Fiche de révision : Biochimie des glucides

📋 Plan du Cours

1. Rôles et classification des glucides
2. Structure et représentation des oses
3. Chiralité et séries des oses
4. Filiation et diversité des oses
5. Cyclisation et formes cycliques
6. Propriétés et réactions des oses
7. Osides et diholosides
8. Polyholosides et amidon

📖 1. Rôles et classification des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Molécule organique dont les carbones portent des fonctions alcool et une fonction aldéhyde ou cétone.

★ À maîtriser

• Les glucides fournissent 40 à 50 % des calories de l’alimentation humaine et sont stockés sous forme de glycogène dans le foie et les muscles.

📌 Les oses sont des sucres simples non hydrolysables, tandis que les osides sont des sucres complexes hydrolysables en oses.

📌 Les holosides sont constitués uniquement d’oses, tandis que les hétérosides associent des oses à une partie non glucidique appelée aglycone.

Compléments

• La cellulose joue un rôle structural dans les parois des cellules végétales, et les glucides sont des constituants des acides nucléiques ADN et ARN.

📌 Les oligosaccharides comportent au maximum 10 oses condensés, tandis que les polysaccharides en comportent de nombreux.

📖 2. Structure et représentation des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Ose : Chaîne carbonée non ramifiée dont tous les carbones portent un groupement hydroxyle sauf un, qui porte un groupement carbonyle.

★ À maîtriser

📌 Un aldose possède une fonction aldéhyde en bout de chaîne, tandis qu’un cétose possède une fonction cétone au milieu de la chaîne.

• La représentation de Fischer suit ces conventions : la chaîne carbonée est dessinée verticalement, le carbone le plus oxydé est placé en haut, les groupements hydroxyles sont placés à gauche ou à droite

Compléments

• Les oses les plus simples sont les trioses à trois carbones, notamment le glycéraldéhyde, un aldose, et la dihydroxyacétone, un cétose.

💡 Astuce mémo

Aldose : carbonyle en bout de chaîne ; cétose : carbonyle au milieu

📖 3. Chiralité et séries des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Carbone lié à quatre groupements différents et conférant à la molécule une chiralité.
• Énantiomères : Molécules images l’une de l’autre dans un miroir, qui diffèrent par la configuration de leurs carbones asymétriques et dévient la lumière polarisée en sens opposés.

★ À maîtriser

📌 Dans la convention D/L, le groupement hydroxyle du dernier carbone asymétrique est à droite pour la série D et à gauche pour la série L.

📌 La notation D ou L est conventionnelle et n’a pas de relation avec le signe positif ou négatif du pouvoir rotatoire.

Compléments

• Le D-glycéraldéhyde possède un pouvoir rotatoire de +13,5°, tandis que le L-glycéraldéhyde possède un pouvoir rotatoire de −13,5°.

💡 Astuce mémo

Deux mains en miroir figurent les énantiomères D et L

📖 4. Filiation et diversité des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Épimères : Deux composés qui ne diffèrent que par la configuration d’un seul carbone asymétrique.

★ À maîtriser

• Le nombre de stéréoisomères d’un ose est $2^n$, où $n$ est le nombre de carbones asymétriques.

Compléments

• L’addition d’un carbone au D-glycéraldéhyde produit deux tétroses stéréoisomères, le D-érythrose et le D-thréose.

• Les aldoses présentent 4 stéréoisomères pour les tétroses, 8 pour les pentoses et 16 pour les hexoses.

• Les D-aldopentoses nommés sont :

  • D-ribose
  • D-arabinose
  • D-xylose
  • D-lyxose

• Les D-aldohexoses nommés sont :

  • D-allose
  • D-altrose
  • D-glucose
  • D-mannose
  • D-gulose
  • D-idose
  • D-galactose
  • D-talose

• La dihydroxyacétone est le seul cétotriose et ne possède aucun carbone asymétrique.

💡 Astuce mémo

Triose → tétrose → pentose → hexose

📖 5. Cyclisation et formes cycliques

★ À maîtriser

• La cyclisation du glucose explique des propriétés chimiques que sa structure linéaire ne permet pas d’interpréter.

📌 Les formes pyranoses correspondent à des cycles à six sommets, tandis que les formes furanoses correspondent à des hétérocycles à cinq sommets.

Compléments

• En solution, le glucose est présent sous forme α-D-glucopyranose à 36 % et sous forme β-D-glucopyranose à 64 %.

• Le fructose est présent à 80 % sous forme pyranose, à 20 % sous forme furanose et à moins de 1 % sous forme ouverte.

📖 6. Propriétés et réactions des oses

★ À maîtriser

📌 L’oxydation douce d’un aldose par le brome ou l’iode en milieu alcalin transforme sa fonction aldéhyde en acide aldonique, tandis que les cétoses ne sont pas oxydés dans ces conditions.

📐 Formule - La réaction de Fehling oxyde l’aldéhyde en acide carboxylique et forme un précipité rouge brique de Cu₂O : $\mathrm{R{-}CHO + 2Cu(OH)_2 \rightarrow R{-}COOH + Cu_2O + 2H_2O}$.

Compléments

• Les oses sont solubles dans l’eau et peuvent subir une estérification entre un alcool et un acide pour former un ester.

• Les produits d’oxydation douce sont :

  • glucose → acide gluconique
  • mannose → acide mannonique
  • galactose → acide galactonique

• L’oxydation poussée par l’acide nitrique à chaud transforme le glucose en acide glucarique, aussi appelé acide saccharique.

• La réaction d’un ose avec l’hydrazine produit des osazones, des dérivés qui cristallisent de façon caractéristique.

• L’action d’acides à chaud sur les oses produit du furfural, qui donne des colorations caractéristiques avec les phénols.

• La réduction du D-glucose par NaBH₄ ou LiBH₄ produit du D-sorbitol.

• La réduction du D-fructose par NaBH₄ ou LiBH₄ produit du D-sorbitol.

📖 7. Osides et diholosides

🔑 Notions clés & Définitions

• Osides : Composés formés par l’union d’oses, et éventuellement d’une aglycone, au moyen d’une liaison osidique.

★ À maîtriser

• Le maltose est un diholoside réducteur constitué de deux glucoses liés par une liaison α(1→4).

• Le lactose est constitué de galactose et de glucose liés par une liaison β(1→4).

• Le saccharose est constitué d’un glucose et d’un fructose liés par une liaison α(1→2)β.

Compléments

• La synthèse de Kiliani, qui utilise le cyanure, permet de passer d’un ose à l’ose supérieur.

• La condensation d’un ose avec un alcool ou un phénol forme un oside ou glycoside par une liaison O-osidique, aussi appelée liaison glycosidique.

📖 8. Polyholosides et amidon

🔑 Notions clés & Définitions

• Polyholoside : Association d’un grand nombre d’oses reliés par des liaisons O-glycosidiques, formant une chaîne linéaire ou ramifiée.

★ À maîtriser

• L’amidon est la principale réserve glucidique des végétaux et est composé uniquement de glucose.

Compléments

📌 Les polyosides homogènes sont constitués d’un seul type d’ose, comme l’amidon, le glycogène et la cellulose.

📊 Tableaux de synthèse

Classification des glucides