Fiche de révision : Biochimie structurale des glucides

📋 Plan du Cours

1. Définitions et rôles des glucides
2. Classification et structure des oses
3. Isomérie et représentation des oses
4. Cyclisation et dérivés des oses
5. Sucres réducteurs et liaisons osidiques
6. Diholosides et polysaccharides
7. Glycoconjugués

📖 1. Définitions et rôles des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Molécule organique composée principalement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, dont l’unité de base est l’ose.
• Ose : Un ose est une molécule organique de formule générale $C_n(H_2O)_n$, avec $n\geq 3$, portant une fonction carbonyle, plusieurs fonctions alcool et parfois une fonction acide ou aminée.

★ À maîtriser

📌 Les glucides simples sont des oses constitués d’une unité, tandis que les glucides complexes sont des osides formés de plusieurs oses.

• Les glucides fournissent de l’énergie, stockent l’énergie sous forme de glycogène ou d’amidon, participent à la structure et contribuent à la reconnaissance et à la communication cellulaires.

Compléments

• Le foie stocke le glucose sous forme de glycogène par glycogenèse et le libère par glycogénolyse.

📖 2. Classification et structure des oses

★ À maîtriser

📌 Les oses sont des monosaccharides, tandis que les osides sont des glucides complexes qui donnent au moins deux oses par hydrolyse.

📌 Un aldose porte une fonction aldéhyde, tandis qu’un cétose porte une fonction cétone.

Compléments

• Les oses comprennent au moins trois carbones, une fonction carbonyle et généralement un nombre de fonctions alcool égal à un de moins que le nombre de carbones.

• Selon leur nombre de carbones, les oses sont des :

  • trioses (3)
  • tétroses (4)
  • pentoses (5)
  • hexoses (6)

📌 Les holosides donnent uniquement des oses par hydrolyse, tandis que les hétérosides donnent une fraction glucidique et une fraction non glucidique appelée aglycone.

• Les oligosides contiennent de 2 à 10 oses, tandis que les polyosides en contiennent plus de 10.

📖 3. Isomérie et représentation des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Atome de carbone lié à quatre substituants différents.

★ À maîtriser

• Un carbone asymétrique rend la molécule chirale, car celle-ci n’est pas superposable à son image miroir.

📌 En projection de Fischer, la chaîne carbonée est verticale et dirigée vers l’arrière, tandis que les substituants horizontaux sont dirigés vers l’avant.

📌 Dans la projection de Fischer du glycéraldéhyde, la série D place le groupement OH à droite du carbone asymétrique et la série L le place à gauche.

Compléments

📌 La numérotation des carbones d’un ose commence à l’extrémité portant la fonction la plus oxydée; dans un aldose, l’aldéhyde est en C1, et dans un cétose, la cétone est en C2.

• Chaque carbone asymétrique peut adopter deux configurations, qui correspondent à des configurations énantiomères.

• La plupart des oses naturels appartiennent à la série D.

💡 Astuce mémo

En Fischer, les groupes horizontaux viennent vers l’avant; en Haworth, les liaisons avant sont épaissies.

📖 4. Cyclisation et dérivés des oses

★ À maîtriser

• En solution aqueuse, les oses d’au moins cinq carbones cyclisent préférentiellement par condensation intramoléculaire entre leur carbonyle et une fonction alcool, formant un hémiacétal ou un hémicétal.

• La cyclisation du glucose crée un carbone anomérique en C1 et deux anomères qui diffèrent par la position de son hydroxyle.

📌 En projection de Haworth, un hydroxyle à droite en Fischer se place en dessous du cycle et un hydroxyle à gauche se place au-dessus.

Compléments

• Un cycle pyranose comporte six membres, tandis qu’un cycle furanose en comporte cinq.

• En solution, l’α-D-glucopyranose représente environ 36 % et le β-D-glucopyranose environ 64 %.

📌 En projection de Haworth, le groupement CH₂OH au-dessus du cycle indique la série D et en dessous la série L; l’anomère α place l’OH anomérique du côté opposé au CH₂OH, tandis que l’anomère β le place du même côté.

📌 Le nom d’un ose cyclique indique l’anomère α ou β, la série D ou L, le nom de l’ose et le nom du cycle.

• Les osamines sont des sucres aminés, notamment la glucosamine, la galactosamine et leurs formes N-acétylées.

• Les dérivés acides des oses comprennent les acides aldoniques, comme l’acide gluconique, et les acides uroniques, comme l’acide glucuronique.

