BIOCHIMIE PCEM1 GLUCIDES

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X Pour bien utiliser Le cours Concis, il aborde toutes les notions du programme et est enrichi de nombreuses illustrations. Les pictogrammes Des commentaires pédagogiques vous accompagnent dans le cours. Ils sont identifiés par deux pictogrammes. Commentaire sur une notion afin de vous aider à mieux la comprendre. Notion essentielle à retenir ou erreur à éviter. Objectifs Plan 2 1 Représentation des monosaccharides De formule brute générale C n (H 2 O) n, il existe plusieurs grandes variétés de sucres 1 : les sucres simples : monosaccharides ou oses ; les oligosaccharides : de 2 à plusieurs unités ; les polysaccharides de plusieurs milliers d’unités ; les hétérosaccharides constitués de molécules de sucre liées à d’autres types de molécules (protéines, lipides par exemple) ; les dérivés des oses qui correspondent souvent à des sucres ayant subis des réactions chimiques (oxydations, réductions) sur une de leur fonction. Ce sont des molécules très hydrophiles (polaires) grâce aux fonctions alcools primaires et secondaires 2 . Cours 1 Représentations et formules des sucres 2 Les formes linéaires 3 L’épimérie Synthèse Exercices et QCM Corrigés Connaître les deux familles de monosaccharides Maîtriser la représentation de Fischer des sucres Connaître les différentes formes d’isoméries liées aux sucres 1. Cette formule brute explique que les sucres ont été longtemps appelés hydrates de carbone. 2. La classe d’une fonction s’identifie en observant le carbone porteur de la fonction et en comptant à combien d’autres atomes de carbone il est lié (par exemple, s’il est lié à deux carbones, le composé est secondaire). Cours Glycérides et acides gras 7 © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. 65 Les acides gras poly insaturés ou poly éthyléniques (2 à 6 D) Présents dans les stérides et les glycérophospholipides des tissus. Les doubles liaisons ne sont pas conjuguées. La structure est dite malonique ou à méthylène central dans laquelle il y a toujours un carbone central entre deux doubles liaisons (espacement de 3C entre 2 D). Exemples Acide linoléique ou acide Cis D 9,12 octadécadiénoïque ou acide C 18 :2, n-6 Acide linolénique ou acide Cis D 9,12,15 octadécatriénoïque ou acide C 18 :3, n-3 Acide arachidonique ou acide Cis D 5,8,11,14 éicosatétraénoïque ou acide C 20 :4, n-6 Les positions des doubles liaisons permettent de classer les AGI en séries. Les séries Série w9 ou n-9 : le chef de file est l’acide oléique. Série non indispensable, mais essentielle (notre organisme est capable d’en effectuer la synthèse). Série w6 ou n-6 : le chef de file est l’acide linoléique. Série indispensable et essentielle (acides gras qui doivent être apportés par l’alimentation). Autre w6 : acide arachidonique. Série w3 ou n-3 : le chef de file est l’acide linolénique. Série indispensable et essentielle. L’acide linolénique est une molécule complètement repliée sur elle- même avec des répercutions fonctionnelles importantes. Autre w3 : acide timnodonique ou C 20 :5 Cis D 5,8,11,14,17 ou acide éicosa- pentaénoïque. Autre w3 : acide cervonique ou C 22 :6 Cis D 4,7,10,13,16,19 ou acide docosa- hexaénoïque. Vous voyez que la position symétrique de la double liaison entraîne que la numé- rotation de la double liaison dans un sens ou un autre est la même ; ce n’est évidemment pas toujours le cas. Vous verrez plus loin que l’acide arachidonique peut être synthétisé à partir d’autres acides gras. Un acide gras est dit indispensable lorsqu’il doit être apporté par l’alimentation et que l’organisme ne dispose pas de voies métaboliques pour le synthétiser. Les séries sont dites essentielles car l’organisme en a besoin. Il faut cependant remarquer que certains auteurs font l’amalgame entre essentiel et indispensable. Il faut donc vous référer à votre professeur.
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    15-Sep-2015
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BIOCHIMIE I

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  • XPour bien utiliser

    Le coursConcis, il aborde toutes les notions duprogramme et est enrichi de nombreusesillustrations.

    Les pictogrammesDes commentaires pdagogiques vous accompagnent dans le cours. Ils sont identifis par deux pictogrammes.

    Commentaire sur une notion afin de vous aider mieux la comprendre.

    Notion essentielle retenir ou erreur viter.

    Objectifs

    Plan

    2

    1Repr

    sentation

    des monosa

    ccharides

    De formule bru

    te gnrale Cn

    (H2O)n, il existe

    plusieurs gra

    ndes varits d

    e sucres1 :

    les sucres

    simples : mon

    osaccharides

    ou oses ;

    les oligosac

    charides : de 2

    plusieurs un

    its ;

    les polysacc

    harides de plu

    sieurs milliers d

    units ;

    les htrosa

    ccharides cons

    titus de mol

    cules de sucre

    lies dautr

    es types de

    molcules (prot

    ines, lipides par

    exemple) ;

    les drivs d

    es oses qui cor

    respondent sou

    vent des sucre

    s ayant subis d

    es ractions

    chimiques (oxy

    dations, rduc

    tions) sur une

    de leur fonctio

    n.

