Fiche de révision : Glucides : structure et propriétés

📋 Plan du Cours

1. Généralités et classification des glucides
2. Structure et stéréoisomérie des oses
3. Cyclisation et propriétés des oses
4. Réactivité chimique des oses
5. Principaux oses biologiques
6. Disaccharides et liaisons osidiques
7. Polysaccharides et amidon
8. Glycogène et cellulose

📖 1. Généralités et classification des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Molécules comportant des fonctions alcool hydrophiles et dont la formule brute générale est $C_n(H_2O)_n$ ou $C_nH_{2n}O_n$.
• Ose : Unité de base des glucides et correspond à un sucre simple.

📝 Points essentiels

📌 Les oses sont des sucres simples non hydrolysables, tandis que les osides sont hydrolysables et comprennent les holosides et les hétérosides.

• Les glucides représentent 70 % du poids sec des végétaux et 5 % du poids sec des animaux.

• Les glucides ont quatre rôles:

  • structuraux
  • de réserve énergétique
  • de constituants de molécules fondamentales
  • de communication cellulaire

📌 Les oses sont classés en aldoses lorsque leur fonction carbonylée est aldéhydique, et en cétoses lorsqu’elle est cétonique.

💡 Astuce mémo

Oses non hydrolysables, osides hydrolysables

📖 2. Structure et stéréoisomérie des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Stéréo-isomères : Composés de même formule semi-développée qui diffèrent par leur configuration dans l’espace.
• Épimères : Deux sucres qui ne diffèrent que par la configuration d’un seul carbone asymétrique.

📝 Points essentiels

• Un monosaccharide possède une seule chaîne, linéaire ou cyclique, contenant 3 à 6 atomes de carbone, ce qui définit les trioses, tétroses, pentoses et hexoses.

📌 Un aldose et un cétose de même formule brute sont des isomères de fonction, comme le glucose et le fructose, tous deux de formule $C_6H_{12}O_6$.

• Un ose possédant n carbones asymétriques peut présenter $2^n$ stéréo-isomères.

📌 Un ose appartient à la série D si l’OH du dernier carbone asymétrique est à droite dans la représentation de Fischer, et à la série L s’il est à gauche.

💡 Astuce mémo

Triose → tétrose → pentose → hexose

📖 3. Cyclisation et propriétés des oses

★ À maîtriser

• En solution, un ose se cyclise par réaction de sa fonction aldéhyde ou cétone avec une fonction alcool, formant respectivement un hémiacétal ou un hémicétal.

• Chez le glucose, la cyclisation s’effectue le plus souvent entre les carbones 1 et 5, et le carbone 1 devient le carbone anomérique.

📌 Les anomères α et β du glucose diffèrent par la position de l’OH porté par le carbone anomérique, sous le plan du cycle pour α et au-dessus pour β.

📐 Formule — La loi de Biot relie le pouvoir rotatoire à la concentration et à la longueur du trajet optique selon $\alpha = [\alpha] \times l \times C$.

Compléments

• La mutarotation est le passage d’un anomère à l’autre en solution aqueuse.

💡 Astuce mémo

Carbonyle + alcool → cycle puis anomères

📖 4. Réactivité chimique des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Pouvoir réducteur : Propriété provenant de l’oxydation de la fonction carbonylée, notamment celle des aldoses en acides aldoniques.

★ À maîtriser

• En milieu alcalin et à chaud, les aldoses réduisent les complexes cuivriques de la liqueur de Fehling et forment un précipité rouge brique de cuivreux.

• La condensation d’un ose avec un alcool ou un phénol forme un oside par liaison osidique et fait disparaître le caractère réducteur.

• La réaction de Maillard associe un sucre réducteur à une fonction α-aminée, est accélérée par la chaleur et un pH de 6 à 10, et produit une coloration brune.

Compléments

• La réduction d’une fonction aldéhyde ou cétone transforme l’ose en polyol, aussi appelé alditol, avec le suffixe « -itol ».

• L’oxydation de la fonction alcool primaire d’un ose forme un acide uronique, comme l’acide glucuronique.

