UNIVERSITE BENYOUCEF BENKHEDDA - التعليم الجامعي

1 UNIVERSITE BENYOUCEF BENKHEDDA FACULTE DE MEDECINE D ALGER 1ere Ann e M decineDEPARTEMENT DE MEDECINE D ALGER BIOCHIMIEANNEE UNIVERSITAIRE 2014 2015 glucides ( structures et m tabolisme)Dr Raaf NabilPr Griene LakhdarPLAN :A/ STRUCTURES1/Introduction2/Historique,imp ortance biologique3/Classification4/Nomenclature 5/Isom rie optique6/Structure cyclique des oses7/Etude descriptive des oses (exemples)8/Osides (exemples)9/Oses complexes (exemples)B/ METABOLISME1/glycolyse-introduction , consid rations historiques-r actions-bilan nerg tique-r gulation2/devenir du pyruvatea/ en ana robiose (fermentation lactique)b/ en a robiose (d carboxylation et carboxylation du pyruvate)3-1/cycle de Krebs-r actions-bilan nerg tique-r gulation3-2/chaine respiratoireint ret,structurePhosphorylations oxydativeInhibiteurs de la chaine respiratoire4/voie des pentoses phosphates -int r t-r actions-r gulation5/neoglucog n se-r actions-r gulation6/glycog nogenese-r actions-r gulation7/glycog nolyse-r actions-r gulation8/glucogenese (inter-conversion des oses).

2 M tabolisme du fructose et du galactoseLes glucides sont des mol cules pr sentes dans toutes les cellules du monde vivant. Ils repr sentent jusqu 70% du poids sec des v g alimentation : pain, sucre, c r ales, lait Ils peuvent avoir un r le structural ou tre source d nergie. Leur formule brute est de la forme Cn(H2O)n. On les appelle parfois aussi hydrates de carbone. Ce sont des mol cules organiques dont les carbones sont porteurs de fonctions alcools (alcool secondaire, alcool primaire) d une fonction ald hyde ou c tonique (fonction carbonylique) parfois d une fonction acide ou amin e Au total, il s agit d ald hyde ou de c tone polyhydroxyl es GLUCOSE FRUCTOSE GALACTOSEA/ STRUCTURES introductionCONSIDERATIONS HISTORIQUESDes crits arabes du XII si cle mentionnent le sucre du raisin la betterave originaire du Moyen-Orient, celle-ci est cultiv e depuis 2500 ans. Ses feuilles servent l'alimentation du b tail En 1747 le pharmacien marggraf isole du saccharose pur a partir de la betterave et extrait une substance du en Biologie1.

3 R le nerg tique 40 50 % des calories apport es par l alimentation humaine sont des glucides . Ils ont un r le de r serve nerg tique dans le foie et les muscles (glycog ne).2. R le structuralLes glucides interviennent comme : El ments de soutien (cellulose), de protection et de reconnaissance dans la cellule. El ments de r serve des v g taux et animaux (glycog ne, amidon). Constituants de mol cules fondamentales : acides nucl iques, coenzymes, vitamines, ..3. La place du glucosePrincipal carburant des tissus Seul carburant du foetus R le fondamental car les glucides alimentaires sont convertis en glucose dans le des oses (ou monosaccharides): ce sont des mol cules constitu es de plusieurs fonctions alcool et d une fonction r ductrice ald hyde ou c tonenon hydrolysableshydrolysablesOses : glucides simples, non hydrolysables en milieu acideOsides : glucides complexes, dont l'hydrolyse donne plusieurs produits :holosides : constitu s uniquement d'oses simples (amidon, glycog ne, saccharose)h t rosides : constitu s d'une partie glucidique importante et d'un aglycone =partie non glucidique (cha ne carbon e autre),liaison des Prot ines (glycoprot ines), des Lipides (glycolipides), des basesLes crit res de classification des osesCes crit res font appel au nombre d atomes de carbone de l ose et la nature du carboxyle.

4 Le nombre d atomes de carbone : 3C (triose) ; 6C (hexose) La nature du carbonyle : Ald hyde Aldose ; C tone C tose La combinaison de ces 2 crit res caract rise l ose : Aldopentose, Aldohexose, .. C topentose, C tohexose, ..NomenclatureRepr sentation lin aire (Fisher)HEXOSESF iliation chimique des oses selon FischerCARBONE ASYMETRIQUE :Le carbone asym trique est porteur de 4 radicaux diff rents (exemple : C2 du glyc rald hyde)ISOMERIE OPTIQUE :Isom res optiques ou nantiom res Isom re dextrogyre (+) Isom re l vogyre (-) M lange quimol culaire des 2 isom res : Rac mique (DL) inactif sur la lumi re polaris mol cule chirale est une mol cule optiquement active :Elle renferme au moins 1 C asym la m me formule mol culaire mais un arrangement distinct de leurs atomes. Ils n ont pas les m mes propri t s. Le glyc rald hyde le plus simple est un aldotriose, le C2porte 4 substituants diff rents, il est donc asym osesCCH2 OHHOHCHOCHOH2 COHCOHHCCH2 OHOHHCHOCCH2 OHHOHCHOP erspectiveFischerRSDLLes osesCH2 OHCHOCH2 OHCHOCH2 OHCHOPour un ose contenant nC*, il y a 2nst r oisom res:CH2 OHCHOD ErythroseL ErythroseD Thr oseL -Thr ose nantiom res nantiom resdiast r oisom resLa nomenclature est la m me pour les c toses que pour les nombre gal de carbones, les c toses pr sentent un C* de osesCOHCH2 OHCH2 OHCOHCH2 OHOCH2 OHD -riboseD -glucoseD -fructoseD glucose et D fructose sont des isom re de fonctionSERIEN omenclature: pour d terminer la s ried un ose on se base sur la position du OH port par le carbone asym trique le plus loign de la fonction ald hydeou c convention on ne montre pas les Het les OH sont symbolis s par un tose L-c toseTriose: (glyc rald hyde) (C3).

