1. La classificazione dei glucidi

I glucidi sono composti principalmente da carbonio, idrogeno e ossigeno. Alcuni possono contenere atomi di azoto, fosforo e zolfo. 

La struttura dei glucidi è formata da una catena di atomi di carbonio (detta scheletro) e gruppi di atomi detti gruppi funzionali, che sono:

• il gruppo ossidrilico (formato da H e O);

• il gruppo carbonilico (formato da H, O e C).

I glucidi che si trovano in una soluzione che contiene acqua (soluzione acquosa) assumono una forma ad anello, che risulta più stabile.

Nella rappresentazione ad anello i vertici del poligono rappresentano gli atomi di carbonio dello scheletro, a cui sono legati i gruppi funzionali.

I glucidi sono classificati principalmente in base a:

• numero di unità, monosaccaridi (costituiti da un solo glucide), disaccaridi (due glucidi), oligosaccaridi (da 3 a 10 unità) e polisaccaridi;

• struttura, in semplici (mono e disaccaridi) e complessi (polisaccaridi);

• funzione nutrizionale, in disponibili e non disponibili, a seconda che il nostro corpo sia in grado di assorbirli o meno.

2. I monosaccaridi

I monosaccaridi sono formati da una singola molecola di glucide e costituiscono l’unità base per la formazione di disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi.

I principali monosaccaridi sono i seguenti.

• Glucosio. Prodotto dai vegetali con la fotosintesi clorofilliana. È un glucide fondamentale per l’organismo poiché è l’unica fonte di energia per il cervello. Tutti i glucidi durante la digestione sono trasformati in glucosio.

• Fruttosio. Si trova prevalentemente nella frutta e nel miele. È spesso utilizzato in pasticceria. È un alimento utile ai diabetici, si consiglia però di non abusarne.

• Galattosio. In natura si trova quasi esclusivamente legato al glucosio per formare il disaccaride lattosio, presente nel latte e nei suoi derivati.

3. I disaccaridi

I disaccaridi sono formati dall’unione di due monosaccaridi legati da un legame chimico detto glicosidico. I principali disaccaridi sono i seguenti.

• Saccarosio. Costituito da glucosio e fruttosio. È il comune zucchero da tavola. In modo artificiale si può modificare la molecola per produrre lo zucchero invertito, molto usato in pasticceria perché è in grado di trattenere l’umidità.

• Lattosio. Costituito da glucosio e galattosio. È presente esclusivamente in latte e derivati. La digestione del lattosio è legata alla presenza dell’enzima lattasi nell’organismo, che a volte può mancare provocando intolleranza.

• Maltosio. Costituito da due molecole di glucosio. È lo zucchero contenuto nel malto che si ottiene dalla germinazione delle cariossidi dei cereali come l’orzo durante il processo produttivo della birra.

4. Gli oligosaccaridi

Gli oligosaccaridi si trovano in natura o si possono ricavare dai polisaccaridi. Vediamo i principali.

• Maltodestrine, che derivano dall’amido e sono utilizzate nella dieta degli sportivi poiché producono velocemente energia.

• Stachiosio e raffinosio, contenuti nei legumi; il microbiota intestinale li trasforma in gas producendo flatulenza.

• Frutto-oligosaccaridi (FOS) e galatto-oligosaccaridi (GOS), che sono di origine vegetale e non sono digeribili dall’uomo, ma sono utili all’organismo poiché svolgono una funzione prebiotica, cioè costituiscono nutrimento per il microbiota intestinale.

5. I polisaccaridi

I polisaccaridi sono grandi molecole organiche formate dall’unione di unità base di monosaccaridi, che possono essere tutti dello stesso tipo, oppure diversi.

Amido

L’amido costituisce lo zucchero di riserva di cereali e tuberi (come le patate). L’amido è costituito da lunghe catene di glucosio che si dispongono in due diverse conformazioni:

• una catena lineare di molecole di glucosio che si dispone a elica, detta amilosio;

• una catena ramificata in diversi punti, detta amilopectina, che costituisce l’80% della molecola di amido.

L’amido crudo ha una struttura cristallina che non è digeribile dal nostro organismo. 

L’amido idratato e cotto invece ha una struttura gelatinizzata che risulta in parte digeribile. 

La parte di amido cotto che il nostro organismo non è in grado di digerire è detta amido resistente e fa parte della classe di alimenti chiamata fibra alimentare.

Glicogeno

La molecola di glicogeno è costituita da migliaia di unità di glucosio. Il glicogeno costituisce lo zucchero di riserva dei mammiferi.

