de altele prin lungimea acizilor grasi si prin numarul de legaturi duble din molecula.

In alimentatie, este important de a face distinctia intre grasimi saturate si cele nesaturate.

Termenii de "saturat" si "nesaturat" se refera la acizii grasi din molecula trigliceridelor.

• Grasimile saturate

In grasimile saturate, acizii grasi au un maxim de atomi de hidrogen posibil. Toate legaturile dintre atomii de carbon sunt simple (fara legaturi duble).

Intr-o molecula organica, fiecare atom de carbon nu poate forma decat 4 legaturi chimice cu alti atomi.

• Grasimile nesaturate

In grasimile nesaturate aciii grasi din compozitia lor au una sau mai multe legaturi duble. Acestor legaturi duble li se pot adauga atomi de hidrogen (aditiona) inlocuind, astfel, legaturile duble cu cele simple.

Acizii grasi care poseda o singura legatura dubla se numesc mononesaturati.

Acizii grasi care poseda mai mult de o dubla legatura in molecula se numesc polinesaturati.

CH₃ -(CH₂ )₁₄ -COOH    acid palmitic

CH₃ -(CH₂ )₁₆ -COOH acid stearic

CH₃ -(CH₂ )₇ -CH=CH-(CH₂ )₇ -COOH acid oleic

• Majoritatea grasimilor de origine animala sunt saturate in timp ce multe grasimi de origine vegetala sunt nesaturate (cu cateva exceptii).

Unele grasimi de origine vegetala ca de exemplu: untul de cacao, uleiul de palmier si uleiul din nuca de cocos sunt saturate.

In general, grasimile saturate sunt solide la temperatura camerei (untura) in timp ce grasimile nesaturate sunt lichide (uleiuri).

Numeroase studii au demonstrat ca exista o corelatie stransa intre consumul mare de grasimi saturate si riscul de a dezvolta maladii cardiace.

O grasime nesaturata poate fi hidrogenata. Aceasta consta in inlocuirea uneia sau a mai multor legaturi duble cu legaturi simple.

In comert se gasesc frecvent uleiuri "hidrogenate".Sunt uleiuri polinesaturate care devin mai putin nesaturate prin hidrogenare. Aceasta operatie este utilizata curent pentru a "solidifica" uleiurile vegetale ce intra in compozitia margarinei sau pentru a mari durata de conservare a uleiurilor.Grasimile nesaturate prin expunere la lumina, la aer si in prezenta unor factori care genereaza radicali liberi, sufera un proces care le altereaza gustul si mirosul (rancezire).

Rolul trigliceridelor:

1. Rezerva de energie
2. Protectie   
3. Izolant termic

Cu ajutorul trigliceridelor, organismul isi pastreaza rezerva de energie. Daca in alimentatia noastra avem un surplus de glucide sau de lipide (sau de proteine - cum vom vedea mai tarziu), acest surplus poate fi transformat in grasimi care sunt depozitate in tesutul adipos. Invers, daca alimentatia este foarte saraca in alimente care pot furniza energie, rezervele de grasimi sunt atunci transformate in derivati chimici ce servesc nevoilor energetice ale organismului.

Lipidele furnizeaza de doua ori mai multa energie decat glucidele.

Trigliceridele servesc, de asemenea, drept protectie a unor organe, formand "capsule" protectoare (ca de exemplu capsula renala) si ca izolant termic.

• Fosfolipidele (sau fosfoglicerolipidele):

Fosfolipidele se aseamana cu trigliceridele. Ele sunt formate dintr-un glicerol la care sunt legati doi acizi grasi si o grupare chimica fosfat (cu P-fosfor si N- azot).

Fosfolipidele, dupa cum se va vedea, intra in compozitia membranei celulare.

• Steroizii:

Steroizii sunt molecule care au aceeasi structura de baza numita nucleu de sterol (nucleu sterolic).

Atomii de hidrogen si de oxigen se pot fixa in diferite feluri impreuna cu atomii de carbon ai nucleului sterolic formand diversi steroizi.

Cel mai cunoscut si in cantitate cea mai mare este steroidul numit colesterol. Vegetalele nu contin deloc colesterol, numai produsele de origine animala il contin.

Colesterolul este esential pentru sanatate. El indeplineste doua mari functii in organism:

1. Este folosit la fabricarea unor diversi steroizi cum sunt hormonii steroidieni, sarurile biliare sau vitamina D. Hormonii sexuali, ca testosteronul si estrogenii sunt derivati din colesterol.

2. Intra alaturi de alti compusi in compozitia membranei celulare

Anumiti sportivi cauta sa-si amelioreze performantele consumand in mod obisnuit steroizi anabolizanti. Ei sunt derivati sintetici ai testosteronului, hormon masculin secretat de catre glanda testiculara. Acesti hormoni stimuleaza cresterea musculara.

Aproape 80% din colesterolul din organism este produs de catre ficat. Restul este furnizat prin alimentatie.

Ca urmare a mai multor studii, s-a stabilit corelarea stransa intre nivelul ridicat al colesteolului sanguin si riscurile maladiilor cardiace (ateroscleroza).Ateroscleroza este caracterizata de formarea placilor de aterom, acumulari de tesut si de colesterol in peretele arterelor. Prezenta placilor de aterom in arterele inimii duce la cresterea enorma a riscului infarctului miocardic.

Transportul colesterolului in sange se face legat de fosfolipide si proteine.

Astfel, se disting doua tipuri de colesterol:

• HDL - colesterol (high density lipoproteins = lipoproteine cu densitate mare)
• LDL - colesterol (low density lipoproteins=lipoproteine cu densitate mica)

Adesea LDL este numit colesterol rau iar HDL, colesterol bun.

LDL-ul transporta colesterolul de la ficat la celule, in timp ce HDL-ul transporta surplusul de colesterol de la tesuturi catre ficat care este apoi eliminat prin bila.

Evident ca este preferabil de a avea un nivel ridicat de HDL in sange si un nivel scazut de LDL. Atunci cand se determina nivelul colesterolului sanguin este important sa se faca si determinarea LDL si HDL. Mai mult decat cantitatea absoluta de colesterol este important de stiut raportul HDL/LDL sau Colesterol total / HDL.