CHMI 3226 F Biochimie II - Métabolisme Semaine du 13 septembre Structure et métabolisme des glucides 1. Structure des glucides E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Glucides Suffixe: « ose » (p.ex.: glucose, fructose); Formule empirique: (CH2O)n, où n = 3 ou plus Comprennent les groupes fonctionnels suivants: Aldehyde (CHO) OU cétone (CO) Au moins 2 groupes alcools (OH) Chaînes d’au moins 3 carbones Aussi appelés saccharides: Monosaccharides: une unité monomérique Oligosaccharides: ~2-20 monosaccharides Polysaccharides: > 20 monosaccharides Glycoconjugates: sucres couplés à des protéines ou lipides Le métabolisme des sucres constitue le cœur du métabolisme: Production d’énergie: cycle de l’acide citrique Production de produits délicieux: fermentation Entreposage d’énergie: biosynthèse des lipides, du glycogène, de l’amidon Précurseurs de nombreux métabolites: acides aminés, nucléotides, hormones. E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Structure des Glucides Aldoses: C1 = aldehyde C1 = le plus oxydé C2 et autres: alcool Aldoses en C3: aldotriose Cétoses: C2 = cétone C2 = le plus oxydé Autres C = alcools Cétose en C3: cétotriose E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Stéréochimie des glucides Tous les sucres (sauf dihydroxyacétone) possèdent un carbone asymétrique = centre chiral; Donc: les glucides existent sous forme d’isomères optiquement actifs (énantiomères); Par convention: en représentation de Fisher, si le dernier carbone asymétrique du sucre possède: le OH à gauche : L-ose Le OH à droite: D-ose Tous les sucres du métabolisme sont d’orientation D. IMPORTANT: La nomenclature D et L n’indique en rien la direction de rotation de lumière polarisée: le D-glucose est dextrogyre (d’où son appellation dextrose), alors que le D-fructose est lévogyre. E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Stéréochimie des glucides * E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

D-aldoses Epimères: sucres différant dans la configuration d’un seul des centres chiraux; p.ex: D-erythrose est un épimère du D-thréose. E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

D-aldoses Épimères du D-ribose E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

D-aldoses 1 - Quels sont les sucres épimères du D-glucose? 2 - Quels sont les sucres énantiomères du D-galactose? 3 - Est-ce-que le D-mannose est dextrogyre ou lévogyre? E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

D-cétoses E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

D-cétoses E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

D-cétoses E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Cyclisation des monosaccharides Un groupe alcool et un groupe aldehyde/cétone peuvent réagir et former un hémiacétal (si CHO) ou un hémicétal (si CO); Cette réaction survient spontanément chez les monosaccharides, formant des composés cycliques. E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Cyclisation des monosaccharides E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Cyclisation des monosaccharides Les sucres cycliques à 6 atomes sont appelés pyrannoses: e.g. D-glucopyranose. Les sucres cycliques à 5 atomes sont appelés furanoses: D-fructofuranose Les sucres cycliques sont souvent représentés par projection de Haworth: O du cycle est placé en haut à droite et pénètre dans l’écran Les C situés en bas sortent de l’écran Les OH placés à droite dans la projection de Fisher sont situés en bas du cycle. Les OH placés à gauche dans la projection de Fisher sont situés en haut du cycle. E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Cyclisation des sucres Le glucose existe principalement sous forme cyclique, avec 64% de b-D-glucopyranose et 36% a-D-glucopyranose, le reste étant la forme glucofuranose et la forme linéaire. Toutes ces formes co-existent en équilibre. E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Cyclisation des monosaccharides Le carbone le plus oxydé (celui lié à la fois au groupe OH et à l’O du cycle) est nommé carbone anomère; Le carbone anomère constitue un nouveau centre chiral; La position du OH lié au C anomère différentie deux isomères du sucre: a si OH est en-dessous du sucre b si OH est au-dessus du sucre Parce que le C anomère peut facilement réduire des ions métalliques (Ag+, Cu+2), il est aussi appelé C réducteur. E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Cyclisation des monosaccharides E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Cyclisation des monosaccharides Exercice: dessinez la structure en projection de Haworth des sucres suivants: 1. b-D-mannopyrannose 2. a-D-fructofurannose 3. a-L-glucopyrannose E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Disaccharides Le carbone anomère des sucres peut réagir avec un groupe alcool d’un autre sucre, formant un disaccharide (dimère de sucre); La liaison acétal formée est appelée liaison glycosidique. Les disaccharides possèdent généralement un seul C anomère intact: celui-ci indique l’extrémité réductrice du disaccharide. Extrémité réductrice E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Polysaccharides Polymères de sucres composés de plusieurs monomères; Les unités de monosaccharides au sein d’un polysaccharides sont aussi appelées résidus; Homoglycans - homopolysaccharides contenant un seul type de monosaccharide; Hétéroglycans – hétéropolysaccharides comprenant différents types de monosaccharides; La longueur et la composition d’un polysaccharide peut varier au sein d’un population de ces molécules (donc: longueur n’est pas fixe). E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Polysaccharides E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Amidon et glycogène Forme d’entreposage du glucose chez les plantes (amidon) et les animaux (glycogène); Amidon: mélange de deux polymères de a-D glucose : Amylose: Liaisons glycosidiques a 14 Amylopectine: Liaisons glycosidiques a 14 branchements: a 16; à tous les 25 résidus de sucres; chaque branche possède environ 15 à 25 résidus. Glycogène: polymère de a-D glucose Branchements: a 16; branches sont moins nombreuses et plus petites que l’amylopectine. E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Structure de l’amylose E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Structure de l’amylopectine E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Action de l’amylase a-Amylase hydrolyse au hasard les liaison glycosidiques a-(14) internes (endoglycosidase) b-Amylase hydrolyse sucessivement à partir des extrémités non-reductrices (exoglycosidase) Donc, lors de la digestion: b-Amylase libère le glucose, et l’a-Amylase génère davantage de substrat pour la b-Amylase. Extrémité réductrice E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Cellulose Homopolymère de glucose (300 à 15,000 résidus); Pas de ramifications; Liaison glycosidique b 14; Liaison b14 ne peut être hydrolysée que par la cellulase, une enzyme retrouvée uniquement chez les ruminants. Formation de liaisons hydrogènes entre molécules de cellulose: formation de fibres très résistances; E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010

Cellulose E.R. Gauthier, Ph.D. Université Laurentienne Biochimie II – A2010