Fiche de révision : Glucides et polysaccharides

📋 Plan du Cours

1. Structure et cyclisation des monosaccharides
2. Disaccharides et pouvoir réducteur
3. Organisation et rôles des polysaccharides
4. Polysaccharides de structure
5. Polysaccharides de réserve
6. Enzymes digestives et intolérance au lactose
7. Glycosaminoglycanes et acide hyaluronique
8. Autres glycosaminoglycanes
9. Classification nutritionnelle des glucides
10. Principaux saccharides alimentaires

📖 1. Structure et cyclisation des monosaccharides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Composé polyhydroxylé portant une fonction carbonyle, aldéhyde ou cétone.
• Mutarotation : Équilibre en solution entre les anomères α et β, qui repassent par la forme linéaire.
• Épimère : Deux oses qui diffèrent uniquement par la position d’un OH sur un carbone asymétrique sont des épimères, comme le mannose et le glucose en C2.

★ À maîtriser

📌 Les aldoses portent une fonction aldéhyde, tandis que les cétoses portent une fonction cétone.

• En solution, un aldose forme une liaison hémiacétalique et un cétose une liaison hémicétalique lors de sa cyclisation, donnant un cycle pyranose ou furanose.

Compléments

📌 En représentation de Fischer, la position de l’OH du dernier carbone asymétrique distingue les séries : à droite pour D et à gauche pour L.

💡 Astuce mémo

α vers le bas, β vers le haut

📖 2. Disaccharides et pouvoir réducteur

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison osidique : Relie covalemment deux monosaccharides dans un disaccharide.

★ À maîtriser

📌 Dans la nomenclature, le suffixe « -yl » désigne l’ose engagé dans la liaison osidique, « -ide » indique que son carbone anomérique est engagé et « -ose » que le carbone anomérique de l’autre ose reste libre.

📌 Un sucre dont le carbone anomérique est engagé dans la liaison osidique est non-réducteur, alors qu’un sucre dont un carbone anomérique reste libre est réducteur et peut réduire le cuivre de la liqueur de Fehling.

• Le saccharose est formé d’α-D-glucopyranose et de β-D-fructofuranose reliés entre C1 du glucose et C2 du fructose, et il est non-réducteur.

• Le lactose est formé de β-D-galactopyranose et de β-D-glucopyranose reliés entre C1 du galactose et C4 du glucose, et il est réducteur.

Compléments

• Le maltose est formé de deux glucoses reliés entre C1 du premier et C4 du second, et son carbone anomérique libre le rend réducteur.

💡 Astuce mémo

Anomérique libre : réducteur ; engagé : non-réducteur

📖 3. Organisation et rôles des polysaccharides

🔑 Notions clés & Définitions

• Polysaccharide : Polymère constitué de plus de 10 unités saccharidiques reliées par des liaisons osidiques.

★ À maîtriser

📌 Un homopolysaccharide répète un seul monosaccharide, tandis qu’un hétéropolysaccharide répète plusieurs monosaccharides différents.

• L’amidon et le glycogène sont des polysaccharides de réserve, tandis que la cellulose et la chitine ont un rôle structural.

Compléments

• Chez les plantes, le glucose issu de la photosynthèse est incorporé dans la cellulose ou stocké sous forme d’amidon ; l’amidon ingéré est dégradé en glucose, absorbé par l’intestin puis utilisé pour produire de l’ATP ou stocké comme glycogène chez l’animal.

• Le glycogène musculaire représente environ 500 g et fournit du glucose aux muscles, tandis que le glycogène hépatique représente environ 100 g et redistribue le glucose aux organes.

💡 Astuce mémo

Polymériser le glucose → diminuer la pression osmotique du stockage

📖 4. Polysaccharides de structure

★ À maîtriser

• La cellulose est un polymère pouvant contenir jusqu’à 15 000 unités de D-glucose reliées par des liaisons β(1→4).

• Les chaînes linéaires de cellulose, dont les glucoses sont disposés tête-bêche, s’associent par de nombreuses liaisons hydrogène en feuillets rigides et insolubles dans l’eau.

• La chitine est un homopolymère de N-acétylglucosamine relié par des liaisons β(1→4), formant des chaînes linéaires en feuillets dans l’exosquelette des invertébrés.

Compléments

• La cellulose est le polysaccharide le plus abondant et représente environ la moitié du carbone de la biosphère.

• La cellulose de la paroi végétale contribue au maintien des plantes et régule la pression osmotique en empêchant l’éclatement des cellules remplies d’eau.

💡 Astuce mémo

Des chaînes de cellulose tête-bêche empilées en feuillets rigides

📖 5. Polysaccharides de réserve

★ À maîtriser

• L’amidon est la forme de stockage du glucose chez les plantes et se trouve en granules insolubles dans le cytoplasme des cellules végétales.

📌 L’amidon associe l’amylose, linéaire et hélicoïdale avec des liaisons α(1→4), et l’amylopectine, ramifiée par des liaisons α(1→6) parmi des liaisons linéaires α(1→4).

• Le glycogène est un polysaccharide de réserve des animaux, présent dans les granules cytoplasmiques du muscle squelettique et du foie, et sa structure est celle de l’amylopectine.

📌 Le glycogène est plus ramifié que l’amylopectine, avec un branchement tous les 8 à 14 résidus contre tous les 24 à 30 résidus pour l’amylopectine.

