Biochimie structurale Glucides-ESEF_UIK_Nihal.pptx

Université Ibn Tofail de Kenitra
Ecole Supérieure de l’Education et de Formation (ESEF)
Licence d’éducation : Spécialité Enseignement Secondaire-
Sciences de la vie et de la terre

‫واألرض‬ ‫الحياة‬ ‫علوم‬- ‫الثانوي‬ ‫التعليم‬ ‫تخصص‬ :‫التربية‬ ‫في‬ ‫اإلجازة‬
Biochimie
Structurale
BIOCHIMIE STRUCTURALE

Biochimie
Structurale
 Discipline (s) : BIOLOGIE, GEOLOGIE, SCIENCES DE L’EDUCATION,
TIC
 Spécialité(s) du diplôme : Sciences de la Vie et de la Terre
 Mots clés : ENSEIGNEMENT, BIOLOGIE, GEOLOGIE, DIDACTIQUE,
SCIENCES DE L’EDUCATION
Licence d’éducation : Spécialité Enseignement Secondaire- Sciences de la vie et de la terre

Biochimie
Structurale
Semestre Numéro du
module
Intitule du module
VH
(Heures) Nature du module
Langue
d’enseignement
S1 M01 Biologie cellulaire 50 Disciplinaire Français
S2 M15 Biochimie
structurale
50 Disciplinaire Français
S2 M16 Génétique I 50 Disciplinaire Français

Biochimie
Structurale
1. LES OBJECTIFS DE LA FORMATION
• Approfondissement/Acquisition des savoirs et savoir-faire relatifs aux Sciences de la Vie et de
la Terre ;
• Acquisition des connaissances de base en éducation, en pédagogie et en didactique de la (les)
disciplines ;
• Usage des technologies éducatives ;
• Acquisition des techniques d’animation et de communication ;
• Acquisition des fondamentaux et de la déontologie du métier d’enseignement ;
• Connaissance du milieu professionnel ;
• Acquisition des capacités de l’auto-formation.

Biochimie
Structurale
2. COMPETENCES AACQUERIR
Le lauréat de la licence en éducation, option enseignement secondaire, sera en mesure de poursuivre une
formation qualifiante dans l’enseignement public ou privé, ou bien poursuivre ses études supérieures, en
mobilisant ses compétences disciplinaires, linguistiques, communicatives, pédagogiques, didactiques et
technologiques acquises dans les différents modules.
3. DEBOUCHES DE LA FORMATION
La licence d’éducation spécialité SVT permet aux étudiants :
- De se présenter à un certain nombre de formations à caractère professionnel ou académique
- D’être candidats au métier de l’enseignement des Sciences de la Vie et de la Terre;
- De poursuivre les études de type Masters et Masters spécialisés en Enseignement des SVT, proposés par les
Universités Marocaines et éventuellement continuer des études doctorales.

N° d’ordre du module M15
Intitulé du module BIOCHIMIE STRUCTURALE
Nature du module Disciplinaire
Langue Français
Semestre d’appartenance du
module
S3
Biochimie
Structurale
DESCRIPTIF DU MODULE

COMPÉTENCES VISÉES
Au terme du module de Biochimie structurale, les étudiants s’approprient les savoirs et
savoir-faire relatif aux constituants organiques et minéraux du vivant, et seront en mesure de
les réinvestir pour résoudre des problèmes scientifiques liés à ce module et à des modules
ultérieurs de Biologie.
OBJECTIFS
Au terme de ce module, l'étudiant sera en mesure de :
 Décrire les structures chimiques des différents composants organiques et inorganiques
du vivant (eau et sels minéraux, glucides, lipides, acides aminés, protéines et acides
nucléiques).
 S’approprier des manipulations de laboratoire qui permettent :
- L’identification des glucides ;
- L’extraction d’ADN d’un tissu végétal ;
- La séparation des acides aminés d’un mélange par chromatographie.
Biochimie
Structurale
1.1. COMPÉTENCES ET OBJECTIFS DU MODULE

Biochimie
Structurale
 M01 (Biologie cellulaire), M06 (Chimie 1),M13 (Chimie 2)
1.2. PRÉREQUIS PÉDAGOGIQUES
1.3. VOLUME HORAIRE (Les travaux dirigés et les travaux pratiques sont obligatoires dans les modules
Disciplinaires et les modules Métiers, quand la nature disciplinaire de ces modules les exige. Les travaux pratiques,
hors stage d’immersion, constituent 20% au minimum du volume horaire global du module nécessitant des travaux
pratiques).
Composante(s) du module
Volume horaire (VH)
Cours TD TP
Activités
Pratiques
Travail
personnel
Evaluation (évaluation
des connaissances et
examen final)
VH global
22h 8h 16h 4h 50
h
VH global du module
22h 8h 16h 4h 50
h
% VH
44% 16% 32% 8% 100%

