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Les glucides
Hydrates de carbone
Les glucides ou hydrates de carbone, que l'on appelle aussi sucres, sont des molécules composées de carbone (C), d'hydrogène (H) et d'oxygène (O) dans le rapport stoechiométrique 1:2:1. Ainsi, en général, leur formule chimique brute est de la forme Cn(H2O)n, où n est le nombre d'atomes de carbone dans la molécule.

Ces sucres, solubles dans l'eau, se divisent en monosaccharides, disaccharides et polysaccharides. Les monosaccharides sont liés par des liaisons glycosidiques qui se forment à la suite de la synthèse de déshydratation. Le glucose, le galactose et le fructose sont des monosaccharides isomères (= molécules composées des mêmes atomes, mais dans des arrangements différents) courants, tandis que le saccharose ou le sucre de table est un disaccharide. Parmi les polysaccharides on mentionnera la cellulose et l'amidon dans les plantes et le glycogène chez les animaux.

Bien que le stockage du glucose sous forme de polymères comme l'amidon ou le glycogène le rend moins accessible pour le métabolisme, cela l'empêche de s'échapper des cellules ou de créer une pression osmotique élevée qui pourrait provoquer une absorption excessive d'eau par la cellule. 

Les glucides fournissent de l'énergie aux cellules. C'est le cas des amidons et des divers sucres du type glucose, saccharose, etc., sont des sources d'énergie pour la plupart des organismes. De son côté, la chitine fournit un support structurel aux cellules des divers arthropodes (insectes, araignées, etc.)

Ajoutons que de nombreuses autres molécules organiques sont partiellement composées de glucides tels que certaines hormones, le mucus, de nombreux composants de la membrane plasmique, les acides nucléiques, etc.

Structures moléculaires

La formule Cn(H2O)n, justifie le nom d'hydrates de carbone donnée à ces molécules, puisqu'on y reconnaît le carbone (d'où carbo) et l'eau (d'où hydrate). 

Le tableau ci-dessous donne un aperçu simplifié de la classification des glucides (on y a ajouté le groupe des hétérosides, qui avec les holosides forment la famille des osides, et qui sont des composés formés d'un glucide combiné à une molécule non-gulcidique). Parmi les glucides proprement dits on distingue les oses ou monosaccharides et les holosides, divisés en oligosacharides et polysaccharides. Dans le tableau, les oligosides sont divisés en disaccharides et en trisaccharides, mais si on range, comme on le fait ordinairement, les trisaccharides parmi les polysaccharides, les glucides peuvent être classés en seulement trois sous-types : les monosaccharides (mono- = un; sacchar- = sucre) , les disaccharides (di- = deux) et les polysaccharides (poly- = plusieurs), division qui renvoit au nombre de monomères qui les constituent. 

Principaux types de glucides

Oses Monosaccharides Pentoses
n=5
Ribose (composant de acides nucléiques ADN et ARN, de vitamines, enzymes); déxoxyribose (composant de l'ADN); arabinose; xylose.
Hexoses
n=3
Glucose (le D-glucose ou dextrose en est la forme la plus commune), composant de nombreux osides; fructose, composant de nombreux polysaccharides, de même que le mannose ou le galactose.
Holosides Oligosaccharides Disaccharides
Deux oses
Saccharose (glucose + fructose); maltose (glucose + glucose).
Trisaccharides
Trois oses
Raffinose (glucose + fructose + galactose).
Polysaccharides Plus de 3 oses Chitine, gomme arabique; 
Glucanes : amidon, cellulose;
Galactanes : agar-agar, carraghénane.
Hétérosides
= Glucosides
Dans ces molécules, un sucre (ose) ou glycone, une composante non-glucidique ou génine (alcool, phénol, fonctions aminée, thiol, etc.) sont combinés par liaison glycosidique.  Ribonucléoside (base azotée combinée au ribose); déxoxyribonucléoside (base azotée combinée au déxoxyribose).

La purine (base azotée) combinée au ribose donne l'adénosine, d'où dérive l'ATP.

