Fiche de révision : Structure et propriétés des glucides

📋 Plan du Cours

1. Fonctions et classification des glucides
2. Structure et isomérie des oses
3. Cyclisation et formes des oses
4. Principaux dérivés des oses
5. Réactions et propriétés des oses
6. Osides et diholosides
7. Polysaccharides et hétérosides

📖 1. Fonctions et classification des glucides

📝 Points essentiels

• Les glucides ont trois fonctions majeures:
  • fournir de l’énergie
  • participer à la structure
  • intervenir dans la reconnaissance et la communication cellulaires

📌 Les oses sont des sucres simples, ou monosaccharides, tandis que les osides sont des substances dont l’hydrolyse libère des oses.

💡 Astuce mémo

Énergie–Structure–Communication

📖 2. Structure et isomérie des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Ose : Glucide portant plusieurs fonctions alcool et une fonction réductrice de nature aldéhyde ou cétone.

★ À maîtriser

📌 La classification des oses repose sur le nombre d’atomes de carbone de leur chaîne et sur la nature de leur fonction réductrice, qui peut être un aldéhyde ou une cétone.

📌 La configuration D ou L dépend de la position du groupement OH porté par le carbone asymétrique le plus éloigné de la fonction réductrice : il est à droite pour la configuration D et à gauche pour la configuration L.

• Les aldohexoses possèdent quatre carbones asymétriques et forment huit couples d’énantiomères.

📌 Deux oses sont des épimères lorsqu’ils diffèrent uniquement par la configuration d’un seul carbone asymétrique, comme le D-glucose et le D-mannose en C-2.

Compléments

• Un aldotriose possède un carbone asymétrique et forme un couple d’énantiomères D et L, images l’un de l’autre dans un miroir.

• Les aldopentoses possèdent trois carbones asymétriques et forment quatre couples d’énantiomères.

💡 Astuce mémo

D/L selon le OH terminal ; α/β selon le carbone anomérique

📖 3. Cyclisation et formes des oses

★ À maîtriser

• La cyclisation d’un ose résulte d’une réaction intramoléculaire entre sa fonction aldéhyde ou cétone et une fonction alcool de la même molécule.

📌 Un cycle à cinq sommets est appelé furanose, tandis qu’un cycle à six sommets est appelé pyranose.

• La cyclisation crée un nouveau carbone asymétrique appelé carbone semi-acétalique ou carbone anomérique, qui est C-1 chez les aldoses et C-2 chez les cétoses.

📌 Deux anomères sont des isomères qui diffèrent uniquement par la configuration des substituants portés par le carbone anomérique.

📌 Dans un ose cyclique, la forme α possède un OH anomérique opposé à l’alcool primaire porté par le C-5, tandis que la forme β possède ces deux groupements du même côté.

Compléments

• Les furanoses sont presque toujours plans, tandis que les pyranoses adoptent une conformation bateau ou chaise, la forme chaise étant la plus stable et la plus fréquente.

💡 Astuce mémo

Chaîne ouverte → cycle → carbone anomérique → α ou β

📖 4. Principaux dérivés des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Osamine : Dérivé d’un ose par remplacement d’un groupement OH, souvent celui du C-2, par une fonction amine fréquemment acétylée.
• Acide uronique : Dérivé d’un aldose par oxydation de sa fonction alcool primaire en fonction carboxylique ; dans le cas du glucose, il forme l’acide glucuronique.
• Désoxyose : Ose dans lequel un groupement OH est remplacé par un atome d’hydrogène, comme le ribose de l’ARN cité dans le cours.

★ À maîtriser

📌 Un ose neutre ne possède, en plus de sa fonction aldéhyde ou cétone, que des fonctions alcool.

Compléments

• Les acides sialiques, ou acides neuraminiques, dérivent en général de l’acide neuraminique sous une forme acétylée.

📖 5. Réactions et propriétés des oses

★ À maîtriser

• Les esters phosphoriques d’oses résultent principalement de l’estérification de la fonction alcool primaire par l’acide phosphorique et interviennent dans le métabolisme des glucides.

• La réduction d’une fonction aldéhyde fournit une fonction alcool primaire, tandis que la réduction d’une fonction cétone fournit une fonction alcool secondaire ; le glucose et le fructose donnent du sorbitol.

