Fiche de révision : Glucides et méthodes d’analyse

📋 Plan du Cours

1. Rôles et classification des glucides
2. Stéréochimie et projections des oses
3. Filiation et synthèse des oses
4. Oxydation et cyclisation des glucides
5. Nomenclature et dérivés d’oses
6. Pouvoir réducteur et osazones
7. Méthodes d’identification et séparation
8. Dosages colorimétriques et enzymatiques
9. Propriétés physiques et dosages
10. Glucides complexes et structures cellulaires

📖 1. Rôles et classification des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Classe de composés du monde biologique, produits surtout par photosynthèse et dégradés par des voies métaboliques comme la glycolyse.

★ À maîtriser

• L’amidon est une forme polymérisée de réserve des cellules végétales, tandis que le glycogène est une forme polymérisée de réserve des cellules animales, notamment du foie et du muscle.

Compléments

• La cellulose constitue des parois cellulaires et la chitine forme des revêtements protecteurs d’organismes.

• Les glucides entrent notamment dans la composition de:

  • coenzymes
  • acides nucléiques
  • glycoprotéines
  • certains antibiotiques

💡 Astuce mémo

Photosynthèse → glucides → énergie par glycolyse

📖 2. Stéréochimie et projections des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Aldoses : Oses dont la forme linéaire porte une fonction aldéhyde.
• Cétoses : Oses dont la forme linéaire porte une fonction cétone.
• Projection de Fischer : Représentation de la configuration des oses permettant de comparer des molécules images non superposables par rapport à un miroir.

📝 Points essentiels

• La représentation symbolique SNFG décrit les oses selon la nature du monosaccharide et ses substituants. — Glycobiology, 2015

💡 Astuce mémo

Aldose = aldéhyde ; cétose = cétone

📖 3. Filiation et synthèse des oses

★ À maîtriser

• La synthèse cyanhydrique de Kiliani-Fischer allonge le squelette carboné d’un ose en passant d’un aldose à un ose comportant un carbone supplémentaire.

• La dégradation de Wohl-Zemplen transforme un ose en un ose comportant un carbone de moins.

Compléments

📌 Deux aldoses à n carbones épimères en C2 donnent deux aldoses à n−1 carbones par dégradation de Wohl-Zemplen.

💡 Astuce mémo

Kiliani-Fischer : allonger ; Wohl : raccourcir

📖 4. Oxydation et cyclisation des glucides

★ À maîtriser

• L’oxydation par l’acide périodique coupe une liaison entre deux carbones porteurs de groupes hydroxyle ou entre un carbone porteur d’un groupe hydroxyle et un carbone porteur d’un carbonyle.

• En solution, le glucose existe sous forme linéaire et sous formes cycliques, notamment le D-glucopyranose et le D-glucofuranose, en équilibre.

Compléments

📌 Pour étudier l’oxydation de la forme cyclique d’un ose, il faut protéger préalablement le groupe hydroxyle anomérique, par exemple par méthylation.

• Les pyranoses adoptent des conformations chaise ou bateau, tandis que les furanoses adoptent une conformation enveloppe.

📖 5. Nomenclature et dérivés d’oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Désoxyoses : Dérivés d’oses dans lesquels un groupe hydroxyle est remplacé par un atome d’hydrogène, comme le désoxyribose dans l’ADN.
• Osamines : Oses dans lesquels un groupe hydroxyle est remplacé par un groupe amine, et qui sont presque toujours acétylés sur la fonction amine à l’état naturel.

★ À maîtriser

• Les dérivés nomenclaturaux des oses à six carbones comprennent:
  • aldoses
  • cétoses
  • alditols
  • acides alduroniques
  • acides aldoniques
  • acides aldariques

Compléments

• Le glucitol, aussi appelé sorbitol, et le galactitol, aussi appelé dulcitol, sont des alditols.

📖 6. Pouvoir réducteur et osazones

★ À maîtriser

📌 Les aldoses et les cétoses donnent une réponse positive à la liqueur de Fehling lorsqu’ils possèdent une fonction carbonyle réductrice ou peuvent se déplacer vers une forme réductrice.

• Le glucose, le mannose et le fructose donnent la même osazone avec la phénylhydrazine.

Compléments

• En milieu alcalin, les cétoses et les aldoses peuvent s’interconvertir par l’intermédiaire d’un énediol.

• Les osazones cristallisent facilement et leurs caractéristiques, notamment l’aspect des cristaux et le point de fusion, peuvent servir à identifier les oses.

💡 Astuce mémo

Aldoses et cétoses donnent une réponse positive à Fehling

📖 7. Méthodes d’identification et séparation

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie gazeuse : Séparation de dérivés volatils vaporisés dans un gaz vecteur et dans une phase stationnaire solide ou liquide non volatile.

★ À maîtriser

• La perméthylation transforme les groupes hydroxyle en groupes méthoxy, puis l’hydrolyse acide rompt les liaisons osidiques et permet d’identifier les positions engagées dans ces liaisons.

• La chromatographie gazeuse peut être couplée à la spectrométrie de masse, qui ionise et fragmente les molécules afin d’observer les ions dans un spectre de masse.

Compléments

📌 L’acide borique forme un complexe avec deux groupes hydroxyle vicinaux d’un ose, ce qui modifie sa charge et permet une séparation par électrophorèse ou chromatographie d’échange d’ions.

💡 Astuce mémo

Dériver → vaporiser → séparer → identifier

📖 8. Dosages colorimétriques et enzymatiques

📝 Points essentiels

• Les réactions de Molish, Bial et Sélivanoff produisent des dérivés du furfural qui se condensent avec des composés comme l’orcinol ou l’alpha-naphtol pour former des dérivés colorés.

• Le dosage enzymatique du glucose repose sur son oxydation en δ-gluconolactone par la glucose oxydase, avec formation de peroxyde d’hydrogène dosable par colorimétrie.

• Le dosage enzymatique du galactose repose sur l’oxydation catalysée par la galactose déshydrogénase avec le couple NAD+ et NADH, et la mesure de l’absorbance.

💡 Astuce mémo

Oxydation enzymatique → produit coloré → dosage

📖 9. Propriétés physiques et dosages

🔑 Notions clés & Définitions

• Pouvoir rotatoire : Déviation du plan de la lumière polarisée par une molécule chirale, mesurée à l’aide d’un polarimètre.

★ À maîtriser

📐 Formule — La loi de Biot s’écrit $\alpha = \sum_{i=1}^{n}[\alpha_i]lC_i$.

📌 La notation D ou L décrit la série d’un ose, tandis que les signes + ou − décrivent respectivement son caractère dextrogyre ou lévogyre.

Compléments

📐 Formule — Pour une solution d’ose, l’indice de réfraction vérifie $n = n_0 + kC$, où n₀ est l’indice du solvant et k dépend de la température et de l’ose.

💡 Astuce mémo

Dextrogyre (+) ne signifie pas série D

📖 10. Glucides complexes et structures cellulaires

★ À maîtriser

• Les glucides peuvent être des monomères, des polymères ou des constituants de structures cellulaires.

• Le ribose entre dans la composition de l’ARN, tandis que le désoxyribose entre dans la composition de l’ADN.

Compléments

• Les glucides participent à la reconnaissance cellulaire, notamment dans les groupes sanguins A, B et O et dans les antigènes bactériens.

• Les acides sialiques sont exprimés sur les protéines membranaires des cellules épithéliales, contribuent à la protection contre les protéases et composent les mucus.

📊 Tableaux de synthèse

Principales fonctions des glucides