📖 5. Sucres réducteurs et liaisons osidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Sucre réducteur : Ose ou oside dont le carbone anomérique est libre et peut passer de la forme hémiacétal à la forme aldéhyde, capable de réduire certains oxydants.
• Osides : Molécules qui donnent par hydrolyse deux molécules d’oses ou plus, identiques ou différentes.

★ À maîtriser

• Une liaison O-glycosidique se forme entre l’OH du carbone anomérique d’un ose et l’OH d’un autre ose, situé ou non sur son carbone anomérique.

📌 Une liaison osido-ose implique la condensation du carbone anomérique d’un ose avec un alcool d’un second ose et donne un diholoside réducteur, tandis qu’une liaison osido-oside engage les deux fonctions hémiacétaliques et donne un diholoside non réducteur.

Compléments

• La liqueur de Fehling et le réactif de Tollens sont des oxydants que peut réduire un sucre réducteur.

💡 Astuce mémo

Carbone anomérique libre : réducteur; engagé dans la liaison : non réducteur.

📖 6. Diholosides et polysaccharides

🔑 Notions clés & Définitions

• Polyosides : Polymères de plusieurs oses reliés par des liaisons osidiques; ils peuvent être des homopolysaccharides ou des hétéropolysaccharides, linéaires ou ramifiés.

★ À maîtriser

• Le saccharose est un diholoside de glucose et de fructose, nommé α-D-glucopyranosyl-(1→2)-β-D-fructofuranoside; il est non réducteur et constitue le sucre de table.

• Le maltose est un diholoside glucose-glucose relié en α(1→4), réducteur, produit de l’hydrolyse de l’amidon et du glycogène, et hydrolysé par la maltase.

• Le lactose est un diholoside galactose-glucose relié en β(1→4), réducteur et hydrolysé par la lactase; un déficit en lactase provoque une intolérance au lactose.

• L’amidon est le principal polyoside de réserve végétal et un homopolymère d’α-D-glucose composé d’environ 20 % d’amylose et 80 % d’amylopectine.

• Le glycogène est la forme de stockage du glucose dans le foie, où il contribue au maintien de la glycémie, et dans les muscles, où il sert à la contraction.

• La cellulose est un homopolymère linéaire de β-D-glucose lié en β(1→4), principal constituant de la paroi des cellules végétales.

Compléments

• Les polysaccharides de réserve sont le glycogène chez les animaux et l’amidon chez les végétaux, tandis que la cellulose végétale et la chitine des insectes sont des polysaccharides structuraux.

• L’amylose est une chaîne linéaire d’α-D-glucose avec des liaisons α(1→4), tandis que l’amylopectine comporte des chaînes α(1→4) et des ramifications α(1→6) tous les 20 à 30 résidus.

• Les α-amylases salivaire et pancréatique digèrent l’amidon en maltose, puis en glucose.

• Le glycogène est un homopolymère ramifié d’α-D-glucose avec des chaînes α(1→4) et des ramifications α(1→6) tous les 8 à 12 résidus.

• Les nombreuses extrémités non réductrices du glycogène permettent à la glycogène phosphorylase de mobiliser rapidement le glucose par phosphorolyse.

• La cellulose est hydrolysée par une β-glucosidase appelée cellulase, absente chez l’être humain.

📖 7. Glycoconjugués

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycoconjugué : Produit de l’association covalente d’une fraction glucidique avec une protéine ou un lipide.
• Glycoprotéine : Une glycoprotéine est une protéine portant un ou plusieurs oligosaccharides liés à un acide aminé par O-glycosylation sur la sérine ou la thréonine, ou par N-glycosylation sur l’asparagine.
• Protéoglycane : Association d’une protéine avec un glycosaminoglycane.
• Glycosaminoglycane : Un glycosaminoglycane est un polyoside linéaire formé par la répétition, jusqu’à 200 fois en moyenne, d’une unité disaccharidique comprenant un ose aminé (GlcNAc ou GalNAc) et un acide uronique (D-GlcA ou L-IdoA), ou un ose neutre (D-Gal).

★ À maîtriser

📌 Les glycoprotéines portent de courtes chaînes oligosaccharidiques ramifiées et hétérogènes, les protéoglycanes de longues chaînes linéaires répétitives de GAG, et les glycolipides des sucres liés à une tête polaire lipidique.

Compléments

• Les glycosaminoglycanes sont des composants essentiels de la matrice extracellulaire.

• Les glycoprotéines participent notamment à la reconnaissance, à la signalisation et à la stabilité des protéines, tandis que les protéoglycanes contribuent à l’hydratation, à la résistance mécanique et à la filtration de la matrice extracellulaire.

📊 Tableaux de synthèse

Principaux polysaccharides