Lernzettel: Biochimie des glucides et lipides

📋 Plan du Cours

1. Familles et structure des glucides
2. Isomérie des oses
3. Oses à connaître et cyclisation
4. Dérivés des oses
5. Liaisons et diholosides
6. Amidon et glycogène
7. Structure des acides gras
8. Triglycérides et phospholipides
9. Sphingolipides et sphingolipidoses
10. Stérols et hormones stéroïdiennes

📖 1. Familles et structure des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Ose simple : Une courte chaîne carbonée non ramifiée d'au moins trois carbones portant une fonction carbonyle et des fonctions alcool.

★ À maîtriser

• Les glucides comprennent les oses simples, les dérivés d'oses, les diholosides constitués de deux oses et les polyosides constitués d'un grand nombre d'oses ou de dérivés d'oses.

• Un aldose porte une fonction aldéhyde en C1, tandis qu'un cétose porte une fonction cétone en C2.

Compléments

• Les oses sont nommés trioses, tétroses, pentoses ou hexoses selon qu'ils possèdent respectivement 3, 4, 5 ou 6 carbones.

📖 2. Isomérie des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Un carbone portant quatre substituants différents.

★ À maîtriser

• Un aldose à n carbones possède n−2 carbones asymétriques, tandis qu'un cétose à n carbones en possède n−3.

📌 En représentation de Fischer, un ose est de série D si le groupement OH du dernier carbone asymétrique est à droite, et de série L s'il est à gauche.

📌 Les énantiomères sont des images miroir non superposables, tandis que les diastéréoisomères ne sont pas des images miroir l'un de l'autre.

• Deux épimères sont des diastéréoisomères qui ne diffèrent que par la configuration d'un seul carbone asymétrique.

Compléments

• Le D-galactose et le D-glucose sont épimères en position 4, tandis que le D-mannose et le D-glucose sont épimères en position 2.

📖 3. Oses à connaître et cyclisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone anomérique : Le nouveau carbone asymétrique créé lors de la cyclisation d'un ose, correspondant au C1 des aldoses et au C2 des cétoses.

📝 Points essentiels

• Les principaux aldoses à connaître sont le D-glycéraldéhyde, le D-ribose, le D-glucose, le D-mannose et le D-galactose.

• Les principaux cétoses à connaître sont la dihydroxyacétone, la D-érythrulose, la D-ribulose, la D-xylulose et le D-fructose.

• En solution, un ose se cyclise par réaction de sa fonction aldéhyde ou cétone avec une fonction alcool, ce qui forme un hétérocycle pyranose ou furanose.

📌 L'anomère α possède le OH anomérique et le dernier carbone en trans, tandis que l'anomère β les possède en cis.

💡 Astuce mémo

Linéaire → cycle → carbone anomérique → α/β

📖 4. Dérivés des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide glucuronique : Formé par oxydation du β-D-glucose en position 6 et participe à la glucuronoconjugaison ainsi qu'à la constitution de certains glycosaminoglycanes.
• Osamine : Un ose dans lequel le groupement OH en C2 est remplacé par une fonction amine primaire NH2.
• Polyol : Obtenu par réduction de la fonction aldéhyde ou cétone d'un ose en fonction alcool.

★ À maîtriser

• La glucuronoconjugaison fixe l'acide glucuronique sur des substances insolubles dans l'eau, notamment certains médicaments, afin de les solubiliser dans le sang et les urines.

Compléments

• Le sorbitol est le produit de réduction du glucose, le mannitol celui du mannose et le glycérol celui du glycéraldéhyde.

📖 5. Liaisons et diholosides

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison O-glycosidique : Relie le carbone hémiacétalique d'un ose à une fonction alcool ou à la fonction hémiacétalique d'un autre ose, avec libération d'eau.

★ À maîtriser

• Un diholoside est réducteur lorsqu'il possède une fonction hémiacétalique libre et non réducteur lorsque ses deux fonctions hémiacétaliques sont engagées dans la liaison.

• Le lactose est composé de β-D-galactose et de D-glucose reliés par une liaison β1-4 et son hydrolyse par la lactase libère du glucose et du galactose.

• Le saccharose associe l'α-D-glucose et le β-D-fructose par une liaison α1-2, est présent dans la betterave et la canne à sucre et libère glucose et fructose par hydrolyse.

Compléments

• Le maltose est constitué de deux α-D-glucoses reliés par une liaison α1-4, provient de l'hydrolyse de l'amidon et libère deux glucoses sous l'action de la maltase.

📖 6. Amidon et glycogène

🔑 Notions clés & Définitions

• Amidon : Le polyholoside de réserve du glucose chez les végétaux et représente 50 % de l'apport glucidique alimentaire chez l'Homme.
• Glycogène : Le polyholoside de réserve du glucose chez les animaux, présent dans toutes les cellules mais abondant dans les hépatocytes et les cellules musculaires.

★ À maîtriser

📌 L'amylose représente environ 20 % de l'amidon et forme des chaînes de glucose non ramifiées en α1-4, tandis que l'amylopectine en représente environ 80 % et est fortement ramifiée.

• Le glycogène possède des liaisons α1-4 et α1-6, des embranchements tous les 8 à 12 glucoses et est fixé sur une protéine appelée glycogénine.

