Fiche de révision : Glucides et ose simples

📋 Plan du Cours

1. Structure et rôles des glucides
2. Classification des glucides
3. Stéréochimie et représentation des oses
4. Glucose, fructose et épimères
5. Cyclisation et propriétés des oses
6. Dérivés biologiques des oses
7. Osides, GAG et glycoprotéines
8. Glycolyse et devenir du glucose
9. Acide ascorbique et vitamine C
10. Hydrolyse et digestion des glucides

📖 1. Structure et rôles des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Molécules organiques composées principalement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, dont la formule brute est $[CH_2O]_n$.
• Ose : Aldéhyde ou cétone polyhydroxylé(e), portant plusieurs fonctions alcool et une seule fonction aldéhyde ou cétonique.

★ À maîtriser

• Les glucides ont un rôle énergétique, notamment sous forme de glycogène stocké dans le foie et les muscles.

📌 L’acide palmitique produit 6,04 kilocalories d’ATP contre 2,53 pour le glucose, mais le glucose fournit davantage de calories pour une même quantité d’oxygène consommée.

• Les glucides ont des rôles structuraux, protecteurs et de reconnaissance cellulaire, notamment dans la cellulose, l’acide hyaluronique, le glycocalyx et les groupes sanguins.

• Le glucose est le seul carburant du fœtus et constitue la base de synthèse de tous les glucides de l’organisme.

Compléments

• Les glucides représentent 40 à 50 % des calories alimentaires.

📖 2. Classification des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Holosides : Osides constitués uniquement d’oses reliés par des liaisons glycosidiques.
• Hétérosides : Osides qui libèrent des oses et une aglycone, c’est-à-dire une partie non sucrée pouvant être une protéine ou un lipide.

★ À maîtriser

📌 Les oses sont des glucides simples, tandis que les osides sont des molécules complexes dont l’hydrolyse fournit au moins deux molécules d’oses.

Compléments

• Les oligosides contiennent jusqu’à quelques dizaines d’oses, tandis que les polyosides en contiennent plusieurs centaines, comme la cellulose et l’amidon.

💡 Astuce mémo

Oses seuls, osides hydrolysables

📖 3. Stéréochimie et représentation des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycéraldéhyde : Triose le plus simple et possède un seul carbone asymétrique.
• Énantiomères : Isomères qui sont images l’un de l’autre dans un miroir.
• Épimères : Diastéréoisomères qui diffèrent par la configuration d’un seul carbone asymétrique.

📝 Points essentiels

• Dans la représentation linéaire, le carbonyle d’un aldose est placé en C1, tandis que celui d’un cétose est placé en C2.

📌 Dans le glycéraldéhyde, la série D possède le groupement OH à droite et la série L le possède à gauche.

💡 Astuce mémo

D/L décrit la configuration, pas le pouvoir rotatoire sauf pour le glycéraldéhyde

📖 4. Glucose, fructose et épimères

★ À maîtriser

• Les principaux D-aldoses à connaître sont:

  • le ribose
  • le glucose
  • le mannose
  • le galactose

• Le mannose est l’épimère en C2 du glucose, tandis que le galactose est son épimère en C4.

• L’absence d’UDP-glucose 4-épimérase empêche la transformation du galactose en glucose et peut provoquer une galactosémie congénitale avec cataracte, lésions hépatiques, surdité et retard mental.

• Le saccharose est formé par l’association du glucose et du fructose.

• L’indice glycémique du fructose est de 23, contre 100 pour le glucose.

Compléments

• Les deux D-cétoses à connaître sont le ribulose et le fructose.

💡 Astuce mémo

Mannose en C2, galactose en C4

📖 5. Cyclisation et propriétés des oses

★ À maîtriser

• 🔄 La cyclisation du glucose comprend: le rapprochement du carbone 1 et du carbone 5, la formation d’une liaison impliquant l’oxygène, la formation d’une configuration α ou β

📌 Dans la représentation de Haworth, un OH au-dessus du plan correspond à la configuration β, tandis qu’un OH au-dessous correspond à la configuration α.

