3 principales classifications des glucides et leur importance

Certains des principaux groupes sous lesquels les glucides sont divisés avec leurs structures chimiques et leurs fonctions sont les suivants:

Les glucides, ou saccharides, sont définis plus simplement comme polyhydroxy aldéhydes ou cétones et leurs dérivés.

Les composés organiques de ce groupe sont appelés ainsi car ils sont constitués d'hydrogène et d'oxygène, les deux derniers dans un rapport de 2: 1.

Les glucides sont largement distribués dans les tissus animaux et végétaux. Dans les cellules animales, elles se présentent principalement sous forme de glucose et de glycogène, alors que dans les plantes, la cellulose et l’amidon sont leurs principaux représentants.

Classification:

Les glucides sont divisés en trois groupes principaux:

(I) monosaccharides,

(II) Disaccharides et

(III) Polysaccharides.

I. Monosaccharides (sucres simples):

Les monosaccharides sont les sucres qui ne peuvent pas être hydrolysés sous une forme plus simple. Ils ont la formule empirique (CH ₂ O) n. Les monosaccharides les plus simples sont les trioses glyclycaldéhyde et la dihydroxyacétone.

En fonction du nombre d'atomes de carbone qu'ils possèdent, les sucres simples peuvent être subdivisés en différentes classes telles que les trioses, les tétroses, les pentoses, les hexoses ou les heptoses; et sous forme d'aldoses ou de cétoses, en fonction de la présence des groupes aldéhyde ou cétone. Les exemples sont:

Dans chaque catégorie, les sucres sont en outre distingués selon l'alignement à gauche ou à droite des groupes H et OH autour de l'atome de carbone adjacent au carbone terminal de l'alcool primaire (par exemple, le carbone 5 dans le glucose). Lorsque le groupe OH sur ce carbone est à droite, le sucre est un membre de la série D (Dextrorotatoire); quand il est à gauche, il fait partie de la série L (Laevorotatory).

La plupart des monosaccharides présents dans le métabolisme des mammifères sont de configuration D. Les composés qui ont la même formule structurelle mais diffèrent par leur configuration atomique sont appelés stéréoisomères.

Monosaccharides d’importance physiologique:

A. Trioses:

Ils se forment dans le corps lors de la dégradation métabolique des hexoses. Des exemples sont le glycéraldéhyde et la dihydroxyacétone.

B. Pentoses:

Ce sont des constituants importants des acides nucléiques et de nombreux coenzymes. Ils sont également formés en tant qu'intermédiaires au cours de certains processus métaboliques. Des exemples sont le ribose qui est un élément structural de l'ATP, des acides nucléiques et des coenzymes NAD, NADP et flavo-protéines; La ribulose; Arabinose et Xylose.

C. Hexoses:

Ils sont physiologiquement le plus important des mono-saccharides, par exemple, le glucose, le fructose, le galactose et le mannose.

(i) Glucose:

Il se trouve normalement dans les jus de fruits et se forme dans l'organisme par hydrolyse de l'amidon, du sucre de canne, du maltose et du lactose. Le glucose est le "sucre" du corps. La structure du glucose peut être représentée sous la forme de chaînes ou de cycles (structure à base de pyranose et d'hexagones avec cinq atomes de carbone et un oxygène; et de furanose, elle a une structure pentagone avec quatre atomes de carbone et un oxygène).

ii) fructose:

Il se produit naturellement dans les jus de fruits et le miel. L'hydrolyse du sucre de canne dans le corps donne également du fructose.

(iii) galactose:

Constituant des glycolipides et des glycoprotéines, il est synthétisé dans les glandes mammaires et hydrolysé pour produire le lactose du lait.

(iv) Mannose:

Il est obtenu par hydrolyse de mannosanes de plantes et de gommes. Le mannose est un constituant du polysaccharide prothétique des albumines, des globulines et des mucoprotéines.

Les pentoses et les hexoses existent aussi bien dans les chaînes ouvertes que dans les formes cycliques.

Monosaccharides dérivés:

Les monosaccharides sont modifiés de manière diverse pour former un certain nombre de substances différentes. Les dérivés importants sont:

(i) sucre désoxy):

La désoxygénation du ribose produit du désoxyribose. Ce dernier est un constituant des désoxyribotides présents dans l'ADN.

ii) sucres aminés:

Les monosaccharides ont un groupe amino - (NH ₂ ). La glucosamine forme de la chitine, de la cellulose de champignons, de l'acide hyaluronique et du sulfate de chondriotine. De même, la galactosamine est un composant du sulfate de chondriotine.