    Ce sont des mo

    lcules trs hy

    drophiles (polair

    es) grce aux fo

    nctions alcools

    primaires

    et secondaires

    2.

    Cours

    1 Reprsen

    tations et fo

    rmules des s

    ucres

    2 Les form

    es linaires

    3 Lpimr

    ie

    Synthse

    Exercices et

    QCM

    Corrigs

    Connatre

    les deux fam

    illes

    de monosac

    charides

    Matriser

    la reprsent

    ation de Fis

    cher

    des sucres

    Connatre

    les diffren

    tes formes

    disomries l

    ies aux suc

    res

    1. Cette form

    ule brute expl

    ique que les su

    cres ont t

    longtemps ap

    pels hydrates

    de carbone.

    2. La classe

    dune fonction

    sidentifie en

    observant le c

    arbone porteu

    r de la fonctio

    n et en compta

    nt

    combien daut

    res atomes de

    carbone il est

    li (par exemple

    , sil est li d

    eux carbones,

    le compos

    est secondaire

    ).

    Cours

    Glycrides et acides gras 7

    D

    unod

    La

    pho

    toco

    pie n

    on au

    toris

    e es

    t un d

    lit.

    65

    Les acides gras poly

    insaturs ou poly

    thylniques (2 6 D)

    Prsents dans les strides et les glycrophospholipides des tissus. Les doubles

    liaisons ne sont pas conjugues. La structure est dite malonique ou

    mthylne

    central dans laquelle il y a toujours un carbone central entre deux doubles liaisons

    (espacement de 3C entre 2 D).ExemplesAcide linolique ou acide Cis

    D 9,12 octadcadinoque ou

    acide C18 :2, n-6

    Acide linolnique ou acide Cis

    D 9,12,15 octadcatrinoque ou

    acide C18 :3, n-3

    Acide arachidonique ou acide Cis

    D 5,8,11,14 icosattranoque ou

    acide C20 :4, n-6

    Les positions des doubles liaisons permettent de classer les AGI en sries.

    Les sries Srie w9 ou

    n-9 :

    le chef de file est lacide olique. Srie non indispensable, mais

    essentielle (notre organisme est capable den effectuer la synthse).

    Srie w6 ou n

    -6 : le chef de file est lacide linolique. Srie indispensable et

    essentielle (acides gras qui doivent tre apports par lalimentation).

    Autre w6 : acide arachidonique.

    Srie w3 ou n

    -3 : le chef de file est lacide linolnique. Srie indispensable et

    essentielle. Lacide linolnique est une molcule compltement replie sur elle-

    mme avec des rpercutions fonctionnelles importantes.

    Autre w3 : acide timnodonique ou

    C20 :5 Cis D

    5,8,11,14,17 ou acide icosa

    -

    pentanoque.Autre w3 : acide cervonique ou

    C22

    :6 Cis D

    4,7,10,13,16,19 ou acide docosa

    -

    hexanoque.

    Vous voyez que la position symtrique de la double liaison entrane que la num-

    rotation de la double liaison dans un sens ou un autre est la mme ; ce nest

    videmment pas toujours le cas.

    Vous verrez plus loin que lacide arachidonique peut tre synthtis partir

    dautres acides gras.

    Un acide gras est dit indispensable lorsquil doit tre apport par lalimentation

    et que lorganisme ne dispose pas de voies mtaboliques pour le synthtiser. Les

    sries sont dites essentielles car lorganisme en a besoin.

    Il faut cependant remarquer que certains auteurs font lamalgame entre essentiel

    et indispensable. Il faut donc vous rfrer votre professeur.

  • XI

    cet ouvrage

    Les QCMChaque chapitre propose de nombreux QCMextraits dannales pour vous autovaluer etvous familiariser ce type dpreuve.

    Les corrigsTous les QCM sont intgralement corrigs et comments.

    Le bloc synthse la fin de chaque chapitre, il prsenteles dfinitions et notions retenir ainsique les savoir-faire matriser.

    Glycrides et acides gras

    7

    70

    3. LES CIRESElles correspondent la raction entre

    un AG longue chane (14 36 C) et un

    alcool, lui aussi longue chane (16 30 C).

    Ces composs serviront de stockage dnergie, mais

    galement dimpermabilisation

    de certains organes par leur caractre totalement apolaire, donc hydrophobe.

    ExempleLe compos rsultant de la condensation dun acide palmitique avec le triaconthanol

    (alcool en C 24) forme le triaconthanyl palmitate.

    Ce compos est retrouv dans le plancton comme source dnergie, dans les cheveux

    et la peau (souplesse, protection, impermabilisation),

    dans certains vgtaux

    (limpermabilisation permet dans ce cas dviter la dshydratation et assure une

    protection contre les micro-organismes)

    et chez les oiseaux (impermabilisation

    des plumes).

