Les glucides - biochimie PASS PDF

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Description

Les Glucides Une des 4 principales classes de molécules biologiques avec les : - protéines - lipides - AN  Glucides : La + grande partie de la matière organique sur terre : - 50% cellulose formée de glucose, dans arbres et plantes, - chitine dans les champignons = Ce sont des polymères de glucides Rôle : • Energétique : réserve, intermédiaires métaboliques (AA, transformer molautre mol) • Structure des parois (bactéries surtout) • Structure de l’ADN (le ribose) • Liaison à des protéines et des lipides (pour former des structures mixtes : glycoprotéines ou protéoglycanes ou glycolipides) Immunité liée, groupes sanguins etc… Formule générale : Cn(H2O)n

I.

Définitions

• Glucides = hydrates de carbone - éléments de petite taille : oses (ou monosaccharides ou sucres) - éléments décomposables en oses : osides (ides = l°)  Osides : ce que l’on peut compter en oses Selon la composition : - Holosides : composés uniquement d’oses - Hétérosides : oses + aglycones (L nucléotides ou P) Selon la taille : - Oligoholosides ou oligosaccharides (< 10 oses) - Polyholosides ou polysaccharides (10 - +3000 oses)

II.

Structure des oses

Comportent : - une fonction cétone ou aldéhyde - au moins 2 fonctions alcool OH

(cétose / aldose)

Si l’ose porte : - une fct° cétone : cétose - une fct° aldéhyde : aldose

Nombre de carbones variable : 3 C : trioses 4 C : tétroses 5 C : pentoses 6 C : hexoses 7 C : heptoses Toujours 1 alcool IR en bas (fructose 2 OH IR) Le plus oxydé est le numéro 1 sur le glycéraldehyde, l’OH étant la forme la moins oxydée. Carbo

(C*) :

1

 2 isomères dans un miroir (les 2 mol ne sont X les mêmes, D et L) Convention de Fisher : Traits horizontaux : en avant du plan, Traits verticaux : en arrière du plan Représentation de Cram : Traits épais : en avant du plan Traits pointillés : en arrière du plan

Rotation de la lumière : Pouvoir rotatoire = lumière polarisée L’aldotétrose 2 C* = 2n stéréo-isomères = 4  parmi eux, 2 paires d’énantiomères (jamais de la même série) ainsi que 2 épimères (=1 seul C* différent sauf celui qui définit la série) :

Série L

Série

D Série L : OH de l’avant dernier C* à gauche Série D : OH de l’avant dernier C* à droite Epimérases : Enzymes catalysant l’interconversion entre 2 épimères par épimérisation. Son déficit : maladie grave rare Ex : (nucléotide) UDP-galactose 4-épimérase : galactose (épimère en 4 du glucose)  glucose Le galactose est l’ose du lait et pour pouvoir absorber le galactose il faut le transformer en glucose car il n’est pas métabolisable physiologiquement par une enzyme. Déficit : maladie grave rare chez bébés (si on la détecte on donne du glucose à la place du galactose) Aldopentose = 8 stéréoisomères : ex : D-ribose (DDD) 3 C* Aldohexose = 16 stéréoisomères 4 C* - 8 D-aldohexoses - 8 L-aldohexoses

(Épimères en 2)

Epimère en 4 du Glucose

Cétohexose : 3 C* : 8 isomères, Série L : 4 isomères

Cétone X forcément à droite (peu importe puisque X de C*)

III.

Formes naturelles des oses

1. Hémiacétalisation (hétérocycle) 2

- Faire un pont entre la fonction OH d’un sucre et l’atome d’O de la fonction aldéhyde ou cétone. - ni perte ni gain d’atome = que réorganisation et va créer 1 l° cov R1/R2. Grâce à l’O la réact° est réversible (il servira à reformer l’aldéhyde initial) On dessine le pont hémiacétal du côté de l’hydroxyle asymétrique lié. OH de nvlle mol est pas un alcool mais hémiacétal Donc tous les oses avec au moins 4 atomes de C* peuvent former des mais la proba est plus grande sur le carbone 5 car le 4 donnant une contrainte importante. (Repliement) 

ponts

Apparition d’un carbone asymétrique = anomérique en position 1.

série

L’anomère alpha : l’hydroxyle est du même côté que l’hydroxyle de la série (glucose, série D :  = droite) L’anomère beta : l’hydroxyle est du côté opposé à l’hydroxyle de la

