★ À maîtriser
Les glucides sont les biomolécules les plus abondantes sur Terre et sont largement répartis dans les règnes végétal et animal, où ils remplissent des rôles structuraux et fonctionnels.
La cellulose participe à la structure de la paroi végétale, tandis que l’amidon constitue une réserve énergétique utilisée notamment lors de la germination ou de la croissance.
Les oses sont des unités simples non hydrolysables, tandis que les osides sont des glucides hydrolysables constitués d’oses reliés ou associés à une autre molécule.
📌 Les holosides relient des oses par des liaisons O-glycosidiques, tandis que les hétérosides associent un sucre à une autre molécule.
Compléments
📌 Les homopolyosides contiennent un seul type d’ose, tandis que les hétéropolyosides en contiennent plusieurs types.
★ À maîtriser
📌 Un aldose possède une fonction aldéhyde réductrice en C1, tandis qu’un cétose possède une fonction cétone en C2.
Compléments
📌 Le glycéraldéhyde et la dihydroxyacétone ont la même formule brute C3H6O3, mais diffèrent par leur fonction chimique, aldéhyde pour l’un et cétone pour l’autre ; ils sont des isomères de fonction.
★ À maîtriser
📐 Formule - Avec carbones asymétriques, le nombre maximal de structures moléculaires possibles est .
📌 Dans la projection de Fischer, un ose appartient à la série D si le groupe OH du carbone asymétrique de référence est à droite, et à la série L s’il est à gauche.
📌 Deux énantiomères sont des images miroir non superposables, tandis que deux diastéréoisomères ont le même enchaînement d’atomes, ne sont pas superposables et ne sont pas images l’un de l’autre.
Compléments
La dihydroxyacétone est dépourvue de carbone asymétrique, contrairement à la plupart des oses.
🔄 La convention de Cahn-Ingold-Prelog détermine la configuration R/S en : classant les substituants par priorité, orientant le substituant de plus faible priorité vers l’arrière, observant le sens de parcours des trois autres priorités
Pour déterminer la série de Fischer, la fonction la plus oxydée est placée en haut, le squelette carboné est vertical et les carbones sont numérotés de haut en bas.
La grande majorité des oses naturels appartient à la série D, mais des oses de série L existent également.
Le D-galactose est un épimère du glucose en C4, car seule la configuration du carbone asymétrique C4 diffère entre les deux molécules.
Le passage d’un ose de série D à son énantiomère de série L exige l’inversion de la configuration de tous ses carbones asymétriques.
★ À maîtriser
📌 Une molécule dextrogyre dévie la lumière vers la droite et est notée (+), tandis qu’une molécule lévogyre la dévie vers la gauche et est notée (–).
Compléments
La dihydroxyacétone est optiquement inactive car elle ne possède aucun centre chiral.
Le pouvoir rotatoire se mesure au polarimètre, qui détermine l’angle de déviation du plan de polarisation.
📐 Formule - La loi de Biot relie la rotation observée à la longueur du trajet optique, à la concentration et au pouvoir rotatoire spécifique selon .
D/L décrit la configuration ; (+)/(–) décrit le sens de rotation.
★ À maîtriser
📌 La cyclisation d’un aldose forme un hémiacétal au niveau de C1, tandis que celle d’un cétose forme un hémicétal au niveau de C2.
📌 En projection de Haworth, l’anomère α a son OH anomérique trans au groupe CH2OH, tandis que l’anomère β a ces groupes en position cis.
📌 La projection de Reeves représente les conformations non planes des cycles, notamment les formes chaise et bateau du pyrane ; la forme chaise est la plus stable, surtout lorsque les substituants encombrants sont équatoriaux.
Compléments
Un cycle furane comporte quatre atomes de carbone de l’ose et un atome d’oxygène, tandis qu’un cycle pyrane comporte cinq atomes de carbone de l’ose et un atome d’oxygène.
En projection de Haworth, les OH situés à droite dans la projection de Fischer se placent sous le cycle et ceux situés à gauche se placent au-dessus, à l’exception de l’OH anomérique.
Dans la projection de Haworth, le groupe CH2OH terminal est indiqué au-dessus du cycle pour les sucres de série D.
Les substituants axiaux sont perpendiculaires au plan défini par les liaisons C-C du cycle, tandis que les substituants équatoriaux sont dirigés vers l’extérieur du cycle.
Les hexoses naturels libres adoptent la conformation chaise.
À l’équilibre vers 20–25 °C, le D-glucose est présent à environ 64 % sous forme β-D-glucopyranose et à environ 36 % sous forme α-D-glucopyranose, la forme linéaire étant négligeable.
Ouverture du cycle → interconversion α/β → rotation d’équilibre.