    Je sais dfinir Acide gras Acide gras insatur et satur

    Point de fusion Double liaison conjugue Essentiel et indispensable

    Sel biliaire Glycrides, mono-, di- et triglycrides

    Amphipathique Cire

    Je connais le nom systmatique et trivial

    des principaux acides gras

    les caractristiques des deux grands

    types dacides gras : saturs et insaturs

    Lintrt pour lorganisme des acides

    gras insaturs Les doubles liaisons cis et trans

    Les trois sries dacides gras insaturs

    Le mode daction des savons et des sels

    biliaires Les acides gras trans La structure des triglycrides

    Je sais Comparer les points de fusion de diffrents acides gras partir de leur structure

    chimique Lier lintrt et les caractristiques des acides gras insaturs leur structure

    chimique Donner lappartenance dun acide gras une srie partir de sa structure

    Expliquer pourquoi un acide gras est essentiel ou indispensable

    Expliquer le caractre amphipathique des acides gras

    Synthse

    tude cintique 24

    .tild

    nu tse

    esirot

    ua

    no

    n eip

    ocot

    ohp aL

    d

    on

    uD

    295

    Questions choix multiplesa. Cest dailleurs ce complexe qui est la base de la thorie de Michaelis sur

    la catalyse enzymatique.b.

    Ce qui permet dappliquer lapproximation de ltat quasi stationnaire de

    Bodenstein.c. Le principe mme dun catalyseur est que celui-ci se retrouve inchang la

    fin de la raction. Mme sil a t consomm dans une tape de la raction,

    il est forcment rgnr dans une autre tape.

    d.e.

    Cest--dire lactivit catalytique molculaire de lenzyme.

    a. Puisquelle quivaut la concentration en substrat pour laquelle la vitesse

    est gale la moiti de Vmax.

    b. KM reprsente la constante de dissociation de lenzyme pour son substrat,

    donc son inverse reprsente bien laffinit de lenzyme pour son substrat.

    c. Cf. proposition suivante ; il sagit de la concentration en substrat nces-

    saire pour que la moiti de lenzyme soit sature, cest--dire que lon soit

    la moiti de la vitesse maximale.

    d.e.

    a. En gnral, cest le cas, mais ce sont les valeurs des constantes cintiques

    des ractions qui le dtermine.

    b. Son unit correcte est la mole/litre.

    c.d.

    e. Elle ne reflte que laffinit, cest--dire la facilit avec laquelle lenzyme

    et le substrat se lient.f.

    Comme le KM est inversement proportionnel laffinit de lenzyme pour son

    substrat, plus elle est leve, moins lenzyme est affine pour son substrat.

    a. Dans ces conditions, on sait que linverse du

    KM traduit laffinit dune

    enzyme pour son substrat, donc le KM traduit la dissociation du complexe

    enzyme-substrat.b.

    Cette constante chiffre le turnover de lenzyme, son activit catalytique.

    c. Les concentrations en substrat sont beaucoup trop faibles.

    d.e.

    On donne la valeur de la variation de lnergie libre standard, soit la valeur de DG.

    On sait que DG = DG + RT

    log K, et que K une valeur gale aux rapports des

    concentrations des produits sur celles des ractifs, soit 100.10 6

    , donc 10 4. Ceci

    donne pour RT logK = 4

    1,36 = 5,44, donc pour DG = + 0,26.

    Corrigs

    1

    2

    3

    4

    5

    295

    .tild

    nu tse

    esirot

    ua

    no

    n eip

    ocot

    ohp aL

    d

    on

    uD

    Les formes c

    yclises des s

    ucres

    2

    18

    a. Les ctos

    es et les hexos

    es possdent t

    ous au moins

    trois atomes d

    e carbone et

    une fonction r

    ductrice.

    b. La plupar

    t des sucres

    sont de la srie

    D, car prsent

    ant le caractr

    e dextrogyre.

    c. La forma

    tion dun cyc

    le dans un suc

    re amne f

    ormer une fon

    ction hmi-

    actalique.

    d. Le carbon

    e anomrique

    du fructose cy

    clis, portant l

    a fonction hm

    iactalique,

    correspond a

    u carbone 2

    .

    e. Le fait qu

    un sucre

    se cyclise entr

    ane la cratio

    n de deux no

    uveaux isom

    res.

    a. Le passag

    e dun aldohex

    ose un ctoh

    exose corres

    pondant ?

    b. La ractio

    n dun aldhyd

    e avec un alco

    ol ?

    c. Le passag

    e dun isomr

    e un autre ?

    d. Le passag

    e de lisomre

    D lisomre

    L ?

    e. Le chang

    ement de po

    uvoir rotatoire

    ?

    a. Les forme

    s a-D-glucopy

    ranose et b-

    D-glucopyran

    ose sont des

    anomres.

    b. La confor

    mation chaise

    du noyau pyra

    nose de la-

    D-glucopyran

    ose est la plu

    s

    stable.

    c. Le carbon

    e 1 de la-D-g

    lucopyranos

    e porte un gro

    upe actalique

    .

    d. Dans le b

    -D-fruc

    tofuranose,

    le pont oxydiq

    ue runit les a

    tomes de carb

    one 1

    et 5.

    e. La cyclisa

    tion des aldoses

    sexplique par

    la formation d

    actals intramo

    lculaires.

    a. En solutio

    n aqueuse, les

    oses sont excl

    usivement cyc

    liss.

    b. Le b-D-fr

    uctofuranos

    e est un hmi

    ctal.

    c. La cyclisa

    tion entrane l

    a cration de d

    eux anomres.

    d. Un ose de

    formule brute

    C6H12O6 peu

    t former jusque 4

    8 isomres dif

    frents.

    e. Le b-D ri

    bofuranose e

    ntre dans la co

    mposition de

    ladnosine.