Biochimie
Structurale
1.4. DESCRIPTION DU CONTENU DU MODULE (COURS)
Partie 1 : Structure et propriétés de l’eau et des sels minéraux
1. Rôles biologiques de l’eau
2. Propriétés physicochimiques de l’eau
Partie2 : Structure et propriétés des glucides
3. Les oses : Plan de base des oses, appellation des oses, diversité, filiation, conformation spatiale, propriétés physico-
chimique, intérêt biologique.
4. Les oligosides : Liaison 0-glycosidique, diversité d’enchainement, convention d’écriture, analyse structurale des
oligosaccharides
5. Les polysaccharides : perméthylation des homopolysaccharides et hétéropolysaccharides, détermination de leur
structure
6. Les hétérosides
Partie 3: Structure et propriétés des lipides
7. Les acides gras : structure chimique, nomenclature, nombre d’atome de C, nombre de doubles liaisons, numéros
d’atomes de C qui portent les doubles liaisons, propriétés physico-chimiques, configuration des doubles liaisons,
acides gras saturés, acides gras non saturés
8. Les acylglycérols : formules développées et nomenclature, propriétés, hydrolyse
9. Principaux constituants des membranes biologiques : phosphoglycérides, sphingolipides, stérols, stéroïdes et dérivés
de Terpènes

Biochimie
Structurale
Partie 4: Structure et propriétés des amino-acides et des protéines
1. Les acides aminés : structure, nomenclature, propriétés physico-chimique, méthode de détection, dosage
2. Les Peptides : liaison peptidique, méthode d’analyse de la séquence peptidique, étude de quelques peptides importants
3. Les protéines : propriétés physico-chimiques, structure tridimensionnelles, conformationnelle et ordonnée, fractionnement (purification et
extraction).
Partie 5: Structure et propriétés des acides nucléiques
1. Constituants des acides nucléiques : ADN, ARN, Bases azotées et leurs propriétés, les nucléosides, les nucléotides
2. Structure des acides nucléiques : structure primaire et polymérisation, structure secondaire de l’ADN et ARN, structure tertiaire de l’ADN
3. Caractéristiques physico-chimiques et fonctionnelles de l’ADN : propriétés physico-chimiques, méthodes d’étude, conservation de
l’information génétique
4. Types et caractéristiques des ARN : différents types d'ARN, fonction et rôle, transcription et traduction, notion de code génétique
Travaux dirigés
- Structure et propriétés des oses et de leurs dérivés
- Structure et propriétés des lipides
- Acides aminés et protéines : structures, conformations & propriétés
- Acides nucléiques : structures et propriétés
Travaux pratiques
– Identification des sucres
– Séparation des acides aminés d’un mélange par chromatographie et détermination du pHi
– détermination de l’indice de saponification d’un lipide (Huile de ricin par exemple)
– Extraction de l’ADN d’oignon
– Propriétés physique des acides nucléiques : spectre d’absorption

Biochimie
Structurale
1.5. Objectifs du module
 Connaitre les notions chimiques fondamentales et les structures biochimiques.
 Comprendre l’intérêt des structures moléculaires et des réactions chimiques telles qu’elles se
déroulent in vitro.
 Mettre en relation les structures avec les réactions biochimiques in vivo.
1. 6. Objectifs du cours
 Restituer la structure des principaux glucides et dérivés.
 Distinguer les principales propriétés chimiques et physiques des glucides.
 Connaitre l'importance biologique des glucides.

Biochimie
Structurale
 Examen de fin de semestre : épreuve écrite ;
 Contrôles continus : tests, épreuves orales, devoirs, exposés ou autre moyen de contrôle ;
 Travaux pratiques : rapports de TP.
- Contrôles continus : 20%
- Examens des travaux pratiques : 20%
- Examen final : 60%
2. PROCEDURES D’EVALUATION
2.1. Modes d’évaluation
2.2. Note du module
(Préciser le pourcentage des différentes évaluations de module pour obtenir la note du module.)
Évaluation connaissances en Biochimie: QCM (20 questions) et deux questions de développement

Biochimie
Structurale
I. Biochimie: historique et définitions
•Historique:
– Chimie biologique ou chimie des êtres vivants
– Origines « chimiques » au XVIIIesiècle: Lavoisier
– Origines « biologiques » au XIXe: Lamarck
•Langage commun de toutes les sciences biologiques:
–Biologie cellulaire
–Physiologie
–Génétique, pharmacologie, microbiologie,…

la biochimie étudie:
 Étude de la matière vivante
 Étude des réactions chimiques des cellules
 Étude des substances organiques et des réactions chimiques sous-tendant le processus de la vie
 Étude de la structure et la conformation des molécules organiques et de leurs réactions chimiques : dégradation
et biosynthèse.
 Intégrer les données obtenues à l'échelle moléculaire afin de les intégrer dans des niveaux d'organisation
supérieur (cellule → tissu → organe → organisme)
 Les molécules présentes dans les cellules et les organismes vivants
 Les réactions et transformations subites par ces molécules
Les biochimistes font appel à d'autres connaissances issues d'autres disciplines
o Nomenclature de la chimie organique
o Cinétique chimique
o Thermodynamique
o Physique
o Informatique
Biochimie
Structurale

Biochimie
Structurale
(Entre parenthèse)
 Santé : équilibre harmonieux des réactions biochimiques de l’organisme;
 Maladie: reflet des anomalies des molécules biologiques, de réactions biochimiques ou de processus biochimiques
 Examens biochimiques: partie intégrante du diagnostic et du suivi de traitement de nombreuses pathologies
–Diabète
–Hyperlipidémies
–Maladie rénale….
 Connaissances en biochimie: indispensables pour une pratique des sciences biomédicales

