Fiche de révision : Glucides et notions biochimiques

📋 Plan du Cours

1. Définition et rôles des glucides
2. Classification et structure des oses
3. Stéréoisomérie des oses
4. Cyclisation et règles de Haworth
5. Propriétés chimiques des oses
6. Disaccharides et pathologies associées
7. Polysaccharides et glycoconjugués
8. Oxydoréduction et acides gras

📖 1. Définition et rôles des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Aussi appelés hydrates de carbone, ils ont pour formule brute générale $C_n(H_2O)_n$ avec $n \ge 3$.

★ À maîtriser

• Les glucides ont quatre rôles principaux:

  • énergétique
  • structural
  • composition du squelette de l’ADN et de l’ARN
  • liaison au sein des glycoprotéines et des glycolipides

• Le rôle énergétique des glucides comprend la production d’énergie, la mise en réserve sous forme de glycogène ou d’amidon, et la fourniture d’intermédiaires métaboliques.

Compléments

• La cellulose représente environ 50 % de la biomasse végétale et la chitine est présente notamment chez les champignons et les insectes.

📖 2. Classification et structure des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Ose : Il contient une fonction carbonyle, aldéhyde ou cétone, et au moins deux fonctions alcool.

★ À maîtriser

📌 Les holosides sont constitués à 100 % d’oses, tandis que les hétérosides associent des oses à une partie non glucidique appelée aglycone.

• Les holosides comprennent:
  • les oses
  • les oligoholosides contenant moins de 10 oses
  • les polyholosides contenant plus de 10 oses

Compléments

• Selon le nombre de carbones, on distingue:
  • les trioses à 3 carbones
  • les tétroses à 4 carbones
  • les pentoses à 5 carbones
  • les hexoses à 6 carbones
  • les heptoses à 7 carbones

📌 Le carbone numéro 1 est le carbone le plus oxydé ; il correspond au carbone de l’aldéhyde dans un aldose et le carbone numéro 2 porte la fonction cétone dans un cétose.

💡 Astuce mémo

Aldose = aldéhyde ; cétose = cétone.

📖 3. Stéréoisomérie des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Il est lié à quatre substituants différents.

★ À maîtriser

• Le nombre de stéréoisomères d’une molécule comportant n carbones asymétriques est $2^n$.

📌 La série D ou L est déterminée par l’orientation de l’hydroxyle du dernier carbone asymétrique : à droite pour la série D et à gauche pour la série L.

📌 Les énantiomères sont des images miroir non superposables, tandis que les épimères ne diffèrent que par la position de l’OH sur un seul carbone asymétrique, hors carbone asymétrique de série.

Compléments

• Le D-glucose et le D-mannose sont épimères en C2, tandis que le D-glucose et le D-galactose sont épimères en C4.

💡 Astuce mémo

D/L décrit la position de l’OH ; +/− décrit la rotation.

📖 4. Cyclisation et règles de Haworth

★ À maîtriser

• La cyclisation d’un ose résulte de la réaction intramoléculaire entre le carbonyle et une fonction alcool, sans perte d’atomes, ce qui crée un nouveau carbone asymétrique appelé carbone anomérique.

📌 Dans la série D, l’anomère α possède son OH anomérique du même côté que l’OH qui définit la série, tandis que l’anomère β le possède du côté opposé.

• Un pyranose possède un cycle à 6 atomes, dont 5 carbones et 1 oxygène, tandis qu’un furanose possède un cycle à 5 atomes, dont 4 carbones et 1 oxygène.

• La mutarotation du D-glucose conduit à un équilibre comprenant 36,4 % de forme α, 63,6 % de forme β et 0,003 % de forme ouverte, avec un pouvoir rotatoire d’équilibre de +53°.

Compléments

📌 Dans une représentation de Haworth, les OH situés à droite dans Fischer se retrouvent en bas du cycle et le groupe terminal CH₂OH est orienté vers le haut dans la série D.

💡 Astuce mémo

Carbonyle + alcool → hémiacétal → carbone anomérique.

