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5.15 : Introduction aux glucides - Biologie

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Résumer les rôles que jouent les glucides dans les systèmes biologiques

Les glucides sont-ils bons pour vous ? On dit souvent aux personnes qui souhaitent perdre du poids que les glucides sont mauvais pour eux et doivent être évités. Cependant, les glucides sont une partie importante de l'alimentation humaine depuis des milliers d'années ; les artefacts des civilisations anciennes montrent la présence de blé, de riz et de maïs dans les zones de stockage de nos ancêtres.

Les glucides doivent être complétés par des protéines, des vitamines et des graisses pour faire partie d'un régime alimentaire bien équilibré. Côté calories, un gramme de glucides apporte 4,3 Kcal. A titre de comparaison, les graisses fournissent 9 Kcal/g, un ratio moins souhaitable. Les glucides contiennent des éléments solubles et insolubles; la partie insoluble est connue sous le nom de fibre, qui est principalement de la cellulose. La fibre a de nombreuses utilisations ; il favorise la régularité des selles en ajoutant du volume et il régule le taux de consommation de glucose dans le sang. Les fibres aident également à éliminer l'excès de cholestérol du corps. De plus, un repas contenant des céréales complètes et des légumes donne une sensation de satiété. En tant que source immédiate d'énergie, le glucose est décomposé au cours du processus de respiration cellulaire, qui produit de l'ATP, la monnaie énergétique de la cellule. Sans la consommation de glucides, la disponibilité de « l'énergie instantanée » serait réduite.

Éliminer les glucides de l'alimentation n'est pas la meilleure façon de perdre du poids. Un régime hypocalorique riche en grains entiers, fruits, légumes et viande maigre, associé à beaucoup d'exercice et à beaucoup d'eau, est le moyen le plus judicieux de perdre du poids.

Ce que vous apprendrez à faire

  • Distinguer les monosaccharides, disaccharides et polysaccharides
  • Identifier plusieurs fonctions majeures des glucides

Activités d'apprentissage

Les activités d'apprentissage de cette section sont les suivantes :

  • Structure et fonction des glucides
  • Autocontrôle : Glucides

Introduction

Les formules de nombreux glucides peuvent être écrites sous la forme d'hydrates de carbone, Cm(H2O)m, d'où leur nom. Les glucides sont une source majeure d'énergie métabolique, à la fois pour les plantes et pour les animaux qui dépendent des plantes pour se nourrir. Outre les sucres et les amidons qui remplissent ce rôle nutritionnel vital, les glucides servent également de matériau structurel (cellulose), de composant du composé de transport d'énergie ATP, de sites de reconnaissance à la surface des cellules et de l'un des trois composants essentiels de l'ADN et de l'ARN.

Les glucides sont appelés saccharides ou, s'ils sont relativement petits, des sucres. Plusieurs classifications des glucides se sont avérées utiles et sont décrites dans le tableau suivant.


Essai de biologie sur les glucides | Molécules organiques | La biologie

Êtes-vous à la recherche d'un essai sur les « glucides et leurs types » ? Trouvez des paragraphes, des essais longs et courts sur les « glucides et leurs types » spécialement écrits pour les étudiants des écoles et des collèges.

Essai n° 1. Introduction aux glucides :

Chimiquement, les glucides sont des molécules organiques dans lesquelles le carbone, l'hydrogène et l'oxygène se lient dans le rapport CX (H2O)oui, où x et y sont des nombres entiers qui diffèrent selon le glucide spécifique. Ce sont des composés réduits ayant de grandes quantités de groupes hydroxyle. La présence des groupes hydroxyle permet aux glucides d'interagir avec l'environnement aqueux et de participer à la formation de liaisons hydrogène, à la fois à l'intérieur et entre les chaînes.

Les glucides les plus simples contiennent également une fraction aldéhyde (appelée polyhydroxyaldéhydes) ou une fraction cétone (polyhydroxycétones). Les dérivés des hydrates de carbone peuvent contenir de l'azote/des, des phosphates et des composés soufrés. Les glucides peuvent également se combiner avec des lipides pour former des glycolipides ou avec des protéines pour former des glycoprotéines.

