Fiche de révision : Structure des glucides

📋 Plan du Cours

1. Représentation spatiale des oses
2. Séries D et L
3. Chiralité et épimérie
4. Cyclisation et formes cycliques
5. Anomérie et mutarotation
6. Dérivés des oses
7. Liaison osidique et osides
8. Diholosides et polyholosides
9. Digestion et transport du glucose
10. Hétérosides et fonctions biologiques

📖 1. Représentation spatiale des oses

★ À maîtriser

📌 La représentation de Cram montre les groupements en avant ou en arrière du plan de la chaîne carbonée, tandis que la projection de Fischer représente la molécule sur un plan vertical.

📌 Dans une projection de Fischer, la chaîne carbonée la plus longue est verticale et le carbone le plus oxydé est placé en haut, en position 1.

Compléments

• Les quatre liaisons covalentes autour d’un carbone s’organisent selon un angle d’environ 109,5°, ce qui impose une structure tridimensionnelle aux molécules.

💡 Astuce mémo

Cram montre l’espace, Fischer l’écrase sur le plan

📖 2. Séries D et L

🔑 Notions clés & Définitions

• Série D et L : Un ose appartient à la série D si le groupement OH du carbone asymétrique le plus éloigné de la fonction la plus oxydée est à droite, et à la série L s’il est à gauche dans la projection de Fischer.

📝 Points essentiels

📌 Les énantiomères sont des molécules asymétriques, images l’une de l’autre dans un miroir plan et non superposables.

• Les oses naturels appartiennent presque toujours à la série D et l’organisme humain utilise uniquement les glucides de la série D.

📖 3. Chiralité et épimérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Pouvoir rotatoire : Capacité d’une molécule à dévier le plan de la lumière polarisée ; une déviation vers la droite est dite dextrogyre et une déviation vers la gauche lévogyre.
• Épimères : Des stéréoisomères qui ne diffèrent que par la configuration d’un seul carbone asymétrique et possèdent la même formule brute.

★ À maîtriser

📌 Les notations D et L ne prédisent pas le pouvoir rotatoire, sauf pour le glycéraldéhyde : le D-glucose est dextrogyre alors que le D-fructose est lévogyre.

Compléments

• Le D-mannose est épimère en 2 du D-glucose, le D-galactose est épimère en 4 du D-glucose et le D-allose est épimère en 3 du D-glucose.

💡 Astuce mémo

D/L décrit la configuration, dextrogyre/lévogyre décrit la lumière

📖 4. Cyclisation et formes cycliques

★ À maîtriser

• 🔄 La cyclisation d’un ose suit cette succession: réaction entre la fonction carbonyle et un groupement OH, formation d’un pont oxygène, formation du carbone anomérique

📌 Les cycles à six côtés sont appelés pyranes et les cycles à cinq côtés furanes ; la cyclisation concerne au minimum les oses possédant cinq carbones.

• Dans le D-glucose, la forme majoritaire est le D-glucopyranose, formé par une liaison entre C1 et l’oxygène du OH porté par C5 ; le D-glucofuranose, formé entre C1 et C4, est minoritaire.

Compléments

• Dans le D-fructose, le carbone anomérique C2 peut réagir avec le OH de C6 pour former le fructopyranose ou avec le OH de C5 pour former le fructofuranose.

💡 Astuce mémo

Carbonyle + OH → pont O → cycle

📖 5. Anomérie et mutarotation

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone anomérique : Le nouveau carbone asymétrique créé lors de la cyclisation par transformation du carbone de la fonction carbonyle.
• Mutarotation : L’ouverture et la fermeture réversibles d’un ose cyclique en solution aqueuse, permettant l’interconversion des anomères α et β.

📝 Points essentiels

📌 Dans le D-glucopyranose, l’anomère α possède le OH du C1 vers le bas et l’anomère β possède le OH du C1 vers le haut dans la représentation de Haworth.

• En solution aqueuse, le D-glucose contient environ 35 % d’α-D-glucopyranose et 65 % de β-D-glucopyranose, cette dernière étant la forme majoritaire.

💡 Astuce mémo

Ouverture-fermeture du cycle → interconversion α/β

📖 6. Dérivés des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Phosphorylation des oses : L’ajout covalent d’un groupement phosphate sur une fonction alcool de l’ose.
• Amination des oses : L’incorporation d’un groupement amine NH2 sur le carbone 2, formant la famille des osamines.

