Fiche de révision : Structure et classification des glucides

📋 Plan du Cours

1. Généralités et rôles des glucides
2. Classification et propriétés des oses
3. Représentation et isomérie des oses
4. Cyclisation et anomérie des oses
5. Conformations et oses courants
6. Classification et liaison des osides
7. Diholosides et nomenclature
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 $(CH_2O)_n$.

★ À maîtriser

📌 Les glucides se répartissent en oses, unités simples non hydrolysables, et osides, glucides hydrolysables libérant un ou plusieurs oses.

• Les glucides assurent notamment des rôles énergétique, structural et de reconnaissance cellulaire, participent aux molécules biologiques et aux groupes sanguins ABO.

Compléments

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

• Le glycogène et l’amidon sont des réserves énergétiques, tandis que la cellulose et la chitine ont un rôle structural.

📖 2. Classification et propriétés des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Oses : Fischer, 1884 - Sucres simples non ramifiés et non hydrolysables, définis chimiquement comme des aldéhydes ou des cétones polyhydroxylés.

★ À maîtriser

📐 Formule - La formule brute des oses est $C_n(H_2O)_n$, avec $3\leq n\leq7$, sauf le désoxyribose de formule $C_5H_{10}O_4$.

• Le nombre de carbones distingue les oses suivants :
  • trioses à 3 carbones
  • tétroses à 4 carbones
  • pentoses à 5 carbones
  • hexoses à 6 carbones
  • heptoses à 7 carbones

Compléments

• Les oses sont solubles dans l’eau, cristallisables, décomposables à la chaleur et réducteurs vis-à-vis de la liqueur de Fehling à chaud.

• Un ose comporte une fonction réductrice et plusieurs fonctions alcool.

📖 3. Représentation et isomérie des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Projection de Fischer : Emil Fischer, 1902 - Représentation plane et linéaire d’un ose, avec la chaîne carbonée verticale et le groupement le plus oxydé en haut.
• Carbone asymétrique : Carbone tétraédrique lié à quatre substituants différents ; il rend la molécule chirale.

★ À maîtriser

📌 Dans la projection de Fischer, un ose appartient à la série D si le groupe hydroxyle du carbone asymétrique pénultième est à droite, et à la série L s’il est à gauche.

• Un ose ayant $n$ carbones asymétriques possède $2^n$ stéréoisomères possibles.

📌 Les énantiomères sont des isomères optiques, les diastéréoisomères diffèrent par la configuration d’un ou plusieurs carbones asymétriques sans être énantiomères, et les épimères ne diffèrent que par un seul carbone asymétrique.

Compléments

• Les oses naturels appartiennent à la série D.

📖 4. Cyclisation et anomérie des oses

★ À maîtriser

• La cyclisation d’un ose forme un pont oxydique entre sa fonction aldéhyde ou cétone et une fonction alcool de la molécule.

• La cyclisation du glucose forme un hydroxyle hémiacétalique, responsable du caractère réducteur de l’ose.

• La cyclisation crée un nouveau centre asymétrique et deux anomères, α et β.

Compléments

• Pour le glucose, l’addition d’eau au C1 est suivie de son élimination entre C1 et C5, formant un pont oxydique et un cycle pyranose à six sommets.

📌 Pour le glucose cyclisé, l’anomère α présente le groupe hydroxyle hémiacétalique en bas du cycle, tandis que l’anomère β le présente en haut.

• La cyclisation du fructose implique le C2 et le C5 et forme des anomères α et β du fructofuranose.

📖 5. Conformations et oses courants

★ À maîtriser

📌 Les structures furanose sont non planes et adoptent notamment des conformations enveloppe ou torsadée, tandis que les structures pyranose adoptent une conformation chaise ou bateau.

Compléments

📌 La conformation chaise du pyranose est plus stable que sa conformation bateau.

• Les oses simples cités sont :
  • glucose
  • mannose
  • galactose
  • fructose
  • ribose
  • désoxyribose

💡 Astuce mémo

Le pyranose alterne chaise et bateau ; le furanose reste plan.

📖 6. Classification et liaison des osides

🔑 Notions clés & Définitions

• Osides : Glucides qui libèrent plusieurs oses après hydrolyse chimique ou enzymatique.

★ 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.

Compléments

• Les holosides comprennent :
  • les diholosides
  • les triholosides
  • les polyosides ou polyholosides

📖 7. Diholosides et nomenclature

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison osidique : Liaison qui relie le groupe hydroxyle hémiacétalique d’un ose au groupe hydroxyle d’un autre ose.

★ À maîtriser

📌 Un diholoside est réducteur si le carbone anomérique du dernier résidu est libre et non réducteur s’il est engagé dans la liaison osidique.

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

Compléments

• Le lactose est un β-D-galactopyranosyl-(1→4)-β-D-glucopyranose, dont le carbone anomérique terminal reste libre.

• Le maltose est formé de deux résidus de glucose reliés par une liaison α(1→4) et résulte de la dégradation de l’amidon et du glycogène.

• Le saccharose est formé de glucose et de fructose liés entre leurs carbones anomériques par une liaison α(1→2), ce qui le rend non réducteur.

📖 8. Homopolyosides de réserve et structuraux

🔑 Notions clés & Définitions

• Homopolyosides : Polyosides constitués de résidus d’un même ose.

★ À maîtriser

📌 L’amidon est un polysaccharide de réserve de la cellule végétale, tandis que le glycogène est une réserve de la cellule animale, notamment dans le foie et les muscles.

• Le glycogène est plus ramifié que l’amidon et possède des liaisons α(1→4) et α(1→6), ces dernières apparaissant tous les 5 résidus de glucose, contre tous les 20 résidus dans l’amidon.

• La cellulose forme une structure fibreuse dans la paroi des cellules végétales, constitue le principal constituant du bois et n’est pas dégradée par l’homme.

Compléments

• L’amidon, le glycogène et la cellulose sont constitués de résidus de glucose.

• Le glycogène peut être hydrolysé par des hydrolases et des amylases dans les cellules hépatiques.

• La cellulose est constituée de résidus de β-glucose reliés par des liaisons β(1→4).

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des principaux homopolyosides