Les fractions aldéhyde et cétone des glucides à cinq et six atomes de carbone réagiront spontanément avec les groupes alcool présents dans les atomes de carbone voisins pour produire respectivement des hémiacétals ou des hémicétals intramoléculaires. Il en résulte la formation de cycles à cinq ou six chaînons.

Comme la structure cyclique à cinq chaînons ressemble à la molécule organique furane, les dérivés avec cette structure sont appelés furanoses. Ceux avec des cycles à six chaînons, ressemblent à la molécule organique pyrane sont appelés pyranoses et sont représentés par des diagrammes de style Fischer ou Haworth. La numérotation des carbones dans les glucides procède du carbone carbonyle, pour les aldoses, ou du carbone le plus proche du carbonyle, pour les cétoses.

Les anneaux peuvent s'ouvrir et se refermer, permettant une rotation autour du carbone portant le carbonyle réactif, donnant deux configurations distinctes (α et β) des hémiacétals et des hémicétals. Le carbone autour duquel se produit cette rotation est le carbone anomérique et ces deux formes sont appelées anomères. Les glucides peuvent changer spontanément entre les configurations α et - un processus connu sous le nom de mutarotation. Dans la projection de Fischer, la configuration place l'hydroxyle attaché au carbone anomérique vers la droite, vers l'anneau, tandis que dans la projection de Haworth, la configuration place l'hydroxyle vers le bas.

Les glucides peuvent exister dans l'une ou l'autre des deux conformations, déterminées par l'orientation du groupe hydroxyle autour du carbone asymétrique le plus éloigné du carbonyle. À quelques exceptions près, les glucides qui ont une importance physiologique existent dans la conformation D. Les glucides sont la principale source d'énergie du corps humain. Les animaux (y compris les humains) décomposent les glucides au cours du processus de métabolisme pour libérer de l'énergie.

Par exemple, le métabolisme chimique du sucre (glucose) est illustré ci-dessous :

Les glucides sont fabriqués par les plantes au cours du processus de photosynthèse. Les plantes prélèvent l'énergie de la lumière du soleil et la stockent dans des fractions glucidiques.

Tous les glucides peuvent être classés en monosaccharides, oligosaccharides ou polysaccha­rides. Deux à dix unités monosaccharidiques, liées par des liaisons glycosidiques, constituent un oligosaccharide. Les polysaccharides sont beaucoup plus gros et contiennent des centaines d'unités monosaccharides.

Essai n° 2. Classification des glucides :

Les monosaccharides sont des sucres simples, ayant 3 à 7 atomes de carbone. Ils peuvent être liés entre eux pour former des polysaccharides. Les cellules utilisent également des sucres simples pour stocker de l'énergie et construire d'autres types de molécules organiques. Les noms de la plupart des sucres se terminent par les lettres ‘ose’. Le glucose et d'autres types de sucres (fructose et galactose) peuvent être des molécules linéaires (C6H12O6) mais en solution aqueuse, ils prennent la forme d'un cycle.

Il existe deux isomères de la forme cyclique du glucose. Ils diffèrent par l'emplacement du groupe OH sur l'atome de carbone numéro 1. L'atome de carbone numéro 1 de la forme linéaire du glucose est attaché à l'oxygène sur l'atome de carbone numéro 5.

Les disaccharides sont composés de 2 monosaccharides réunis par une réaction de condensation.

Il existe trois disaccharides courants :

je. Le maltose (ou sucre de malt) est constitué de monomères de glucose. L'enzyme amylase digère les molécules d'amidon pour produire du maltose.

ii. Saccharose (ou sucre de canne) composé de glucose et de fructose. Les plantes synthétisent le saccharose pour le transporter vers les parties non photosynthétiques de la plante, car il est moins réactif que le glucose.

iii. Le lactose (ou sucre du lait) est composé de galactose et de glucose. On ne le trouve que dans le lait maternel.

