Fiche de révision : Biochimie structurale des glucides

📋 Plan du Cours

1. Définition et rôles des glucides
2. Oses et classification
3. Stéréoisomérie des oses
4. Cyclisation et propriétés des oses
5. Réactions chimiques des monosaccharides
6. Osides et disaccharides
7. Polysaccharides de réserve et structure
8. GAG et hétérosides
9. Glycoprotéines et glycolipides
10. Rôles biologiques et applications

📖 1. Définition et rôles des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Composé organique polyhydroxylé contenant une fonction carbonylée, aldéhyde ou cétone, et constitué de carbone, d’hydrogène et d’oxygène.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La photosynthèse produit du glucose selon la relation $6CO_2 + 12H_2O + lumière \,\rightarrow\, C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$.

• Les glucides peuvent assurer un rôle structural, comme la cellulose et la chitine, ou constituer une réserve énergétique, comme l’amidon et le glycogène.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse → glucides → énergie, structure et information

📖 2. Oses et classification

🔑 Notions clés & Définitions

• Aldose : Ose portant une fonction aldéhyde, située sur le carbone 1 dans la forme linéaire.
• Cétose : Ose portant une fonction cétone, située sur le carbone 2 dans la forme linéaire.

★ À maîtriser

• Le glucose est une source énergétique majeure des cellules, possède la formule brute C6H12O6, quatre carbones asymétriques en C2, C3, C4 et C5, une fonction aldéhyde en C1 et une fonction alcool primaire en C6.

Compléments

• Les oses simples contiennent de 3 à 9 atomes de carbone et sont classés en trioses, tétroses, pentoses, hexoses, heptoses et nonoses.

💡 Astuce mémo

Aldose en C1, cétose en C2

📖 3. Stéréoisomérie des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Énantiomères : Stéréoisomères images l’un de l’autre dans un miroir et différant par la configuration de tous leurs carbones asymétriques.
• Diastéréoisomères : Stéréoisomères qui diffèrent par la configuration de plusieurs carbones asymétriques mais pas de tous.
• Épimères : Diastéréoisomères qui diffèrent par la configuration d’un seul carbone asymétrique.
• Anomères : Épimères qui diffèrent uniquement par la configuration du carbone anomérique créé lors de la cyclisation.

💡 Astuce mémo

EDAA : énantiomères, diastéréoisomères, épimères, anomères

📖 4. Cyclisation et propriétés des oses

📝 Points essentiels

• La cyclisation d’un ose résulte de la réaction entre sa fonction carbonylée et une fonction alcool, ce qui forme une fonction hémiacétalique ou hémicétalique et crée le carbone anomérique.

• Un aldose forme principalement un cycle pyranose à six côtés avec un carbone anomérique en C1, tandis qu’un cétose forme un cycle furanose à cinq côtés avec un carbone anomérique en C2.

• Dans une solution aqueuse de D-glucose, les formes cycliques représentent 99 % et les formes linéaires 1 %, avec environ 65 % de β-D-glucopyranose et 34 % d’α-D-glucopyranose.

📌 La série D ou L décrit l’orientation spatiale de l’ose, tandis que le caractère dextrogyre ou lévogyre décrit le sens de rotation de la lumière polarisée.

💡 Astuce mémo

D/L décrit la configuration, dextrogyre/lévogyre décrit la rotation

📖 5. Réactions chimiques des monosaccharides

★ À maîtriser

📌 Un ose est réducteur lorsqu’il possède une fonction aldéhyde ou une fonction hémiacétalique ou hémicétalique libre, et il réduit les ions Cu2+ de la liqueur de Fehling en précipité rouge brique de Cu2O à chaud en milieu alcalin.

• La glycosylation condense la fonction hémiacétalique ou hémicétalique du carbone anomérique d’un ose avec la fonction alcool d’un autre ose, en libérant une molécule d’eau et en formant une liaison osidique.

Compléments

• La glucose oxydase oxyde la fonction aldéhyde du glucose en gluconolactone, puis le peroxyde d’hydrogène réagit avec des chromogènes en produisant une coloration proportionnelle à la glycémie.

• La réduction du glucose forme le sorbitol, utilisé comme laxatif osmotique et comme excipient édulcorant.

