Cours de Biochimie – Licence 1

Les glucides sont des composés organiques porteurs de fonctions alcool et d'une fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone). On distingue les oses (glucose, fructose, ribose), les diholosides (saccharose, lactose, maltose) et les polyosides (amidon, glycogène, cellulose). Les oses existent surtout sous forme cyclique, avec des anomères α et β. Les liaisons osidiques unissent les unités. Les glucides…

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Chapitre à lire gratuitement : Les glucides

1. Définition et classification

Définition : les glucides sont des molécules de formule brute souvent écrite Cn(H₂O)m, comportant plusieurs fonctions alcool et une fonction aldéhyde (aldoses) ou cétone (cétoses).

• Oses (sucres simples) : non hydrolysables ; 3 à 7 carbones (trioses, pentoses, hexoses).
• Osides : formés d'oses liés. Les holosides ne contiennent que des oses : diholosides (2 oses), oligoosides, polyosides (nombreux oses). Les hétérosides contiennent aussi une partie non glucidique.

Exemples : glucose et galactose (aldohexoses), fructose (cétohexose), ribose (aldopentose, présent dans l'ARN), désoxyribose (ADN).

2. Stéréochimie des oses

Le glucose possède 4 carbones asymétriques dans sa forme linéaire : il existe 2⁴ = 16 stéréoisomères d'aldohexoses. Les formes D et L sont des énantiomères, images l'une de l'autre dans un miroir. La série D (groupement OH du dernier carbone asymétrique à droite en projection de Fischer) est la forme naturelle des oses.

Les épimères diffèrent par la configuration d'un seul carbone asymétrique : le glucose et le galactose sont épimères en C4.

3. Structure cyclique et anomérie

En solution, les oses cyclisent : le groupement carbonyle réagit avec un alcool de la même molécule pour former un hémiacétal. Le glucose forme un cycle à six atomes (pyranose), le fructose un cycle à cinq (furanose). La représentation de Haworth montre le cycle presque plan.

La cyclisation crée un nouveau carbone asymétrique, le carbone anomérique (C1 du glucose), d'où deux anomères : α-D-glucose (OH vers le bas) et β-D-glucose (OH vers le haut). Ils se transforment l'un en l'autre par mutarotation, jusqu'à un équilibre (environ 36 % α et 64 % β).

Loi de Biot : α = [α] × l × c

L'angle de rotation observé α (en degrés) dépend du pouvoir rotatoire spécifique [α], de la longueur l du tube (en dm) et de la concentration c (en g/mL).

4. Propriétés chimiques

• Pouvoir réducteur : le carbone anomérique libre réduit la liqueur de Fehling (précipité rouge brique d'oxyde de cuivre I). Le glucose, le fructose (par isomérisation), le maltose et le lactose sont réducteurs ; le saccharose ne l'est pas.
• Estérification (phosphorylation : glucose-6-phosphate), oxydation (acide gluconique), réduction (sorbitol).

5. Diholosides et liaison osidique

La liaison osidique (glycosidique) unit deux oses avec élimination d'une molécule d'eau.

• Maltose : α-D-glucose (1→4) D-glucose ; réducteur.
• Lactose : β-D-galactose (1→4) D-glucose ; sucre du lait, réducteur.
• Saccharose : α-D-glucose (1→2) β-D-fructose ; les deux carbones anomériques sont engagés dans la liaison : non réducteur. C'est le sucre de la canne et de la betterave.

Remarque : 2 C₆H₁₂O₆ → C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O.

6. Polyosides

• Amidon : réserve des végétaux (mil, riz, maïs, manioc, pomme de terre). Mélange d'amylose (chaîne linéaire de glucose α(1→4)) et d'amylopectine (ramifiée, liaisons α(1→6) tous les 20 à 30 résidus). Coloration bleue avec le lugol (solution d'iode).
• Glycogène : réserve des animaux (foie, muscles), proche de l'amylopectine mais plus ramifié.
• Cellulose : constituant de la paroi végétale, chaîne linéaire de glucose β(1→4). Les enzymes humaines ne l'hydrolysent pas.
• Chitine : polymère de N-acétylglucosamine, présent dans les carapaces de crustacés et les parois des champignons.

7. Rôles biologiques

• Source d'énergie : environ 17 kJ (4 kcal) par gramme.
• Réserve (amidon, glycogène) et structure (cellulose, chitine).
• Constituants des acides nucléiques (ribose, désoxyribose) et des glycoprotéines ou glycolipides de la membrane (reconnaissance cellulaire, groupes sanguins).

8. Retenir l'essentiel

• Oses : aldoses et cétoses ; glucose = aldohexose, fructose = cétohexose.
• Anomères α et β ; mutarotation ; loi de Biot.
• Saccharose non réducteur ; maltose et lactose réducteurs.
• Amidon et glycogène : α(1→4) et α(1→6) ; cellulose : β(1→4).
• Pour déterminer le caractère réducteur, regarder si le carbone anomérique est libre.