Biochimie structurale (En résume)
• Étude de la structure d’une molécule
Décrire organisation des atomes en groupe fonctionnel, les liaisons chimiques , l’isomérie
moléculaire …
Expliquer ses interactions avec le milieu intérieur et avec les autres molécules
• Etude des propriétés physicochimiques
Utilisées dans les techniques mises au point pour étude des molécules : extraction, purification,
caractérisation, reconstitution et dosage
Biochimie
Structurale

De formule chimique H2O, l’eau est le constituant majeur de la
cellule et donc de la matière vivante (60-95% en fonction des
êtres vivants). Il s’agit d’une molécule polaire constituant un
dipôle, l’oxygène étant très électronégatif et l’hydrogène
électropositif. Ainsi, les molécules d’eau auront tendance à
établir entre elles des liaisons hydrogène transitoires conférant
à l’eau liquide une structure réticulaire fluide.
Grâce à ses propriétés physico-chimiques, l’eau est capable de
solubiliser les molécules polaires et les ions ce qui en fait le
principal solvant des liquides biologiques (cytosol, plasma
sanguin etc.). Fondamentale dans les processus biochimiques
de la cellule, l’eau joue aussi un rôle de régulateur thermique.
L’eau

L’eau
L’eau est la source de la vie.
Calculons cette éléctronégativité pour l’eau : EN = 1,4. L’eau possède donc 2 liaisons covalentes
et c’est ce type de liaison qui va expliquer pas mal ses propriétés. Par exemple, la température d’ébulliton
est très élevée pour les atomes de la 1ère ligne car ils possèdent des liaisons covalentes. Lorsque des
molécules possèdent des liaisons covalentes, des ponts hydrogènes apparaissent entre les différentes
molécules : ces ponts H sont toujours en mouvement, leur durée de vie est en moyenne de 10−12s. Cette
liaison électrostatique se fait entre un noyau d’hydrogène chargé positivement et le nuage éléctronique
entourant le noyau d’oxygène. Lorsque nous chauffons ce type de molécules, il faut d’abord rompre les
ponts H et donc apporter plus d’énergie pour faire bouillir ces molécules ce qui explique la température
d’ébullition élevée.

2. Propriétés physicochimiques de l’eau
2. 1. Solvant universel
L’eau est le solvant universel, c’est cette propriété qui a permis le vie. L’eau n’est pas un solvant
pour tout et heureusement. En effet, il est impossible de dissolver une molécule polaire dans
une apolaire donc seules les molécules polaires sont solubles dans l’eau. Cette propriété est aussi très
intéressante en biologie.
L’eau
2. 2. Tension de surface
La tension de surface, force existante au niveau de toute interface entre 2 surfaces différentes,
de l’eau est très élevée due à ses liaisons polaires. Cela a comme conséquence que les membranes
élastiques ne se rompent pas mais cela explique aussi pourquoi l’eau se met sous forme de sphère
(tendance à prendre le moins de place possible).
En sortant du ventre de notre maman, grâce à une molécule, appelée le surfactant, diminuant
la tension superficielle, nos alvéoles peuvent s’ouvrir et nous pouvons donc respirer.

L’eau
2. 3. Adhérence et cohésion
 Adhérence : s’accrocher à quelque chose de proche, cela est possible entre molécules
possédant des liaisons polaires car des ponts H se forment. Cette adhérence dépend de la
tension de surface ; ainsi plus la tension de surface sera grande plus l’adhérence le sera aussi.
 Cohésion : gouttes d’eau attachées les unes aux autres. Une des conséquences majeures de ces
propriétés est la montée de la sève dans les arbres. Pour que l’eau monte, elle s’accroche aux
parois (adhésion) et grâce à la cohésion entre ses molécules, elle peut monter dans le tronc.
2. 4. Chaleur spécifique
 Température = mesure de l’agitation des molécules.
Comme l’eau est une molécule polaire, il faut d’abord casser les liaisons hydrogènes pour
augmenter
la température, pour permettre aux molécules de bouger les unes par rapport aux autres.
Cette propriété permet à la Terre de garder une température constante (petite variation seulement)
car la Terre est recouverte majoritairement d’eau.

2. 5. Chaleur de vaporisation
La chaleur de vaporisation est déterminée par la quantité d’énergie à apporter pour transformer 1kg
d’une substance de l’état liquide à celui gazeux. Comme l’agitation moléculaire des gaz est importante,
il faut casser les ponts H ce qui demande un gros apport d’énergie.
La transpiration nous permettant de garder notre température constant (homéostasie) est une
illustration de cette propriété.
2. 6. Température de fusion
Le point de congélation est élevé car l’eau est polaire. Vu que les ponts H se solidifient, l’eau prend
plus de place à l’état solide qu’à l’état liquide mais la masse volumique de la glace est plus faible que
celle de l’eau et c’est pour ca qu’elle flotte sur l’eau.
L’eau

Les Sels Minéraux
Les sels minéraux sont des substances retrouvées soit sous forme mobilisée (cas des os)
soit sous forme dissociée en ions (atome ou groupe d’atomes ayant perdu sa neutralité
électrique : Na+, Ca2+, H+, Cl- etc.) lorsqu’ils sont en solution. Les ions chargés
positivement sont nommés cations et ceux chargés négativement anions. Entre eux, ou
avec les molécules d’eau, les ions établissent des liaisons ioniques (liaisons faibles de
type électrostatique). Leurs concentrations sont étroitement régulées pour assurer le
maintien de l’homéostasie (équilibre de fonctionnement) cellulaire.
L’eau

