monosaccaride
Glicide semplice, ovvero che non può essere decomposto per idrolisi. I m. non sostituiti hanno formula generale (CH2O)n (con n=3, 4, 5, ...); sono molto diffusi in natura sia allo stato libero che in combinazione tra loro (polisaccaridi) o con altri composti (glicosidi); sono solubili in acqua e poco nei comuni solventi organici; alcuni hanno un caratteristico sapore dolce.
Classificazione
I m. si classificano sulla base del numero di atomi di carbonio della catena e della presenza di un gruppo aldeidico o chetonico; per es., il fruttosio, che ha 6 atomi di carbonio e un gruppo chetonico, è un chetoesoso; il ribosio è un aldopentoso, per la presenza di 5 atomi di carbonio e un gruppo aldeidico. Il numero di atomi di carbonio va da 3 fino a 9 per i m. di più elevato peso molecolare, ma quelli più importanti e più diffusi sono i pentosi (arabinosio, ribosio, xilosio ecc.) e gli esosi (glucosio, fruttosio, galattosio ecc.). Tutti i m., eccettuati l’aldosio e il chetosio più semplici (rispettivamente aldeide glicolica e diossiacetone), hanno uno o più atomi di carbonio asimmetrici ed esistono perciò in più forme stereoisomere (il numero di possibili stereoisomeri è 2n, essendo n il numero di atomi di carbonio).
I m. (tranne i triosi) presentano una forma emiacetalica o emichetalica ciclica in equilibrio con quella a catena aperta, e quasi sempre tale equilibrio è spostato verso la forma chiusa; in tal modo i pentosi e gli esosi danno rispettivamente luogo a un anello furanico (furanosi) e a un anello piranosico (piranosi). In seguito alla formazione del legame emiacetalico o emichetalico si ha la comparsa di due stereoisomeri (anomeri) e ha luogo il fenomeno della mutarotazione. Le forme enantiomere dei m. sono indicate con D e L sulla base della convenzione proposta da M.A. Rosanoff secondo la quale si denotano con D i carboidrati derivabili formalmente dalla (+)-gliceraldeide (destrogira) e con L quelli derivabili dalla (−)-gliceraldeide (levogira).
Chimica dei monosaccaridi
La chimica dei m. è complessa come quella di tutti i carboidrati, composti polifunzionali che possono dar luogo a reazioni con una grande varietà di reagenti; in particolare, sono agenti riducenti (zuccheri riducenti in quanto reagiscono con il reattivo di Fehling); gli aldosi formano per blanda ossidazione (per es., con bromo) gli acidi aldonici (si ossida il gruppo aldeidico) e per ossidazione più energica (per es., con acido nitrico) gli acidi saccarici (si ossidano entrambi i gruppi terminali), mentre i chetosi si ossidano con più difficoltà dando luogo a prodotti di scissione; per riduzione formano gli alcoli corrispondenti (per es., dal glucosio si ottiene industrialmente il sorbitolo); per trattamento con fenilidrazina si ottengono gli osazoni, classicamente utilizzati per l’identificazione dei m.; per riscaldamento si decompongono liberando acqua e dando una massa di colore più o meno scuro (caramello) e se il riscaldamento viene condotto in presenza di acidi forti si ha formazione di furfurolo e derivati che danno colorazioni caratteristiche, utili al riconoscimento dei m., con fenoli, ammine e amminoacidi alifatici.
Biochimica
In biochimica, i m. rappresentano un gruppo di sostanze ampiamente distribuito in tutti gli organismi viventi, sia come tali, sia come derivati. I m. che come tali sono maggiormente presenti negli organismi sono il glucosio, il fruttosio, il mannosio, il galattosio, il ribosio, l’eritrosio, la gliceraldeide ecc. I m. a 6 atomi di carbonio, in particolare, svolgono la funzione di substrati per il metabolismo energetico o di costituenti di materiale di riserva (glicogeno, amido, cellulosa).
Tra i derivati più importanti dei m. vi sono i corrispondenti esteri fosforici (glucosio-6-fosfato, fruttosio-1,6-difosfato, fosfogliceraldeide ecc.) che sono composti intermedi fondamentali dei più importanti cicli metabolici cellulari (glicolisi, ciclo dei pentosofosfati, gluconeogenesi, glicogenosintesi, fermentazione alcolica, fotosintesi ecc.). Altri importanti derivati dei m. si ottengono dall’ossidazione degli aldosi nei corrispondenti acidi carbossilici (per es., il glucosio può originare acido gluconico, glucuronico e glucarico, ognuno dei quali svolge una funzione biologica specifica); tra questi, il più importante è certamente l’acido ascorbico (vitamina C).
Un altro gruppo di derivati dei m. è quello dei cosiddetti ammino-zuccheri i cui composti più rappresentativi sono i derivati acetilati della N-glucosammina e della N-galattosammina (costituenti essenziali della parete delle cellule vegetali e batteriche), nonché i derivati acetilati dell’acido neuramminico (noti come acidi sialici, componenti essenziali delle membrane biologiche e di alcune molecole complesse). L’ultimo gruppo di derivati dei m. è quello dei desossi-zuccheri (desossiglucosio, desossiribosio) che sono di fondamentale importanza per la costituzione degli acidi nucleici. Inoltre, bisogna ricordare che i m. fanno parte di macromolecole biologiche complesse quali glicolipidi, galattolipidi, glicoproteine, mucoproteine ecc.