Fiche de révision : Glucides : classification et structure

📋 Plan du Cours

1. Généralités et rôles des glucides
2. Classification des oses
3. Classification des osides
4. Représentation et isomérie des oses
5. Cyclisation et anomérie
6. Conformation et oses simples
7. Liaisons et propriétés des osides
8. Diholosides et homopolyosides

📖 1. Généralités et rôles des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Molécules organiques composées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, de formule générale $(CH_2O)_n$.

📝 Points essentiels

📌 Les glucides se répartissent en oses, qui sont les unités de base non hydrolysables, et en osides, qui libèrent plusieurs oses après hydrolyse.

• Les glucides assurent plusieurs rôles biologiques: énergétique, structural, de reconnaissance cellulaire, de composant de molécules biologiques, dans les systèmes immunitaires et les groupes sanguins ABO

• Le glucose est le principal substrat énergétique des tissus et des cellules, le seul carburant du fœtus et le principal substrat énergétique du cerveau.

📖 2. Classification des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Oses : Sucres simples non ramifiés et non hydrolysables, constitués d’une fonction réductrice et de plusieurs fonctions alcool.

• Série D ou L : Dépend de la position de l’hydroxyle porté par le carbone asymétrique en position n-1 dans la projection de Fischer.

★ À maîtriser

• Les oses possèdent généralement la formule brute $C_n(H_2O)_n$ avec $3 \leq n \leq 7$, mais le désoxyribose constitue une exception de formule $C_5H_{10}O_4$.

📌 Un ose est un aldose s’il possède une fonction aldéhyde et un cétose s’il possède une fonction cétone.

Compléments

• Les oses sont solubles dans l’eau, cristallisables, décomposables à la chaleur et réducteurs vis-à-vis de la liqueur de Fehling à chaud.

• Selon le nombre de carbones, les oses sont:

  • triose à 3 carbones
  • tétrose à 4 carbones
  • pentose à 5 carbones
  • hexose à 6 carbones
  • heptose à 7 carbones

💡 Astuce mémo

F-N-D : fonction réductrice, nombre de carbones, série D ou L

📖 3. Classification des osides

🔑 Notions clés & Définitions

• Osides : Glucides qui libèrent plusieurs oses après hydrolyse chimique ou enzymatique et qui se divisent en holosides et hétérosides.

★ À maîtriser

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

• Les principaux diholosides sont:
  • saccharose : glucose et fructose
  • lactose : galactose et glucose
  • maltose : glucose et glucose

Compléments

• Le raffinose est un triholoside formé de galactose, de glucose et de fructose, tandis que le glycogène et l’amidon sont des polyosides de formule générale $(oses)_n$.

💡 Astuce mémo

Holoside = uniquement des oses ; hétéroside = ose + aglycone

📖 4. Représentation et isomérie des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Isomères : Composés ayant la même formule brute mais des formules développées différentes.

📝 Points essentiels

• Dans la projection de Fischer, le groupement le plus oxydé est placé en haut, la chaîne carbonée est verticale et les fonctions hydroxyle sont représentées horizontalement.

• Un ose possédant n carbones asymétriques peut former $2^n$ stéréoisomères ; le glucose possède 4 carbones asymétriques et donc 16 stéréoisomères, tandis que le fructose en possède 3 et donc 8.

📌 Les énantiomères sont des isomères optiques, les diastéréoisomères sont des stéréoisomères non énantiomères et les épimères ne diffèrent que par la configuration d’un seul carbone asymétrique.

💡 Astuce mémo

Une chaîne verticale de Fischer avec le groupement le plus oxydé en haut

📖 5. Cyclisation et anomérie

🔑 Notions clés & Définitions

• OH hémiacétalique : Lors de la cyclisation, la formation d’un OH hémiacétalique crée un nouveau centre d’asymétrie et conserve le caractère réducteur de l’ose.

★ À maîtriser

• La cyclisation d’un ose résulte de la formation d’un pont oxydique entre sa fonction aldéhyde ou cétone et une fonction alcool de la même molécule.

• Chez le glucose, l’élimination d’une molécule d’eau entre C1 et C5 forme un pont oxydique et un cycle à six sommets appelé pyrane. — Tollens, 1882

📌 Les anomères α et β du glucose diffèrent par la configuration autour du carbone anomérique C1.

Compléments

• La cyclisation du fructose forme un pont oxydique C2-C5 et produit les anomères α-D-fructofuranose et β-D-fructofuranose.

💡 Astuce mémo

Ouverture → pont oxydique → hémiacétal → anomères α et β

📖 6. Conformation et oses simples

★ À maîtriser

📌 Une structure furanose est plane, tandis qu’une structure pyranose adopte une conformation chaise ou bateau.

• Les oses simples à connaître sont:
  • glucose
  • mannose
  • galactose
  • fructose
  • ribose
  • désoxyribose

Compléments

• Pour une structure pyranose, la conformation chaise est la plus stable et la conformation bateau est moins stable.

💡 Astuce mémo

Pyranose : chaise ou bateau ; furanose : structure plane

📖 7. Liaisons et propriétés des osides

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison osidique : Relie le OH hémiacétalique d’un ose au OH d’un autre ose.

★ À maîtriser

📌 Un oside est réducteur si son dernier carbone anomérique reste libre et il n’est pas réducteur si ce carbone anomérique est engagé dans la liaison osidique.

Compléments

📌 Dans la nomenclature des osides, le suffixe « -oside » indique que le carbone anomérique est engagé dans la liaison glycosidique, tandis que le suffixe « -ose » indique qu’il reste libre.

💡 Astuce mémo

Carbone anomérique libre = réducteur ; engagé = non réducteur

📖 8. Diholosides et homopolyosides

📝 Points essentiels

• Le saccharose est formé par une liaison α(1-2) entre le C1 du α-D-glucopyranose et le C2 du β-D-fructofuranose, et il est très soluble dans l’eau à raison de 75 g pour 100 mL.

• Le lactose est formé par une liaison β(1-4) entre le C1 du β-D-galactopyranose et le C4 du β-D-glucopyranose ; il représente 69 g/L du lait humain et 46 g/L du lait de vache.

• Le maltose est un produit de dégradation de l’amidon et du glycogène formé de deux glucoses reliés par une liaison α(1-4).

• L’amidon est un homopolyoside de réserve des cellules végétales, constitué de glucose et comportant des liaisons α(1-4) et α(1-6).

• Le glycogène est un homopolyoside de réserve des cellules animales, notamment du foie et des muscles, plus ramifié que l’amidon avec des liaisons α(1-4) et α(1-6) tous les 5 résidus de glucose.

• La cellulose est un homopolyoside fibreux de la paroi des cellules végétales, principal constituant du bois, constitué de résidus de β-glucose reliés par des liaisons β(1-4) et non dégradé par l’homme.

📊 Tableaux de synthèse

Principaux osides