(c) Polysaccharides:

Les monosaccharides peuvent être liés ensemble pour former des composés à longue chaîne appelés polysaccha­rides. Les blocs de construction monomères utilisés pour générer des polysaccharides peuvent varier dans tous les cas, cependant, le monosaccharide prédominant trouvé dans les polysaccharides est le D-glucose. Les polysaccharides qui sont composés d'un seul bloc de construction monosaccharide sont appelés homopolysaccharides, tandis que les polysaccharides composés de plus d'un type de monosaccharide, ils sont appelés hétéropolysaccharides.

Par exemple, l'amidon et le glycogène sont composés de monomères de glucose liés ensemble, produisant de longues chaînes. Ils remplissent la fonction de nourriture stockée, d'amidon dans les plantes et de glycogène chez les animaux, dans le foie et les muscles. Le glycogène est du poly (1-4) glucose avec 9 % (1-6) de branches (Fig. 3.5).

L'amidon est un long polymère (100s) de molécules de glucose, où tous les sucres sont orientés dans la même direction. L'amidon non ramifié est appelé amylose, tandis que l'amidon ramifié est appelé amylopectine. L'amylose est simplement des unités poly-(1-4) glucose dans une chaîne droite. En fait, la chaîne est souple et a tendance à s'enrouler en hélice. L'amylopectine est un poly(1-4) glucose avec environ 4% (1-6) de branches. Cela lui donne une structure moléculaire plus ouverte que l'amylose.

Comme il a plus d'extrémités, il peut être brisé plus rapidement que l'amylose par les enzymes amylases. L'amyolopectine est une forme d'amidon très similaire au glycogène, à l'exception d'un degré de ramification beaucoup plus faible (environ tous les 20 à 30 résidus). Un autre exemple de polysaccharide est la cellulose. La cellulose est un long polymère (100’s) de molécules de glucose. Cependant, l'orientation des sucres est peu différente. Dans la cellulose, toutes les autres molécules de sucre sont à l'envers. Le glyco­gen est différent de l'amidon et de la cellulose en ce que la chaîne de glucose est ramifiée ou "fourchue" (Fig. 3.6).


○ CO 2 + H 2 O + soleil → (CH 2 O)n + O 2

L'énergie stockée dans le glucose est utilisée pour fabriquer de l'ATP ● Lorsqu'une cellule a besoin d'énergie, elle décompose le glucose ● L'énergie captée est utilisée pour fabriquer de l'ATP : ○ (CH2O)n +O2 +ADP+Pi CO2 +H2O+ATP• L'énergie dans l'ATP est utilisé pour entraîner des réactions endergoniques et effectuer un travail cellulaire

Amidon : un polysaccharide de stockage dans les plantes 1. Les plantes stockent le sucre sous forme d'amidon ○ Composé de monomères -glucose ○ Forme une hélice 2. Les animaux stockent le sucre sous forme de glycogène ○ Stocké dans les cellules du foie et des muscles ○ Peut être décomposé en monomères de glucose pour l'énergie ○ Polymère de glucose hautement ramifié, presque identique à l'amidon Amidon : quelques ramifications, stockage d'énergie chez les plantes Glycogène : hautement ramifié, hautement soluble, stockage d'énergie à court terme chez les animaux

Cellulose : un polysaccharide structurel dans les plantes 3. La cellulose est un polymère structurel ○ Forme une couche protectrice autour des cellules végétales appelée paroi cellulaire ○ Chaque autre glucose est retourné, de sorte qu'il génère une molécule linéaire plutôt qu'un


5.15 : Introduction aux glucides - Biologie

Les glucides sont-ils bons pour vous ? On dit souvent aux personnes qui souhaitent perdre du poids que les glucides sont mauvais pour elles et doivent être évités. Certains régimes interdisent complètement la consommation de glucides, affirmant qu'un régime pauvre en glucides aide les gens à perdre du poids plus rapidement. Cependant, les glucides ont été une partie importante de l'alimentation humaine pendant des milliers d'années. Les artefacts des civilisations anciennes montrent la présence de blé, de riz et de maïs dans les zones de stockage de nos ancêtres.