Il corpo umano produce e conserva glicogeno con un processo chiamato glicogenosintesi che avviene nel fegato. In caso di necessità, il glicogeno viene scisso in unità di glucosio attraverso il processo di glicogenolisi.

Altri polisaccaridi

Gli altri polisaccaridi di interesse alimentare sono i seguenti.

• Cellulosa: contenuta in frutta, verdura e cereali integrali (in particolare nella crusca). Non è digeribile dall’uomo e per questo fa parte della fibra alimentare.

• Chitina: costituisce il carapace di crostacei e insetti. Può provocare allergie.

• Inulina: si trova in carciofi e cicoria, non è digeribile dall’uomo, ma ha effetti benefici sui batteri dell’intestino.

• Pectine: contenute nella frutta. A contatto con l’acqua formano un gel e per questo sono utilizzate per produrre confetture, marmellate e gelatine.

• Emicellulose: insieme di polisaccaridi, fanno parte della fibra alimentare.

• Polisaccaridi di origine algale: utilizzati come additivi alimentari. I più comuni sono l’Agar-agar, le carragenine e gli alginati.

6. La fibra alimentare

La fibra alimentare è una classe di alimenti non digeribile dall’uomo che comprende alcuni polisaccaridi, come cellulosa, emicellulose, pectine, inulina, l’amido resistente, e alcuni oligosaccaridi, come stachiosio e raffinosio. Le fibre alimentari si distinguono in due tipi.

• Fibra solubile (come le pectine), che in acqua si idrata e si rigonfia formando un gel. Il gel riduce l’assorbimento di zuccheri e lipidi, aiutando a prevenire le malattie cardiovascolari.

• Fibra insolubile (come cellulosa e emicellulosa), che non si modifica durante la digestione e conferisce consistenza alle feci aiutando la peristalsi (cioè i movimenti muscolari delle pareti dell’apparato digerente) e l’evacuazione.

Le fibre inoltre hanno le seguenti funzioni:

• nutrono la popolazione microbica intestinale (funzione prebiotica);

• contrastano le malattie cardiovascolari, poiché riducono i livelli di glucosio e di colesterolo nel sangue;

• aumentano il senso di sazietà, rendendo maggiore il volume del cibo ingerito e rallentando lo svuotamento dello stomaco;

• riducono l’insorgenza di neoplasie (tumori) del colon;

• migliorano le funzioni intestinali, regolarizzando il transito intestinale e l’evacuazione delle feci.

7. Fabbisogno giornaliero di glucidi

I glucidi svolgono prevalentemente funzione energetica: 1 g fornisce circa 4 kcal, che le cellule utilizzano per il loro mantenimento.

I LARN (Livelli di Assunzione di Riferimento di Nutrienti ed energia) raccomandano un consumo giornaliero di glucidi pari al 45-60% del totale dell’apporto calorico introdotto attraverso la dieta.

Di questi la maggior parte deve essere rappresentata dall’amido, e solo il 15% deve essere costituito da zuccheri semplici.

Ogni giorno bisognerebbe assumere almeno 25 g di fibra alimentare, cioè circa 12,6-16,7 g ogni 1000 kcal introdotte.

Il corpo umano produce energia principalmente dai glucidi. Quando c’è una carenza di glucidi, il corpo genera energia da lipidi e proteine, producendo però anche sostanze di scarto tossiche, chiamate corpi chetonici, che non possono essere smaltite dall’organismo e possono provocare gravi danni. L’accumulo di corpo chetonici è detto chetosi e può verificarsi anche quando si seguono diete iperproteiche o chetogeniche.

L’eccesso di carboidrati e zuccheri può portare all’obesità e allo sviluppo del diabete mellito (causato dall’aumento improvviso o dalla presenza prolungata di zuccheri nel sangue). Inoltre gli zuccheri semplici provocano carie dentali.

8. La digestione dei glucidi

La digestione dei glucidi inizia nella bocca grazie all’enzima amilasi salivare, che scinde parzialmente l’amido. Nello stomaco i glucidi non subiscono alcuna trasformazione. 

Solo quando arrivano nell’intestino tenue i glucidi sono completamente digeriti grazie agli enzimi contenuti nel succo pancreatico (prodotto dal pancreas) e nel succo enterico (prodotto dall’intestino). L’azione degli enzimi trasforma i glucidi complessi in monosaccaridi (glucosio, fruttosio, galattosio ecc.). 

