Biochimie Structurale - Les Glucides

Fiches de vocabulaire complètes portant sur le cours de biochimie structurale des glucides (définitions, classifications, isomérie, réactions chimiques, diholosides et polyosides).

Biochimie

Étude des réactions chimiques qui se déroulent au sein des êtres vivants, analysant les constituants chimiques des cellules ainsi que la structure, la fonction et les interactions des macromolécules biologiques.

Protophytes

Végétaux unicellulaires, appartenant à la catégorie des organismes vivants unicellulaires.

Métaphytes

Végétaux pluricellulaires, faisant tous partie des eucaryotes.

Métazoaires

Animaux pluricellulaires, faisant tous partie des eucaryotes.

Glucides

Biomolécules les plus abondantes sur Terre, polyhydroxylées et porteuses d'un groupement carbonyle (aldéhyde ou cétone), généralement très hydrophiles et dotées d'un caractère réducteur.

Glycogène

Forme sous laquelle le glucose est stocké comme réserve d'énergie chez les animaux, principalement localisé dans le foie et les muscles.

Amidon

Polyoside de réserve énergétique chez les plantes, constitué d'amylose ($15\text{ à }30\,\%$\,) et d'amylopectine ($70\text{ à }85\,\%$\,).

Cellulose

Polysaccharide structural qui constitue la principale composante des parois cellulaires chez les végétaux.

Chitine

Polysaccharide structural qui renforce les parois cellulaires des champignons et l'exosquelette de certains arthropodes.

Oses (Monosaccharides)

Unités glucidiques simples non hydrolysables constituées d'une chaîne carbonée linéaire de $3$ à $6$ atomes de carbone (parfois $7$ ou $8$), comportant un groupement carbonyle et $(n-1)$ groupements hydroxyles $\text{-OH}$, de formule $(CH_2O)_n$.

Aldose

Ose caractérisé par une fonction aldéhyde portée sur le premier carbone ($C_1$). Son nom se termine par le suffixe « -ose ».

Cétose

Ose caractérisé par une fonction cétone portée sur le deuxième carbone ($C_2$). Son nom se termine par le suffixe « -ulose » (à l'exception du fructose).

Glycéraldéhyde

Aldotriose de formule brute $C_3H_6O_3$, représentant l'aldose le plus simple et le composé de référence pour l'étude des sucres.

Dihydroxyacétone

Cétotriose le plus simple, constitué de $3$ carbones et de $2$ fonctions alcool, qui a la particularité d'être le seul monosaccharide ne possédant aucun carbone asymétrique.

Projection de Fischer

Représentation linéaire plane des oses dans laquelle le squelette carboné est aligné verticalement, le carbonyle placé au sommet ($C_1$ pour les aldoses), et les radicaux hydroxyles représentés par des barres horizontales.

Série D

Configuration absolue d'un ose selon la convention de Fischer lorsque l'hydroxyle $\text{-OH}$ préterminal (porté par le carbone asymétrique le plus éloigné de la fonction carbonyle) est orienté vers la droite de l'observateur.

Série L

Configuration absolue d'un ose selon la convention de Fischer lorsque l'hydroxyle $\text{-OH}$ préterminal (porté par le carbone asymétrique le plus éloigné de la fonction carbonyle) est orienté vers la gauche de l'observateur.

Carbone asymétrique

Atome de carbone tétraédrique lié à quatre radicaux ou substituants différents (noté $C^*$), comme le carbone $C_2$ du glycéraldéhyde.

Molécule chirale

Molécule optiquement active contenant au moins un carbone asymétrique et dépourvue de plan de symétrie.

Dextrogyre

Qualifie une substance optiquement active qui fait dévier le plan de polarisation de la lumière vers la droite (dans le sens horaire), notée « d » ou « (+) ».

Lévogyre

Qualifie une substance optiquement active qui fait dévier le plan de polarisation de la lumière vers la gauche (dans le sens antihoraire), notée « l » ou « (-) ».

Énantiomères

Stéréoisomères optiques qui sont des images l'un de l'autre dans un miroir mais non superposables, différant par la configuration de tous leurs carbones asymétriques.

Diastéréoisomères

Stéréoisomères optiques non superposables qui ne sont pas des images miroir l'un de l'autre, différant par la configuration d'au moins un carbone asymétrique mais pas tous.

Épimères

Cas particulier de diastéréoisomères ne différant que par la configuration spatiale d'un seul et unique carbone asymétrique (ex. D-glucose et D-mannose en $C_2$ ; D-glucose et D-galactose en $C_4$).

Galactosémie congénitale

Maladie héréditaire du nourrisson causée par l'absence d'une enzyme de conversion du galactose, entraînant une accumulation toxique de galactose et de ses métabolites dans l'organisme.

Synthèse de Kiliani-Fischer

Méthode chimique d'élongation de la chaîne carbonée d'un ose passant de $n$ à $(n+1)$ atomes de carbone par insertion d'un nouveau carbone asymétrique sous la fonction carbonyle.

Nombre d'isomères des aldoses

Formule mathématique valant $2^{n-2}$, où $n$ représente le nombre total d'atomes de carbone et $2$ le nombre de carbones non asymétriques (ex. $16$ isomères pour le glucose).