Les glucides doivent être complétés par des protéines, des vitamines et des graisses pour faire partie d'un régime alimentaire bien équilibré. Sur le plan calorique, un gramme de glucides apporte 4,3 Kcal [1] . A titre de comparaison, les graisses fournissent 9 Kcal/g, un ratio moins souhaitable. Les glucides contiennent des éléments solubles et insolubles, la partie insoluble est connue sous le nom de fibre, qui est principalement de la cellulose. Les fibres ont de nombreuses utilisations, elles favorisent la régularité des selles en ajoutant du volume et elles régulent le taux de consommation de glucose dans le sang. Les fibres aident également à éliminer l'excès de cholestérol du corps. De plus, un repas contenant des céréales complètes et des légumes donne une sensation de satiété. En tant que source immédiate d'énergie, le glucose est décomposé au cours du processus de respiration cellulaire, qui produit de l'ATP, la monnaie énergétique de la cellule. Sans la consommation de glucides, la disponibilité de « l'énergie instantanée » serait réduite.

Éliminer les glucides de l'alimentation n'est pas la meilleure façon de perdre du poids. Un régime hypocalorique riche en grains entiers, fruits, légumes et viande maigre, associé à beaucoup d'exercice et à beaucoup d'eau, est le moyen le plus judicieux de perdre du poids.


4.4.2 Avantages des glucides

Les glucides sont-ils bons pour vous ? On dit souvent aux personnes qui souhaitent perdre du poids que les glucides sont mauvais pour eux et doivent être évités. Certains régimes interdisent complètement la consommation de glucides, affirmant qu'un régime pauvre en glucides aide les gens à perdre du poids plus rapidement. Cependant, les glucides ont été une partie importante de l'alimentation humaine pendant des milliers d'années. Les artefacts des civilisations anciennes montrent la présence de blé, de riz et de maïs dans les zones de stockage de nos ancêtres.

Les glucides doivent être complétés par des protéines, des vitamines et des graisses pour une alimentation bien équilibrée. Les glucides contiennent des éléments solubles et insolubles. La partie insoluble, connue sous le nom de fibre, est principalement de la cellulose. Les fibres ont de nombreuses utilisations, elles favorisent la régularité des selles en ajoutant du volume et elles régulent le taux de consommation de glucose dans le sang. Les fibres aident également à éliminer l'excès de cholestérol du corps en liant le cholestérol dans l'intestin grêle, en l'empêchant d'entrer dans la circulation sanguine et en le faisant sortir du corps par les selles. Les régimes riches en fibres réduisent également l'apparition du cancer du côlon. De plus, manger un repas contenant des céréales complètes et des légumes donne une sensation de satiété. En tant que source immédiate d'énergie, le glucose est décomposé au cours du processus de respiration cellulaire, qui produit de l'ATP, la monnaie énergétique de la cellule. Sans la consommation de glucides, la disponibilité de « l'énergie instantanée » est réduite. Un régime hypocalorique riche en grains entiers, fruits, légumes et viande maigre, associé à beaucoup d'exercice et à beaucoup d'eau, est le moyen le plus judicieux de perdre du poids.


Classification des glucides

1. Monosaccharides

Les monosaccharides sont des solides cristallins incolores qui sont librement solubles dans l'eau mais insolubles dans les solvants non polaires. La plupart ont un goût sucré. Les squelettes des monosaccharides courants sont des chaînes carbonées non ramifiées dans lesquelles tous les atomes de carbone sont liés par des liaisons simples. Dans cette forme à chaîne ouverte, l'un des atomes de carbone est doublement lié à un atome d'oxygène pour former un groupe carbonyle, chacun des autres atomes de carbone a un groupe hydroxyle. Si le groupe carbonyle est à une extrémité de la chaîne carbonée (c'est-à-dire dans un groupe aldéhyde), le monosaccharide est un aldose si le groupe carbonyle est à n'importe quelle autre position (dans un groupe cétone), le monosaccharide est un cétose. Les monosaccharides les plus simples sont les deux trioses à trois carbones : le glycéraldéhyde, un aldotriose, et la dihydroxyacétone, un cétotriose.

