Fiche de cours n°1 - Glucides : généralités, oses simples, dérivés d'oses

Flashcards de vocabulaire sur la biochimie des glucides : généralités, classification des oses, stéréoisomérie, cyclisation, propriétés physico-chimiques et dérivés d'oses.

Ration calorique des glucides chez l'animal

Les glucides représentent 50\text{ à }55\text{ %} de la ration calorique (alimentaire) dans le monde animal.

Ration calorique des lipides et protéines chez l'animal

Les lipides représentent 30\text{ à }35\text{ %} et les protéines 10\text{ à }12\text{ %} de la ration calorique dans le monde animal.

Diabète

Maladie en lien avec les glucides, caractérisée par une anomalie du métabolisme du glucose.

Galactosémie

Maladie en lien avec les glucides, caractérisée par une anomalie du métabolisme du galactose.

Glycogénoses

Maladies dues à un déficit enzymatique impactant le métabolisme du glycogène.

Intolérance au lait

Anomalie de la digestion du lactose, distincte de l'allergie aux protéines du lait.

Aldose

Ose simple (monosaccharide) possédant une fonction carbonyle de type aldéhyde en position C1. Exemple : le glucose.

Cétose

Ose simple (monosaccharide) possédant une fonction carbonyle de type cétone en position C2. Exemple : le fructose.

Holoside

Oside constitué uniquement de parties glucidiques. Il comprend les oligosides ($2\text{ à }10$ oses) et les polyosides (plus de $10$ oses).

Hétéroside

Oside constitué d'une partie glucidique et d'une partie non glucidique appelée aglycone (exemples : glycoprotéines, glycolipides).

Homopolyoside

Polyoside (ou polysaccharide) constitué d'un seul type d'ose (exemples : amidon, cellulose).

Hétéropolyoside

Polyoside (ou polysaccharide) constitué de plusieurs types d'oses différents.

Formule brute d'un ose simple

S'écrit $C_n H_{2n} O_n$, $(CH_2 O)_n$ ou $C_n(H_2 O)_n$. Un ose simple possède une chaîne de carbone d'au moins $3$ carbones sans embranchement.

Carbone asymétrique ($C^*$)

Carbone lié à $4$ substituants différents, également appelé centre de chiralité, indiquant l'absence de plan de symétrie dans la molécule.

Molécule chirale

Molécule non superposable à son image dans un miroir (exemple : glycéraldéhyde).

Nomenclature R/S (Projection de Newman)

Nomenclature classant les substituants d'un carbone dans l'ordre $OH > CHO > CH_2 OH > H$. La configuration est R (rectus = droit, sens horaire) ou S (sinister = gauche, sens anti-horaire).

Configurations D et L (Représentation de Fischer)

Séries données par le dernier carbone asymétrique (l'avant-dernier carbone de la chaîne) : configuration D si le groupe $OH$ est à droite, configuration L si le groupe $OH$ est à gauche.

Exceptions des formes L chez l'Homme

Deux exceptions sous forme L chez l'Homme : le L-fucose (dans les glycoprotéines et glycolipides) et l'acide L-iduronique (dans les glycosaminoglycanes).

Isomères de fonction (ou de constitution)

Molécules ayant la même formule brute mais possédant des fonctions chimiques différentes (exemple pour $C_3 H_6 O_3$ : glycéraldéhyde et dihydroxyacétone).

Stéréoisomères (ou isomères optiques)

Molécules ayant les mêmes fonctions chimiques mais différant par l'orientation spatiale de leurs groupements ($OH$ à gauche ou à droite en représentation de Fischer).

Énantiomères

Deux molécules images l'une de l'autre dans un miroir mais non superposables. Elles possèdent les mêmes propriétés physico-chimiques, à l'exception du pouvoir rotatoire qui est opposé.

Diastéréoisomères

Deux oses présentant plusieurs centres de chiralité et qui ne sont pas des énantiomères (exemple : D-glucose et L-gulose).

Épimères

Diastéréoisomères qui ne diffèrent que par la configuration d'un seul carbone asymétrique.

Épimérie du D-glucose

Le D-galactose est l'épimère du D-glucose en position $4$, tandis que le D-mannose est l'épimère du D-glucose en position $2$.

Épimérisation

Réaction permettant le passage d'un épimère à l'autre, pouvant être chimique (en milieu alcalin) ou enzymatique (par une épimérase).