I monosaccaridi sono assorbiti dai villi intestinali e trasportati attraverso il sangue al fegato in cui vengono trasformati in glucosio e trasportati in tutte le parti del corpo.

L’indice glicemico e il carico glicemico

Il glucosio immesso nel sangue durante la digestione determina un repentino incremento della glicemia (concentrazione di glucosio nel sangue) che raggiunge un massimo chiamato picco glicemico. Dopo aver raggiunto il picco, la glicemia torna a calare. Le variazioni di glicemia nel sangue sono rappresentate dalla curva glicemica. La velocità con cui un alimento produce il picco glicemico è chiamata indice glicemico (IG) e il suo valore dipende:

• dal tipo di zuccheri ingeriti (il glucosio agisce velocemente, il saccarosio e il fruttosio più lentamente);

• dall’assunzione di altri nutrienti (fibra e lipidi rallentano l’assorbimento degli zuccheri).

I livelli di glicemia nel sangue sono regolati da due ormoni: l’insulina, che stimola i processi che eliminano il glucosio, e il glucagone, che stimola la produzione di nuovo glucosio.

9. Il metabolismo dei glucidi

Nel corpo umano i glucidi sono coinvolti in numerose reazioni del metabolismo, sia cataboliche sia anaboliche. 

Le reazioni anaboliche principali dei glucidi sono la glicogenosintesi (sintesi del glicogeno) e la gluconeogenesi. La gluconeogenesi consiste nella sintesi di glucosio a partire da fonti non glucidiche, come l’acido piruvico, l’acido lattico, il glicerolo e alcuni amminoacidi. 

Le reazioni cataboliche, cioè le reazioni che utilizzano i glucidi per produrre energia, sono le seguenti:

• glicogenolisi, che avviene nel fegato e trasforma il glicogeno in glucosio;

• respirazione cellulare, con cui le cellule, in presenza di ossigeno, trasformano il glucosio in energia;

• fermentazioni alcolica e lattica, con cui gli organismi, in assenza di ossigeno, producono energia dal glucosio;

• via dei pentoso-fosfati, che trasforma il glucosio in ribosio, molecola necessaria alla duplicazione cellulare.

La respirazione cellulare

La respirazione cellulare è il processo attraverso il quale le cellule trasformano glucosio e ossigeno in energia, sotto forma di molecole di ATP, acqua e diossido di carbonio. La reazione globale della respirazione cellulare è la seguente.

La respirazione cellulare è un meccanismo complesso che può essere suddiviso in 3 fasi principali.

1. Glicolisi. Trasforma il glucosio in acido piruvico; l’acido piruvico viene trasformato in acetil-CoA.

2. Ciclo di Krebs. Si ripete diverse volte e ogni volta trasforma una molecola di acetil-CoA in numerosi sottoprodotti, tra cui elettroni.

3. Catena di trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. L’energia degli elettroni prodotti dal ciclo di Krebs è utilizzata per produrre ATP, attraverso la reazione di fosforilazione ossidativa, in cui viene assorbito ossigeno e prodotto diossido di carbonio (CO₂).

Le fermentazioni

Quando non vi è sufficiente ossigeno per la respirazione cellulare, l’energia è prodotta a partire dall’acido piruvico residuo della glicolisi attraverso due fermentazioni: lattica e alcolica. L’energia generata però è molto inferiore rispetto a quella della respirazione.

• La fermentazione lattica trasforma l’acido piruvico in acido lattico. Avviene nei muscoli del nostro corpo in seguito a uno sforzo fisico intenso.

• La fermentazione alcolica trasforma l’acido piruvico in alcol etilico e diossido di carbonio. Questa fermentazione viene condotta dai lieviti, ed è sfruttata industrialmente per la produzione del pane e delle bevande alcoliche.

1. Individua i collegamenti tra i due gruppi di espressioni.

a. glucosio

b. amilosio

c. amilopectina

d. stachiosio

1. struttura lineare

2. struttura ramificata

3. fibra alimentare

4. glicolisi

2. Vero o falso?

a. I glucidi forniscono 4 kcal/g.

•   V       F   

b. L’amido resistente fa parte della fibra alimentare.

•   V       F   

c. Le fermentazioni permettono di ricavare energia in presenza di ossigeno.

•   V       F   

d. L’indice glicemico misura la velocità con cui un alimento causa un aumento della glicemia.

•   V       F   

e. L’amilasi pancreatica scinde l’amido a livello dello stomaco.

•   V       F   

3. Completa lo schema che descrive la respirazione cellulare inserendo i processi e i prodotti mancanti.