Glucides
1. Introduction
2. Caractères généraux des glucides
2.1. Définition
2.2. Classification des glucides
3. Les monosaccharide
3.1. Définition
3.2. Classification des oses
3.3. Structure linéaire des oses
3.4. Structure cyclique des oses

Glucides
1. Introduction
• Glucose: terme né en 1838 du grec glukus« doux »
• Glucides : biomolécules naturelles les plus abondantes sur la planète
Autre dénomination: sucres, saccharides, hydrates de carbones (abandonné)
• Multiples rôles des glucides:
- Énergétique, Structural, Métabolique, Fonctionnel

2. Caractères généraux des glucides
Sont les biomolécules les plus abondantes dans la matière vivante.
Ils représentent :
Environ 70 % du poids sec des végétaux
Environ 5 % du poids sec des animaux.
Leur formule brute générale : (CH2O)n/CnH2nOn
Partie importante de notre alimentation
riz, pain, pomme de terre, lait…
Glucides

2.1. Définitions et rôles des glucides
 Ce sont des polyalcools qui comportent une fonction aldéhyde ou cétone.
 La plupart des glucides sont des composés ternaires (contiennent C, H et O), Mais certains peuvent
contenir de l’azote, du phosphore ou du soufre.
 Le représentant majeur des glucides est le glucose :
• Principal carburant des tissus
• Rôle fondamental car tous glucides alimentaires sont absorbés sous forme de glucose ou convertis en
glucose dans le foie.
•Tous les glucides sont synthétisés à partir du glucose.
Glucides

a. Rôle énergétique
 50 % de calories apportées par l’alimentation sont des glucides.
 Réserve énergétique sous forme polymérisée : glycogène et amidon chez les animaux et les végétaux.
b. Rôle structural
 Eléments de structure des cellules : cellulose chez les végétaux, mucopolysaccharides chez les animaux.
 Eléments de reconnaissance et de communication entre cellules (polyosides des groupes sanguins….).
 Constituants de la structure de nombreuses macromolécules biologiques fondamentales : glycoprotéines,
acides nucléiques (ribose et désoxyribose), coenzymes et antibiotiques.
c. Métabolique
La glycolyse
d. Fonctionnel
Hormones
Glucides

Se répartissent en 2 groupes
 Sucres simples : OSES = monosaccharides (non hydrolysables)
--ALDOSES (C1)
--CETOSE (C2)
 Glucides complexes : OSIDES (hydrolysables)
Selon le degré de polymerisation, on distingue:
--HOLOSIDES :
 Oligosides = Oligosaccharides : 2 à 10 unités
 Polyosides = Polysaccharides : chaînes à plus de 10 unités.
--HÉTÉROSIDES : Association de plusieurs molécules d’oses avec une fraction non glucidique
appelée aglycone. types de molécules ( lipides, protéines…)
-- DÉRIVÉS D'OSES: molécules d'oses ayant subi des réactions chimiques ( oxydations,
réductions ) sur une de leur fonction
Glucides

Les Oses
■ Oses: Aldéhydes ou Cétones polyhydroxylées
 la nature de la fonction carbonyle réductrice (aldéhyde ou cétone)
 le nombre d’atomes de carbones de la chaîne (3 à 8 C).
 (n-1) fonction alcool (primaire, secondaire)
Aldéhyde
Aldose
Cétone
Cétose
3C = Triose Aldotriose Cétotriose
4C = Tétrose Aldotétrose Cétotétrose
5C = Pentose Aldopentose Cétopentose
6C = Hexose Aldohexose Cétohexose
Glucides

Glucides

Glucides
Structure des Oses
CH2
OH
CHOH
CHOH
CHOH
C
O
H
CH2
OH
C=O
CHOH
CHOH
CH2
OH
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Aldopentose Cetopentose

3. Structure linéaire des oses
3.1 chiralité et isomerie
a-Isomérie plane
 Isomères de constitution
même formule brute mais propriétés physico-chimiques différentes. Ex : D-Glucose et D-fructose
 Isomères de position
même formule brute mais groupe fonctionnel occupe une position différente sur le même squelette
carboné.
Ex: D-Glucose et D-Galactose (position différente de OH en C4.
On appelle épimère deux oses qui ne diffèrent l’un de l’autre que par la configuration d’un seul et même
carbone.
Ex : D-glucose et D-mannose sont épimères en C2.
Ex : D-glucose et D-galactose sont épimères en C4.
Glucides

b-Isomérie optique
Les molécules comportant des C asymétriques ont une activité optique : elles ont un pouvoir rotatoire,
donc capables de dévier le plan de la lumière polarisée.
Ces isomères optiques ont les mêmes propriétés chimiques et physiques sauf leur pouvoir rotatoire
spécifiques qui sont égaux en valeur absolue mais de signes contraires.
Si la lumière polarisée est dérivée vers la droite : la substance est dite dextrogyre et notée (+), vers la
gauche: la substance est dite lévogyre et notée (-)
Glucides

La notion de pouvoir rotatoire est liée à l’existence dans la molécule d’un ou
plusieurs carbones asymétriques * *
Exemple : le glyceraldéhyde
CH2
OH
CHO
*CHOH
Glyceraldéhyde
CH2
OH
CHO
C HO
H
D-Glyceraldéhyde
CH2
OH
CHO
C
HO
H
L-Glyceraldéhyde
Glucides