(iii) sucre acide:

L'acide ascorbique est un acide de sucre. L'acide glucuronique et l'acide galacturonique sont présents dans les mucopolysaccharides.

iv) alcool de sucre:

Le glycérol est impliqué dans la synthèse des lipides; Le mannitol est de l’alcool de stockage contenu dans certains fruits et algues brunes.

II. Disaccharides:

Les disaccharides sont constitués de deux monosaccharides reliés par une liaison glycosidique (COC). Leur formule générale est C _n (H ₂ O) _n-1. Les disaccharides les plus courants sont le maltose, le lactose et le saccharose.

i) maltose:

Il est formé en tant que produit intermédiaire de l'action des amylases sur l'amidon et contient deux résidus de D-glucose en liaison 1, 4. On le trouve en quantité détectable dans la plupart des graines et des tissus en germination où l'amidon est en train d'être décomposé.

ii) lactose:

Il se trouve dans le lait mais ne se produit pas autrement dans la nature. Il donne du D-galactose et du D-glucose par hydrolyse. Puisqu'il a un carbone anomère libre sur le résidu de glucose, le lactose est un disaccharide réducteur.

(iii) Le saccharose ou sucre de canne est un disaccharide de glucose et de fructose. L'hydrolyse du saccharose en D-glucose et D-fructose est souvent appelée inversion, car elle s'accompagne d'un net changement de la rotation optique de dextro à levo lors de la formation du mélange équimolaire de glucose et de fructose (ce mélange est souvent appelé sucre inverti). . Cette réaction est catalysée par des enzymes appelées invertases. Le saccharose est extrêmement abondant dans le monde végétal et est connu sous le nom de sucre de table.

iv) le tréhalose:

Il contient deux résidus de D-glucose et est un disaccharide non réducteur tel que le saccharose. C'est le sucre majeur que l'on retrouve dans les polymères de nombreux insectes.

III. Trisaccharides:

Un certain nombre de trisaccharides sont présents dans la nature. Le raffinose se trouve en abondance dans les betteraves à sucre et de nombreuses autres plantes supérieures. La mélézitose se trouve dans la sève de certains conifères.

IV Polysaccharides:

La plupart des glucides trouvés dans la nature se présentent sous forme de polysaccharides de poids moléculaire élevé. Ce sont des glucides complexes formés par polymérisation d'un grand nombre de monomères monosaccharidiques. Les polysaccharides sont aussi appelés glycanes.

Ils sont à longue chaîne qui peuvent être ramifiés ou non. Lors d'une hydrolyse complète avec des acides ou des enzymes spécifiques, ces polysaccharides donnent des monosaccharides et / ou de simples dérivés de monosaccharides. Selon la composition, les polysaccharides sont de deux types: les homopolysaccharides et les hétéropolysaccharides.

(i) Les homopolysaccharides ou homoglycanes sont les glucides complexes formés par polymérisation d'un seul type de monomères de monosaccharides. Par exemple, l'amidon, le glycogène et la cellulose sont composés d'un seul type de monosaccharide appelé glucose.

Selon l'unité monosaccharide impliquée, le polysaccharide est appelé glucane (à base de glucose), fructane (à base de fructose), xylane (à base de xylose), arabane (à base d'arabinose), galactane (à base de galactose), etc.

(ii) Les hétérpolysaccharides ou hétéroglycanes sont les glucides complexes qui sont produits par condensation de dérivés de monosaccharides ou de plus d'un type de monomère de monosaccharide, par exemple la chitine, la gélose, les peptidoglycanes, les arabanogalactanes, les arabanoxylanes, etc.

Selon leur fonction biologique, les polysaccharides sont de trois types principaux: le stockage, les structuraux et les mucopolysaccharides.

A. Polysaccharides de stockage:

Ces polysaccharides servent de réserve alimentaire. L'amidon, le plus abondant chez les plantes et le glycogène chez les animaux, se déposent généralement sous forme de gros granules dans le cytoplasme des cellules.

1. Amidon:

L'amidon (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) x est la principale source de glucides dans les aliments. On le trouve dans les céréales, les pommes de terre, les légumineuses et d'autres légumes. L'amidon naturel est insoluble dans l'eau et donne une couleur bleue avec une solution d'iode. C'est un polyglucane homosaccharide. L'amidon est constitué de deux composants, l'amylose et l'amylopectine.

(a) amylose (15-20%):

C'est une structure hélicoïdale non ramifiée constituée de résidus de glucose dans la liaison-l, 4.

(b) Amylopectine (80-85%):

Il est constitué de chaînes hautement ramifiées contenant 24 à 30 résidus de glucose par chaîne. Les résidus de glucose sont unis par la liaison os (1—> 4) glycosidique dans la chaîne et par la liaison (1—> 16) aux points de ramification.