★ À maîtriser
Compléments
La réaction de Molish caractérise qualitativement les glucides à partir de 5 carbones : le furfural réagit avec l’α-naphtol en milieu sulfurique chaud et produit une coloration brun-violet.
La réaction de Bial caractérise les pentoses, qui sont furfuralisés en milieu chlorhydrique chaud puis condensés avec l’orcinol pour produire une coloration verte.
La réaction de Sélivanoff caractérise les cétoses : en milieu chlorhydrique chaud, ceux-ci se déshydratent rapidement et se condensent avec le résorcinol en donnant une coloration rouge, alors que les aldoses réagissent très lentement.
À froid en milieu alcalin, les oses peuvent subir une interconversion entre aldose et cétose ou une épimérisation en C2.
À chaud en milieu alcalin, l’ose subit une dégradation totale.
Acide dilué : stabilité ; acide concentré et chaud : déshydratation.
★ À maîtriser
📌 La réduction d’un aldose donne le polyalcool correspondant, tandis que celle d’un cétose donne deux polyalcools épimères en C2.
Compléments
Les sucres alcool servent d’édulcorants à faible impact glycémique, sont moins caloriques que le saccharose et apportent un effet de texture en confiserie et pâtisserie.
Le mannitol est utilisé comme diurétique osmotique, tandis que le lactitol et le sorbitol sont utilisés comme laxatifs et que certains sucres alcool servent d’excipients pharmaceutiques.
📌 À dose élevée, les sucres alcool peuvent provoquer des ballonnements et un effet laxatif, et le xylitol est toxique pour les chiens.
Aldose réduit → un polyol ; cétose réduit → deux épimères en C2
★ À maîtriser
📌 À l’inverse des cétoses, les aldoses s’oxydent dans des conditions douces, par oxydation enzymatique avec des oxydases spécifiques ou par oxydation chimique avec le brome ou l’iode en milieu alcalin, ou avec de l’acide nitrique très dilué.
L’oxydation de la fonction aldéhyde d’un aldose transforme le groupe CHO en groupe COOH et forme un acide aldonique.
À chaud en milieu alcalin, la liqueur de Fehling oxyde les aldoses en acides aldoniques en C1 et réduit les ions Cu2+ en Cu+, avec apparition d’un précipité rouge à partir de la solution bleue.
Compléments
📌 La liqueur de Fehling caractérise le pouvoir réducteur des oses : les aldoses réduisent l’oxydant grâce à leur fonction aldéhydique libre, tandis que les cétoses le réduisent également grâce à leur isomérisation en aldoses en milieu alcalin.
Aldoses oxydés en conditions douces ; cétoses presque pas avec Fehling
La fonction hémi(a)cétalique d’un ose peut se condenser avec un alcool ou un phénol pour former une liaison O-glycosidique et un O-hétéroside, ou avec l’ammoniac ou une amine pour former une liaison N-glycosidique et un N-hétéroside.
Dans le métabolisme énergétique, de nombreux oses sont phosphorylés sous forme d’esters phosphoriques.
★ À maîtriser
📌 Les oligosides libèrent de 2 à 10 oses lors de leur hydrolyse, tandis que les polyholosides en libèrent plus de 10.
📌 Un diholoside oside-oside, dont les deux carbones anomériques sont engagés, est non réducteur, tandis qu’un diholoside oside-ose conserve un carbone anomérique libre et est réducteur.
Le lactose est un diholoside réducteur composé de β-D-galactose et de D-glucose reliés par une liaison β(1→4), nommé β-D-galactopyranosyl(1→4)D-glucopyranose.
Le maltose est un diholoside réducteur composé de deux glucoses reliés par une liaison α(1→4), nommé α-D-glucopyranosyl(1→4)D-glucopyranose.
Le saccharose est un diholoside non réducteur composé d’un résidu de glucose et d’un résidu de fructose reliés par une liaison α(1→2)β, nommé α-D-glucopyranosyl(1→2)β-D-fructofuranoside.
Le raffinose est un triholoside non réducteur composé d’un galactose lié en α(1→6) au glucose du saccharose, dont le glucose et le fructose sont liés en α(1↔2)β.
Compléments
📌 Un résidu dont le carbone anomérique est engagé dans une liaison O-glycosidique reçoit le suffixe -osyl ou -osido à l’intérieur d’une structure et -oside en bout de structure, tandis qu’un résidu dont le carbone anomérique reste libre conserve la terminaison -ose.
🔄 L’identification d’un diholoside suit trois étapes :
Le lait de vache et de brebis contient 45–50 g/L de lactose, celui de chèvre 10–45 g/L et le lait maternel humain 65–70 g/L.