    Indiquer les pr

    opositions exa

    ctes.

    La mutarota

    tion du

    glucose est-ell

    e :

    Parmi les prop

    ositions suiva

    ntes, laquelle

    (lesquelles) est (s

    ont) exacte(s) ?

    Parmi les prop

    ositions suiva

    ntes, laquelle

    (lesquelles) est (s

    ont) exacte(s) ?

    Parmi les oses

    suivants, lequ

    el (lesquels) est (

    sont) un (des) ano

    mre(s) a ?

    Questions

    choix multi

    ples

    1

    2

    3

    4

    5O

    OH

    OH

    OHO

    HO OH

    OHOH

    OH

    OH

    OH

    H

    H

    OH

    H

    OH

    OH

    OH

    OH

    OHO

    HO OH

    OH

    HOH

    O

    HO

    OH

    H

    OHOH

    O

    CH2OH

    A

    B

    C

    D

    E

  • XII

    Avant-propos

    a biochimie est la frontire de plusieurs disciplines et ncessite de ce fait desconnaissances tant gnrales que particulires ; cest ce qui la rend la fois

    intressante et dlicate enseigner. Elle ncessite en effet de sintresser tant labiologie, qu la chimie pure et la chimie organique.Cet ouvrage sadresse aux tudiants prparant le PCEM1, puisquil reprend toutesles bases de la biochimie structurelle, avec quelques incursions dans la biochimiemtabolique. Toutes les bases ncessaires, quelle que soit la facult de mdecine queltudiant frquente, sont regroupes dans cet ouvrage et lui seront utiles et profitables.Aprs des rappels de cours essentiels, des QCM corrigs permettent de tester lacomprhension, mais galement de se familiariser avec des piges classiques de ce modedinterrogation. Il ne faut donc pas tenter dapprendre par cur les rponses, mais aucontraire de les comprendre, car un simple changement dans lintitul du QCM peutprofondment modifier la rponse apporter. Ces QCM sont dailleurs tirs dannalesde concours, pour la plupart de la facult de mdecine de Lille, pour les autresconus pour balayer le plus largement possible le programme. Ltudiant trouvera ainsiprs de 1 000 questions corriges pour prparer le mieux possible son concours. Des complments de cours (annexes), regroupant surtout des notions datomistique,de chimie gnrale et organique ont t placs la fin de louvrage pour permettredapprofondir les points les plus importants.Dans cette nouvelle dition entirement revue, laccent a t port sur les conseilsmthodologiques concernant le concours du PCEM1, ainsi que sur les piges viter. Des figures et des complments de cours ont galement t ajouts, ainsiquun bon nombre de QCM corrigs. Enfin, la prsentation gnrale a t remaniepour rendre les contenus encore plus lisibles.Cet ouvrage sera galement utile toute personne dsirant ouvrir la chimie pure etfondamentale au domaine de la biologie, et trouver ainsi des exemples pour illustrerdes phnomnes et ractions souvent abstraites pour les tudiants.Jespre enfin que cet ouvrage permettra au plus grand nombre la russite dans leurstudes, et leur souhaite bon courage.Je tiens particulirement remercier les ditions DUNOD pour leur aide et leursconseils lors de la ralisation de cet ouvrage.Mes remerciements vont galement ma femme et mes enfants pour leur patiencedurant la rdaction de ce livre.

    Simon Beaumont

    L

  • Partie 1

    Les glucides

    ous tudierons les sucres simples, appels galement oses simplesou monosaccharides, sous leur forme linaire (Chap. 1), puis sous

    leur forme cyclique (Chap. 2). Ces sucres simples peuvent subir denombreuses ractions dans lorganisme et former des molcules drives(Chap. 3). Ils peuvent galement rentrer dans la composition de molculesplus complexes : les disaccharides (Chap. 4) et les polysaccharides(Chap. 5). Des molcules beaucoup plus complexes vont ensuite combinerces sucres avec des protines ou des lipides (Chap. 6).

    N

  • ObjectifsPlan

    2

    1 Reprsentation des monosaccharides

    De formule brute gnrale Cn(H2O)n, il existe plusieurs grandes varits de sucres1 : les sucres simples : monosaccharides ou oses ; les oligosaccharides : de 2 plusieurs units ; les polysaccharides de plusieurs milliers dunits ; les htrosaccharides constitus de molcules de sucre lies dautres types de

    molcules (protines, lipides par exemple) ; les drivs des oses qui correspondent souvent des sucres ayant subi des ractions

    chimiques (oxydations, rductions) sur une de leur fonction.Ce sont des molcules trs hydrophiles (polaires) grce aux fonctions alcools primaireset secondaires2.

