Partie II : Les biomolécules

1. Partie II : Les biomolécules Chapitre : Les glucides Chapitre : Les lipides Chapitre : Les protéines

2. Les biomolécules Chapitre II : Les glucides I. Définitions générales : Fonctions: • Un rôle énergétique ( glucose ) • Une forme de réserve ( amidon, glycogène ) • Un rôle structural ( cellulose, callose ) • un rôle informationnel ( les glycanes des glycoprotéines et glycolipides constituent des signaux de reconnaissance ) Formule globale Cn(H2O)n, d'où le nom d'hydrates de carbones.On écrit plutôt CnH2nOn • On classe les glucides en : • Oses qui sont les unités de base des glucides. • Les Osides, sont composés de plusieurs oses. ( polymères d’oses ) • en Holosides composés d'oses uniquement •     et en Hétérosides composés d'oses et de molécules dites aglycones relevant d'autre fonctions chimiques • Selon leur taille les osidessont classés en: •        Jusqu’à 10 molécules se sont des Oligosides ( holigoholosides ou holigohétérosides ) • en dessus de 10 molécules d’oses, ce sont des et Polyosides comportant un grand nombre d'oses jusqu'à 3000. ( polyholoside – polyhétéroside )

3. Les biomolécules Chapitre I Les glucides II Les oses • Définition : Ils sont constitués d’une chaîne carbonée avec de nombreuses fonctions alcool et une fonction réductrice ( aldéhyde ou cétone ). ALDOSE : Le glucose Formule brute : C6H12O6 CETOSE : Le fructose Formule brute : C6H12O6 Fonction aldéhyde Fonction alcool ( hydroxyle ) Fonction cétone

4. On classe les oses en fonction du nombre de carbone et de la position des fonctions alcools.

5. B. Différences entre les oses en fonction du nombre de carbone et de la position des carbones ( cas des aldoses ) – Synthèse de kiliani fisher

7. C. QU’est-ce qu’un Stéréo-isomères ? En chimie organique, on parle d'isomérie lorsque deux molécules possèdent la même formule brute mais ont des formules semi-développées ou des formules développées différentes. Lorsque des isomères sont symétriques dans un miroir alors on parle d’Enantiomères. Différentes catégories de stéréoisomères : Les deux stéréoisomères qui diffèrent par la configuration :-d'un seul carbone asymétrique sont des épimères (exemple : le mannose est l'épimère en C2 du glucose)-de tous les carbones asymétriques (images en miroir) sont des énantiomères (exemple : D et L glucose)-de plus d'un carbone mais pas de tous sont des diastéréoisomères (exemple : mannose et galactose)-du carbone C1 (anomérique) sont des anomères (exemple : a et b glucose).

8. D. Cyclisation des oses : • Lorsque le nombre de carbones est supérieur à 4, les fonctions réductrices des oses ( la fonction aldéhyde ou la fonction cétose ) réagissent avec une des fonctions hydroxyle du 5ème ou 6ème carbone. • On passe de la forme linéaire ( représentation de Fisher ) à la forme cyclique ( représentation de Haworth ). • Voir les cyclisations à part

9. Localisation du pont osidique : • Utilisation d’acide formique ( IO4- ) Une molécule qui coupe les liaisons covalentes C-C quand les carbones portent des hydroxyles. • En fonction des molécules d’acides formiques libérées, et des composés formés, on peut déduire de la localisation du pont. • Exemples ( cf classeur de cours ):

10. Ecrire la formule selon Haworth des oses suivants a -D-galactopyranose a-D-galactofuranose a-D-glucopyranosyl a (1-4) D-glucopyranose b-D-galactopyranosyl b (1-4)-Glucopyranose a-D-glucopyranosyl (1 - 2) b -D-fructofuranose a-D-galactopyranosyl (1- 6) a-D-galactopyranosyl (1- 6) a-D-Glucopyranosyl (1- 2) D-Fructofuranoside a-D-galactopyranosyl (1- 6)-a-D-glucopyranosyl- (1- 2)-b -D-fructofuranose

11. Réponses D-glucopyranosyl a (1-4) D-glucopyranose a -D-galactopyranose D-galactopyranosyl b (1-4)-Glucopyranose a-D-galactofuranose D-glucopyranosyl a -(1 - 2) b -D-fructofuranose

12. a-D-galactopyranosyl (1- 6) a-D-galactopyranosyl (1- 6) a-D-Glucopyranosyl (1- 2) D-Fructofuranoside

13. a-D-galactopyranosyl (1- 6)-a-D-glucopyranosyl- (1- 2)-b -D-fructouranose

14. Les biomolécules Chapitre I : Les glucides III. Les osides • Les Osides correspondent à l’association de plusieurs oses : • en Holosides composés d'oses uniquement •     et en Hétérosides composés d'oses et de molécules dites aglycones relevant d'autre fonctions chimiques • Selon leur taille les osidessont classés en: •         Oligoosides ou oligosaccharides comportant un nombre d'oses restreint <10    ( oligoholoside – oligo hétéroside )     • et Polyosides ou polysaccharides comportant un grand nombre d'oses jusqu'à 3000. ( polyholoside – polyhétéroside )

15. Les biomolécules A.Quellques DIHOLOSIDES Le saccharose est composé de glucose et de fructose. Molécule très stable car les fonctions réductrices sont bloquées. Les sucres sont transportés dans la sève des végétaux sous cette forme. Présent dans la canne à sucre, la betterave et d’autres végétaux. Grande importance économique. Le maltose est un produit de la dégradation de l’amidon. Il est constitué de 2 molécules de glucoses.