📌 L’intolérance au lactose résulte d’un déficit en lactase de la bordure en brosse intestinale, enzyme qui scinde le lactose en glucose et galactose pour permettre leur absorption.
Le maltose est produit par l’hydrolyse enzymatique de l’amidon et du glycogène par une amylase et apparaît notamment dans les grains d’orge en germination.
L’hydrolyse acide ou enzymatique du saccharose par l’invertase ou la sucrase libère un mélange de glucose et de fructose appelé sucre inverti, dont le signe de rotation optique est inversé par rapport au saccharose.
À 20 °C et 589 nm, le saccharose pur a une rotation optique de +66,5°, tandis que le sucre inverti composé de glucose et de fructose à 50/50 a une rotation d’environ −20°.
★ À maîtriser
📌 Les homopolysaccharides sont composés d’un seul type d’unité monosaccharidique, tandis que les hétéropolysaccharides en combinent plusieurs.
Les polysaccharides assurent des fonctions de réserve énergétique et de structure dans les parois cellulaires végétales et bactériennes.
L’amidon est la réserve glucidique végétale, stockée dans les cellules sous forme de granules appelés amyloplastes.
📌 L’amylose représente en moyenne 20 % de l’amidon et porte des liaisons α(1→4) dans une structure souvent hélicoïdale, tandis que l’amylopectine représente 80 % et possède une chaîne α(1→4) ramifiée par des liaisons α(1→6) tous les 20–30 résidus environ.
📌 Le glycogène est constitué de résidus de D-glucose reliés principalement en α(1→4), avec des ramifications α(1→6) tous les 8 à 12 résidus environ, ce qui le rend plus ramifié que l’amylopectine.
Compléments
Les glucanes ou dextranes sont des polymères de D-glucose, tandis que les galactanes sont des polymères de D-galactose.
Chez l’humain, les amylases salivaires et pancréatiques hydrolysent l’amidon en maltose, maltotrioses et dextrines, puis ces produits sont dégradés en glucose absorbable.
En présence d’iode, l’amylose forme un complexe bleu ; à l’eau chaude, les granules d’amidon gonflent et gélatinisent, puis peuvent rétrograder au refroidissement par recristallisation partielle.
La forte ramification rend le glycogène compact, très soluble et rapidement mobilisable, bien qu’il constitue une réserve faible par rapport aux besoins de l’organisme.
Les glycogénoses entraînent une accumulation anormale ou une mobilisation insuffisante du glycogène, touchant surtout le foie, le muscle et parfois le cœur, et peuvent provoquer hypoglycémies, hépatomégalie, intolérance à l’effort, faiblesse musculaire ou cardiomyopathie.
★ À maîtriser
Compléments
Les liaisons hydrogène intra- et inter-chaînes de la cellulose permettent l’agrégation des chaînes en microfibrilles rigides responsables de la résistance mécanique des tissus végétaux.
La cellulose est insoluble dans l’eau, rigide et inextensible, et son degré de polymérisation peut atteindre plusieurs milliers d’unités.
📌 L’être humain ne digère pas la cellulose faute de cellulases, tandis que les ruminants et les insectes la dégradent grâce à leur microbiote symbiotique.
La cellulose est utilisée pour fabriquer du papier, du carton, des textiles comme la viscose et le coton, des biomatériaux et du bioéthanol de deuxième génération à partir de biomasse lignocellulosique non alimentaire.
Les liaisons hydrogène intra- et inter-chaînes donnent à la chitine des microfibrilles cristallines, rigides et insolubles dans l’eau et les solvants usuels, qui confèrent une résistance mécanique aux structures qu’elle compose.
Dans les exosquelettes, la chitine est souvent minéralisée avec du carbonate de calcium chez les crustacés ou associée à des protéines, ce qui module la dureté et la flexibilité des structures.
La désacétylation partielle de la chitine produit le chitosane, un copolymère cationique soluble en milieu acide, utilisé pour des films biomédicaux, des systèmes d’encapsulation, des pansements, la floculation et l’adsorption.
★ À maîtriser
📌 L’acide hyaluronique est un GAG non sulfaté constitué de répétitions GlcA–β(1→3)–GlcNAc–β(1→4), non lié covalemment à une protéine cœur et impliqué dans l’hydratation et la viscosité de la synovie, de la peau et de l’humeur vitrée.
📌 L’héparane sulfate se trouve à la surface cellulaire et dans les lames basales, où il module la signalisation, tandis que l’héparine stockée dans les mastocytes est un anticoagulant puissant par activation de l’antithrombine.
Compléments
Les GAG sont présents dans la matrice extracellulaire des vertébrés, des invertébrés et des bactéries.