5 Si les mol cules ne diff rent que par la configuration absolue d 1 C*, ce sont des pim osesC1O2H345CH2OH6D-glucoseD-galactoseLe galactose est l pim re en 4 du glucoseC1O2H345CH2OH6 Structurecycliquedesoses:ensolutionlesos essontessentiellementpr agitavecunefonctionOHpourformerunh miac angledesliaisonsC-Cdusquelettedusucrerap prochentlafonctionC= 6c t s(pyranose)ou 5c t s(furanose).COHOHCHOHCH2 OHOHOHOHOHOOHCH2 OHOHOHOHOOHCHOHCH2 OHC1O2H345CH2OH6P r o p r i t s des oses .Les osesCOHHOHOHOHCH2 OHOHHHHRepr sentation de Tollens:exemple du glucoseCycle 6 c t s = pyranoseLe dernier C*porte l O droite = s rie DLe OHport par le C1 est du m me c t que le OH qui d finit la s rie sous la forme non cyclique = anom re aa-D-glucopyranoseLes osesCOHHOHOHOHCH2 OHOHHHHCHOHOHOHOHCH2 OHOHHHHCHOHOHOHCH2 OHOHHHHHORepr sentation de Tollens:COHHOHOHCH2 OHOHHHHHOa-D-glucopyranose b-D-glucopyranose b-D-glucofuranose a-D-glucofuranoseLes osesa-D-glucopyranoseb-D-glucopyranoseLe s osesRepr sentation de Haworth:12345 OCH2OH6 OHLecycleestconsid r commeplan, sdanslesensdesaiguillesd appartenantpasaucyclesontplac sau-dessusouau-dessousduplanenrespectant laconfigurationabsoluedesC*.

6 LesOHsontsymbolis sparuntraitetlesHnesontpasmontr sentation de Haworth: anom riePour un sucre de s rie Dd apr s les r gles de l anom rie, si le C1 est d anom rie ale OH se situe sous le plandu cycle et si le C1 est d anom rie ble OH se situe au dessusdu plan du osesOCH2 OHOHOCH2 OHOHa-D-glucopyranosideb-D-glucopyranosi deD autre part les anom res aet bne d vient pas la lumi re polaris e de la m me fa on (+113 pour l a-D glucose et +19 pour le b-D glucose) Gr ce a ces propri t s optiques, il a t d montr que quand on met un sucre en solution un quilibre se cr e entre les formes aet repr sentation de Haworth, un changement de s rieimplique une inversion de tousles groupements port s par le osesOCH2 OHOHOOHCH2 OHa-D-glucopyranosea-L-glucopyranoseEPIM ERESETUDE DESCRIPTIVE DES OSESTRIOSES: glyceraldehyde et dihydroxyacetone sous forme phosphoryles sont des interm diaires de la glycolyseTETROSE: rythroseest un interm diaire de la voie des pentoses phosphatesPENTOSES: ribose l ment de structure des acides nucl iquesribuloseinterm diaire de la voie des pentoses phosphatesArabinose,gomme des fruits ETUDE DESCRIPTIVE DES OSESHEXOSES: glucose(D+) ou dextrose , sucre des fruits, canne a sucre, miel , sucre des liquides biologiques (glyc mie), principal ose utilis par les cellulesGalactose, sucre du laitMannose, plantesFructose(D -) ou l vulose, sucre des fruits et du mielHEPTOSES : s doheptulose, interm diaire de la voie des pentoses phosphatee-+ Cu2+Cu+bleurougePropri t s chimiques:Quand le glucides est sous forme lin aire il est dit r ducteur, car il a un fonction carbonyle libre.