16. Les biomolécules Le lactose est constitué de glucose et de galactose. Présent dans le lait. C. Les polyHOLOSIDES Ce sont des polymères de masse molaire très élevée, résultant de la condensation d'un grand nombre de molécules d'oses. Ce sont la cellulose, l'amidon et le glycogène. Cellulose C'est le constituant de la paroi des cellules végétales. Le coton, comme le papier filtre, est constitué de 98% de cellulose. Le bois et la paille en contiennent 50%. Son hydrolyse fournit du cellobiose, puis du glucose. L'homme ne peut l'assimiler, mais les ruminants y arrivent par voie enzymatique. Enchaînement de glucose avec une liaison β entre le C1 et C4

17. Les biomolécules Amidon Il est composé d'amylose pour 20% et d'amylopectine pour 80%. Comme la cellulose l'amylose est un polymère linéaire du glucose. Mais la liaison entre le C1 et C4 est de type alpha et non β. L'amylopectine est une chaîne ramifiée. Elle présente une liaison sur le C1 /C6 toutes les 20 à 25 unités glucoses.

18. Les biomolécules GLYCOGENE • Le glycogène est constitué : • De chaînes de résidus glucose reliées par une liaison a-1,4 ; • - Les chaînes sont reliées entre elles par des branchements a-1,6

19. C. Détermination de la structure d’un polyholoside. • 1. Détermination de l’ensemble des oses présents : Réalisation d’une chromatographie: Voir animation

21. 2. Identifier le mode de liaison alpha ou béta des oses présents : Utilisation d’enzyme spécifique de liaison précises appelées osidases Exemples : • Alpha glucosidase • Béta galactosidase • …

22. 3. Détermination de la position des liaisons : • Voir l’exemple du lactose

23. Exemple : découverte du lactose • La chromatographie met en évidence la présence de deux oses : • Le galactose • Le glucose • 2. Seule la béta galactosidase coupe la liaison entre les oses  Présence de béta galactose lié à du glucose.

24. On réalise : • - La méthylation ( traitement par ICH3/NaH ) du diholoside provoque la fixation de – CH3 partout où il y a un – OH libre. ( en fait, l’hydroxyle pris dans la liaison osidique ou le pont osidique ne seront pas méthylées ). • - L’hydrolyse acide HCl va rompre les liaisons entre les oses. • - La réduction par NaBH4 va rompre les liaisons osidiques. • - Eventuellement une acétylation ( CH3CO)2O va remplacer les hydroxyles encore libres par de l’acétyle – CO – CH3 • On obtient du : • 2- 3 – 4 - - 6 Tétraméthyl galactose • 1- 2 – 3 - - - 6 Tétraméthyl glucose • Conclusion : • Le cycle du galactose est réalisé au niveau du carbone 5 Et iL est lié par la carbone 1 à l’autre composé. • - Le cycle du glucose au niveau du carbone 5 ( le glucose est sous forme pyrane ) Et il est lié par le carbone 4.

25. Entrainement : • L’hydrolyse d’un oside libère 3 oses : • Le galactopyranose • Le glucopyranose • Le fructofuranose • On a pu couper les oses avec : • Une alpha galactosidase • Une béta glucosidase • Une béta fructosidase • On réalise une méthylation ( traitement par ICH3/NaH ) suivie d’une hydrolyse acide et d’une réduction au NaBH4 • On obtient : • 2,3,4,6 tétraméthyle galactose • 2,3,4 triméthyl glucose • 1,3,4,6 tétraméthyl fructose • Réaliser la formule cyclique de cet oside Et nommer le. ( correction dans classeur de cours biochimie ) • :

26. II.3 Les HETEROSIDES Les hétérosides ou glycosides, sont constitués de sucres et de molécules appartenant à d'autres fonctions appelées aglycones. C'est le cas de l'amygdaline présente dans les amandes amères et certains noyaux de fruits. La coniférine est trouvée dans la sève des conifères. La chitine élément constitutif de la cuticule des insecte, les acides nucléiques qui sont la base de l’ADN...

27. C’est aussi le cas des nucléotides constitués d’un ose, d’une base et d’au moins un phosphate : • AMP, ATP, ADP, GTP… Acides nucléiques Polymère de nucléotides )