📖 5. Propriétés chimiques des oses

★ À maîtriser

• La phosphorylation du glucose par l’hexokinase consomme de l’ATP et produit du glucose-6-phosphate et de l’ADP, ce qui bloque le glucose dans la cellule pour la glycolyse.

📌 La liaison osidique résulte de l’élimination d’eau entre un OH anomérique et un autre OH, et elle est hydrolysable en milieu acide.

• Un ose est réducteur si sa fonction aldéhyde ou son carbonyle anomérique est libre ; avec la liqueur de Fehling à chaud, il forme alors un précipité rouge brique de Cu₂O.

Compléments

• La réduction du D-glucose produit du D-sorbitol, dont l’accumulation dans le cristallin en cas de diabète peut provoquer une cataracte diabétique.

• L’interconversion entre aldose et cétose passe par un intermédiaire ène-diol instable et est catalysée par des isomérases.

💡 Astuce mémo

Fonction carbonyle libre → pouvoir réducteur → précipité rouge brique.

📖 6. Disaccharides et pathologies associées

★ À maîtriser

📌 Le maltose et le lactose sont des disaccharides réducteurs, tandis que le saccharose est non réducteur parce que ses deux carbones anomériques sont engagés.

• Le maltose est formé de deux glucoses liés par une liaison α(1→4), il provient de l’hydrolyse de l’amidon et peut subir la mutarotation.

• Le saccharose associe un α-D-glucopyranose et un β-D-fructofuranose par une liaison α1→β2, et constitue le sucre de cuisine très soluble dans l’eau.

• Le lactose associe un β-D-galactopyranose et un α-D-glucopyranose par une liaison β(1→4) et constitue le sucre du lait hydrolysé par la lactase.

Compléments

• Le déficit en maltase acide, une α(1→4) glucosidase, provoque la glycogénose de type II ou maladie de Pompe, associée à une myopathie.

💡 Astuce mémo

Maltose et lactose sont réducteurs, contrairement au saccharose.

📖 7. Polysaccharides et glycoconjugués

★ À maîtriser

• Le glycogène est une réserve énergétique animale présente dans le foie et les muscles, constituée de glucose avec des liaisons α(1→4) et des ramifications α(1→6).

📌 L’amidon est une réserve énergétique des plantes, tandis que la cellulose est un polymère structural végétal.

• La cellulose est un polymère linéaire de glucose à liaisons β(1→4), stabilisé par des liaisons hydrogène et non digestible par les mammifères dépourvus de cellulase.

• Les glycosaminoglycanes sont des chaînes linéaires d’oses chargés négativement et d’oses aminés, très hydrophiles, qui retiennent l’eau et favorisent la lubrification.

Compléments

• La glycogénogenèse correspond à la synthèse du glycogène, tandis que la glycogénolyse correspond à sa dégradation.

📌 Les glycoprotéines associent une protéine à des chaînes oligosaccharidiques, tandis que les protéoglycanes associent une protéine à des glycosaminoglycanes, avec environ 90 % de sucres.

💡 Astuce mémo

Glycogène = réserve animale ; cellulose = structure végétale.

📖 8. Oxydoréduction et acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Oxydant : Un oxydant est un accepteur d’électrons et un réducteur est un donneur d’électrons.
• Acide gras : Il possède une chaîne hydrocarbonée aliphatique et une fonction carboxylique COOH.

★ À maîtriser

📌 Une oxydation correspond à une perte d’électrons et à une augmentation du degré d’oxydation, tandis qu’une réduction correspond à un gain d’électrons et à une diminution du degré d’oxydation.

📌 Un acide gras saturé ne possède aucune double liaison, tandis qu’un acide gras insaturé en possède au moins une.

Compléments

📌 Plus le potentiel rédox standard $E^\circ$ est élevé, plus le couple est oxydant.

• Dans la nomenclature $C_n:x\Delta^{a,b}$, n indique le nombre de carbones, x le nombre de doubles liaisons et a,b leurs positions à partir du carbone carboxylique C1.

💡 Astuce mémo

Oxydation = perte d’électrons ; réduction = gain d’électrons.

📊 Tableaux de synthèse

Principaux disaccharides

Principaux polysaccharides