Fiche de révision : Glucides et métabolisme

📋 Plan du Cours

1. Structure et rôles des glucides
2. Classification des oses et osides
3. Stéréochimie des oses
4. Cyclisation et propriétés des oses
5. Dérivés biologiques des oses
6. Diholosides et digestion
7. Polyosides de réserve et structure
8. Glycosaminoglycanes et glycoprotéines
9. Glycolyse et bilan énergétique

📖 1. Structure et rôles des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Molécule organique dont les carbones portent plusieurs fonctions alcool et une fonction aldéhyde ou cétonique, avec parfois une fonction acide ou aminée.

📝 Points essentiels

• Les glucides sont des molécules composées principalement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, selon la formule brute $\left(\mathrm{CH_2O}\right)_n$.

• Les glucides fournissent 40 à 50 % des calories alimentaires et constituent une réserve sous forme de glycogène dans le foie et les muscles.

• Le glucose est le principal carburant des tissus, le seul carburant du fœtus, et tous les glucides alimentaires sont absorbés sous forme de glucose ou convertis en glucose dans le foie.

💡 Astuce mémo

CHON : carbone, hydrogène, oxygène, azote parfois

📖 2. Classification des oses et osides

📝 Points essentiels

📌 Les oses sont des glucides simples, tandis que les osides libèrent au moins deux molécules d’oses par hydrolyse.

• Un ose est classé selon le nombre de carbones, comme triose à 3 carbones, pentose à 5 carbones ou hexose à 6 carbones, et selon son carbonyle, comme aldose ou cétose.

📌 Les holosides ne contiennent que des oses, tandis que les hétérosides donnent par hydrolyse des oses et une aglycone non sucrée.

💡 Astuce mémo

Oses seuls, osides hydrolysables en plusieurs oses

📖 3. Stéréochimie des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Porte quatre radicaux différents et peut être responsable d’isomères optiques.

📝 Points essentiels

📌 Les énantiomères sont des isomères images l’un de l’autre dans un miroir, tandis que les diastéréoisomères ne sont ni superposables ni images l’un de l’autre dans un miroir.

📌 La série D ou L d’un ose est déterminée par la position du groupement hydroxyle sur l’avant-dernier carbone asymétrique, et non par son pouvoir rotatoire, sauf pour le glycéraldéhyde.

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

💡 Astuce mémo

D/L décrit la configuration, tandis que (+)/(−) décrit le pouvoir rotatoire

📖 4. Cyclisation et propriétés des oses

★ À maîtriser

• La cyclisation d’un ose résulte de la réaction de sa fonction carbonylée avec une fonction alcool, formant une liaison hémicétalique ou hémiacétalique.

📌 Dans la représentation de Haworth, l’anomère alpha porte le nouvel hydroxyle sous le plan du cycle, tandis que l’anomère bêta le porte au-dessus du plan.

📌 Les aldoses sont réducteurs grâce à leur fonction hémiacétalique, tandis que les cétoses sont très peu réducteurs.

Compléments

📌 Les cycles pyrane et furane sont les deux formes cycliques rencontrées dans la représentation de Haworth des oses.

💡 Astuce mémo

α sous le plan, β au-dessus du plan cyclique

📖 5. Dérivés biologiques des oses

★ À maîtriser

• La glucosamine et la galactosamine sont des osamines dans lesquelles le groupement hydroxyle en position 2 est remplacé par un groupement aminé, souvent acétylé.

• Les acides uroniques sont obtenus par oxydation de la fonction alcool primaire portée par le carbone 6 des oses.

Compléments

• L’acide sialique, ou acide N-acétylneuraminique, est le produit de condensation de l’acide pyruvique et de la D-mannosamine et constitue des glycoprotéines et des glycolipides.

• La vitamine C est un coenzyme de la prolylhydroxylase, et sa carence provoque notamment le scorbut, des anomalies de synthèse du collagène et une fragilité des parois vasculaires.

💡 Astuce mémo

Oxydation ou substitution des oses → dérivés aux fonctions biologiques spécifiques

📖 6. Diholosides et digestion

📝 Points essentiels

📌 Un diholoside non réducteur possède une liaison osido-oside entre deux fonctions hémiacétaliques, tandis qu’un diholoside réducteur conserve une fonction hémiacétalique libre dans une liaison osido-ose.

• Le maltose est formé de deux glucoses unis par une liaison alpha 1-4, il est réducteur et provient de l’hydrolyse de l’amidon et du glycogène.

• Le lactose est un diholoside réducteur constitué d’un galactose et d’un glucose unis par une liaison bêta 1-4 osidique.

• Le saccharose est un diholoside non réducteur très répandu dans les végétaux et constitue le sucre de table.

💡 Astuce mémo

Liaison osido-oside non réductrice, liaison osido-ose réductrice

📖 7. Polyosides de réserve et structure

📝 Points essentiels

📌 Les polyosides homogènes sont constitués d’un seul type d’ose et comprennent des polyosides de réserve, comme l’amidon et le glycogène, ainsi que des polyosides de structure, comme la cellulose.

• L’amidon est un polyoside végétal de réserve constitué de glucoses liés en alpha 1-4 dans les chaînes principales et en alpha 1-6 aux ramifications.

• Le glycogène stocke le glucose dans le foie et les muscles et est plus ramifié que l’amidon, avec des branchements alpha 1-6 plus nombreux et plus rapprochés.

• La cellulose est un polyoside linéaire représentant 50 % du carbone végétal, formé de glucoses unis en bêta 1-4 et non hydrolysé dans le tube digestif humain par absence de cellulase.

💡 Astuce mémo

Amidon et glycogène ramifiés, cellulose linéaire

📖 8. Glycosaminoglycanes et glycoprotéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycosaminoglycane : Polyoside hétérogène formé par polycondensation d’osamines et d’acides glucuroniques.
• Glycoprotéine : Hétéroprotéine résultant de l’union covalente d’une fraction glucidique, généralement oligosidique, et d’une fraction protéique, avec plus de 5 % de glucides.

★ À maîtriser

• Les glycoprotéines participent aux interactions cellule-cellule, influencent le repliement et protègent les protéines contre les protéases, tandis que leur fraction glucidique détermine la spécificité des groupes sanguins.

Compléments

• Le pont tétrasaccharidique comprend:
  • un xylose
  • deux galactoses
  • un acide glucuronique

📖 9. Glycolyse et bilan énergétique

★ À maîtriser

• La glycolyse transforme une molécule de glucose en deux molécules de pyruvate en produisant deux ATP, deux NADH et deux molécules d’eau.

• 🔄 Les grandes étapes de la glycolyse sont:

  1. formation du fructose-1,6-bisphosphate
  2. formation de trioses phosphates
  3. production de pyruvate

📐 Formule — Le bilan global de la glycolyse est $\mathrm{Glucose + 2\ NAD^+ + 2\ Pi + 2\ ADP \rightarrow 2\ pyruvate + 2\ NADH,H^+ + 2\ ATP + 2\ H_2O}$.

Compléments

• Selon le cours, un NADH,H+ correspond grossièrement à 2,5 ATP et un FADH2 à 1,5 ATP dans le bilan énergétique mitochondrial.

💡 Astuce mémo

Glucose → fructose-1,6-bisphosphate → trioses → pyruvate

📊 Tableaux de synthèse

Principaux polyosides