Biochimie, les sucres.

Biochimie (UE 1)

1. Les sucres

1. Les monosaccharides (sucre simple)

Il y a deux types de sucres :

• Aldoses (avec un groupe porteur d’une fonction aldéhyde) ; ex : glucose
• Cétoses (avec un groupe porteur d’une fonction cétone) ; ex : fructose

Glucose et fructose ont pour formule C6H2O6. Les sucres à 6 carbones (hexose) sont les plus importants.

(Fig.1.4) La filiation des aldoses de la série D  (ex : glucose = aldohexose)

Les sucres diffèrent par le positionnement des groupes et le nb de groupe. La présence d’un carbone asymétrique entraîne une molécule chirale → elle peut donc exister sous 2 formes : énantiomères / stéréo-isomères / isomères.

Définition « énantiomère » : Deux énantiomères sont deux molécules image l’une de l’autre dans un miroir plan mais non superposables, au sens d’identiques.

• Elles ont les mêmes effets physico-chimiques mais pas les mêmes effets thérapeutiques
• Elles ont des propriétés chimiques différentes en présence d’un réactif lui-même chiral (ex : les enzymes)

Toutes les réactions du corps humain et du vivant sont enzymatiques.

Il y a 2 manières de distinguer 2 énantiomères :

1. Le pouvoir rotatoire : les énantiomères ont forcément un pouvoir rotatoire opposé (alpha + et alpha -)
2. Les propriétés chimiques : elles diffèrent en présence d’un réactif chiral

Carbone asymétrique → molécule chirale → 2 énantiomères → pouvoir rotatoire

Si la rotation se fait vers la gauche on parle de molécule dextrogyre

Si la rotation se fait vers la droite on parle de molécule lévogyre

Parmi les 16 possibilités de sucres, l’un des types est le glucose. Les sucres appartiennent à une série soit où le groupe OH est à droite (→ sucre de la série D) soit où le groupe OH est à gauche (→ sucre de la série L). Dans le corps, il n’y a que des sucres où ce groupe OH est vers la droite. Les sucres où le groupe OH est à gauche sont minoritaires donc on étudie que ceux qui sont à droite (qui, eux, sont ultra-majoritaires). On peut être de la série D en étant dextrogyre ou lévogyre.

(Fig.1.5.) La filiation de la série D des cétoses

A nb de carbones équivalent, les cétoses ont 1 carbone asymétrique de moins que les aldoses.

Une structure linéaire signifie qu’elle n’est ni ramifié ni cyclique. Attention : aucun monosaccharide n’est ramifié. La quasi-totalité des sucres sont sous forme cyclique. Un sucre n’est linéaire qu’en milieu anhydre (absence d’eau).Tous les sucres se cyclisent.

La cyclisation est une réaction entre les groupes fonctionnels aldéhyde COH et alcool OH, positionnés sur les carbones 1 et 5 (ex : D-glucopyrannose = glucose cyclisé = D-glucose).

Sur une représentation linéaire :

• Ce qui est à droite se retrouve en-dessous de la représentation cyclique
• Ce qui est à gauche se retrouve au-dessus de la représentation cyclique

Le cycle étudié dans l’exemple possède 6 sommets : il a donc une forme d’hexagone. Il existe 2 possibilités pour le groupe OH que l’on appelle « anomères » :

• Si le groupe OH est au-dessus, on parle d’anomère bêta
• Si le groupe OH est en-dessous, on parle d’anomère alpha
• Le C1 est le carbone anomérique

La cyclisation du glucose : on créer un anomère beta ou alpha (important) car on n’a pas tous les enzymes capables de reconnaître tous les anomères.

Même procédure pour la cyclisation du fructose (voir schéma et Fig.2.4.). La fonction cétone et la fonction hydroxyle du C5 sont impliquées. La liaison se fait par intermédiaire d’un atome d’oxygène. (Avec Broly, on verra que des sucres cycliques).

Chapitre 3 : Les dérivés de sucres

Par des réactions d’ordre physiologique (un peu d’ordre thérapeutique), la plupart des sucres peuvent être transformés en des dérivés (ex : la N-acétyl-glucose-amine). On reste sur des sucres simples (ex : glucose, fructose …) mais qui sont transformés.

Chapitre 4 : Les disaccharides

Dans ces structures, tous les sucres sont cycliques. Broly va étudier le tréhalose → un cycle est inversé par rapport à l’autre. Le cycle a été inversé car la liaison entre les 2 glucoses est C1-C1. Attention à repérer les positions des structures !!

Chapitre 5 : Les polysaccharides ; les homopolymères

Ex : glycogène, amidon et cellulose.

Ce sont des polymères du glucose à l’état cyclique.

Chapitre 6 : Les polysaccharides ; les hétéro-polymères

L’acide hyaluronique est de l’acide beta glucuronique relié à de l’acétyl-glucosamine et relié à une autre liaison encore différente. Le moindre groupement changé et tout change ! (Fig.6.1.)

Chapitre 1 : Glycérides et Acides gras

La structure la plus simple des lipides est l’acide gras. Un AG est formé d’une partie acide et d’une partie grasse (voir schéma). C’est une chaîne carbonée.

L’électronégativité d’un atome est une propriété qui mesure l’attraction d’un électron par l’atome.

Les barycentres des charges sont équidistants → la chaîne hydrogénocarbonée est apolaire (elle n’a pas de polarité). 2 atomes d’oxygène très électronégatif dans les AG → la partie de la molécule avec l’acide carboxylique est polaire.

Règle des semblables :

• Un solvant polaire solubilise des molécules polaires
• Un solvant apolaire solubilise des molécules apolaires

Le corps est un solvant aqueux et l’eau est un solvant très polaire → d’où la partie apolaire est hydrophobe et la partie polaire et hydrophile. La molécule est donc amphiphile.

Avoir une partie hydrophile et une partie hydrophobe fait que la molécule ne peut pas être soluble dans l’eau. La partie hydrophile se tourne vers l’eau mais elle est globalement hydrophobe. Les AG sont classés en catégories :

• AG saturés (absence d’une double liaison C=C)
• AG insaturés (présence d’au moins une double liaison C=C)

Les AG ont une propriété : ils se positionnent bien les uns par rapport aux autres car il s’établit tout au long de leur chaîne des interactions faibles. Plus la chaîne carbonée est longue, plus il y a d’interactions, plus la matière d’AG est ordonnée, d’où (propriétés macroscopiques) aspect solide. (Broly demande de connaître l’ordre de grandeur). Pour environ 20 carbones, la température de fusion est d’environ 25 à 30°C. Plus il y a de carbones, plus la T° de fusion augmente (et inversement). A température ambiante, la population d’AG sera plutôt solide (T° < 30° → état solide). On trouve les AG surtout dans des graisses de type animales. La plupart des animaux produisent des graisses solides. Ce type de graisse n’a qu’un seul rôle : ça sert dans le corps de réserve d’énergie.

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