Remarques
 Si un ose possède (n) carbones asymétriques, il aura 2n
stéréoisomères possibles
Ex : aldohexose à 4 carbones asymétriques aura 24
soit 16 stéréoisomères
 Un ose de la série D peut être dextrogyre ou lévogyre ; il en est de même des oses de
la série L.
 En général les oses naturels sont de la série D.
 Les oses ayant un plan de symétrie ne dévient pas la lumière polarisée, même s’ils ont
un ou plusieurs carbones asymétriques.
Glucides

C
C
C
C
C
O
H
O
C
H
H
HO
HO
HO
HO
H
H
H
Ex : Acide mucique (dérivé du galactose)
Plan de symétrie
Glucides

 Les oses de la série D et de la série L sont images les uns des autres dans un
miroir.
D-Glucose
CH2
OH
C OH
C OH
H
CHO
H
H C OH
HO C H
MIROIR
CH2
OH
HO C
C
OH H
CHO
H
H C OH
HO C H
L-Glucose
Glucides

3.2. Filiation des aldoses
Selon Kiliani et Fisher, les additions de carbones se font au dessus du carbone n°1 ;
Cela aboutit à un couple d’épimères.
D-Glycer
aldéhyde
CH2
OH
CHO
C OH
H
CH2
OH
CHOH
C OH
H
CΞN
CH2
OH
CHOH
C OH
H
COOH
CH2
OH
CHOH
C OH
H
CHO
+ HCN + 2H2O
NH3
+ 2H
H2O
CH2
OH
C OH
C OH
H
CHO
H
D-Erythrose CH2
OH
C H
C OH
H
CHO
HO
D-Thréose
Glucides

 Erythrose et thréose sont épimères en C2
 Glucose et mannose épimères en C2
 Glucose et galactose épimères en C4
L’absence d’épimérase empêche la transformation du Galactose en Glucose et
entraîne une des formes de la galactosémie congénitale du nouveau-né.
Glucides

Filiation des oses : Oses de la série D
Aldoses

3.3. Filiation des cétoses
Les cétoses sont nommés en ajoutant la désinence « UL » au nom de l’aldose
correspondant
Exemple : Ribose => Ribulose
Le passage des aldoses aux cétoses se fait grâce à des isomérases.
Glucides

Filiation des oses : Oses de la série D
Cétoses
Glucides

4. Représentations cycliques
4.1.Hémiacétal et mutarotation
Mise en évidence de l’existence de la structure cyclisée du glucose
 Réaction au réactif de Schiff
Le glucose possède une fonction aldéhydique. En présence du réactif de Schiff, on devrait
obtenir une coloration rouge que on n’obtient pas.
 Réaction d’hémiacétalisation en présence d’un alcool
Une molécule d’aldéhyde comme une cétone est capable de réagir successivement avec
deux molécules d’alcool.
Aldéhyde + méthanol →hémiacétal
Hémiacétal + méthanol →acétal + eau
Dans les mêmes conditions, le glucose ne réagit qu’avec une seule molécule de méthanol
Glucides

 Explication :
Dans le glucose, il s’est produit une réaction entre la fonction aldéhydique et
un des groupements OH (= réaction d’hémiacétalisation intramoléculaire).
Ceci expliquerait pourquoi le glucose n’est pas capable de colorer le réactif
de Schiff et pourquoi il ne peut réagir qu’avec une seule molécule de
méthanol (puisqu’il aurait déjà réagi avec une fonction alcool pour se
retrouver sous la forme d’un hémiacétal).
Glucides

 Phénomène de mutarotation
La cristallisation du D-glucose dans des solvants conduit non pas à un seul produit mais
à 2 produits dont les pouvoirs rotatoires sont différents. Ces 2 formes ont été qualifiées
de forme α (+ 112), et de forme β (+19°). Ces deux formes sont dites anomères.
il se produit un changement de conformation entre les deux formes en solution.
En fait, la mutarotation correspond au passage d’une forme anomérique à une autre par
ouverture du glucose sous forme hémiacétalique et recyclisation.
(β-D-glucose glucose linéaire α-D-glucose).
⇔ ⇔
Glucides

4.2. Pont oxydique et formule de TOLLENS
Forme cyclique Tollens : hydratation de l’ose puis déshydratation)
Ex : glucose
D-Glucose
CH2
OH
C OH
C OH
H
CHO
H
H C OH
HO C H HO C H
CH2
OH
C OH
C OH
H
C OH
H
H C OH
OH
H
HO C H
CH2
OH
C OH
C
H
C
H
H C OH
OH
H
O
Pont oxydique C1- C5
D-Glucopyranose
+H2O
H2O
Glucides

CH2
OH
C OH
C OH
H
CH2
OH
H
C O
HO C H
CH2
OH
C OH
C OH
H
CH2
OH
H
HO C OH
HO C H
CH2
OH
C OH
C
H
CH2
OH
H
HO C
HO C H
O
D-Fructose Pont oxydique C2- C5
D-Fructofuranose
Ex : Fructose
+H2O
H2O
Glucides

