Fiche de révision : Glucides : structure et fonctions

📋 Plan du Cours

1. Rôles et classification des glucides
2. Structure et nomenclature des oses
3. Aldoses et cétoses
4. Cyclisation et mutarotation
5. Dérivés biologiques des oses
6. Osides et disaccharides
7. Hydrolyse digestive des osides
8. Polysaccharides de réserve
9. Polysaccharides de structure
10. Hétéropolysaccharides et glycoconjugués

📖 1. Rôles et classification des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Molécules organiques présentes dans toutes les cellules du monde vivant et pouvant représenter jusqu’à 70 % du poids sec des végétaux.

★ À maîtriser

• Les glucides ont plusieurs rôles:
  • énergétique
  • structural
  • protecteur
  • reconnaissance cellulaire
  • constituant de métabolites fondamentaux

📌 Les oses sont des sucres simples non hydrolysables, tandis que les osides sont des glucides hydrolysables constitués de plusieurs oses.

Compléments

📌 Les monosaccharides sont des unités simples, les oligosaccharides contiennent quelques unités monosaccharidiques et les polysaccharides possèdent plus de 1 000 unités et participent notamment à la structure ou au stockage énergétique.

📖 2. Structure et nomenclature des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Ose : Sucre simple non hydrolysable, généralement constitué de 3 à 7 atomes de carbone dans une chaîne carbonée non ramifiée.

★ À maîtriser

📌 La série D ou L dépend de la position de l’hydroxyle de référence, tandis que les signes + ou − indiquent respectivement la déviation de la lumière vers la droite ou vers la gauche.

Compléments

• La formule générique historique des glucides est $C_n(H_2O)_n$, mais l’appellation « hydrates de carbone » est aujourd’hui impropre.

• Les monosaccharides sont hydrophiles grâce à leurs nombreuses fonctions hydroxyle et leur squelette contient des liaisons simples entre les carbones.

💡 Astuce mémo

D/L décrit la position de l’OH, tandis que +/− décrit le pouvoir rotatoire.

📖 3. Aldoses et cétoses

★ À maîtriser

📌 Un aldose possède une fonction aldéhyde, tandis qu’un cétose possède une fonction cétone.

• Les dénominations selon le nombre de carbones sont:

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

• Le ribose constitue l’ARN et le désoxyribose constitue l’ADN.

• Le D-glucose, le D-mannose et le D-galactose sont des aldohexoses de formule chimique C6H12O6 possédant quatre carbones asymétriques.

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

Compléments

• La dihydroxyacétone est le premier cétose mais ne possède aucun carbone asymétrique, de sorte que le D-érythrulose sert de référence pour la série D des cétoses.

💡 Astuce mémo

Aldose = aldéhyde ; cétose = cétone.

📖 4. Cyclisation et mutarotation

🔑 Notions clés & Définitions

• Mutarotation : Évolution du pouvoir rotatoire des oses en solution, liée à leur passage entre différentes formes cycliques.

★ À maîtriser

• 🔄 La cyclisation d’un ose suit cette succession: réaction entre la fonction carbonyle et une fonction hydroxyle, formation d’un pont covalent intramoléculaire, création d’un nouveau carbone asymétrique, formation d’anomères

• Dans le glucose, la cyclisation par l’OH en C5 forme majoritairement un glucopyranose à six sommets, tandis que la cyclisation par l’OH en C4 forme un glucopyranose à cinq sommets minoritaire et moins stable.

• En solution, le glucose existe à 37 % sous forme α-D-glucopyranose et à 63 % sous forme β-D-glucopyranose.

Compléments

• Le D-fructose se cyclise entre les carbones C2 et C5 pour former principalement un fructofuranose à cinq sommets avec les anomères α-D-fructofuranose et β-D-fructofuranose.

💡 Astuce mémo

Carbonyle + OH → pont intramoléculaire → cycle → anomères.

📖 5. Dérivés biologiques des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Osamines : Dérivés aminés des oses dans lesquels l’OH en position 2 est remplacé par un groupement NH2, éventuellement acétylé.
• Acide glucuronique : Dérivé du glucose obtenu par oxydation de l’alcool primaire en C6 en fonction acide carboxylique.

★ À maîtriser

• La glucuroconjugaison augmente la solubilité des hormones, métabolites, drogues et médicaments afin de favoriser leur élimination urinaire.

Compléments

• La glucosamine et la galactosamine peuvent être acétylées en N-acétylglucosamine et N-acétylgalactosamine.

• Une carence en vitamine C provoque le scorbut, une anomalie de la synthèse du collagène et une fragilité des parois vasculaires.

💡 Astuce mémo

Oxydation ou substitution d’un OH → dérivé acide ou aminé.

📖 6. Osides et disaccharides

🔑 Notions clés & Définitions

• Osides : Molécules hydrolysables donnant deux ou plusieurs oses reliés par des liaisons osidiques covalentes.

