Fiche de révision : Structure et classification des glucides

📋 Plan du Cours

1. Généralités et rôles des glucides
2. Classification des oses
3. Classification des osides
4. Représentation et isomérie des oses
5. Cyclisation et conformations
6. Oses simples à connaître
7. Liaisons et diholosides
8. Homopolyosides de réserve et structuraux

📖 1. Généralités et rôles des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Molécules organiques composées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, de formule générale $(CH_2O)_n$, aussi appelées sucres, hydrates de carbone ou carbohydrates.

📝 Points essentiels

📌 Les glucides se répartissent en deux groupes : les oses, qui sont les unités de base et les sucres simples, et les osides, qui libèrent plusieurs oses après hydrolyse.

• Les glucides ont des rôles énergétique, structural, de reconnaissance cellulaire, de composant des molécules biologiques et de participation aux systèmes immunitaires, notamment dans les groupes sanguins ABO.

• Le glucose est le principal substrat énergétique des tissus et des cellules, le seul carburant du fœtus et le principal substrat énergétique du cerveau.

📖 2. Classification des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Oses : Sucres simples non ramifiés et non hydrolysables, solubles dans l’eau, cristallisables, décomposables à la chaleur et réducteurs.

• Définition chimique des oses : Fischer, 1884 — Les oses sont des aldéhydes ou des cétones polyhydroxylés contenant une fonction réductrice et plusieurs fonctions alcool.

• Série D ou L : La série D ou L d’un ose est définie par la position de l’hydroxyle porté par le carbone en position n−1 dans la projection de Fischer : à droite pour la série D et à gauche pour la série L.

★ À maîtriser

• Selon leur nombre de carbones, les oses sont appelés:
  • trioses à trois carbones
  • tétroses à quatre carbones
  • pentoses à cinq carbones
  • hexoses à six carbones
  • heptoses à sept carbones

Compléments

📐 Formule — La formule brute générale des oses est $C_n(H_2O)_n$, avec $3 \leq n \leq 7$, sauf le désoxyribose de formule $C_5H_{10}O_4$.

💡 Astuce mémo

Fonction réductrice → nombre de carbones → série D ou L

📖 3. Classification des osides

🔑 Notions clés & Définitions

• Osides : Glucides qui libèrent plusieurs oses après hydrolyse chimique ou enzymatique et se classent en holosides et hétérosides.

★ À maîtriser

📌 Les holosides sont constitués uniquement d’oses, tandis que les hétérosides associent une partie glucidique à une partie non glucidique appelée aglycone ou génine.

• Les principaux diholosides comprennent:
  • le saccharose formé de glucose et de fructose
  • le lactose formé de galactose et de glucose
  • le maltose formé de deux glucoses

Compléments

• Le raffinose est un triholoside formé de galactose, de glucose et de fructose, tandis que le glycogène et l’amidon sont des polyosides constitués de nombreux oses.

💡 Astuce mémo

Holoside = uniquement des oses ; hétéroside = ose + aglycone

📖 4. Représentation et isomérie des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Carbone tétraédrique lié à quatre substituants différents et qui rend la molécule chirale.

📝 Points essentiels

• Dans la représentation de Fischer, le groupement le plus oxydé est placé en haut, la chaîne carbonée est verticale et les fonctions hydroxyle sont représentées horizontalement.

• Un ose possédant n carbones asymétriques peut présenter $2^n$ stéréoisomères.

📌 Les énantiomères sont des isomères optiques, les diastéréoisomères sont des stéréoisomères non énantiomères et les épimères ne diffèrent que par la configuration d’un seul carbone asymétrique.

💡 Astuce mémo

Une chaîne verticale avec le groupement le plus oxydé placé en haut

📖 5. Cyclisation et conformations

🔑 Notions clés & Définitions

• OH hémiacétalique : Groupement hydroxyle qui apparaît lors de la cyclisation et conserve le caractère réducteur de l’ose.

★ À maîtriser

• La cyclisation d’un ose résulte de la formation d’un pont oxydique entre sa fonction aldéhyde ou cétone et une fonction alcool de la même molécule. — Tollens, 1882

• Dans le glucose, le pont oxydique se forme entre C1 et C5, ce qui produit un cycle à six sommets appelé glucopyranose.

📌 La création d’un nouveau centre d’asymétrie lors de la cyclisation du glucose produit deux anomères, l’α-D-glucopyranose et le β-D-glucopyranose.

Compléments

📌 Les structures furanoses sont planes, tandis que les structures pyranoses adoptent une conformation chaise ou bateau, la conformation chaise étant la plus stable.

💡 Astuce mémo

Cyclisation → pont oxydique → carbone anomérique → anomères α et β

📖 6. Oses simples à connaître

★ À maîtriser

• Les principaux oses simples à connaître sont:
  • le glucose
  • le mannose
  • le galactose
  • le fructose
  • le ribose
  • le désoxyribose

Compléments

• Le glucose, le mannose et le galactose sont représentés comme des glucopyranoses, tandis que le fructose est représenté comme un fructofuranose.

📖 7. Liaisons et diholosides

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison osidique : Liaison entre le groupement hydroxyle hémiacétalique d’un ose et le groupement hydroxyle d’un autre ose.

📝 Points essentiels

📌 Un oside est réducteur lorsque son dernier résidu possède un carbone anomérique libre et il n’est pas réducteur lorsque ce carbone anomérique est engagé dans la liaison osidique.

📌 Dans la nomenclature des osides, le suffixe « -oside » indique que le carbone anomérique est engagé dans la liaison glycosidique, tandis que le suffixe « -ose » indique qu’il reste libre.

• Le saccharose associe un α-D-glucopyranose et un β-D-fructofuranose par une liaison α(1-2), et ses deux carbones anomériques sont engagés.

• Le lactose associe un β-D-galactopyranose et un β-D-glucopyranose par une liaison β(1-4), tandis que le maltose associe deux glucoses par une liaison α(1-4).

💡 Astuce mémo

Carbone anomérique libre = réducteur ; engagé = non réducteur

📖 8. Homopolyosides de réserve et structuraux

🔑 Notions clés & Définitions

• Amidon : L’amidon est un homopolyoside de réserve de la cellule végétale, constitué de résidus de glucose et présentant des liaisons α(1-4) et α(1-6).
• Glycogène : Le glycogène est un homopolyoside de réserve de la cellule animale, présent notamment dans le foie et les muscles, constitué de résidus de glucose reliés par des liaisons α(1-4) et α(1-6) tous les cinq résidus de glucose.
• Cellulose : La cellulose est un homopolyoside fibreux de la paroi des cellules végétales, principal constituant du bois, formé de résidus de β-glucose reliés par des liaisons β(1-4) et non dégradé par l’homme.

📝 Points essentiels

• L’amidon possède des ramifications par liaisons α(1-6) tous les vingt résidus de glucose, tandis que le glycogène possède ces ramifications tous les cinq résidus.

• Dans les cellules hépatiques, le glycogène peut être hydrolysé par des hydrolases et des amylases.

💡 Astuce mémo

Amidon et glycogène stockent le glucose ; cellulose construit la paroi

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des principaux osides