Remarques
 Pour les alohexoses, la forme pyranique est la plus stable.
 Pour les cétohexoses et les pentoses, c’est la forme furanique qui est la plus stable.
Apparition donc d’un nouveau carbone asymétrique C1 (aldoses)
et C2 (cétoses) : Carbones anomériques
 Le phénomène de mutarotation implique l'existence d'un carbone asymétrique
supplémentaire.
 La formation d'hémiacétal implique que la fonction réductrice a déjà établit une liaison
avec un alcool.
Glucides

Structures de Haworth
Cyclisation entre C1 et C5 ou entre C1 et C4 pour les aldoses
Cyclisation entre C2 et C6 ou entre C2 et C5 pour les cétoses
Deux possibilités de cyclisation:
Glucides

Remarques
 Dans la série D, si le carbone
terminal est extérieur au cycle,
il est orienté vers le haut. C’est
l’inverse dans la série L.
 Dans la forme α, l’hydroxyle
anomérique est toujours en
position trans par rapport au
dernier carbone extérieur au
cycle. Cette position est cis
dans la forme β.
-D-Glucopyranos
α e
-D-Fructofuranos
β e
Glucides

II.4.4. Formule de REEVES
 La forme chaise : Plan équatorial
contenant les carbones 2, 3, 5 et
l’atome d’oxygène. C4 est au
dessus du plan et C1 en dessous.
C’est la forme stable des oses
naturels.
 La forme bateau : Ce sont les
mêmes plans mais C1 et C4 sont
au dessus
Glucides

II.5. Propriétés des oses
II.5.1. Propriétés physiques
 Solides blancs, cristallisés, sucrés
 Très solubles dans l’eau
 Insolubles dans les solvants apôlaires
 Doués d’activité optique en solution
 Leur structure est thermo dégradable (caramélisation)
Glucides

II.5.2. Propriétés chimiques des oses
Propriétés de la fonction carbonylée
En milieu alcalin et à froid, les oses subissent une
interconversion et une épimérisation.
Glucides

CH2
OH
C
C
CHO
C
C
CH2
OH
C
C
COOH
C
C
D-Glucose Acide gluconique
+ H2
O + I2
+ 2 H I
 Réactions d’oxydation
 Oxydation douce par l’iode
 Aldoses acides aldoniques
 les cétoses ne sont pas oxydés dans ces conditions
mannose acide mannonique
galactose acide galactonique
Glucides

 Oxydation énergique
 Avec l’acide nitrique
 Donne un diacide appelé acide aldarique ou saccharique
possédant une fonction carboxyliques sur le C1 et le C6
CH2
OH
C
C
CHO
C
C
COOH
C
C
COOH
C
C
Acide nitrique
D-Glucose Acide glucarique
le galactose donne l'acide galactarique
Glucides

Si la fonction aldéhyde est protégée pendant l'oxydation, on obtient
les acides uroniques oxydés uniquement sur la fonction alcool primaire :
Formation d’acides uroniques (Acide glucuronique), précurseur de la voie
de synthèse de la vitamine C.
CH2
OH
C
C
CHO
C
C
COOH
C
C
CHO
C
C
Acide nitrique
D-Glucose Acide glucuronique
- Le glucose donne Ac. Glucoronique
- le galactose donne l'acide
galacturonique
Glucides

 Oxydation par l’acide périodique
 Clivage oxydatif du cycle
 Coupures entre carbones portant OH libres
 Permet la détermination de la nature du cycle
 Furanose → simple dialdéhyde
 Pyranose → dialdéhyde + acide formique (HCOOH)
Glucides

 Réactions de réduction
 Par action d’un borohydrure alcalin (LiBH4 ou NaBH4)
 Transformation aldéhydes et cétones en polyalcools ou itols
 A partir d’un aldose → un type de polyol
 A partir d’un cétose → 2 polyols épimères en C2
La fonction aldéhydique ou cétonique est réduite en alcool
Glucose Glucitol (ou Sorbitol)
Galactose Galactitol (ou Dulcitol)
Mannose Mannitol
Ribose Ribitol
Le Fructose donne 2 polyols car la réduction du C= O entraîne
la formation d’un *C asymétrique
Glucides

Ex : D-Mannose (aldose)
CH2
OH
C
C
C
C
C
H O
CH2
OH
C
C
CH2OH
C
C
D-Mannose D-Mannitol
+ NaBH4
Glucides

Ex : fructose (cétose)
CH2
OH
C
C
CH2OH
C
C
O
CH2
OH
C
C
CH2OH
C
C
OH
H
CH2
OH
C
C
CH2OH
C
C
HO H
+ NaBH4
D-Sorbitol D-Mannitol
Glucides

• Réaction à la liqueur de fehling
Mettre en évidence le pouvoir réducteur des oses
L’ion cuivrique Cu2+, de couleur bleue, est réduit en ion cuivreux Cu+ par
le groupement carbonyle des oses pour donner de l’oxyde cuivreux Cu2O de
couleur rouge qui précipite.
Glucides

 Réactions d’addition et de substitution
L’action des alcools sur les oses donnent des composés
méthylés (ex : D méthyl glucoside).
Formation d’osides par liaison osidique ou glycosidique
O
HOH2C CH2OH
OH
O
HOH2C CH2OH
O-CH3
+ CH3OH
α-D-Fructofuranose Méthyl-α-D-Fructofuranoside
Glucides

