Struttura molecolare

I carboidrati sono costituiti da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno, gli atomi di carbonio sono legati l'uno all'altro per formare una catena carboniosa che varia da tre a sette, ogni carbonio possiede poi la capacità di legare a se atomi di idrogeno ed ossigeno. Tra i carboidrati lo zucchero più noto è il glucosio, costituito da sei atomi di carbonio a cui sono legati dodici atomi di idrogeno e sei di ossigeno (C6 H12 O6). I carboidrati vengono classificati in monosaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi, a secondo del numero di zuccheri semplici di cui sono composti.

Carboidrati - Monosaccaridi:

sono carboidrati costituiti da una singola molecola di zucchero, esistono più di duecento monosaccaridi in natura, ne sono degli esempi il glucosio, il fruttosio, il galattosio, il ribosio. Vengono classificati in base al numero di atomi di carbonio di cui sono composti, ad esempio un monosaccaride a tre atomi di carbonio è un trioso, a quattro tetroso, a cinque pentoso ed a sei esoso. I monosaccaridi più importanti per il metabolismo energetico sono quelli a sei atomi di carbonio come il glucosio, il galattosio e fruttosio.

- Il glucosio è comune in molti cibi, è ricavato nel nostro organismo dalla digestione di carboidrati e può essere formato tramite il processo di gluconeogenesi che utilizza atomi di carbonio provenienti da altri composti, il glucosio è utilizzato direttamente dalle cellule come substrato di energia oppure può essere accumulato tramite il processo di polimerizzazione in glicogeno nei muscoli e nel fegato, oppure trasformato in grassi.

- Il fruttosio è largamente presente nella frutta, possiede un forte potere dolcificante, superiore al glucosio, ma una volta assorbito dall'organismo viene immediatamente convertito in glucosio.

Carboidrati - Oligosaccaridi:

sono carboidrati costituiti dal legame di due monosaccaridi, in tutti i disaccaridi (costituiti da due disaccaridi) il glucosio è uno dei due zuccheri. Alcuni esempi sono il saccarosio costituito da una molecola di glucosio e una di fruttosio, il lattosio formato dall'unione di glucosio e galattosio ed il maltosio composto da due molecole di glucosio.

Carboidrati - Polisaccaridi:

i polisaccaridi sono carboidrati formati da catene che vanno da tre a migliaia di monosaccaridi, sono classificati in polisaccaridi di origine vegetale e di origine animale.

Polisaccaridi di origine vegetale:

le due forme più comuni sono l'amido e le fibre, l'amido costituisce le riserve energetiche delle piante, è molto abbondante nei semi come mais, granaglie e tuberi, ma è comune a tutti i vegetali. In generale vengono definiti come carboidrati complessi. Le fibre sono polisaccaridi che si differenziano dall'amido dal tipo di polimerizzazione, la più conosciuta è la cellulosa, praticamente indigeribile, si trovano in molti organi vegetali, specialmente in quelli protettivi esterni.

Polisaccaridi di origine animale:

il glicogeno rappresenta la forma di immagazzinamento più comune dei carboidrati negli animali, è una molecola con elevato peso molecolare costituita da poche centinaia, ad alcune migliaia di molecole di glucosio legate insieme. Il glicogeno è abbondante nel fegato e nei muscoli, la sua velocità di sintesi e di scissione è strettamente legata alle condizioni metaboliche, ad esempio il glicogeno muscolare è la fonte principale di energia per le cellule muscolari, il processo di scissione del glucosio che libera molecole di glucosio direttamente utilizzabili dalle cellule come substrato energetico è chiamato glicogenolisi. La quantità di glucosio del sangue è regolata dagli ormoni che controllano il livello della glicemia nel sangue favorendo la glicogenolisi in caso di ipoglicemia o permettendo il passaggio di glucosio nel fegato tramite l'insulina nel caso di iperglicemia.
La funzione dei carboidrati è quella di fornire energia, sia per la funzione contrattile dei muscoli sia per tutte le altre funzioni metaboliche dell'organismo, un adeguata assunzione di carboidrati aiuta a conservare le proteine strutturali, benché il ruolo delle proteine sia perlopiù di origine plastico fornendo strutture di supporto meccanico esse possono rappresentare in caso di carenza di glicogeno e glucosio nel sangue un substrato energetico utile per la gluconeogenesi. I carboidrati sono inoltre il prevalente substrato energetico del sistema nervoso centrale, che non possedendo scorte di glicogeno utilizza il glucosio plasmatico come fonte energetica.