2. Glycogène:

C'est le principal polysaccharide de stockage des cellules animales, l'homologue de l'amidon dans les cellules végétales. Le glycogène est particulièrement abondant dans le foie, où il peut atteindre 10% du poids humide. Comme l'amyl-pectine, le glycogène est un polysaccharide de D-glucose dans une liaison (1—> 4). Cependant, il est plus fortement ramifié; les ramifications se produisent environ tous les 8 à 12 résidus de glucose.

Les liaisons entre branches sont β (l -> 6). La partie droite est torsadée en hélice avec chaque tour ayant six unités de glucose. La distance entre deux points de ramification est de 10-14 résidus de glucose. Le glycogène est facilement hydrolysé par les am et les β amylases pour donner du glucose et du maltose, respectivement.

3. Inuline:

Il s’agit d’un polysaccharide de stockage des racines et tubercules de Dahlia et de plantes apparentées. L'inuline n'est pas métabolisée dans le corps humain et est facilement filtrée par les reins. Il est donc utilisé pour tester la fonction rénale, notamment la filtration glomélulaire.

B. Polysaccharide structural:

Ce sont des polysaccharides qui participent à la formation de la structure des parois cellulaires des plantes et du squelette des animaux. Les polysaccharides structuraux sont de deux types principaux; chitine et cellulose.

1. chitine:

Il s'agit d'un glucide complexe de type hétéropolysaccharidique qui se trouve en tant que composant structural des parois fongiques (cellulose fongique) et de l'exosquelette d'insectes et de crustacés. La chitine est un homopolymère de N-acétyl-D-glucosamine dans une liaison β (1 → 4) de configuration non ramifiée.

2. Cellulose:

Le polysaccharide structural et à paroi cellulaire le plus abondant dans le monde végétal est la cellulose, un polymère linéaire du D-glucose en liaison β (1 → 4). La cellulose est également présente chez certains invertébrés inférieurs. Il s'agit presque entièrement d'occurrence extracellulaire. Lors d'une hydrolyse complète avec des acides forts, la cellulose ne donne que du D-glucose, mais une hydrolyse partielle donne le cellobiose disaccharidique réducteur dans lequel la liaison entre les unités D-glucose est β (1 → 4).

La cellulose n'est liée ni par l'α ni par la β-amylase. Les enzymes capables d'hydrolyser les liaisons β (1 → 4) de la cellulose ne sont pas sécrétées dans le tube digestif de la plupart des mammifères; et par conséquent, ils ne peuvent pas utiliser la cellulose pour se nourrir. Cependant, les ruminants, par exemple la vache, peuvent utiliser la cellulose comme aliment, car les bactéries présentes dans le rumen forment l'enzyme cellulose qui hydrolyse la cellulose en D-glucose.

Les molécules de cellulose n'apparaissent pas isolément, mais un certain nombre de chaînes sont disposées de manière anti-parallèle étroite. Les molécules sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène intermoléculaires entre un groupe hydroxyle en position 6 des résidus de glucose d'une molécule et de l'oxygène glycosidique entre deux résidus de glucose de la molécule adjacente. Il existe également un renforcement intramoléculaire de la chaîne par la formation de liaisons hydrogène entre le groupe hydroxyle en position trois et un atome d'oxygène du résidu suivant.

C. Mucopolysaccharides:

Les mucopolysaccharides ou les mucilages sont assez communs chez les plantes et les animaux. Le mucopolysaccharide acide le plus abondant est l'acide hyaluronique présent dans les couches de cellules et dans la substance fondamentale extracellulaire des tissus conjonctifs des vertébrés.

L'unité répétitive de l'acide hyaluronique est un composé disaccharidique d'acide D-glucoronique et de N-acétyl-D glucosamine dans la liaison β (1—> 3). La chondroïtine est un autre mucopolysaccharide acide dont les dérivés d'acide sulfurique, la chondroïtine-4-sulfate et la chondroïtine-6 ​​sulfate, sont des composants structurels majeurs des enveloppes de cellules, du cartilage, des os et d'autres structures du tissu conjonctif chez les vertébrés.

Importance biologique des glucides:

1. Source d'énergie majeure:

Les glucides sont essentiels pour les animaux car ils les utilisent comme carburant respiratoire. Dans les cellules animales, les glucides sous forme de glucose et de glycogène constituent une source d'énergie importante pour les activités vitales.

2. Composants structurels des cellules:

Les glucides constituent un matériau de structure important chez certains animaux et chez les plantes, où ils constituent le cadre de la cellulose.

3. Rôle clé dans le métabolisme:

Les glucides jouent un rôle clé dans le métabolisme des acides aminés et des acides gras.

4. Fonctions spéciales:

Certains glucides ont une fonction très spécifique, par exemple le ribose dans les nucléoprotéines des cellules et le galactose dans certains lipides.