Les glucides (PDF)

Les glucides 1. Structure : Les glucides sont des molécules organiques dont les carbones sont porteurs de :  Fonctions alcools  Fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone) → Confère des propriétés réductrices à la molécule  Parfois autres...

Les glucides 1. Structure : Les glucides sont des molécules organiques dont les carbones sont porteurs de :  Fonctions alcools  Fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone) → Confère des propriétés réductrices à la molécule  Parfois autres fonctions : amine ou acide. La formule brute des hydrates de carbone (= glucide) est : Cn (H2O)n Les glucides sont illustrés par la représentation de Fisher. On commence à compter les carbones du côté où se trouve la fonction carbonyle. 1 2. Classification : 3. Oses : ❖ Classification : La classification des oses se fait selon : Le nombre de carbones : n = 3 → Triose n = 4 → Tétrose n = 5 → Pentose n = 6 → Hexose La nature du groupement carbonyle : Aldéhyde = Aldose Cétone = Cétose 2 La configuration D ou L : En biochimie, les stéréoisomères sont nommés en fonction de la position du groupement hydroxyle (OH) sur le dernier carbone asymétrique. - Série D → OH est sur le dernier carbone asymétrique à droite - Série L → OH est sur le dernier carbone asymétrique à gauche L’aldotriose le plus simple est le glycéraldéhyde (représentation ci-contre en projection de Fisher). → Dans les systèmes biologiques, tous les glucides sont de configuration D. ❖ Série D et L : Tous les D-aldoses sont des dérivés du D-glycéraldéhyde. Épimères : Deux épimères sont des diastéréoisomères qui ne diffèrent que par la configuration d’un unique centre asymétrique (atome de carbone asymétrique). Les deux molécules possèdent cependant la même formule brute. Pour les D-aldoses, il existe : Pour les D-cétoses, il existe :  1 triose  O triose  2 tétroses  1 tétrose  4 pentoses  2 pentoses  8 hexoses  4 hexoses 3  ❖ Structure cyclique des oses : Les molécules qui possèdent à la fois un groupement carbonyle (aldéhyde ou cétone) et un groupement alcool ont tendance à former spontanément un hémiacétal cyclique par réaction d’addition nucléophile intramoléculaire. Généralement, on schématise la forme cyclisée à l’aide de la représentation de Haworth, ou de façon plus exacte encore, dans sa forme chaise, comme dans l’exemple ci-dessous. La majorité des formes cycliques des monosaccharides sont des cycles à 5 ou 6 atomes de carbone. → Un monosaccharide qui forme un cycle à 5 atomes est appelé Furanose. → Un monosaccharide qui forme un cycle à 6 atomes est appelé Pyranose. C’est le carbone anomérique qui porte l’hémiacétal (représenté à droite) et qui devient asymétrique. Il est possible d’obtenir 2 isomères différents pour un même monosaccharides : - L’un dont le nouveau groupement hydroxyle (OH) est en bas → Anomère α - L’autre dont le nouveau groupement hydroxyle (OH) est en haut → Anomère β Une molécule peut se présenter sous la forme d’un pyrane ou d’un furane. Cela dépend de quel fonction alcool a réagit avec le groupement carbonyle. → Voici les représentations des différentes structures cycliques du D-fructose : 4 Exemple du D-glucose : 1) Il y a une réaction entre le O porté par C1 et le OH porté par C5. 2) Le C1 devient asymétrique. → Appelé carbone anomérique 3) Les 2 stéréoisomères supplémentaires sont créés : anomère α et anomère β. Exemple du D-fructose : 1) Il y a une réaction entre le O porté par C2 et le OH porté par C5. 2) Le C2 devient asymétrique. → Appelé carbone anomérique 3) Les 2 stéréoisomères supplémentaires sont créés : anomère α et anomère β 4. Osides : ❖ La liaison glycosidique : Deux oses sont unis entre eux par une liaison glycosidique, c’est ce qu’on appelle un diholoside. La liaison glycosidique peut être brisée (hydrolysée) en milieu acide ou par une enzyme. 5  ❖ Les diholosides (ou disaccharides) : Le saccharose (sucrose) : Il sera hydrolysé par la saccharase (sucrase) présente dans le suc intestinal. Le lactose : Il sera hydrolysé par la lactase. Pour l’intolérance au lactose, une production de lait sans lactose est réalisée grâce aux lactases extraites de Saccharomyces lactis ou Aspergillus niger. → Chez tous les mammifères, la production de lactase disparait après le sevrage alimentaire. Mais chez l’Homme, des mutations apparues au cours de l’évolution ont permis le maintien de la synthèse de cette enzyme à l’âge adulte. Ces mutations sont assez hétérogènes selon la population, car 70 à 80% des personnes d’origine caucasienne produisent cette enzyme à l’âge adulte, alors que c’est le cas pour seulement 10% des personnes d’origine asiatique. Le maltose : C’est un produit de la digestion enzymatique salivaire de l’amidon et du glycogène. Le maltose est ensuite hydrolysé par la maltase pancréatique dans l’intestin grêle. 