★ À maîtriser

• Une liaison osidique se forme entre l’hydroxyle réducteur du carbone anomérique d’un ose et un hydroxyle d’un autre ose, avec perte d’une molécule d’eau.

• Les principaux disaccharides alimentaires sont:

  • saccharose
  • lactose
  • maltose

• Le lactose est un disaccharide réducteur formé de D-galactose et de D-glucose par une liaison β1-4 et hydrolysé par la lactase.

• Le saccharose est un disaccharide non réducteur formé d’α-D-glucose et de β-D-fructose par une liaison α1-2.

Compléments

• Le lait humain contient environ 69 g/L de lactose, contre environ 40 g/L dans le lait de vache.

• Le maltose est formé de deux molécules de D-glucose reliées par une liaison α1-4 et provient notamment de l’hydrolyse de l’amidon.

📖 7. Hydrolyse digestive des osides

★ À maîtriser

• Les osidases digestives reconnaissent la nature de l’ose, la configuration anomérique de la liaison et la taille des unités à cliver.

• La digestion de l’amidon implique notamment les α-amylases, les enzymes débranchantes α1-6-glucosidases et les maltases α1-4-glucosidases.

📌 L’homme digère l’amidon mais ne digère pas la cellulose, car il ne possède pas d’enzyme capable de rompre les liaisons β1-4 de la cellulose.

Compléments

• Le déficit en sucrase-isomaltase est une maladie génétique autosomique récessive qui affecte environ 1,5 personne sur 10 000.

💡 Astuce mémo

Déficit enzymatique → absence de clivage → fermentation intestinale.

📖 8. Polysaccharides de réserve

🔑 Notions clés & Définitions

• Homopolysaccharides : Polymères constitués par la répétition d’un même ose au moyen de liaisons glycosidiques, avec parfois des chaînes linéaires et parfois des ramifications.
• Amidon : Homopolysaccharide végétal de D-glucose formé d’amylose et d’amylopectine, dégradé notamment en maltose par l’α-amylase.
• Glycogène : Polysaccharide de réserve animale présent surtout dans le foie et les muscles, dont les chaînes portent des liaisons α1-4 et des ramifications α1-6.

★ À maîtriser

• Le foie contient 10 à 12 % de glycogène, les muscles contiennent 50 % du glycogène total et le plasma ne contient pas de glycogène.

📌 Le glycogène est plus compact et plus ramifié que l’amylopectine, avec des branchements environ tous les 10 résidus et plus rapprochés au centre.

Compléments

• L’amylose représente 5 à 30 % de l’amidon et forme une chaîne linéaire de 1 000 à 4 000 glucoses liés par des liaisons α1-4.

• L’amylopectine représente 70 à 95 % de l’amidon et possède des branchements α1-6 environ tous les 20 oses, en plus des liaisons linéaires α1-4.

💡 Astuce mémo

Amidon végétal ; glycogène animal, plus compact et plus ramifié.

📖 9. Polysaccharides de structure

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellulose : Polysaccharide structural végétal formé de 10 000 à 15 000 β-D-glucoses liés par des liaisons β1-4.

★ À maîtriser

• Les liaisons hydrogène intra- et intermoléculaires de la cellulose permettent la formation de microfibrilles solides constituant la paroi cellulaire végétale.

Compléments

• Environ 80 molécules de cellulose forment une microfibrille.

• La chitine est le deuxième polymère le plus abondant après la cellulose et contient des unités de N-acétyl-β-D-glucosamine ou de D-glucosamine reliées par des liaisons β1-4.

📖 10. Hétéropolysaccharides et glycoconjugués

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycosaminoglycanes : Hétéropolysaccharides linéaires non ramifiés formés par la répétition d’unités disaccharidiques associant une osamine et un acide glucuronique.
• Acide hyaluronique : Glycosaminoglycane linéaire formé d’acide D-glucuronique et de D-N-acétylglucosamine répétés environ 50 000 fois chez l’homme.
• Glycoconjugués : Glucides liés de manière covalente à des protéines ou à des lipides, notamment sous forme de glycoprotéines et de glycopeptides.

★ À maîtriser

• Les cinq principales familles sont:

  • héparine
  • acide hyaluronique
  • chondroïtine sulfates
  • dermatane sulfates
  • kératane sulfates

• L’acide hyaluronique contribue à la viscosité et à l’élasticité de la synovie, de l’humeur aqueuse et de la matrice extracellulaire du cartilage.

Compléments

• Dans les glycosaminoglycanes, les deux oses d’un motif disaccharidique sont reliés par une liaison β1-3 et les motifs disaccharidiques successifs par une liaison β1-4.

• La hyaluronidase hydrolyse les liaisons β1-4 de l’acide hyaluronique et est présente notamment chez certaines bactéries, dans certains venins de serpents et dans les spermatozoïdes.

• Les glycoconjugués participent notamment à la détermination des groupes sanguins ABO.

📊 Tableaux de synthèse

Principaux disaccharides