Monosaccharides.
Les monosaccharides sont des sucres simples, dont le plus commun est le glucose. Dans les monosaccharides d'importance biologique, les atomes de carbone sont en un nombre qui varie généralement de trois à sept, et sont associés aux groupes fonctionnels  hydrogène (-H) et hydroxyle (-OH). 

La plupart des noms de monosaccharides se terminent par le suffixe -ose. Si le sucre possède un groupe aldéhyde (le groupe fonctionnel avec la structure R-CHO), il est connu comme un aldose, et s'il a un groupe cétone (le groupe fonctionnel avec la structure RC (= O) R '), il est appelé cétose. Selon le nombre d'atomes de carbone dans le sucre, ces sucres peuvent également être appelés des trioses (trois atomes de carbone), des pentoses (cinq) et ou des hexoses (six). Ces deux dernières catégories étant les plus importantes.
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Monosaccharides.
Les monosaccharides sont classés en fonction de la position de leur groupe carbonyle et du nombre d'atomes de carbones dans leur squelette. Les aldoses ont un groupe carbonyle (indiqué en vert) à la fin de la chaîne carbonée; les cétoses ont un groupe carbonyle au milieu de la chaîne carbonée. Les trioses, pentoses et hexoses ont respectivement des squelettes à trois, cinq et six carbones.

Parmi les pentoses, on peut signaler le ribose et le désoxyribose, que l'on retrouve dans des acides nucléiques d' importance cruciale, l'ARN et  l'ADN . Parmi les hexoses, on remarque le glucose, le galactose et le fructose. Le glucose et le galactose (qui fait partie du lactose ou sucre de lait) sont des aldoses; le fructose (présent dans le saccharose, dans les fruits) est un cétose.

Bien que le glucose, le galactose et le fructose aient tous la même formule chimique (C6H12O6), ils diffèrent structurellement et chimiquement (ce sont des isomères) en raison de la disposition différente des groupes fonctionnels autour du carbone asymétrique; tous ces monosaccharides ont plus d'un carbone asymétrique.
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Hexoses : glucose, galactose, fructose.
Le glucose, le galactose et le fructose sont tous des hexoses. Ce sont des isomères structuraux, ce qui signifie qu'ils ont la même formule chimique, mais une disposition différente de leurs atomes.

Le glucose.
Le glucose, qui se présente le plus souvent sous la forme de D-glucose ou dextrose, est le sucre le plus commun chez les êtres vivants et est présent dans presque toutes les chaînes polysaccharidiques. Chez l'humain, le glucose est une importante source d'énergie. Pendant la respiration cellulaire, l'énergie est libérée par le glucose, et cette énergie est utilisée pour aider à fabriquer l'adénosine triphosphate (ATP). Les plantes synthétisent le glucose en utilisant du dioxyde de carbone et de l'eau, et le glucose est à son tour utilisé pour les besoins énergétiques de la plante. L'excès de glucose est souvent stocké sous forme d'amidon catabolisé (la décomposition de molécules plus grosses par les cellules) par les humains et les autres animaux qui se nourrissent des plantes.

Les monosaccharides peuvent exister sous forme de chaîne linéaire ou de molécules en forme d'anneau (cycle); dans les solutions aqueuses, ils se trouvent généralement sous forme cyclique. Le glucose sous forme de cycle peut avoir deux arrangements différents du groupe hydroxyle (OH) autour du carbone anomère (le carbone 1 qui devient asymétrique au cours du processus de formation du cycle). Si le groupe hydroxyle est inférieur au carbone numéro 1 dans le sucre, il est dit être en position alpha (), et s'il est au-dessus du plan, il est dit être en position bêta ().
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Structures cycliques des glucose, ribose et fructose.
Il existe des monosaccharides à cinq et six atomes de carbone en équilibre entre les formes linéaires et cycliques. Lorsque le cycle se forme, la chaîne latérale sur laquelle il se ferme est verrouillée dans une position alpha ou bêta. Le fructose et le ribose forment également des cycles, bien qu'ils forment des cycles à cinq chaînons par opposition au cycle à six chaînons de glucose.