• Les oses sont très hydrosolubles en raison de leurs nombreuses fonctions alcooliques.

📌 Les aldoses sont réducteurs, tandis que les cétoses sont très peu réducteurs.

Compléments

• Le glucose forme principalement un cycle pyrane, tandis que le fructose peut former un cycle furane.

• La glucose-6-phosphate isomérase interconvertit l’α-D-glucose-6-phosphate en β-D-fructose-6-phosphate au cours de la glycolyse.

💡 Astuce mémo

Chaîne ouverte → repliement → cycle α ou β

📖 6. Dérivés biologiques des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Osamine : Ose dans lequel un groupement amine remplace un groupement hydroxyle.

★ À maîtriser

• La glucosamine et la galactosamine résultent du remplacement du groupement OH en position 2 par un groupement NH2.

Compléments

• Les osamines peuvent être acétylées pour former la N-acétylglucosamine et la N-acétylgalactosamine.

• Les osamines entrent notamment dans la composition:

  • des glycolipides
  • des glycosaminoglycanes
  • des glycoprotéines

💡 Astuce mémo

Modification des fonctions → nouveaux dérivés et nouvelles fonctions biologiques

📖 7. Osides, GAG et glycoprotéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Diholosides réducteurs : Possèdent une liaison osido-ose et conservent un OH hémiacétalique libre responsable du pouvoir réducteur.
• Glycogène : Polyoside animal qui stocke le glucose dans le foie et les muscles et qui est plus ramifié que l’amidon grâce à des liaisons α-1,6 plus nombreuses et rapprochées.
• Cellulose : Polyoside végétal linéaire formé de glucoses unis par des liaisons β-1,4 et représente 50 % du carbone végétal.
• Glycoprotéines : Hétéroprotéines formées par l’union covalente d’une fraction glucidique et d’une fraction protéique, avec plus de 5 % de glucides.

📝 Points essentiels

• Les GAG sont des polyosides hétérogènes issus de la polycondensation d’osamines et d’acides glucuroniques et présents dans la matrice extracellulaire.

💡 Astuce mémo

Cellulose β-1,4 linéaire, glycogène α-1,6 ramifié

📖 8. Glycolyse et devenir du glucose

📝 Points essentiels

• La glycolyse transforme le glucose en pyruvate afin d’obtenir de l’énergie; en présence d’oxygène, le pyruvate entre dans le cycle de Krebs.

• La première étape décrite de la glycolyse transforme le glucose en fructose auquel sont ajoutés deux phosphates.

💡 Astuce mémo

Glucose → fructose phosphorylé → pyruvate

📖 9. Acide ascorbique et vitamine C

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide ascorbique : La vitamine C, une vitamine hydrosoluble et antioxydante dont la carence provoque le scorbut.
• Acide sialique : Ou acide N-acétylneuraminique (NANA), est produit par condensation de l’acide pyruvique et du D-manosamine et constitue des glycolipides et des glycoprotéines.

📝 Points essentiels

• La vitamine C est un coenzyme de la prolylhydroxylase, enzyme impliquée dans la synthèse d’hydroxyproline et du collagène.

💡 Astuce mémo

Carence en vitamine C → défaut de collagène → fragilité vasculaire

📖 10. Hydrolyse et digestion des glucides

📝 Points essentiels

📌 Les osidases sont spécifiques de la nature de l’ose, de la configuration anomérique α ou β de la liaison osidique et de la dimension des unités attaquées dans le polyoside.

• L’amidon est hydrolysé par:

  • une α-1,4-glucosidase
  • une α-1,6-glucosidase ou enzyme débranchante
  • la maltase

• La cellulose n’est pas hydrolysée par le tube digestif humain, car la cellulase n’y est pas présente; elle est fermentée par les bactéries du gros côlon en acides gras à chaîne courte.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison de quelques glucides