💡 Astuce mémo

Substitution, oxydation, estérification, réduction, glycosylation

📖 6. Osides et disaccharides

🔑 Notions clés & Définitions

• Diholoside : Glucide constitué de deux oses unis par une liaison O-glycosidique impliquant au moins une fonction anomérique.

📝 Points essentiels

• Le maltose est formé de deux D-glucoses reliés par une liaison α(1→4), possède une extrémité anomérique libre et est donc réducteur.

• Le lactose est formé de galactose et de glucose reliés par une liaison β(1→4), conserve un OH anomérique libre et est réducteur.

• Le saccharose associe un glucose et un fructose par une liaison α(1→2)β entre leurs deux carbones anomériques et est non réducteur.

💡 Astuce mémo

Saccharose non réducteur, maltose et lactose réducteurs

📖 7. Polysaccharides de réserve et structure

★ À maîtriser

• L’amidon est une réserve énergétique végétale composée d’environ 20 % d’amylose linéaire et 80 % d’amylopectine ramifiée.

• Le glycogène est une réserve énergétique animale stockée principalement dans le foie et les muscles, constituée de glucose avec des liaisons α(1→4) et α(1→6) et plus ramifiée que l’amidon.

• La cellulose est un homopolysaccharide structural de glucose relié par des liaisons β(1→4), formant des chaînes longues et rectilignes stabilisées par des liaisons hydrogène.

Compléments

• La chitine est un polymère linéaire de N-acétylglucosamine reliée par des liaisons β(1→4), constituant notamment la carapace des crustacés et des insectes.

💡 Astuce mémo

Amidon et glycogène réservent, cellulose et chitine structurent

📖 8. GAG et hétérosides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycosaminoglycanes : Hétéropolysaccharides constitués de longues répétitions d’unités disaccharidiques contenant notamment un acide hexuronique et une hexosamine.

📝 Points essentiels

• Les GAG sont polyanioniques grâce à leurs fonctions carboxyliques et sulfates, ce qui attire les ions sodium et l’eau et leur confère un pouvoir osmotique.

• L’acide hyaluronique est un GAG non sulfaté formé d’acide glucuronique et de N-acétylglucosamine, pouvant atteindre 50 000 unités disaccharidiques.

• L’héparine est le GAG le plus sulfaté et possède des propriétés anticoagulantes en interagissant avec l’antithrombine 3.

📖 9. Glycoprotéines et glycolipides

📝 Points essentiels

📌 Dans les protéoglycanes, la partie glucidique est majoritaire et les GAG sont liés à une protéine, tandis que dans les glycoprotéines la partie protéique est majoritaire et les chaînes glucidiques sont courtes.

• Les glycoprotéines peuvent porter des liaisons O-glycosidiques avec la sérine ou la thréonine et des liaisons N-glycosidiques avec l’asparagine.

• La glycosylation des protéines intervient dans:

  • le repliement
  • la protection contre la protéolyse
  • l’hydrosolubilité
  • le transport
  • la signalisation
  • l’adhésion cellulaire

• Les glycolipides sont des composants majeurs des membranes cellulaires dont les groupements glucidiques extracellulaires participent à la reconnaissance cellulaire et aux groupes sanguins.

• Le motif H commun aux groupes sanguins A, B et O contient cinq oses, tandis que le groupe A ajoute une N-acétylgalactosamine et le groupe B ajoute un galactose.

💡 Astuce mémo

Glycoprotéines : partie protéique majoritaire ; glycolipides : partie lipidique majoritaire

📖 10. Rôles biologiques et applications

★ À maîtriser

• Les glucides ont un rôle de réserve énergétique sous forme de glycogène chez les animaux et d’amidon chez les végétaux.

• Les glucides ont un rôle structural dans la cellulose végétale, la chitine et l’acide hyaluronique animaux, ainsi qu’un rôle biologique dans les nucléosides, les glycoprotéines et les glycolipides.

Compléments

• Les glucides sont utilisés dans les industries agroalimentaire, pharmaceutique, papetière, textile et des matières plastiques.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des principaux disaccharides

Polysaccharides de réserve et structure