Disaccharides.
Les disaccharides se forment lorsque deux monosaccharides subissent une réaction de déshydratation (également connue sous le nom de réaction de condensation ou synthèse de déshydratation). Au cours de ce processus, le groupe hydroxyle d'un monosaccharide se combine avec l'hydrogène d'un autre monosaccharide, libérant une molécule d'eau et formant une liaison covalente. Une liaison covalente formée entre une molécule d'hydrate de carbone et une autre molécule (dans ce cas, entre deux monosaccharides) est connu sous le nom de liaison glycosidique. Les liaisons glycosidiques peuvent être de type alpha ou bêta.
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Sucrose.
Le saccharose est formé lorsqu'un monomère de glucose et un monomère de fructose sont réunis dans une réaction de déshydratation pour former une liaison glycosidique. Dans le processus, une molécule d'eau est perdue. Par convention, les atomes de carbone d'un monosaccharide sont numérotés à partir du carbone terminal le plus proche du groupe carbonyle. Dans le saccharose, une liaison glycosidique se forme entre le carbone 1 dans le glucose et le carbone 2 dans le fructose.

Citons parmi les disaccharides les plus courants le saccharose, le lactose et le maltose :

• Le saccharose, ou sucre de table, est le plus commun des disaccharides. Il est composé des monomères glucose et fructose.

• Le lactose, est un disaccharide constitué des monomères glucose et galactose. On le trouve naturellement dans le lait. 

• Le maltose, ou sucre de malt, est un disaccharide formé par une réaction de déshydratation entre deux molécules de glucose.

Sucrose.
Les disaccharides courants comprennent le maltose (sucre de malt), le lactose (sucre de lait) et le saccharose (sucre de table).

Polysaccharides.
Un polysaccharide est une longue chaîne de monosaccharides liés par des liaisons glycosidiques. La chaîne peut être ramifiée ou non ramifiée, et elle peut contenir différents types de monosaccharides ou un seul type. Le poids moléculaire peut être de 100.000 daltons ou plus selon le nombre de monomères réunis. 

Parmi les polysaccharides les plus courants, on mentionnera des glucanes tels que l'amidon, le glycogène, ou  la cellulose, qui sont des polymères du glucose, de formule chimique (C6H10O5)n ,  ou une molécule encore plus complexe, la chitine de formule (C8H13O5N)n. L'amidon et le  glycogène constituent des substances de réserve d'énergie à long terme respectivement des animaux et des plantes. 

L'amidon.
L'amidon se trouve dans les graines et les racines des plantes. Il correspond à la forme de  stockage de sucres dans les plantes et se compose d'un mélange d'amylose et d'amylopectine (les deux polymères de glucose).

L'amidon est composé de monomères de glucose qui sont unis par des liaisons glycosidiques 1-4 ou 1-6 (les nombres 1-4 et 1-6 se réfèrent au nombre d'atomes de carbone des deux parties qui se sont jointes pour former la liaison). L'amylose est de l'amidon formé par des chaînes non ramifiées de monomères de glucose (uniquement des liaisons 1-4), tandis que l'amylopectine est un polysaccharide ramifié (liaisons 1-6 aux points de ramification).

Les plantes sont capables de synthétiser le glucose et l'excès de glucose, au-delà de leurs besoins énergétiques immédiats, est stocké sous forme d'amidon dans différentes parties de la plante. L'amidon dans les graines fournit de la nourriture à l'embryon lorsqu'il germe et peut également servir de source de nourriture pour les humains et les autres animaux. 