2. Pouvoir rotatoire -D glucose : angle de rotation  = + 113° -D glucose : angle de rotation  = + 18,7° En Solution : + a = 53° (équilibre, stabilisation du pouvoir rotatoire) MUTAROTATION Le pouvoir rotatoire du glucose en solution : le glucose n’est pas entièrement sous forme alpha D. Au cours du temps on a une progressive diminution du pouvoir rotatoire et donc ce glucose s’équilibre à 53°, et ce phénomène de mutarotation est observable pour tous les oses capables de faire un pont hémiacétal. Mélange de 3 formes de l’ose :  une forme ouverte (minoritaire 0.003%),  une forme alpha pour 36,4% pour un angle de 113°, et  la forme beta la plus présente ( 63.6%) pour un angle de 18.7°. La forme beta et la forme alpha ne sont pas image l’une de l’autre !! Le glucose est une molécule dynamique qui s’ouvre et se referme. 3. Convention de Haworth Cycles à 6C (1O et 5C° : pyrane  pyranose Cycles à 5C (1O et 4C): furane  furanose

Les hydroxyles orientés à droite dans la formule linéaire sont en bas Les hydroxyles à gauche sont vers le haut. La partie terminale de l’ose est orientée en haut si le pont hémiacétal est à droite. Anomère : série D, donc à droite, donc en bas et à gauche vers le haut.

Configuration réelle :

3

Les oses, comme X de dbl l° = ne sont pas plan mais avec des formes en chaise et en bateau (2 At d’extrémités du mm côté) et pleins d’autres formes (propriétés différentes)

Schéma en fil de fer : Rouge : l° Oxygène Blanc : l° H Vert : C -D-glucopyranose (+ fréquent)

Le cycle s’ouvre ou se ferme avec des réactions sans apport d’énergie (peu de moment où le site est ouvert = bas %) Pour les formes (aldo pentose) furanoses à 5C : (DDD) (nouveaux C* en 1 = Alpha ou Beta) = ds ADN 1 des 2 anomères (que les B)

IV.

Origine des oses

• Synthèse à partir de molécules simples ( H2O, CO2) : - Spontanée - Photosynthèse 1. Synthèse spontanée -

A partir de molécules simples (H2O, CO2) Précurseur = formaldéhyde (dérivé oxydé du méthane CH4) catalyseur (cuivre et cyanure), énergie lumineuse

2. Photosynthèse • Possibilité de synthétiser des molécules organiques à partir de composés simples : - Organismes autotrophes (plantes, bactéries) : syth chaîne carbonée à partir de CO2 et d’H2O • Possibilité de synthétiser à partir de précurseurs organiques plus complexes. - Organismes hétérotrophes (animaux, Homme) : X l° covalente entre l’eau et le carbone • Ex de la photosynthèse des plantes : localisée dans les chloroplastes (Bact englobée) dans les thylacoïdes (Couches mbR ds espace) Ensemble complexe de réactions (utiliser de l’E) d’oxydoréduction 2 grandes étapes : - Photolyse de l’eau (donne de l’E) - Synthèse d’oses (cycle de Calvin) (récupère l’E pour rallonger chaînes carbonées)

a) Photolyse de l’eau Phase photochimique (la lumière hv coupe) : oxydation de l’eau, dans les thylacoïdes du chloroplaste Production d’intermédiaires « riches » en E avec les ions qui vont fab  2 NADPH et 3 ATP 4

On nécessite un accès illimité à l’eau On prod de l‘O2 = 20% O2 dans air et 80% azote (bactéries sur terre) b) Cycle de Calvin Phase biochimique : fixation du CO2 Ribulose bis phosphate + CO2

→ 2 acides phosphoglycériques • Enzyme : RubisCO : ribulose bis phosphate carboxylase oxygénase Tout le vivant dépend de cette enzyme !!!

Rubisco: Protéine la + abondante sur terre ! Seule protéine qui dirige l’étape cruciale de la fixation du C - 8 ss-uni codées par le génome nucléaire - 8 ss uni codées par génome du chloroplaste Cofacteur enzymatique : Mg2+ L° sur hydroxyle 4 symétries de la protéine Rubisco On va rallonger les molécules Cycle de Calvin Réduction de l’acide phosphoglycérique en aldéhyde phosphoglycérique : L° acide  aldéhyde Devenir de l’aldéhyde phosphoglycérique : Synthèse d’oses plus complexes à 5 ou 6 atomes de C  Ces oses seront dans les plantes mangées par les animaux …

Bilan : La cellule va stocker les oses et en mangeant des plantes on absorbera ces oses. Archébactéries

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