Chimie des glucides

Les glucides sont une partie essentielle de l’alimentation des humains et des animaux. Les céréales, les fruits et les légumes sont des sources naturelles de glucides qui fournissent de l’énergie à l’organisme, notamment grâce au glucose, un sucre simple qui est un composant de l’amidon et un ingrédient dans de nombreux aliments de base. La formule stoechiométrique (CH₂O)_n, où n est le nombre de carbones dans la molécule, représenteles glucides. En d’autres termes, le rapport carbone/hydrogène/oxygène est de 1:2:1 dans les molécules de glucides. Cette formule explique également l’origine du terme « glucides » : les composants sont carbone (“carbo”) et eau (“hydrate”). Les glucides peuvent être classés en simples et complexes. Les monosaccharides et les disaccharides sont des glucides simples. Les polysaccharides sont des glucides complexes.

Monosaccharides

Les monosaccharides sont des sucres simples, dont le plus courant est le glucose. Dans les monosaccharides, le nombre de carbones varie généralement de trois à sept. Si le sucre a un groupe aldéhyde (le groupe fonctionnel avec la structure R-CHO), c’est un aldose, et s’il a un groupe cétone (le groupe fonctionnel avec la structure RC(=O)R’), il est un cétose. Selon le nombre de carbones dans le sucre, il peut s’agir de trioses (trois carbones), de pentoses (cinq carbones) et/ou d’hexoses (six carbones).

Le galactose et le fructose sont d’autres monosaccharides courants. Le glucose, le galactose et le fructose sont des monosaccharides isomères (hexoses), ce qui signifie qu’ils ont la même formule chimique mais ont des structures légèrement différentes. Le glucose et le galactose sont des aldoses, et le fructose est un cétose.

Les monosaccharides peuvent exister sous forme de chaîne linéaire ou de molécules en forme d’anneau. Dans les solutions aqueuses, ils sont généralement sous forme d’anneaux. Le glucose sous forme de cycle peut avoir deux arrangements différents de groupes hydroxyle (OH) autour du carbone anomérique (le carbone 1 qui devient asymétrique dans le processus de formation du cycle). Si le groupe hydroxyle est en dessous du carbone numéro 1 dans le sucre, il est en position alpha (α), et s’il est au-dessus du plan, il est en bêta ( β).

Disaccharides

Les disaccharides se forment lorsque deux monosaccharides subissent une réaction de déshydratation (ou une réaction de condensation ou une 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. C’est ce qu’on appelle une liaison glycosidique. Les liaisons glycosidiques (ou liaisons glycosidiques) peuvent être de type alpha ou bêta. Une liaison alpha est formée lorsque le groupe OH sur le carbone 1 du premier glucose est en dessous du plan du cycle, et une liaison bêta est formée lorsque le groupe OH sur le carbone 1 est au-dessus du plan du cycle. Le disaccharide le plus courant est le saccharose, ou sucre de table, qui est composé de monomères de glucose et de fructose.

Polysaccharides

Une longue chaîne de monosaccharides liés par des liaisons glycosidiques est un polysaccharide. La chaîne peut être ramifiée ou non ramifiée, et elle peut contenir différents types de monosaccharides. Le poids moléculaire peut être de 100 000 daltons ou plus selon le nombre de monomères joints. L’amidon, le glycogène, la cellulose et la chitine sont des exemples de polysaccharides.

Les plantes stockent l’amidon sous forme de sucres. Chez les plantes, un mélange d’amylose et d’amylopectine (tous deux des polymères de glucose) comprend ces sucres. L’amidon comprend des monomères de glucose qui sont reliés par des liaisons glycosidiques α 1-4 ou α 1-6. Les nombres 1-4 et 1-6 font référence au nombre de carbones des deux résidus qui se sont joints pour former la liaison.

Le glycogène est la forme de stockage du glucose chez l’homme et d’autres vertébrés et est composé de monomères de glucose. Le glycogène est l’équivalent animal de l’amidon et est une molécule hautement ramifiée généralement stockée dans les cellules du foie et des muscles. Chaque fois que la glycémie diminue, le glycogène se décompose pour libérer du glucose.

La cellulose est le biopolymère naturel le plus abondant. La cellulose comprend principalement la paroi cellulaire d’une plante. Cela fournit le support structurel de la cellule. Le bois et le papier sont principalement de nature cellulosique. Les monomères de glucose comprennent la cellulose qui lie β 1 à 4 liaisons glycosidiques

Ce texte est adapté de Openstax, Biologie 2e, Chapitre 3.4 : Glucides.