Les monosaccharides avec quatre, cinq, six et sept atomes de carbone dans leur squelette sont appelés, respectivement, tétroses, pentoses, hexoses et heptoses. Il existe des aldoses et des cétoses de chacune de ces longueurs de chaînes : aldotetroses et ketotetroses, aldopentoses et ketopentoses,
etc. Les hexoses, qui comprennent l'aldohexose D-glucose et le cétohexose D-fructose, sont les monosaccharides les plus courants dans la nature, les produits de la photosynthèse et les intermédiaires clés de la séquence de réaction centrale produisant de l'énergie dans la plupart des organismes. Les aldopentoses D-ribose et 2-désoxy-D-ribose sont des composants des nucléotides et des acides nucléiques. (Figure ci-dessous)

2. Disaccharides

Les disaccharides (tels que le maltose, le lactose et le saccharose) sont constitués de deux monosaccharides reliés de manière covalente par une liaison O-glycosidique, qui se forme lorsqu'un groupe hydroxyle d'une molécule de sucre, généralement cyclique, réagit avec le carbone anomérique de l'autre. Cette réaction représente la formation d'un acétal à partir d'un hémiacétal (comme le glucopyranose) et d'un alcool (un groupe hydroxyle de la deuxième molécule de sucre), et le composé résultant est appelé un glycoside.

Les liaisons glycosidiques sont facilement hydrolysées par l'acide mais résistent au clivage par la base. Ainsi, les disaccharides peuvent être hydrolysés pour donner leurs composants monosaccharides libres en les faisant bouillir avec de l'acide dilué. Les liaisons N-glycosyle relient le carbone anomérique d'un sucre à un atome d'azote dans les glycoprotéines et les nucléotides.

Formation de maltose : Un disaccharide est formé de deux monosaccharides (Glucose + Glucose = Maltose)

3. Oligosaccharides

Ce sont des sucres composés qui donnent 2 à 10 molécules de monosaccharides identiques ou différents lors de l'hydrolyse. En conséquence, un oligosaccharide produisant 2 molécules de monosaccharide lors de l'hydrolyse est désigné comme un dissaccharide, et celui produisant 3 molécules de monosaccharide comme un trisaccharide et ainsi de suite. La formule générale des disaccharides est :

Cn(H2O)n – 1 et celui des trisaccharides est Cn(H2O)n – 2 et ainsi de suite.

Quelques exemples sont :
Disaccharides – Saccharose, Lactose, Maltose, Cellobiose, Trehalose, Gentiobiose, Melibiose
Trisaccharides – Rhamninose, Gentianose, Raffinose (= Melitose), Rabinose, Melezitose
Tétrasaccharides – Stachyose, Scorodose
Pentasaccharide – Verbasque

La composition moléculaire des 3 oligosaccharides de légumineuses (à savoir, le raffinose, le stachyose et le verbascose) est indiquée ci-dessous :
α-Galactose (1–6) + α-Glucose (1–2) + β-Fructose = Raffinose
-Galactose (1–6) + -Galactose (1–6) + α-Glucose (1–2) + β-Fructose = Stachyose
-Galactose (1–6) + -Galactose (1–6) + α-Galactose (1–6) + α-Glucose (1–2) + β-Fructose = Verbasque

4. Polysaccharides

Ce sont également des sucres composés et donnent plus de 10 molécules de monosaccharides lors de l'hydrolyse. Ceux-ci peuvent être encore classés selon que les molécules de monosaccharides produites à la suite de l'hydrolyse de polysaccharides sont du même type (homopolysaccharides) ou de types différents (hétéropolysaccharides).

Leur formule générale est (C6H10O5)x.

Voici quelques exemples courants :
Homopolysaccharides –Amidon, Glycogène, Inuline, Cellulose, Pectine, Chitine
Hétéropolysaccharides – « Sucre soluble spécifique » du pneumocoque de type III, Acide hyaluronique, Chondrotine