Nombre d'isomères des cétoses

Formule mathématique valant $2^{n-3}$, où $n$ représente le nombre total d'atomes de carbone et $3$ le nombre de carbones non asymétriques (ex. $8$ isomères pour le fructose).

Hémiacétal

Composé chimique issu de la réaction intramoléculaire ou intermoléculaire entre la fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone) et un groupement hydroxyle (alcool) d'un ose.

Furanose

Forme cyclique d'un ose constituée d'un hétérocycle à $5$ atomes, comprenant $4$ atomes de carbone et $1$ atome d'oxygène.

Pyranose

Forme cyclique d'un ose constituée d'un hétérocycle à $6$ atomes, comprenant $5$ atomes de carbone et $1$ atome d'oxygène.

Carbone anomérique

Carbone du groupe carbonyle ($C_1$ pour les aldoses, $C_2$ pour les cétoses) devenu asymétrique lors de la fermeture du cycle par hémiacétalisation.

Anomères

Stéréoisomères cycliques différant uniquement par la configuration du groupement hydroxyle porté par le carbone anomérique ($\alpha$ si en bas, $\beta$ si en haut en représentation de Haworth).

Conformation « chaise »

Conformation spatiale tridimensionnelle adoptée par les oses pyranosiques en solution qui représente l'état d'équilibre thermodynamiquement le plus stable par rapport à la forme « bateau ».

Glucose oxydase (GOD)

Enzyme catalysant l'oxydation enzymatique du glucose en acide gluconique et peroxyde d'hydrogène ($H_2O_2$), servant de principe fondamental pour l'évaluation de la glycémie sanguine.

Acide aldonique

Produit d'oxydation douce d'un aldose dans lequel seule la fonction aldéhyde en $C_1$ est transformée en fonction carboxylique $\text{-COOH}$.

Acide aldarique

Produit d'oxydation forte d'un aldose (notamment par l'acide nitrique $HNO_3$ concentré à chaud) où la fonction aldéhyde en $C_1$ et l'alcool primaire terminal en $C_6$ sont tous deux convertis en fonctions carboxyliques.

Liqueur de Fehling

Réactif chimique à base de sels de cuivre ($Cu^{2+}$) utilisé pour révéler le caractère réducteur des aldoses, où l'oxyde cuivrique bleu est réduit en oxyde cuivreux ($Cu_2O$) formant un précipité rouge brique.

Polyols

Dérivés d'oses à terminaison en « -itol » obtenus par la réduction chimique des fonctions aldéhydes ou cétones en alcools par des borohydrures alcalins ($NaBH_4$, $LiBH_4$).

Liaison osidique

Liaison covalente formée par condensation entre le groupement hydroxyle du carbone anomérique d'un ose et une fonction alcool ou amine d'une autre molécule, avec libération d'une molécule d'$H_2O$.

Furfural

Composé hétérocyclique issu de la déshydratation et de la cyclisation d'un pentose chauffé en milieu acide fort concentré.

Hydroxyméthylfurfural (HMF)

Composé dérivé de la déshydratation d'un hexose chauffé en milieu acide fort concentré.

Holosides

Glucides complexes dont l'hydrolyse complète libère exclusivement des molécules d'oses.

Hétérosides

Glucides complexes dont l'hydrolyse libère à la fois des molécules d'oses et une fraction non glucidique appelée aglycone (ou génine).

Oligosides

Holosides formés par l'enchaînement de $2$ à $10$ molécules d'oses unies par des liaisons osidiques.

Polyosides (Polysaccharides)

Polymères glucidiques formés par l'union de plus de $10$ unités d'oses, se présentant sous forme de chaînes linéaires ou ramifiées.

Saccharose

Diholoside non réducteur présent dans la canne à sucre, les fruits et le miel, constitué de glucose et de fructose unis par une liaison $\alpha 1 \rightarrow \beta 2$ (D-glucopyranosyl ($\alpha 1 \rightarrow \beta 2$) D-fructofuranoside).

Lactose

Diholoside réducteur et principal sucre du lait chez les mammifères, formé par l'union de galactose et de glucose par une liaison $\beta 1 \rightarrow 4$ (D-galactopyranosyl ($\beta 1 \rightarrow 4$) D-glucopyranose).

Maltose

Diholoside réducteur issu de l'hydrolyse de l'amidon et du glycogène par les amylases, formé de deux résidus de glucose reliés en $\alpha 1 \rightarrow 4$ (D-glucopyranosyl ($\alpha 1 \rightarrow 4$) D-glucopyranose).

Amylose

Homopolyoside constituant de l'amidon ($15\text{ à }30\,\%$\,), formé d'une chaîne linéaire de résidus de glucose reliés exclusivement par des liaisons glycosidiques $\alpha\text{-}1,4$.

Amylopectine

Homopolyoside majoritaire de l'amidon ($70\text{ à }85\,\%$\,), formé d'une chaîne ramifiée de résidus de glucose unis par des liaisons $\alpha\text{-}1,4$ et présentant des embranchements en $\alpha\text{-}1,6$.

Protéoglycanes (PG)

Hétérosides formés d'une protéine associée à des polymères glucidiques majoritaires en proportion.

Peptidoglycanes

Réseaux structuraux macromoléculaires constitués de polyosides reliés entre eux par de nombreux petits peptides.

Glycoprotéines (GP)

Hétérosides où la fraction protéique est quantitativement majoritaire, greffée de chaînes glucidiques courtes.