Nombre de stéréoisomères des aldoses

Nombre égal à $2^x = 2^{n-2}$, où $n$ est le nombre de carbones et $x = n - 2$ est le nombre de carbones asymétriques.

Nombre de stéréoisomères des cétoses

Nombre égal à $2^x = 2^{n-3}$, où $n$ est le nombre de carbones et $x = n - 3$ est le nombre de carbones asymétriques.

Filiation des aldoses de série D

Formation progressive des aldoses de série D à partir du D-glycéraldéhyde par ajout de carbones asymétriques ($C^*$) supplémentaires.

Filiation des cétoses de série D

Formation progressive des cétoses de série D à partir de la dihydroxyacétone (molécule achirale, ni D ni L) par ajout de carbones asymétriques ($C^*$) supplémentaires.

Pyranose

Ose cyclisé sous forme d'un hétérocycle à $6$ sommets (noyau pyrane), adoptant une conformation chaise plus stable que la conformation bateau.

Furanose

Ose cyclisé sous forme d'un hétérocycle à $5$ sommets (noyau furane), adoptant une conformation enveloppe (très instable pour les aldohexoses).

Carbone anomérique

Carbone asymétrique supplémentaire créé lors de la cyclisation, correspondant au carbone C1 pour les aldoses et au carbone C2 pour les cétoses.

Anomères $\alpha$ et $\beta$

Anomère $\alpha$ : le groupe $OH$ porté par le carbone anomérique et le dernier carbone sont en position trans. Anomère $\beta$ : le groupe $OH$ anomérique et le dernier carbone sont en position cis.

Pouvoir rotatoire

Déviation de la lumière polarisée par les oses possédant des carbones asymétriques : vers la droite (+) pour un composé dextrogyre, vers la gauche (-) pour un composé lévogyre.

Pouvoir rotatoire des anomères du D-glucose

L'anomère $\alpha$ possède un pouvoir rotatoire plus élevé ($+113^\circ$ pour l'$\alpha$-D-glucose) que l'anomère $\beta$ ($+19^\circ$ pour le $\beta$-D-glucose).

Interconversion des oses selon le pH

À pH $7$, 99\text{ %} des oses sont sous forme cyclique ($1/3$ de forme $\alpha$, $2/3$ de forme $\beta$) ; à pH basique, 99\text{ %} des oses sont sous forme linéaire.

Glucose (Dextrose)

Ose le plus répandu dans la nature, source d'énergie exclusive du fœtus et principal facteur déterminant la glycémie.

Fructose (Lévulose)

Sucre cétonique naturel présent dans les fruits et le miel, entrant dans la composition du saccharose et doté d'un fort pouvoir sucrant.

Caractère réducteur des aldoses

Propriété due à la fonction hémiacétalique ($OH$ en C1) permettant la réduction des ions cuivre de la liqueur de Fehling ($Cu^{2+}$) avec formation d'un précipité rouge brique d'oxyde de cuivre ($Cu_2O$).

Acide $\beta$-D-glucuronique

Dérivé acide obtenu par oxydation du $\beta$-D-glucose en position $6$, intervenant dans la réaction de glucuronoconjugaison hépatique pour solubiliser et éliminer les substances insolubles.

Polyols

Composés obtenus par réduction de la fonction aldéhyde ou cétone des oses simples en fonction alcool. Exemples : glycérol (issu du glycéraldéhyde), mannitol (issu du mannose), sorbitol (issu du glucose).

Osamines

Dérivés d'oses obtenus par le remplacement du groupement $OH$ en position $2$ par une fonction amine primaire $-NH_2$.

Osamines N-acétylées

Molécules formées par l'ajout d'un groupement acétyl sur la fonction amine en C2 d'une osamine (exemples : Glc-Nac, Gal-Nac, Man-Nac, et la chitine qui est un polymère $\beta 1-4$ de N-acétyl-glucosamine).

Acide N-acétylneuraminique (NANA / Acide sialique)

Osamine obtenue par cyclisation 2-6 de l'acide neuraminique puis acétylation en position $5$. Son groupement $COOH$ en C1 porte une charge négative ($COO^-$) essentielle à la reconnaissance cellulaire.

Esters phosphoriques d'oses

Oses estérifiés par fixation d'un acide phosphorique sur un alcool (exemples : Glucose-6-phosphate et Fructose-1,6-bisphosphate dans la glycolyse, Ribose-5-phosphate pour l'ARN).