    Cours1 Reprsentations et formules des sucres2 Les formes linaires3 Lpimrie

    Synthse

    Exercices et QCM

    Corrigs

    Connatre les deux familles de monosaccharides

    Matriser la reprsentation de Fischer des sucres

    Connatre les diffrentes formes disomries lies aux sucres

    1. Cette formule brute explique que les sucres ont t longtemps appels hydrates de carbone.2. La classe dune fonction sidentifie en observant le carbone porteur de la fonction et en comptant

    combien dautres atomes de carbone il est li (par exemple, sil est li deux carbones, le composest secondaire).

    Cours

  • Reprsentation des monosaccharides 1

    Dun

    od

    La

    phot

    ocop

    ie n

    on a

    utor

    ise

    est u

    n d

    lit.

    3

    Les oses ont une fonction rductrice qui est une fonction carbonyle : aldhydique : les sucres sont des aldoses ; ctonique : les sucres sont alors des ctoses.Si un aldose et un ctose possdent la mme formule brute, ils sont alors isomres defonction.

    1. REPRSENTATIONS ET FORMULES DES SUCRESLa reprsentation des sucres utilise des conventions lies la chimie, et dautres spci-fiques la biochimie.On dispose notamment de la reprsentation de Fischer qui permet de classer les osesen deux sries, D ou L.Ces rappels seront faits sur le sucre le plus important, le glucose.La reprsentation de Cram vue au lyce nest utilisable que pour des molcules poss-dant une structure simple ; or les oses tant constitus dun squelette carbon de 3 6 atomes de carbone, cette reprsentation est beaucoup trop lourde.Fischer a donc propos une reprsentation simple, mais qui obit des rgles prcises(Fig. 1.1) : on place la molcule de sucre avec la fonction rductrice vers le haut ; on place la chane carbone de telle sorte quelle nous apparaisse convexe (sur la

    molcule II ci dessous, lobservateur doit observer la molcule depuis la droite) ; on crase ensuite la molcule comme avec un rouleau ptisserie, et on obtient

    les fonctions hydroxyle rparties soit droite, soit gauche de la chane carbone.

    On classe ensuite les sucres daprs la position de lhydroxyle port par lavant-dernier carbone ; vers la droite, le sucre est de srie D, vers la gauche, le sucre est desrie L. Il est noter que la plupart des sucres naturels sont de la srie D.1

    Figure 1.1 Reprsentations du glucose utilisant successivement la reprsentation de Cram (I et II), et la projection de Fischer (III).

    1. Il ne faut pas confondre lappartenance la srie D ou L, et le caractre dextrogyre ou lvogyre(cest--dire la proprit que possde une molcule en suspension dans leau de faire dvier le plande polarisation de la lumire polarise) qui est une caractristique exprimentale non prvisible etqui se reprsente par un signe (+) ou () prcdent le nom du compos. Il existe par exemple dessucres de la srie D aussi bien dextrogyres que lvogyres.

    OH

    OH OHI OH

    OHHO

    OH

    OH

    H

    OH

    OH

    H

    HO

    H

    H

    II III

    OHCCH2OH

    6

    6

    54

    3

    2

    1

    6

    5

    4

    3

    2

    1

    521 43

    OH OHCCH2OH

    CH2OH

    CHO

  • Reprsentation des monosaccharides1

    4

    Remarque

    Nous verrons une autre reprsentation des sucres lorsque ceux-ci subissent unecyclisation.

    2. LES FORMES LINAIRES

    2.1. Les aldoses

    Le chef de file des sucres de la srie D est le D-glycraldhyde (Fig. 1.2). Lobtentiondes autres aldoses se fait en ajoutant un carbone juste aprs la fonction rductrice(Fig. 1.4).Lorsque la molcule possde n C*1, il existe 2n isomres. Inclus parmi les 2n, il y ales isomres de la srie D et ceux de la srie L (Fig. 1.5).

    Les aldoses les plus importants sont les aldohexoses. Ils possdent donc 4 carbonesasymtriques, ce qui donne 24 = 16 stroisomres. 8 sont de la srie D, et 8 de lasrie L. Parmi les 8 stroisomres de la srie D, lun correspond au D-glucose.

    Remarque

    La synthse de Kiliami Fischer permet de passer dun ose 1 carbone un ose (n + 1) carbone en utilisant lacide cyanhydrique. Ainsi, chaque tape, on ajouteun carbone asymtrique.

    La plupart des oses naturels appartiennent la srie D.

    1. Un carbone asymtrique correspond un atome de carbone reli quatre groupements diffrents, cequi entrane lexistence de deux stro-isomres appels nantiomres pour la molcule qui le contient.

    Figure 1.2 Reprsentations perspectives et de Fischer du D-glycraldhyde (I)et du L-glycraldhyde (II).

    I

    H

    HO 3

    2

    1

    CH2OH

    CHO

    H OH3

    2

    1

    CH2OH

    CHO

    HO H3

    2

    1

    CH2OH

    CHO

    II

    HO

    H 3

    2

    1

    CH2OH

    CHO

  • Reprsentation des monosaccharides 1

    Dun

    od

    La

    phot

    ocop

    ie n

    on a

    utor

    ise

    est u

    n d

    lit.