★ À maîtriser

• Le D-glucose-6-phosphate est la forme cellulaire du glucose et sa formation séquestre le glucose dans la cellule pour son utilisation énergétique.

📌 La désoxygénation remplace un groupement OH par un hydrogène ; elle transforme notamment le D-ribose de l’ARN en 2-désoxy-D-ribose de l’ADN.

Compléments

• Le sorbitol est obtenu par réduction du D-glucose en C1, possède un pouvoir sucrant deux fois plus faible que le sucre et peut être laxatif à haute dose.

📖 7. Liaison osidique et osides

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison osidique : Une liaison covalente entre le hydroxyle anomérique d’un ose et un groupement OH d’une autre molécule, avec libération d’une molécule d’eau.
• Holoside : Une molécule formée exclusivement par la liaison osidique de plusieurs oses.
• Test de Fehling : Le test de Fehling met en évidence le pouvoir réducteur d’un ose par réduction des ions Cu2+ en Cu+, avec formation d’un précipité rouge orangé d’oxyde de cuivre.

📝 Points essentiels

📌 Un ose conserve un pouvoir réducteur lorsque son carbone anomérique est libre et le perd lorsque son hydroxyle anomérique est engagé dans une liaison osidique.

💡 Astuce mémo

Carbone anomérique libre : réducteur ; engagé : non réducteur

📖 8. Diholosides et polyholosides

📝 Points essentiels

• Le maltose est formé de deux glucoses liés par une liaison α(1→4) et reste réducteur car le carbone anomérique du second glucose est libre.

• Le lactose est formé de galactose et de glucose liés par une liaison β(1→4) et est un diholoside réducteur.

• Le saccharose associe un α-D-glucose et un β-D-fructose par une liaison (1→2) entre leurs deux carbones anomériques, ce qui le rend non réducteur et empêche la mutarotation.

📌 La cellulose est un polymère linéaire de D-glucose relié par des liaisons β(1→4), tandis que l’amidon et le glycogène utilisent principalement des liaisons α(1→4) et des ramifications α(1→6).

• La cellulose est non digestible chez l’humain car aucune enzyme humaine ne reconnaît sa liaison β(1→4), tandis que l’amidon et le glycogène sont digestibles grâce aux enzymes reconnaissant les liaisons α(1→4).

💡 Astuce mémo

Cellulose β structure ; amidon et glycogène α réserve

📖 9. Digestion et transport du glucose

🔑 Notions clés & Définitions

• Osidases : Des enzymes qui hydrolysent les liaisons osidiques afin de libérer des oses simples.

★ À maîtriser

• Les amylases salivaires et pancréatiques dégradent les liaisons α(1→4) de l’amidon en maltose, maltotriose et dextrines limites.

📌 Seuls les monosaccharides, notamment le glucose, le galactose et le fructose, peuvent être absorbés par les cellules épithéliales intestinales.

• Une déficience en β-galactosidase empêche spécifiquement la digestion du lactose et ne bloque pas celle du saccharose.

📌 Les transporteurs GLUT et SGLT permettent le passage membranaire du glucose hydrophile, qui ne peut pas traverser seul la membrane lipidique hydrophobe.

Compléments

• GLUT1 permet notamment le passage du glucose vers le système nerveux central, tandis que GLUT2 permet son passage de la lumière intestinale vers le cytoplasme de l’entérocyte.

💡 Astuce mémo

Amylase → maltase/isomaltase → glucose absorbable

📖 10. Hétérosides et fonctions biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Peptidoglycanes : Des dérivés osidiques associés à des peptides, constitués notamment de N-acétylglucosamine et d’acide N-acétylmuramique.
• Protéoglycanes : Aussi appelés glycosaminoglycanes dans le cours, sont constitués de protéines et d’oses et se trouvent dans la matrice extracellulaire.

★ À maîtriser

• Les glucides ont des fonctions énergétiques avec le glucose, l’amidon et le glycogène, structurales avec la cellulose et les protéoglycanes, et de signalisation ou de reconnaissance avec les glycoprotéines et les glycolipides.

Compléments

• Les peptidoglycanes se trouvent dans les enveloppes bactériennes et leur nature participe à la distinction entre bactéries Gram positives et Gram négatives.

• L’héparine est un exemple de protéoglycane possédant des propriétés anticoagulantes.

📊 Tableaux de synthèse

Diholosides courants

Polysaccharides de réserve et de structure