6 Le lactulose (galactofructose) : Il est non digestible dans l’intestin grêle, mais bien par les bactéries du colon. Il possède un pouvoir osmotique important, et il permet de lutter contre la constipation. Le tréhalose : La liaison (α 1→1) est très stable grâce à ses propriétés cryoprotectrices. Il est présent dans le cytoplasme des cellules du Tardigrades (oursons d’eau). Ce sont des animaux extrêmophiles, caractérisés par les critères suivants :  Température comprise entre -272 et +150 °C  Pression pouvant aller jusqu’à 6000 bar  Milieu anhydrique, ou exposé aux UV ou Rayon x, vide spatial  Cryobiose jusqu’à 30 ans ❖ Les polyosides (ou polysaccharides) : Le glycogène : C’est la forme de stockage du glucose pour les cellules animales, se faisant au niveau des muscles et du foie. Cet homoglycane est formé d’unités de D-glucose (plus de 50 000). La structure est très ramifiée, possédant des liaisons glycosidiques de type :  α (1→4) intra chaine  α (1→6) inter chaine L’amidon (amylose + amylopectine) : C’est la forme de stockage du glucose pour les cellules végétales (pomme de terre, blé, maïs, banane, …). L’amidon est composé : De 20 à 30% d’amylose De 70 à 80% d’amylopectine - Homoglycane formé d’unités de - Homoglycane formé d’unités de D-glucose (plus de 1000) D-glucose - Structure linéaire - Structure ramifiée - Liaisons glycosidiques de type α - Liaisons glycosidiques de type (1→4)  α (1→4) intra chaine  α (1→6) inter chaine 7 La cellulose : Elle joue un rôle de soutien dans les parois des cellules végétales.  Homoglycane formé d’unités de D-glucose (plus de 10 000)  Structure linéaire  Liaisons glycosidiques de type β (1→4)  Assemblage des chaines par ponts hydrogènes Amidon Glycogène Cellulose (fibre) La chitine :  Homoglycane formé de glucoses aminés (ou N-acétyl-glucosamine)  Structure linéaire  Liaisons glycosidiques de type β (1→4) → La chitine est un composé très solide, et c’est ce qui compose l’exosquelette des insectes. À l’époque, la chitine était utilisée pour créer des fils de suture. L’inuline : C’est la réserve glucidique chez les plantes n’accumulant pas l’amidon (chicorée, artichaut, …).  Homoglycane (fructane) : chaine de fructose en liaison β (2→1) se terminant par une liaison β (2→1) avec un glucose.  Non digestible par l’intestin grêle (fibres alimentaires)  Digestibles par la flore bactérienne dans le colon  Uniquement nutrition des cellules de la muqueuse du colon 8 L’acide hyaluronique : Il est présent dans les tissus conjonctifs, substance visqueuse servant de lubrifiant. On l’utilise pour la chirurgie esthétique, la crème hydratante et les problèmes d’articulation.  Hétéroglycane  Liaison glycosidique du type β (1→3) et β (1→4) Les hémicelluloses : Ils sont présents dans les tissus de soutien des végétaux, constituant des parois cellulaires et qui relient les fibres de cellulose du bois.  Hétéroglycane  Composé de plusieurs unités : le glucose, le mannose, la xylose, le galactose et l’arabinose  Ces unités sont variables en fonction des espèces de bois ❖ Les hétérosides : La digitaline, digitoxine ou digoxine : Cette substance est présente dans les digitales (fleurs), et elle est très toxique. Elle est également utilisée pour la réalisation de médicaments, et ceux-ci possèdent les caractéristiques suivantes :  Inotrope positive → Renforcement de la concentration cardiaque.  Chronotrope négative → Ralentissement et régulation des mouvements du cœur.  Diurétique → Augmentation du débit rénal.  Dromotrope négative → Diminution de la conduction cardiaque.  Bathmotrope positive → Augmentation de l’excitabilité. C’est la dose qui fait le poison ! Les acides nucléiques : Un nucléotide est formé d’une combinaison entre un pentose, un phosphate et des bases azotées. Exemple de l’adénosine triphosphate (ATP) ci-contre. 9 5. Glycoprotéines et protéoglycanes : Glycoprotéines : Ce sont des protéines portant des résidus glycosidiques liés par covalence via le carbone anomérique. La partie glucidique représente de 1 à 50% de la glycoprotéine, et elle est donc plus petite que la partie protéique. Il existe 2 types de liaisons des glucides aux protéines :  Chaine glucidique liée à O  Chaine glucidique liée à N Protéoglycanes : Ce sont des protéines ayant une partie glucidique plus importante que la partie protéique. 6. Analyse par méthodes enzymatiques : Méthode à l’hexokinase (H.K.) : Le glucose qui est dans le sang va être mis en présence de l’hexokinase, qui permet de transformer le glucose en glucose-6-phosphate. Ensuite, le glucose-6-phosphate est transformé en gluconate-6-phosphate, permettant la formation de NADPH. À savoir que chaque molécule de glucose permet de donner une molécule de NADPH, c’est proportionnel. → C’est la méthode de référence actuelle. 10 Méthode à la Glucose OxyDase (GOD) : Grâce à la mutarotase, toutes les molécules de glucose présentes dans le sang vont être transformées en β-D-glucose. Ensuite, ces molécules de β-D-glucose sont transformées en acide gluconique. Il y a également formation de H2O2, qui va devenir coloré grâce au réactif de Trinder. Étant aussi un mécanisme proportionnel, chaque molécule de glucose donne une molécule colorée qui peut être dosée. Méthode à la Glucose DésHydrogénase (GDH) : Les molécules de glucose sont transformées en β-D-glucose via l’action de la mutarotase. Ensuite, les β-D- glucose est transformée en Gluconolactone, en même temps que du NAD+ est transformé en NADH + H+. La formation du NADH + H+ est proportionnelle à la quantité de glucose présente initialement, ce qui permet de doser celui-ci. → Pour l’examen, il faut être capable d’expliquer le mécanisme général du dosage enzymatique. Les réactions sont déclenchées grâce à plusieurs enzymes, permettant l’obtention d’une molécule qu’on peut doser par spectrophotométrie ou qui est colorée. 11