Compléments

• Dans l'amylopectine, les chaînes principales sont reliées par des liaisons α1-4 et les embranchements apparaissent tous les 6 glucoses par des liaisons α1-6.

📖 7. Structure des acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : R−COOH possède un groupement carboxylique hydrophile et une chaîne carbonée R hydrophobe.

★ À maîtriser

• Un acide gras saturé ne possède aucune double liaison, tandis qu'un acide gras insaturé possède une ou plusieurs doubles liaisons.

• La série oméga d'un acide gras insaturé est définie par la position de sa première double liaison en partant du carbone terminal ω.

• Le point de fusion d'un acide gras augmente avec le nombre de carbones et diminue avec le nombre de doubles liaisons.

• Les acides linoléique et linolénique sont indispensables car ils ne peuvent pas être fabriqués par l'organisme et doivent être apportés par l'alimentation.

Compléments

• Les acides gras naturels ont majoritairement un nombre pair de carbones et, chez l'Homme, les plus fréquents sont des acides gras à longue chaîne de 16 à 20 carbones.

📖 8. Triglycérides et phospholipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Triglycéride : Formé par estérification de trois acides gras sur une molécule de glycérol.
• Phospholipide : Contient un glycérol, deux acides gras estérifiant les carbones 1 et 2, un phosphate lié au carbone 3 et un alcool lié au phosphate.

★ À maîtriser

• Les triglycérides constituent une réserve énergétique stockée dans les adipocytes et assurent aussi une protection thermique ainsi que des fonctions de soutien ou de lubrification.

• La phospholipase A1 libère l'acide gras en C1, la phospholipase A2 celui en C2, la phospholipase C libère un diacylglycérol et un alcool phosphorylé, et la phospholipase D libère un alcool.

• Le clivage du PIP2 par la phospholipase C produit du diacylglycérol, qui active la protéine kinase C, et de l'IP3, qui augmente la concentration intracytoplasmique de Ca2+.

Compléments

• Les principaux phospholipides sont les phosphatidylsérines, phosphatidyléthanolamines, phosphatidylcholines ou lécithines, phosphatidylinositols et phosphatidylinositol-4,5-bisphosphates.

📖 9. Sphingolipides et sphingolipidoses

🔑 Notions clés & Définitions

• Céramide : Résulte de la fixation d'un acide gras sur la fonction amine en C2 de la sphingosine par une liaison amide.
• Sphingolipidose : Une pathologie due au déficit d'une enzyme de dégradation des sphingoglycolipides, entraînant l'accumulation d'un composé.

📝 Points essentiels

📌 Les cérébrosides portent un seul ose, tandis que les gangliosides portent de 2 à 20 résidus osidiques.

• La sphingomyéline est un phosphosphingolipide représentant 85 % des sphingolipides chez l'Homme et constituant de la substance blanche et de la gaine de myéline.

• La maladie de Gaucher est due à un déficit en β-glucosidase avec accumulation de glucosylcéramide, la maladie de Krabbe à un déficit en β-galactosidase avec accumulation de galactosylcéramide, la maladie de Fabry à un déficit en α-galactosidase avec accumulation de trihexosidecéramide, et la maladie de Tay-Sachs à un déficit en β-hexosaminidase avec accumulation de ganglioside GM2.

💡 Astuce mémo

Déficit enzymatique → accumulation → sphingolipidose

📖 10. Stérols et hormones stéroïdiennes

🔑 Notions clés & Définitions

• Stérol : Possède un noyau stérane et un groupement hydroxyle en C3.
• Cholestérol : Possède deux groupements méthyle en C10 et C13, une double liaison C5-C6, un OH en C3, une chaîne de 8 carbones en C17 et 8 carbones asymétriques.

📝 Points essentiels

• Le noyau stérane comprend trois cycles à six carbones et un cycle à cinq carbones.

📌 Le cholestérol libre est amphipathique grâce à son OH en C3, tandis que le cholestérol estérifié est totalement hydrophobe.

• Le cholestérol est précurseur des acides biliaires, des hormones stéroïdiennes et de la vitamine D, et il est transporté dans le sang par des lipoprotéines.

• Le cortisol est le glucocorticoïde majoritaire et possède des effets hyperglycémiant, immunosuppresseur et anti-inflammatoire, tandis que l'aldostérone est le minéralocorticoïde majoritaire.

• L'aldostérone favorise l'élimination urinaire des ions K+ et H+, la réabsorption des ions Na+ et participe au maintien de la pression artérielle.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des diholosides

Diholoside	Composition et liaison	Réducteur ou non	Hydrolyse
Lactose	β-D-galactose + D-glucose, β1-4	Réducteur	Lactase → glucose + galactose
Saccharose	α-D-glucose + β-D-fructose, α1-2	Non réducteur	Saccharases → glucose + fructose
Maltose	2 α-D-glucoses, α1-4	Réducteur	Maltase → 2 glucoses

Principales sphingolipidoses

Maladie	Enzyme déficiente	Composé accumulé	Troubles
Gaucher	β-glucosidase	Glucosylcéramide	Hépatiques et neurologiques
Krabbe	β-galactosidase	Galactosylcéramide	Neurologiques
Fabry	α-galactosidase	Trihexosidecéramide	Cutanés, rénaux et cardiovasculaires
Tay-Sachs	β-hexosaminidase	Ganglioside GM2	Neurodégénératifs