    5

    2.2. Les ctoses

    Il y a un C* en moins. Quand n = 0, il ny a pas de fonction alcool secondaire ; ilsagit de la DHA (dihydroxyactone). Cest un intermdiaire du mtabolisme dessucres (molcule dinterconversion dans le mtabolisme des sucres) (Fig. 1.5).

    Comme pour les aldoses, les ctohexoses sont les plus importants. Ils possdent 3 Casymtriques, ce qui donne 23 = 8 stroisomres. 4 sont de la srie D et 4 de lasrie L. Parmi les 4 de la srie D, lun correspond au D-fructose.Ce sucre a la particularit dtre utilis comme source dnergie par les cellulesgonadiques. On le trouve donc aussi bien dans les fruits que dans les spermatozodes.

    3. LPIMRIE

    Lorsque deux sucres ne diffrent que par la configuration dun seul carbone asym-trique, cest--dire par la position dun hydroxyle, on dit que ces deux sucres sontdes pimres. Lpimrie est donc une forme disomrie (Fig. 1.3).

    Remarque

    La filiation des sucres sarrte aux hexoses, mais on connat des cas raresdheptoses chez certains microorganismes bactriens, entrant dans la constitutionde lipopolysacharides (cf. Chap. 6).

    La DHA nest pas un sucre. Elle ne peut appartenir une srie, puisquelle nepossde pas de carbone asymtrique (C.Q.F.D.).

    Figure 1.3 D-mannose et D-glucose, pimressur le deuxime atome de carbone.

    OH

    O

    OH H

    OH H

    H OH

    H OH

    OH

    O

    H OH

    OH H

    H OH

    H OH

    D- mannose D-glucose

  • Reprsentation des monosaccharides1

    6

    Figure 1.4 Filiation des aldoses de la srie D. La mme filiation aurait pu tre faite pour la srie L.

    Figure 1.5 Filiation de la srie D des ctoses.

    D-(+)Glycraldhyde

    D-(-)Erythrose

    D-(-)Ribose

    En couleur, les sucres les plus abondants dans la nature

    D-(+)AlloseD-(+)Altrose

    D-(-)Throse

    D-(-)Arabinose

    D-(+)GlucoseD-(+)Mannose

    D-(-)Xylose

    D-(-)GuloseD-(-)Idose

    D-(-)Lyxose

    D-(+)GalactoseD-(+)Talose

    O

    O

    Dihydroxy-actone

    D-Erythrulose

    D-Ribulose

    En couleur les sucres les plus abondants dans la nature

    D-Psicose D-Fructose

    D-Xylulose

    D-Sorbose D-Tagatose

    O

    OO OO OOOO

    O

  • Reprsentation des monosaccharides 1

    Dun

    od

    La

    phot

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    est u

    n d

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    7

    Le galactose et le mannose diffrent lun de lautre par la position des hydroxylesalcooliques secondaires. Quels numros portent-ils ?

    Indiquer le nombre et le type de fonctions portes par une molcule de fructose.

    Expliquer pourquoi les sucres sont des molcules trs polaires. Quelle consquencemajeure prsente cette caractristique au niveau physiologique ?

    Faire apparatre les carbones asymtriques sur la molcule de fructose et sur cellede glucose.

    On sait quen prsence de certaines bases, on peut procder une interconversiondoses, cest--dire transformer un aldose en ctose, et rciproquement. Si ontraite par une solution alcaline de soude une solution aqueuse de fructose, quel(s)ose(s) sera(ont) form(s) ? Mannose. Galactose. Trhalose. Fructose. Psicose.

    Je sais dfinir Monosaccharide

    Aldoses et ctoses

    Carbone asymtrique

    Stroisomre

    Epimre

    Je connais Les sries D et L des sucres

    Le nombre de stroisomres dun sucre

    Les caractristiques des aldohexoses et des ctohexoses

    Quelques sucres dont le glucose et le fructose

    Je sais Calculer le nombre de stroisomres dun sucre partir de sa formule semi-dveloppe

    Nommer un sucre partir de sa formule de Fischer

    Synthse

    Exercices

    1

    2

    3

    4

    5

  • Reprsentation des monosaccharides1

    8

    Nommer les composs suivants :

    a. La plupart des oses naturels appartiennent la srie D. b. Le glycraldhyde possde deux fonctions alcool. c. Le L-ribose est un aldopentose. d. Le D-glucose et le D-galactose sont des isomres de fonction. e. Le glycraldhyde et la dihydroxyactone entrent dans la composition des

    polysaccharides.

    a. Cest un ctohexose. b. Il est le carburant essentiel des cellules animales. c. Il possde trois carbones asymtriques. d. Il possde une fonction actalique. e. ltat libre dans les cellules, il nest jamais phosphoryl. f. Il est trs soluble dans le sang.

    a. Cest un aldohexose. b. Il possde dix atomes dhydrogne. c. Il existe naturellement sous la forme dun isomre de la srie D. d. Sa pntration cellulaire est dclenche par linsuline. e. Il possde une masse molaire suprieure 300 daltons. f. Il oxyde la liqueur de Fehling chaud en donnant un prcipit rouge brique.

    a. Le glucose a un rle essentiel de carburant cellulaire chez les vgtaux.

    Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

    Laquelle (lesquelles) des affirmations suivantes relatives au glucose est (sont) exacte(s) ?

    Retrouvez la (les) proprit(s) du glucose.

    Parmi les propositions suivantes, lesquelles sont exactes ?

    6

    O

    OH

    H OH

    H OH

    OH

    H OH

    OH H

    H OH

    O

    OH

    OH

    O

    H OH

    OH H

    OH H

    H OH

    Questions choix multiples

    1

    2

    3

    4

  • Reprsentation des monosaccharides 1

    Dun

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    b. Le D-fructose est un isomre de fonction du D-mannose. c. Un aldohexose est constitu de cinq fonctions hydroxyles et dune fonction

    rductrice. d. Le glucose et le galactose sont pimres en C2. e. Le glucose circule dans le sang sous forme phosphoryle.

    a. Un ctohexose est compos de six carbones hydroxyls et dune fonctionctone.

    b. Un aldohexose est compos de quatre carbones hydroxyls et dune fonctionctone.

    c. Un aldopentose est compos de cinq carbones hydroxyls et dune fonctionaldhyde.

    d. Un ctotriose est compos de quatre carbones hydroxyls et dune fonctionctone.

    e. Un ctohexose comporte quatre fonction alcools secondaires.

    a. Si le groupe carbonyle est une extrmit de sa chane carbone, le mono-saccharide est une ctone et fait partie du groupe des ctoses.

    b. Les aldohexoses qui contiennent quatre carbones asymtriques, possdent16 stro-isomres.

    c. Dans tous les isomres D des monosaccharides, le carbone asymtrique leplus proche de latome de carbone du carbonyle possde la mme configurationque le carbone asymtrique du D-glycraldhyde.

    d. Les monosaccharides les plus simples sont deux trioses trois carbones : leglycraldhyde et la dihydroxyactone.

    e. Les oses sont souvent non ramifis.

    a. Le D-Gulose est un aldopentose. b. Le D-Talose est un ctohexose. c. Le D-Sorbose est un ctohexose. d. Le D-Ribose est un aldopentose. e. Le D-Allose est un aldohexose.

    a. Le glycraldhyde possde deux fonctions alcools. b. Le fructose et le sorbose sont deux pimres. c. La dihydroxyactone existe sous deux isomres optiques. d. Les oses sont des molcules hydrophobes. e. Les oses possdent toujours une fonction hmiactalique. f. Les oses peuvent tre classs en fonction du nombre datomes de carbone qui

    les constituent.

    Parmi les affirmations suivantes, lesquelles sont exactes ?

    Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

    Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

    Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

    5

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    7

    8

  • Reprsentation des monosaccharides1

    10

    a. 1 b. 2 c. 4 d. 8 e. 16

    a. Il contient une fonction alcool de plus sous forme linaire que sous formecyclique.

    b. Il peut colorer la liqueur de Fehling. c. Il est phosphoryl ds son entre dans la cellule. d. Cest lpimre en C2 du galactose. e. En solution aqueuse, il se cyclise en formant un cycle six carbones.

    a. Cest un ctohexose. b. Il ne peut pas colorer la liqueur de Fehling. c. Loxydation du groupe carbonyle par lion Cu+ est la base de la raction de

    Fehling. d. Il contient exactement les mmes atomes que le glucose dans les mmes

    proportions. e. Il est prsent dans le sperme, les fruits et les lgumes. f. Son autre nom est le lvulose.

    Quel est le nombre disomres du compos suivant ?

    Parmi les propositions suivantes concernant le glucose, laquelle (lesquelles) est (sont)exacte(s) ?

    propos du fructose, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ?

    9

    OH

    H OH

    H OH

    O

    OH

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  • Reprsentation des monosaccharides 1

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    ExercicesLes hydroxyles ports par les carbones 2 et 4.

    Une fonction ctone sur le carbone 2, deux fonctions alcools primaires sur lescarbones 1 et 6, trois fonctions alcools secondaires sur les carbones 3, 4 et 5.Cette question peut comporter un pige car nous verrons plus loin que les sucrespeuvent se cycliser, et donc vont modifier les fonctions chimiques qui permettentla cyclisation ; cest pourquoi si lintitul de la question parle de sucre cyclis ouen solution aqueuse, il faudra tenir compte de ces modifications (Chap. 2). De par la prsence dun grand nombre datomes doxygne trs lectrongatifs,les liaisons chimiques sont polarises, ce qui entrane la cration dune molculepolaire, cest--dire avec des ples positifs et ngatifs au sein de la molcule.Leau tant elle-mme une molcule polaire, il en rsulte que les sucres sont descomposs trs solubles dans tous les milieux aqueux (sang, liquide cytoplasmique).Pour le fructose, il sagit des carbones 3, 4 et 5 ; pour le glucose, des carbones 2,3, 4 et 5.L encore, si les sucres sont cycliss, nous verrons que le nombre datomes decarbone asymtriques est modifi (un de plus par rapport au sucre linaire).Linterconversion du fructose ne peut former que des isomres du fructose, qui deplus doivent tre pimres sur le C2 (lancien carbone qui portait la fonctionctose du fructose), soit dans la liste propose : le glucose et le mannose.Il sagit de trois sucres de la srie D, dans lordre lrythrose, le sorbose et legalactose.