La chondroïtine sulfate est formée d’unités GlcA–β(1→3)–GalNAc, dont le GalNAc peut être sulfaté notamment en C-4 ou C-6, et contribue à la résistance à la compression du cartilage.
Le dermatan sulfate dérive de la chondroïtine par épimérisation partielle du GlcA en IdoA et est abondant dans la peau et les valves cardiaques, où il participe à l’organisation de la matrice.
La plupart des GAG, à l’exception de l’acide hyaluronique, sont liés de manière covalente à des protéines cœur et ancrés sur une sérine par un tétrasaccharide de liaison composé de xylose, galactose, galactose et GlcA.
★ À maîtriser
📌 Dans un O-glycoside, l’aglycone porte une fonction alcool formant un acétal avec l’ose ; dans un N-glycoside, l’aglycone est une amine ; dans un S-glycoside, l’aglycone porte une fonction thiol.
Chez les animaux, la glucuronidation hépatique de la bilirubine et de certains médicaments les rend hydrosolubles et facilite leur élimination dans la bile ou l’urine.
Les groupes sanguins ABO dépendent de différences dans les chaînes sucrées à la surface des globules rouges, et l’appartenance à un groupe est définie par la présence d’un antigène glucidique sur ces cellules et d’anticorps dans le sérum.
Compléments
La saliciline est un O-glycoside formé de glucose et d’alcool salicylique, tandis que les nucléosides sont des N-glycosides associant ribose ou 2-désoxyribose à une base azotée.
La partie sucrée d’un hétéroside améliore souvent la solubilité de l’ensemble, facilite son stockage et peut masquer temporairement l’aglycone, libéré ultérieurement par hydrolyse.
Chez les plantes, les hétérosides contribuent à la défense, au transport et au stockage de molécules actives ainsi qu’à la pigmentation des fleurs et des fruits ; certains hétérosides d’amande amère libèrent du cyanure après hydrolyse, les anthocyanosides attirent les pollinisateurs et les saponines moussent à l’agitation.
Les mucines sont des glycoprotéines riches en sucres qui forment un mucus protecteur des épithéliums digestifs et respiratoires en retenant l’eau et en lubrifiant les surfaces.
La glycosylation de nombreuses protéines membranaires influence leur repliement, leur stabilité et leur adressage vers les compartiments cellulaires appropriés.
La digitoxine, aussi appelée digitaline ou digitoxoside, est un glycoside cardiotonique extrait des digitales pourpre et laineuse, toxique et utilisé dans le traitement de pathologies cardiaques comme l’insuffisance cardiaque.
Les glycanes des glycoconjugués comprennent principalement : le D-glucose, le D-galactose, le D-mannose, des oses aminés, des acides uroniques, le fucose, le L-arabinose et le D-xylose, des acides sialiques, dont l’acide N-acétylneuraminique est le plus commun
Les glycanes sont liés aux protéines ou aux lipides par des liaisons O- ou N-glycosidiques et possèdent souvent un noyau invariant servant de point d’ancrage, substitué éventuellement par jusqu’à six antennes flexibles dont la composition variable détermine principalement la spécificité biologique.
| Diholoside | Composition et liaison | Pouvoir réducteur |
|---|---|---|
| Lactose | Gal–Glc, β(1→4) | Réducteur |
| Maltose | Glc–Glc, α(1→4) | Réducteur |
| Saccharose | Glc–Fruc, α(1→2)β | Non réducteur |
| Polysaccharide | Structure | Fonction ou propriété |
|---|---|---|
| Amylose | Glc α(1→4), souvent hélicoïdal | Fraction de l’amidon, 20 % en moyenne |
| Amylopectine | Chaîne α(1→4), ramifications α(1→6) tous les 20–30 résidus | Fraction de l’amidon, 80 % en moyenne |
| Glycogène | Chaîne α(1→4), ramifications α(1→6) tous les 8–12 résidus | Réserve rapidement mobilisable |
Teste tes connaissances sur Propriétés chimiques des oses et osides avec 11 questions à choix multiples et corrections détaillées.
1. Dans une graine en germination, quel glucide sert de réserve énergétique, tandis qu’un autre contribue à la paroi végétale ?
2. Quelle distinction permet de différencier un ose d’un oside selon leur comportement à l’hydrolyse ?
Mémorisez les concepts clés de Propriétés chimiques des oses et osides avec 10 flashcards interactives.
Quelle est la formule générale des glucides ?
ou .
Combien de résidus d’ose contient un oligoside ?
De 2 à 10 résidus d’ose.
Quelle fonction carbonyle réductrice possède un ose ?
Un aldéhyde ou une cétone.
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