 Perméthylation :
Le sulfate de méthyle agit en substituant tous les hydrogènes
des OH par un -CH3 formant ainsi un éther..
O
HOH2C CH2OH
OH
O
H3C-OH2C CH2O-CH3
O-CH3
O-CH3
H3C-O
+ (CH3)2SO4
-D-Fructofuranose
Pentaméthyl-1,2,3,4,6
O-méthyl a-D-Fructofuranoside
Cette réaction permet de mettre en évidence les fonctions
alcools libres.
Propriétés de la fonction alcool
Glucides

• Formation d’esters
Par condensation avec des acides. Phosphoriques, on obtient des esters
phosphoriques
O
HOH2C CH2OH
OH
Fructose
O
P-OH2C CH2O-P
OH
P = - H2PO3
Fructose 1- 6 bisphosphate
+ 2 H3PO4
Glucides

 Formation de sucres désoxy
Sucres obtenus par réduction d’un ou de plusieurs hydroxyles
O
HOH2C
OH
OH OH
1
2
O
HOH2C
OH
OH H
1
2
a-2-désoxy- D-ribose
a-D-ribose
Réduction de
OH de C2
Glucides

Contiguité de fonction alcool et carbonyle
 Formation osazones
 Action phénylhydrazine
D-Glucose
CH2
OH
C OH
C OH
H
CHO
H
H C OH
HO C H
D-Glucose phénylhydrazone
CH2
OH
C OH
C OH
H
HC=
H
H C OH
HO C H
N-NH-H5C6
+ H2O
A froid
+ H2N-NH-H5C6
Milieu acétique
Glucides

Formation osazones par fixation de 2 molécules de phénylhydrazine
A chaud
D-Glucose
CH2
OH
C OH
C OH
H
CHO
H
H C OH
HO C H
D-Glucosazone
CH2
OH
C OH
C OH
H
HC=
H
C
HO C H
N-NH-H5C6
=N-NH-H5C6
+ Acide
phénylacétique
+ 3 x H2N-NH-H5C6
Milieu acétique
 glucose, mannose et fructose donnent le glucosazone.
 Application : Identification oses dans liquides biologiques.
Glucides

Oses d’importance biologique
Les pentoses
Le xylose : abondant dans les produits d’hydrolyse du bois, non
métabolisé dans l’organisme humain.
L’arabinose : sucre essentiellement végétal (gommes, fruits), peu
métabolisé par humain mais excrété dans l’urine.
Le D-Ribose : Rare à l’état libre ou en association avec d’autres oses.
Présent dans toutes les cellules à l’état combiné avec l’acide
phosphorique et des bases azotées pour former les nucléotides.
Glucides

Les hexoses
Les plus importants, métabolisés par l’organisme humain :
D-Glucose : présent dans toutes les cellules, à l’état libre et condensé et
dans de nombreux liquides de l’organisme.
D-Mannose : fréquent dans les osides végétaux et les lipides complexes.
D- et L-Galactose : le plus abondant après le glucose dans les
combinaisons glucidiques et lipidiques.
D-Fructose : abondant à l’état libre dans les fruits et le miel, très
répandu dans l’ensemble des végétaux à l’état combiné.
Glucides

Les dérivés d’oses
Les osamines
Oses dont la fonction alcool en C2 est substituée par NH2ou N- acéthyl amine
(NH-CO-CH2). Les plus importantes sont les galacto et glucosamine, ou N acétyl-
glucosamine.
Trouvés essentiellement dans :
-sous forme polymérisée dans la chitine (squelette arthropodes)
- la muréine (paroi des bactéries)
-les glycoprotéines.
NH2
NH-CO-CH3
-D-glucosamine
α N-acétyl-α-D-glucosamine
Glucides

Acides uroniques
Oxydation de la fonction alcool primaire(CH2OH) en fonction carboxylique(COOH):
acide glucuronique ou glycuronate (forme de détoxication), acide galacturonique
(pectines)
Désoxyribose
Qui dérive du ribose (la fonction alcool portée par le carbone 2 est absente)
Glucides

III. Les osides
Polymères d'oses parmi lesquels on distingue :
 les hétérosides dont l'hydrolyse libère des oses et des composés non
glucidiques(aglycone),
 Les holosides dont l'hydrolyse ne libère que des oses et parmi ceux-ci les
oligosides et les polyosides dont la différence se situe au niveau du nombre de
monomères formant le polymère.
Les oligosides résultent de la condensation d'oses par formation entre chacun d'eux
d'une liaison ester de type osidique ou glycosidique. Cette dernière se fait entre
l'hydroxyle réducteur d'un ose porté par le carbone anomérique (C1pour aldoses et
C2 pour cétoses); OH en position α ou ß, avec un hydroxyle d'un autre ose.
Glucides

III.1. Les oligosides
Etude descriptive de quelques diholosides importants
--- Le maltose
Diholoside: produit de dégradation de l'amidon et du glycogène par les amylases. Par hydrolyse
acide ou enzymatique par une maltase, il donne 2molécules de glucose. Les résidus de glucose sont
libérés par hydrolyse chimique ou par l'α-D-glucosidase.
C'est un sucre réducteur puisque l'hydroxyle du carbone anomère du second glucose est libre.
α-D-glucopyranosyl (1-4)
α-D-glucopyranose
Glucides

