Panoramica

La sintesi per disidratazione è il processo chimico in cui due molecole sono collegate covalentemente insieme con rilascio di una molecola d'acqua. Molti composti fisiologicamente importanti sono formati dalla sintesi per disidratazione, ad esempio, carboidrati complessi, proteine, DNA e RNA.

La sintesi per disidratazione crea gli elementi costitutivi della vita

Le molecole di zucchero possono essere collegate in modo covalente dalla sintesi per disidratazione, chiamata anche reazione di condensa. Il legame stabile risultante è chiamato legame glicosidico. Per formare il legame, un gruppo idrossile (-OH) da un reagente e un atomo di idrogeno dall'altro forma acqua, mentre l'ossigeno rimanente collega i due composti. Per ogni legame aggiuntivo che si forma, viene rilasciata un'altra molecola d'acqua, letteralmente disidratando i reagenti. Ad esempio, singole molecole di glucosio (monomeri) possono subire sintesi per disidratazione ripetuta per creare una catena lunga o un composto ramificato. Tale composto, con subunità identiche o simili ripetute, è chiamato polimero. Dato il diverso insieme di monomeri di zucchero, e la variazione nella posizione del collegamento, un numero praticamente illimitato di polimeri di zucchero può essere costruito.

Le molteplici funzioni dei carboidrati negli organismi viventi

Le piante producono carboidrati semplici da anidride carbonica e acqua in un processo chiamato fotosintesi. Le piante immagazzinano gli zuccheri risultanti (cioè l'energia) come amido, un polisaccaride che viene creato dalle molecole di glucosio per sintesi per disidratazione. La cellulosa è anch'essa costruita da monomeri di glucosio ed è il mattone di costruzione predefinito della parete cellulare nelle piante.

Gli animali consumano carboidrati complessi e li scompongono. I monosaccaridi vengono poi utilizzati per la produzione di energia o immagazzinati sotto forma di glicogeno. Il glicogeno è un polisaccaride ramificato a base di monomeri di glucosio per sintesi di disidratazione. Inoltre, i monosaccaridi sono utilizzati come materia prima per piccoli blocchi di costruzione organici come acidi nucleici, aminoacidi e acidi grassi.

La maggior parte degli animali non può digerire la cellulosa che viene sintetizzata dalle piante. Invece, la fibra insolubile passa attraverso il sistema digestivo con effetti collaterali molto benefici: aiuta il passaggio di cibo lungo il sistema digestivo e aumenta la quantità di acqua che viene trattenuta nell'intestino. Alcuni animali, come le mucche, hanno batteri nell'intestino che producono enzimi per abbattere la cellulosa, rendendo così il glucosio disponibile alla mucca.

Amilosia, glicogeno e cellulosa sono tutti consistuiti da glucosio

Come può l'amilosio (la parte lineare dell'amido), il glicogeno e la cellulosa essere tutti realizzati dallo stesso componente di base, ma differire nelle loro proprietà? La differenza sta nel tipo di collegamento tra le singole molecole di glucosio. La cellulosa ha collegamenti di glucosio, il che significa che un monomero di glucosio con il carbonio numero uno in forma alpha (cioè, il gruppo idrossile al numero uno di carbonio sta puntando verso l'alto) è collegato al numero di carbonio 4 nel vicino monomero di glucosio. I monomeri di glucosio nell'amilosio sono collegati con collegamenti ad alpha-1,4. Il glicogeno ha anche collegamenti a beta-1,4, ma catene laterali aggiuntive con collegamenti a 1,6.