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Cosa sono i carboidrati e cosa servono

Federico Canfarini

Dottore in chimica e chimica industriale specializzazione in chimica alimentare

 

Diamo uno sguardo d’insieme ai carboidrati, una delle quattro principali classi di molecole, insieme alle proteine, agli acidi nucleici e ai lipidi. I carboidrati sono aldeidi o chetoni, con più gruppi ossidrilici. Essi costituiscono la maggior parte della materia organica esistente sulla Terra in virtù dei molteplici ruoli che svolgono in tutte le forme di vita.

In primo luogo, i carboidrati, svolgono importanti funzioni come riserva di energia combustibile intermedia metabolica.

In secondo luogo, gli zuccheri, ribosio e deossiribosio, fanno parte  dell’impalcatura strutturale  del DNA e del  RNA.

In terzo luogo, i polisaccaridi sono elementi strutturali delle pareti cellulari di batteri e  piante. Infatti la cellulosa, il principale costituente delle pareti cellulari delle piante, è uno dei composti organici più abbondanti nella biosfera.

In quarto luogo, i carboidrati, sono legati a molte proteine e a molti lipidi, in cui svolgono ruoli essenziali nel mediare le interazioni tra le cellule ed altri elementi presenti nell’ambiente cellulare.

Una proprietà essenziale dei carboidrati, correlata al loro ruolo come mediatori delle interazioni cellulari, è l’enorme diversità strutturale possibile in questa classe di molecole.

I carboidrati sono costituiti da monosaccaridi, piccole molecole che di regola contengono da tre  a nove atomi di carbonio e variano in dimensioni nella configurazione stereochimica (con il termine stereochimica si intende lo studio delle proprietà spaziali delle molecole, assenza o presenza di centri, piani e assi di simmetria riflessiva o rotazionale e come queste ultime si riflettano sul comportamento chimico delle sostanze), a livello di uno o più atomi di carbonio chiralici (la chiralità è la proprietà di un oggetto rigido e/o di una disposizione spaziale di punti o atomi di non essere sovrapponibile alla sua immagine speculare).

Questi monosaccaridi possono essere legati tra loro a formare una grande varierà di strutture oligosaccaridiche.

Per capire come queste molecole sono strutturate e organizzate tra loro, ho riportato a titolo di esempio una sintetica schematizzazione:

Derivati aldeidici o chetonici di poliidrossialcoli

Classificazione dei carboidrati

  • Monosaccaridi
  • Oligosaccaridi; disaccaridi, trisaccaridi, decasaccaridi
  • Polisaccaridi; dieci  unità monosaccaridiche.

Classificazione interna di oligo e polisaccaridi: in base alla forma lineare o ramificata; unità  monosaccaridi che, uguali o diverse ovvero, omo – etero-; presenza o meno di molecole diverse dai carboidrati, semplici o complessi.

Perché anche questa classe di “ sostanze “ sono di fondamentale importanza ? Sono veramente il carburante (benzina) ?

Partiamo dal presupposto che i carboidrati sono macronutrienti energetici prodotti autonomamente dagli organismi vegetali (autotrofi); anche la sopravvivenza degli organismi animali dipende dalla disponibilità di queste molecole, in particolare del glucosio, che rappresenta il “carburante” dei tessuti corporei, compreso il sistema nervoso.

Gli animali e l’uomo, non potendo ottemperare completamente  alle proprie necessità di glucosio tramite la neoglucogenesi, ovvero produzione di glucosio a partire da amminoacidi,  acido lattico e glicerolo, devono procurarselo nutrendosi di alimenti che contengono sufficienti quantità di carboidrati, quindi: tuberi  frutta, foglie e radici, ect …

Ricordiamo che il glucosio, derivante dai carboidrati alimentari e dalla neoglucogenesi, è essenziale per la respirazione cellulare dei tessuti.

Questo meccanismo così perfetto e laborioso nella produzione di energia, funziona con l’utilizzo di ossigeno (metabolismo aerobico), i carboidrati (glucosio), come gli acidi grassi ed alcuni amminoacidi, vengono elaborati in Acetil-Coenzima A, ed immessi nel ciclo di Krebs ( già citato nei precedenti articoli) con l’obbiettivo di ricaricare i trasportatori fondamentali NAD e FAD, successivamente  impegnati nella fosforilazione ossidativa necessaria all’attivazione della pompa ATP-sintetasi.

Il  ciclo di Krebs,  anche detto ciclo dell’acido citrico o ciclo degli acidi tricarbossilici, costituisce un vero e proprio “processo” la cui molecola di inizio e conclusione, è rappresentata dall’ossalacetato, questo legando l’Acetil-Coenzima A determina il processo del ciclo stesso.

Per quanto il ciclo di Krebs si debba concludere con un’unità di ossalacetato, spesso queste molecole subiscono un deterioramento, è quindi ovvio che, inattivandosi, l’ossalacetato necessiti d’essere rimpiazzato; come ?  Piruvato derivante dal glucosio .

Quanti carboidrati per l’attività aerobica?

Diciamo che la stima quantitativa dei carboidrati nella dieta è sempre empirica, pertanto la relativa applicazione nutrizionale può dimostrarsi anche più difficile del previsto. Tralasciando la ripartizione macro-nutrizionale complessiva della giornata, in questo articolo credo più opportuno soffermarmi sulla reale necessità di introdurre carboidrati ai fini della prestazione, anche se la stima di uno non può prescindere totalmente da quella dell’altro; infatti, la disponibilità di glucosio durante la prestazione dipende soprattutto dal tipo di allenamento, durata,volume, intensità, frequenza, riposo.

In linea di massima una formulina, che ci potrebbe aiutare a capire quanti carboidrati una persona dovrebbe assumere, è moltiplicare il proprio peso per 3 e ricavare i grammi da consumare.

Sicuramente per una donna tale formula potrebbe inibire il sistema di scambio della pompa sodio – potassio, proprio perché troppi zuccheri non verrebbero metabolizzati.

Come già riportato sopra, dipende dal tipo di allenamento che si esegue. Un ottimo escamotage sarebbe quello di ripartire più pasti durante l’arco della giornata.

Una cosa importantissima che vorrei  ricordare, a seguito di alcuni trattati che leggo in rete, senza entrare nel dettaglio della struttura chimica delle proteine, si ricorda che una proteina è composta principalmente da C (carbonio); O (ossigeno); H (idrogeno) ed N (azoto); i carboidrati, come alcuni altri componenti alimentari non contengono N (azoto). Questo ci dovrebbe far capire che l’eccesso di protidi (a parte far male), si possono convertire in alcuni casi in grassi e carboidrati, viceversa, è chimicamente impossibile. Tuttavia con trattamenti chimici altamente invasivi per la salute, si possono ottenere lo stesso alcune proteine da alimenti non propriamente naturali.

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