--- Le lactose
Sucre du lait, propre au règne animal, synthétisé dans les glandes mammaires,
résulte de la condensation entre un galactose et un glucose. L’hydrolyse
enzymatique assurée par la lactase.
diholoside reducteur.
β-D-galactopyranosyl (1-4)
α-D-glucopyranose
---Cellobiose
Produit de dégradation de la cellulose, par hydrolyse, il donne 2 molécules
de glucose. Il s’agit d’un diholoside reducteur:
ß D-glucopyranosido (1-4) D-glucopyranose
Glucides

---Le saccharose
C’est un osido-oside que l’on trouve
dans les végétaux.
Produit intermédiaire de la
photosynthèse.
Il est mis en réserve dans les tiges de
la canne à sucre et dans les racines des
betteraves.
Résulte de l’association d’un glucose
et d’un fructose unis par leur
groupement réducteur. diholoside non
réducteur.
α-D-glucopyranosyl (1-2)
-D-fructofuranoside
β
Glucides

DETERMINATION DE LA NATURE DES OLIGOSIDES
--Nature oses constitutifs : hydrolyse acide et chromatographie
--Mode de liaison des oses : Recherche du pouvoir réducteur.
 Si disaccharide réducteur => Liaison oside-ose
 Si non réducteur => liaison oside-oside
--Position des hydroxyles impliqués : Perméthylation et d’hydrolyse,
obtention d’oses méthylés identifiables par chromatographie.
--Conformation de l’OH anomérique impliqué : Par hydrolyse
enzymatique spécifique
 Si α-glycosidase => conformation α
 Si β-glycosidase => conformation β
Glucides

III.2. Les polyosides, Polysaccharides, glycanes
 L’amidon
 Polyoside de réserve glucidique végétal
 Alimentation (céréales, tubercules…)
 Haut polymère d’α-D-glucoses
 Amidon linéaire ou amylose :
 Liaisons en α (1→4)
 Conformation spatiale spiralée
 Amylopectine
 Ramifications α (1→6)
 Ramification tous les 10 à 12 résidus
Glucides

 Le glycogène
 Polyoside de réserve du monde animal. Stocké au niveau du foie et du
muscle
 Structure identique à celle de l’amidon, mais ramifications tous les 8 à
10 résidus
 Dégradation grâce aux phosphorylases et aux enzymes débranchantes.
Glucides

 La cellulose
 Polyoside de structure du monde végétal
 Enchaînement de D-glucoses en β (1→4)
 L’organisme humain ne peut les dégrader
 Liaisons coupées par les cellulases de certaines
bactéries de l’appareil digestif des ruminants avec
libération de β-D-glucose
 Confère aux parois des cellules végétales leur rigidité.
 50 % du bois
 100 % du coton
Glucides

III.3. Les hétérosides
 Résultant de l’association du carbonyle d’un ose avec une fraction non
glucidique
 Leur classification se fait selon la nature du groupement fonctionnel de
l’aglycone impliqué dans la liaison osidique
 O-hétéroside : ose + hydroxyle (OH) alcoolique ou phénolique
 S-hétéroside : ose + groupement thiol (SH)
 N-hétéroside : ose + groupement NH2
Glucides

III.4. Les Mucopolysaccharides (MPS)
Polyosides hétérogènes, polymérisation de sous-unités
disaccharidiques élémentaires
 Une molécule d’acide hexuronique
 Une molécule d’hexosamine porteuse ou non de plusieurs
groupements sulfatés
Ils ont un caractère acide très marqué
Ils sont toujours unis à des protéines
Glucides

 MPS de structure : Présents dans les tissus conjonctifs
 Acide hyaluronique
Médecine physique : Restauration viscosité liquide synovial
Médecine esthétique : Comblement des rides.
 La chondroïtine : Structure et propriétés voisines de
celles de l’acide hyaluronique.
Glucides

III.5. Les Glycoprotéines (GCP)
Union covalente d’une fraction glucidique (glycane) avec
une fraction protéique
Importance biologique
 Constituants des membranes plasmiques
Constituants monosaccharidiques
 Oses neutres (D-galactose, D-xylose…)
 Osamines (D-glucosamine, D-galactosamine…)
 Acides uroniques (acide D-glucuronique)
 Acides sialiques (acide N-acétylneuraminique)
Glucides

 Exemples de GCP
 GCP sériques
 Prothrombine : Rôle dans coagulation
 Transferrine : Transport du fer
 GCP des groupes sanguins
 GCP diverses : hormone lutéinisante (LH), hormone
chorionique gonadotrope (HCG)…
Glucides

III.6. Les Glycolipides (GCL)
Union covalente d’une fraction glucidique avec une fraction lipidique
Existence de deux pôles
 Un pôle hydrophile : plus il est important, plus le glycolipide est soluble
 Un pôle hydophobe dû à la partie lipidique
Glucides

 Exemples de GCL
 Les cérébrogalactosides : Liaison d’un alcool à longue chaîne
(sphingosine) avec un acide gras et une molécule de galactose. Retrouvé
dans le tissus nerveux, hématies, leucocytes et spermatozoïdes
 Les cérébroglucosides : Glucose remplace galactose
 Les gangliosides : Cerveau et ganglions nerveux, renferme par ailleurs
de l’acide neuraminique
 Les cérébrosulfatides : Dans ces structures, l’ose est porteur d’un
groupement sulfaté
Glucides

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