7 Cette propri t r ductrice peut tre mise en vidence gr ce la liqueur de Fehling. COHOHCH2OH+ 2 Cu(OH)2Cu2O ++ 2H2 OCOOHOHCH2 OHPropri t s physiques: solubilit : les oses sont tr s solubles dans l eau et peu solubles dans l ethanolPropri t s spectrales : spectre dans l infra rougeGlucide oxyd En milieu alcalin et a temp rature ambiante il y aura isomerisation au niveau du C anomerique et du C voisin ( C1 et C2) sans modification du reste de la mol cule donc :un aldose est converti en c tose ou inversement pim risationCertainesmol culesd riventdesoses,ellesontunestructureetuneb iosynth soxyoses,lesacidesuroniques,lesosesamin (algues)(d soxyose en 6 du galactose)Compos s apparent s aux oses Les osesOHONH2CH2 OHLesosesamin treac tyl (NH-CO-CH3)OHONHCH2 OHCOCH3N-ac tylglucosamineglucosamineLes oses amin s sont des constituants du cartilage des vert bres Les osesOCH2 OHOPOOOCOHCOHHCH2 OPOOOL esestersphosphoriquesglucose 6 phosphateglyc rald hyde 3 glucuronateLes osidesLes osides:Ce sont des mol cules complexes qui contiennent un ou plusieurs oses.

8 On les classe en 2 cat gories en fonction de leurs produits d' holosides, qui lib rent des oses et/ou de d riv s d'oses-les h t rosides qui lib rent des oses et des mol cules aglyconesLes osidesLes holosidesEn fonction de leur taille on les classe: -en oligoholosides (ou oligosaccharides) pour les plus petits (constitu s de quelques oses) Exemple diholoside (2) ou triholoside (3)-en polyholosides ou polysaccharides pour les plus gros (jusqu' plusieurs milliers d'oses associ s) ils peuvent tre homog ne ou h t rog neDans tous les cas les oses sont associ s entre eux par une liaison osidique ou glycosidique faisant syst matiquement intervenir le OH port par un carbone anom rique. (aosidase oubosidase)Elle est stable en milieu alcalin et instable en milieu acideHolosides r ducteurs et non r ducteurs: exemple de diholosidesLa formation d'un diholoside peut faire intervenir le OH anom rique des 2 oses ou seulement de l'un des osidesOCH2 OHOHOOHCH2 OHOCH2 OHOHOCH2 OHOHOCH2 OHOOCH2 OHOCH2 OHOOCH2OH+ H2O+ H2OR ducteurune des fonction carbonyle des 2 oses est librenon r ducteur la liaison osidique s etablit entre les C anomeriques des 2 osesDiholosides ou disaccharidesR ducteur , homog ne sa concentration est de 71 g/l dans le lait maternelNon R ducteur , h t rog ne R ducteur , homog ne 3) type de liaison hydrolys e (O-glycosidiques, N-glycosidiques)Les osidesLesdiholosidesposs dentungrandnombredeOHlibressurlesquelspe uventsefixeruntroisi meose,unquatri sgrandetaillequipourront treramifi snombreuxdansler gneanimaletv g s desprot inesetportentdescaract resantig (homog nes) Cellulose : glucose (1-4) b ta.

9 Amidon : glucose (1-4) alpha. Glycog ne :Glucose alpha(1-4) alpha(1-6).(glucosanes)L polym re de glucose, form de deux types de cha nes de glucose, situ dans les chloroplastes des glucose produit lors de la photosynth se peut tre transform en amidon. C'est sous cette forme qu'il est stock dans le ne ramifi e en buisson AmyloseCha ne droiteR le de l amidonR serve de sucre chez les plantesChloroplasteNB : Amylose D-glucopyranoses encha n s via des liaisons a (1 4)Petit polym re de glucose, fortement ramifi , situ dans le foie (10%)et les muscles R serve de sucre chez les animauxD-glucopyranoses encha n s via des liaisons a (1 4) avec des ramifications chaque 8 a 12 r sidus (branchements a (1 6) Les osidesPolysaccharides ramifi s: amylopectine et glycog necha ne principaleramificationM me structure que l'amylose avec, en plus, une ramification de temps en temps au niveau d'un glycog ne pr sente plus de ramifications et a une masse mol culaire plus lev e que l'amylopectine (106contre quelques milliers de Da).)

10 Une microfibrille de cellulose (environ 80 mol cules de cellulose)Une mol cule de celluloseR le de la celluloseNon digestible par les enzymes animaux, elle maintient le volume des selles et emp che la constipationPrincipal composant du bois et du cotonD-glucopyranoses encha n s via des liaisons b (1 4)Les osidesPolyholosides h t rog nes* V g tale :la g loseextraite d'algues contient du D-Gal et du L-Gal, la gomme arabique contient de l'acide glucuronique, galactose, rhamnose, arabinose. *bact rienne : Peptidoglycane ou muropeptide = petits glycopeptides encha n s les uns aux autres et qui forment un r seau. Les bact ries color es sont nomm es Gram+ et poss dent une couche paisse de peptidoglycane. Animale : Glycosaminoglycanes (ou mucoplysaccharides)-Longues cha nes anioniques form es par la r p tition d unit s disaccharidiques-Constitutifs des tissus de soutien et de la matrice extracellulaireLe disaccharide = 1 hexosamine + 1 acide uronique ou hexose*1: Acide hyaluronique (liquide synovial et conjonctives)(glcNac + ac.)