Compléments

• L’amylopectine peut contenir jusqu’à un million de résidus glucose et présente des ramifications tous les 24 à 30 résidus selon le cours.

💡 Astuce mémo

Amidon chez les plantes, glycogène chez les animaux

📖 6. Enzymes digestives et intolérance au lactose

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycosidase : Une glycosidase est une enzyme qui hydrolyse les liaisons osidiques entre les unités constitutives des polysaccharides ; sa spécificité dépend de l’identité et de la configuration anomérique du glycoside.

★ À maîtriser

• La lactase hydrolyse la liaison β(1→4) du lactose et libère du galactose et du glucose ; elle hydrolyse aussi l’ONPG en galactose et ortho-nitrophénol.

• Une déficience en lactase entraîne la fermentation colique du lactose par des bactéries, avec production d’acides gras à chaîne courte, d’hydrogène et de dioxyde de carbone, ainsi qu’un appel d’eau pouvant provoquer des symptômes digestifs.

Compléments

• Chez l’humain, la cellulose n’est pas digérée faute de cellulase, tandis que les micro-organismes de la flore intestinale des ruminants possèdent cette enzyme.

• Chez l’humain, l’activité de la lactase diminue à partir de 35 ans et 17 % de la population en France présente une intolérance au lactose.

• L’intolérance au lactose peut être diagnostiquée par l’éviction du lactose pendant deux semaines suivie de sa réintroduction, ou par la mesure de l’hydrogène expiré avant et après sa prise.

💡 Astuce mémo

Lactose → lactase → glucose et galactose

📖 7. Glycosaminoglycanes et acide hyaluronique

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycosaminoglycane : Hétéropolysaccharide généralement formé par la répétition d’unités disaccharidiques composées d’un acide uronique et d’une hexosamine.

★ À maîtriser

• L’acide hyaluronique est un GAG non sulfaté présent notamment dans le liquide synovial et l’humeur vitrée.

• L’acide hyaluronique est constitué d’acide glucuronique et de N-acétylglucosamine, avec des liaisons β(1→3) dans le disaccharide et β(1→4) entre les unités disaccharidiques.

• Les charges négatives de l’acide hyaluronique attirent notamment le sodium, qui piège l’eau et forme une molécule hydratée contribuant à réduire les frottements et à amortir les chocs articulaires.

Compléments

• Les GAG se trouvent dans la matrice extracellulaire des tissus conjonctifs, notamment du cartilage, de la peau et des tendons, et forment des solutions visqueuses et élastiques.

• L’acide hyaluronique comprend de 250 à 25 000 unités disaccharidiques et peut occuper à l’état hydraté un volume 1 000 fois supérieur à celui de son état sec.

💡 Astuce mémo

Charges négatives → sodium attiré → eau piégée

📖 8. Autres glycosaminoglycanes

★ À maîtriser

• Le chondroïtine sulfate est formé d’acide glucuronique et de N-acétylgalactosamine sulfatée, avec des liaisons β(1→3) dans le disaccharide et β(1→4) entre les unités disaccharidiques.

• Le kératane sulfate associe du galactose et de la N-acétylglucosamine sulfatée, avec des liaisons β(1→4) dans le disaccharide et β(1→3) entre les unités disaccharidiques.

• L’héparine est un GAG de 10 à 50 unités disaccharidiques, généralement formées d’acide iduronique sulfaté et de N-glucosamine sulfatée ; l’acide glucuronique peut remplacer l’acide iduronique.

• L’héparine est utilisée comme anticoagulant pour empêcher la coagulation du sang.

Compléments

• Dans l’héparine, les liaisons sont α(1→4) au sein du disaccharide et entre les unités disaccharidiques, et sa masse moléculaire varie de 5 à 30 kDa.

💡 Astuce mémo

Le kératane sulfate contient du galactose là où les autres GAG cités ont un acide uronique

📖 9. Classification nutritionnelle des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• FODMAP : Saccharides susceptibles d’être fermentés par les bactéries intestinales et d’entraîner une distension luminale.

★ À maîtriser

• La classification nutritionnelle distingue les catégories suivantes :
  • Monosaccharides
  • Disaccharides
  • Polysaccharides
  • Polyalcools
  • Oligosaccharides

Compléments

• Les oligosaccharides comprennent les FOS, les GOS et les HMO ; ces derniers sont retrouvés dans le lait maternel et les préparations de lait infantile.

• Les FOS et les GOS ne sont pas absorbés et peuvent exercer un effet prébiotique en favorisant notamment les bifidobactéries ; les GOS favorisent également les lactobacilles.

📖 10. Principaux saccharides alimentaires

★ À maîtriser

• Le glucose est le monosaccharide le plus abondant et la principale source d’énergie cellulaire ; il est stocké sous forme de glycogène.

Compléments

• Le galactose est converti en glucose dans le foie, tandis que le fructose, présent dans les fruits, les légumes et le miel, est le sucre le plus sucré.

• Le saccharose est le sucre de table et est hydrolysé par la sucrase dans le duodénum en glucose et fructose absorbables.

• Le lactose des produits laitiers est hydrolysé par la lactase en galactose et glucose, tandis que le maltose est hydrolysé par la maltase en deux glucoses.

• L’amidon est un glucide fréquent de l’alimentation humaine, digéré par les amylases en glucose, tandis qu’une partie de l’amidon peut être fermentée par la flore intestinale.

📊 Tableaux de synthèse

Homopolysaccharides