    Questions choix multiples

    a. Pour les oses naturels. b. Car il possde une fonction alcool primaire et une secondaire, soit deux au

    total. c. Cela est vrai aussi bien pour le L-ribose que pour le D-ribose. d. Ils sont bien isomres, mais pimres. Pour tre isomres de fonction, il

    aurait fallu par exemple que lun soit un aldose et lautre un ctose (deuxfonctions chimiques diffrentes).

    e. Ce sont les prcurseurs des sucres nombre datomes de carbones plus lev,mais eux-mmes ne peuvent entrer dans la composition dun polysaccharide.

    a. Cest un aldohexose. b. c. Il possde sous sa forme linaire quatre carbones asymtriques. d. Mme cyclis, la fonction nouvellement forme est une fonction hmi-

    actalique (cf. Chap. 2).

    Corrigs

    1

    2

    3

    4

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    6

    1

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    D

    unod

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    a ph

    otoc

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    non

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    oris

    e es

    t un

    dlit

    .

    11

  • Reprsentation des monosaccharides1

    12

    e. Le glucose peut tre phosphoryl ce qui augmente notamment sa ractivitpour certaines voies mtaboliques.

    f. Cest une molcule trs polaire, donc trs soluble dans le sang qui est unmilieu aqueux.

    a. b. Douze atomes dhydrogne. c. d. Linsuline possde une action hypoglycmiante. e. Sa masse est de lordre de 180 daltons. f. Il donne bien un prcipit rouge brique avec la liqueur de Fehling chaud,

    mais il sagit dune rduction.

    a. Il sagit du fructose. b. Le premier est un ctohexose, le second un aldohexose. c. d. Ils sont pimres en C4. e. Il circule ltat non phosphoryl dans le sang ; par contre il est phosphoryl

    dans la cellule ce qui lui permet de ne plus ressortir, mais galement derentrer dans les chanes mtaboliques.

    a. Cinq carbones sont hydroxyls, un sixime porte la fonction ctone (lecarbone 2).

    b. Cinq carbones sont hydroxyls et la fonction est une fonction aldhyde. c. 4 carbones hydroxyls. d. Un triose ne comporte que trois carbones. e. Il y a cinq fonctions alcools, dont trois sont secondaires et deux primaires.

    a. La fonction ctone ne peut tre en bout de chane, car dans ce cas il sagitdune fonction aldhyde, et le sucre fait alors partie du groupe des aldoses.

    b. Les aldohexoses linaires possdent bien quatre carbones asymtriques, soit24 stro-isomres.

    c. Latome de carbone qui possde la mme configuration que celui du D-glycr-aldhyde est le plus loign de latome de carbone porteur du groupecarbonyle.

    d. Il sagit respectivement des prcurseurs des aldoses et des ctoses.

    e. Il ny a pas doses simples ramifis, ils sont donc toujours non ramifis. a. Cest un aldohexose. b. Cest galement un aldohexose. c. d. e.

    Attention cependant car au sens strict, la dihydroxyactone nest pasun sucre, bien que bon nombre dauteurs lindiquent comme telle.

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  • Reprsentation des monosaccharides

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    a. b. Ils diffrent par la configuration de deux carbones, et non pas dun seul. c. Elle na pas de carbone asymtrique. d. Ces molcules sont parfaitement hydrophiles grce un nombre trs

    important datomes doxygne. e. Dune part, les oses ne sont pas tous cycliss, et dautre part, les ctoses se

    cyclisent en formant une fonction hmictalique. f. On peut par exemple parler des hexoses pour les oses six carbones. On

    peut aussi classer les oses par leur fonction rductrice (aldoses ou ctoses).Ce compos prsente deux carbones asymtriques correspondants aux carbones 3et 4, puisque les carbones 1 et 5 portent deux hydrognes, et que le carbone 2 portela fonction ctone. Il possde donc 22 stro-isomres, soit quatre au total.

    a. La fonction alcool du carbone 5 a t engage dans la formation du cycle,et le groupement hydroxyle qui est apparu sur le carbone 1 nest pas unefonction alcool mais fait partie de la fonction hmiactalique.

    b. Le glucose, prsentant un caractre rducteur, peut former un prcipit rougebrique avec la liqueur de Fehling1 bleue lorigine.

    c. d. Il est bien lpimre du galactose, mais en C4. e. Le cycle contient cinq atomes de carbone et un atome doxygne.

    a. b. Tous les monosaccharides sont rducteurs. c. Il sagit de lion Cuivre II Cu2+. d. Le glucose et le fructose ont la mme formule brute. Ils sont isomres de

    fonction. e. On trouve videmment du fructose dans les plantes et les fruits (cest

    dailleurs de l quil a pris son nom), mais galement dans le sperme o ilsert de carburant aux spermatozodes lorsquils se trouvent dans les voiesgnitales.

    f. Il fut dabord appel lvulose car ce sucre tait lvogyre.

    1. La liqueur de Fehling contient un complexe du cuivre de couleur bleue, qui en prsence dun sucrerducteur forme un oxyde de cuivre Cu2O de couleur rouge.

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