• Une liaison osidique se forme lorsque la fonction semi-acétalique d’un ose réagit avec une fonction OH d’un autre ose.

• Le diiode oxyde la fonction aldéhyde des aldoses en fonction carboxylique ; le glucose donne ainsi de l’acide gluconique.

• Les oses réduisent la liqueur de Fehling contenant notamment des ions cuivriques Cu2+ et produisent un précipité rouge d’oxyde cuivreux.

Compléments

• La méthylation remplace les groupements OH libres des oses par des groupements méthoxy OCH3 en présence d’agents alcalins et de sulfate ou d’iodure de méthyle, ce qui permet de localiser les liaisons osidiques.

• L’acide nitrique concentré oxyde à la fois la fonction aldéhyde et la fonction alcool primaire des aldoses en deux fonctions carboxyliques ; le glucose fournit ainsi l’acide glucarique, tandis que les cétoses sont dégradés.

💡 Astuce mémo

Oxydation ou réduction de la fonction carbonylée → dérivés glucidiques

📖 6. Osides et diholosides

📝 Points essentiels

📌 Les osides sont des substances dont l’hydrolyse libère des oses ; les holosides libèrent uniquement des oses, tandis que les hétérosides libèrent aussi des substances non glucidiques appelées aglycones.

📌 Un diholoside réducteur possède une fonction semi-acétalique libre sur l’un des deux oses, tandis qu’un diholoside non réducteur engage les deux fonctions semi-acétaliques dans la liaison osidique.

• Le maltose est un diholoside réducteur formé de deux D-glucopyranoses reliés par une liaison α-1,4-glucosidique et constitue un produit intermédiaire de l’hydrolyse de l’amidon et du glycogène.

• Le lactose est un diholoside réducteur présent dans le lait des mammifères, formé d’un D-galactopyranose et d’un D-glucopyranose reliés par une liaison β-1,4-galactosidique.

• Le saccharose est un diholoside non réducteur présent dans de nombreuses plantes, formé d’un D-glucopyranose et d’un D-fructofuranose liés par leurs fonctions semi-acétaliques dans une liaison α-1,2-glucosidique.

💡 Astuce mémo

Une fonction semi-acétalique libre : réducteur ; deux fonctions engagées : non réducteur

📖 7. Polysaccharides et hétérosides

🔑 Notions clés & Définitions

• Polyholoside : Formé par condensation d’un grand nombre d’oses identiques dans un homopolyholoside ou différents dans un hétéropolyholoside.

★ À maîtriser

• L’amidon est la forme de stockage du glucose chez les végétaux et comprend deux constituants : l’amylose et l’amylopectine.

• L’amylose est un homopolyholoside linéaire constitué de D-glucopyranoses reliés par des liaisons α-1,4-glucosidiques, dont les chaînes peuvent s’associer par des liaisons hydrogène.

• L’amylopectine possède une chaîne principale de type amylose sur laquelle se greffent des chaînes latérales par des liaisons α-1,6-glucosidiques.

• Le glycogène est la forme de stockage du glucose chez les animaux, notamment dans le foie et les muscles, et possède une structure comme l’amylopectine mais plus ramifiée, avec davantage de liaisons α-1,6-glucosidiques.

• La cellulose assure la structure des parois cellulaires végétales et est constituée de longues chaînes de D-glucopyranoses reliés par des liaisons β-1,4-glucosidiques.

Compléments

• Les hétéropolyholosides peuvent libérer:

  • des oses neutres
  • des osamines
  • des acides uroniques
  • des acides sialiques

• Les nucléosides et nucléotides sont des hétérosides des acides nucléiques associant un ribose ou un désoxyribose à une base purique ou pyrimidique.

• Les glycoprotéines et les glycolipides sont des hétérosides constitués d’un polyholoside conjugué respectivement à une protéine ou à un lipide, présents notamment dans les membranes cellulaires, les liquides biologiques et les hormones.

💡 Astuce mémo

Homopolyholoside : seulement des oses ; hétéroside : oses + aglycone

📊 Tableaux de synthèse

Principaux diholosides

Principaux polysaccharides