L'amidon consommé par l'humain est décomposé par des enzymes, telles que les amylases salivaires, en molécules plus petites, telles que le maltose et le glucose. Les cellules de l'organisme peuvent alors absorber le glucose.
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Amylose,amylopectine.
L'amylose et l'amylopectine sont deux formes différentes d'amidon. L'amylose est composée de chaînes non ramifiées de monomères de glucose reliés par des liaisons glycosidiques alpha 1,4. L'amylopectine est composée de chaînes ramifiées de monomères de glucose reliés par des liaisons glycosidiques alpha 1,4 et alpha 1,6. En raison de la façon dont les sous-unités sont jointes, les chaînes de glucose ont une structure hélicoïdale. Le glycogène (non représenté ici) a une structure similaire à l'amylopectine mais est plus fortement ramifié.

Le glycogène.
C'est sous la forme de glycogène (composé de monomères de glucose) que le glucose est stocké chez l'humain et les autres vertébrés. Le glycogène apparaît ainsi comme l'équivalent animal de l'amidon. C'est une molécule très ramifiée habituellement stockée dans les cellules du foie et des muscles. Chaque fois que la glycémie diminue, le glycogène est décomposé pour libérer le glucose dans un processus appelé glycogénolyse.

La cellulose.
La cellulose offre un autre exemple de polysaccharide important. De fait, c'est le biopolymère naturel le plus abondant. La paroi cellulaire des plantes est principalement constituée de cellulose, qui lui fournit un support structurel. Ainsi, le bois et le papier sont principalement de nature cellulosique. 
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Cellulose.
Fibres de cellulose et structure de la cellulose. - Dans la cellulose, les monomères de glucose sont liés dans des chaînes non ramifiées par des liaisons glycosidiques bêta 1-4. En raison de la façon dont les sous-unités de glucose sont jointes, chaque monomère de glucose est retourné par rapport au suivant, ce qui donne une structure fibreuse linéaire.

La cellulose est constituée de monomères de glucose qui sont liés par des liaisons glycosidiques de type  1-4 . Chaque monomère est joint à ses voisins avec une orientation différente des liens entre les sous-unités. Cela confère à la cellulose sa rigidité et sa haute résistance à la traction, ce qui est très important pour les cellules végétales. D'un autre côté, cela empêche les enzymes digestives des animaux de la digérer directement. Les Herbivores, animaux qui font des plantes leur nourriture, pallient cette difficulté grâce à la présence de certains micro-organismes symbiotiques (Bactéries, protistes) dans leurs systèmes digestifs, capables de  briser les liaisons cellulosiques grâce à une enzyme, la cellulase, et de libérer les sous-unités de glucose.

Les termites sont également capables de décomposer la cellulose en raison de la présence d'autres organismes dans leur corps qui sécrètent des cellulases.

Les Humains, de leur côté, sont incapables d'une telle décomposition. Mais c'est aussi un avantage. Les glucides qu'ils consomment contiennent des éléments solubles et insolubles; la partie insoluble est connue sous le nom de fibre, qui est principalement de la cellulose, justement. Or les fibres, telles qu'elles, se montrent très utile :

• Elles favorisent les selles régulières en leur ajoutant du volume et régulent le taux de consommation de glucose dans le sang. 

•Les fibres aident également à éliminer l'excès de cholestérol de l'organisme : les fibres se lient au cholestérol dans l'intestin grêle, puis s'attachent au cholestérol et empêchent les particules de cholestérol de pénétrer dans la circulation sanguine, puis le cholestérol sort du corps par les matières fécales. 

• De plus, un repas contenant des grains entiers, de fruits et des légumes  - tous riches en fibres de cellulose - donne une sensation de satiété. 

La chitine.
Les arthropodes (Insectes, Araignées, Crustacés) possèdent un exosquelette ou squelette externe dur, qui protège parties internes de leur corps. Cet exosquelette est composé de chitine, qui est  un polysaccharide formé par du glucose associé à des groupes azotés supplémentaires (C8H13O5N)n. Cette macromolécule comprend d'unités répétitives de N-acétyl--d-glucosamine, un sucre modifié.

La chitine est également un composant majeur des parois cellulaires fongiques; les champignons ne sont ni des animaux ni des plantes et forment leur propre règne parmi les Eucaryotes.

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