💡 Astuce mémo

Oxydation du carbonyle → pouvoir réducteur

📖 5. Principaux oses biologiques

★ À maîtriser

• Le D-glucose est un aldohexose de formule $C_6H_{12}O_6$, de masse molaire 180 daltons, abondant dans le miel et les fruits, et sa glycémie est d’environ 0,8 g/L.

• Le D-fructose est un cétohexose de formule $C_6H_{12}O_6$, de masse molaire 180 daltons, présent dans les fruits et entrant dans la composition du saccharose.

• Le D-ribose est un pentose de formule $C_5H_{10}O_5$ et de masse molaire 150 daltons, nécessaire à la synthèse des acides nucléiques.

Compléments

• Le D-galactose est un aldohexose de formule $C_6H_{12}O_6$ et de masse molaire 180 daltons qui entre dans la composition du lactose du lait des mammifères.

📖 6. Disaccharides et liaisons osidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Disaccharide : Sucre formé par l’addition de deux oses reliés par une liaison O-glycosidique ou osidique.

★ À maîtriser

📌 Un disaccharide est non réducteur lorsque la liaison unit les deux fonctions réductrices, et réducteur lorsqu’elle unit une fonction réductrice à une fonction alcool.

• L’hydrolyse d’une liaison osidique libère les molécules d’oses de départ, tandis que la liaison reste stable à pH 7 et en milieu alcalin.

• Le saccharose associe l’α-D-glucose et le β-D-fructose, possède une masse molaire de 342 daltons et n’est pas réducteur.

• Le lactose associe le galactose et le glucose par une liaison β-1-4, possède une masse molaire de 342 daltons et est réducteur.

• Le maltose est formé de deux α-D-glucoses unis par une liaison α-1-4, possède une masse molaire de 342 daltons et est réducteur.

Compléments

• L’hydrolyse chimique des disaccharides s’effectue à pH acide et à chaud pendant une heure, tandis que l’hydrolyse enzymatique dépend de la nature de l’ose et de la configuration α ou β de la liaison.

💡 Astuce mémo

Liaison osido-oside : non réductrice ; osido-ose : réductrice

📖 7. Polysaccharides et amidon

🔑 Notions clés & Définitions

• Amidon : Polymère d’α-D-glucose, réserve glucidique des végétaux, composé de 25 % d’amylose et de 75 % d’amylopectine.

★ À maîtriser

📌 L’amylose est un enchaînement linéaire de glucoses liés en α-1-4 et organisé en hélice, tandis que l’amylopectine est ramifiée avec des liaisons α-1-4 et des ramifications en α-1-6.

• Les amylases hydrolysent les liaisons α-1-4 de l’amidon et libèrent du glucose, du maltose et des dextrines.

Compléments

• L’amidon est insoluble dans l’eau froide, l’amylose est soluble dans l’eau tiède et l’amylopectine forme un empois visqueux à chaud.

💡 Astuce mémo

Amylose linéaire, amylopectine ramifiée

📖 8. Glycogène et cellulose

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycogène : Polymère de D-glucose qui constitue la forme de stockage du glucose dans le foie et les muscles.
• Cellulose : Polymère linéaire de β-D-glucose liés en β-1-4, assurant la structure des parois des cellules végétales.

★ À maîtriser

📌 Le glycogène ressemble à l’amylopectine mais possède des branchements plus fréquents, une structure plus compacte, une très grande masse moléculaire et une meilleure solubilité.

📌 La cellulose n’est pas hydrolysée chez l’homme car la β-glucosidase, ou cellulase, n’est pas présente dans son système digestif.

Compléments

• Le glycogène est une source permanente de glucose chez les sportifs et est absent de l’alimentation.

• Le tissu de soutien des parois végétales contient 50 % de cellulose, dont les liaisons inter-chaînes assurent la résistance.

💡 Astuce mémo

Glycogène : réserve animale ; cellulose : structure végétale

📊 Tableaux de synthèse

Principaux disaccharides

Polysaccharides de référence