GLUCIDES

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Les glucides, les lipides et les protides sont les trois grandes familles de composés naturels dont le rôle biologique est fondamental. Glucides est le nom moderne de ce que l'on appelait autrefois « saccharides ». En fait, les glucides comprennent, outre des matières naturelles sucrées, dont le type est la saccharose, un certain nombre d'analogues purement synthétiques et de nombreux dérivés, naturels pour la plupart. On les divise en trois classes : oses, holosides, hétérosides. Seuls les oses ne sont pas hydrolysables. L'hydrolyse des holosides fournit exclusivement des oses ou des mélanges d'oses, alors que celle des hétérosides donne, à côté d'un ou plusieurs oses, une ou plusieurs molécules d'aglycones qui ne sont plus des oses.

Glucides : classification

Dessin : Glucides : classification

Classification des glucides. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Bien que la structure des glucides soit souvent complexe, leur chimie ne fait intervenir que deux fonctions fondamentales : la fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone) et la fonction alcool.

Les oses se divisent en « oses normaux » dont la formule « linéaire » est CH2OH−(CHOH)n-2−CHO pour les aldoses (> 3) ou CH2OH− (CHOH)n-3−CO−CH2OH pour les cétoses (avec n > 4). Les « oses anormaux » sont également nombreux. Ils diffèrent des premiers par l'absence d'une ou de plusieurs fonctions alcool remplacées par des fonctions hydrocarbure (désoxyoses), la place différente du groupe cétonique dans le cas des cétoses, la ramification éventuelle de la chaîne qui fait apparaître deux fonctions alcool primaire et une fonction alcool tertiaire, l'oxydation plus profonde (osones), qui crée plusieurs fonctions carbonyles, l'impossibilité d'une cyclisation (oses trop pauvres en carbone).

Les oses normaux ont pour formule brute (CH2O)n ; les holosides qui en dérivent s'écrivent Cn(H2O)p(p<n). Cette remarque les avait fait désigner autrefois par « hydrates de carbone », nom impropre ; il exclut en effet les désoxyoses qui gardent un grand nombre des propriétés des oses normaux, et s'applique à des composés qui n'ont plus que de lointains rapports avec les oses.

Au sein du métabolisme des glucides, le D-glucose joue un rôle fondamental dans le fonctionnement des êtres vivants : c'est un générateur d'énergie facilement utilisable (dans un organisme animal, un gramme de glucides produit 17,1 kilojoules, cependant qu'un gramme de lipides, de densité plus faible, en fournit 37,6). Cette énergie, transitoirement conservée sous forme de substances « riches en énergie », dont le principal représentant est l'adénosine-triphosphate (ATP), peut être restituée par couplage de réactions d'hydrolyse de l'ATP en ADP (adénosine-diphosphate) ou AMP (adénosine-monophosphate) avec des réactions qui consomment de l'énergie. D'autre part, le métabolisme du glucose fournit un matériel de base pour la synthèse de substances indispensables à l'activité cellulaire : ribose (acides nucléiques), ribulose-1,5-diphosphate (assimilation chlorophyllienne), inositol (phospholipides), acide ascorbique (vitamine C de certains animaux), acides aminés (alanine, acides aspartique et glutamique), noyau benzénique (phénylalanine, tyrosine, tryptophane) et éventuellement acides gras (lipides) et stérols (membranes cellulaires, hormones...).

Oses

On peut les définir à partir des hexoses C6H12O6 dont le plus connu est le D-glucose.

Glucose

Le glucose constitue des efflorescences à la surface des fruits secs (raisin, figue). C'est le principal constituant du miel. Il se forme dans l'hydrolyse de nombreux holosides, polyosides, hétérosides.

L'industrie le prépare par hydrolyse acide de l'amidon. L'hydrolysat, neutralisé, est concentré sous vide ; on obtient le « glucose massé ». Celui-ci est purifié, après redissolution, passage au noir animal, et recristallisation. On obtient le glucose pur du commerce, constitué de cristaux blancs, mais qui est généralement un mélange de trois formes : le glucose-α hydraté, obtenu pur par une recristallisation très lente de solutions saturées ; le glucose α-anhydre résultant de l'élimination sous vide de l'eau d'hydratation du précédent ; le glucose-β qui se dépose lors d'addition d'éthanol aux solutions aqueuses saturées.

Les solutions fraîches de glucose-α ont un pouvoir rotatoire de + 1120 ; celles de glucose-β, de + 190 ; mais, après 24 heures environ, les deux solutions ont un même pouvoir rotatoire de + 520. Il existe donc, en solution, un équilibre entre les glucoses α et β. Ce phénomène porte le nom de « mutarotation ». Si on admet que les glucoses α et β sont les seuls constituants de la solution, on voit que le glucose-β est, en gros, deux fois plus abondant que le glucose-α à l'équilibre.

Les glucoses (α-anhydre et β) ont des points de fusion différents, voisins de 155 0C. Le glucose hydraté fond un peu au-dessus de 100 0C, sans point de fusion défini.

Établissement de la formule chimique

L'analyse et la cryoscopie assignent au glucose la formule brute C6H12O6. Il est transformé en hexane normal, par chauffage en tube scellé avec de l'eau, de l'acide iodhydrique et du phosphore rouge (réduction universelle de Marcelin Berthelot), ce qui montre que les 6 carbones sont disposés linéairement.

L'hydrogénation catalytique transforme les glucoses α ou β en un hexa-alcool, le sorbitol (CH2OH−(CHOH)4−CH2OH) ; cela fait pressentir que les glucoses sont des aldéhydes ou des cétones provenant, théoriquement, de la déshydrogénation partielle du sorbitol, soit :

Or, les glucoses α ou β s'oxydent (Br2 + H2O) en un acide, l'acide gluconique, à 6 atomes de carbone ; d'ailleurs l'oxydation plus poussée (HNO3) conduit à un diacide, l'acide saccharique ayant, lui aussi, 6 atomes de carbone.

Ces constatations tendent à démontrer l'existence d'une fonction aldéhyde, qui semble également attestée par la formation, sous l'influence de l'hydroxylamine, d'une oxime déshydratable en nitrile (réaction qui permet de distinguer les aldéhydes des cétones).

Réactions 1 à 4

Dessin : Réactions 1 à 4

tabl. 1 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Mais d'autres arguments sont beaucoup moins favorables. Traités par ICH3 en milieu alcalin, les glucoses α et β sont transformés en dérivés pentaméthylés qui devraient être :

Or, d'une part les glucoses α et β conduisent à des dérivés pentaméthylés différents et non en équilibre entre eux ; d'autre part ces dérivés pentaméthylés ne sont pas réducteurs et ne présentent aucune des propriétés des aldéhydes.

De plus, on connaissait des diastéréo-isomères (isomères optiquement actifs ne différant que par les positions des substituants d'un carbone asymétrique) naturels du glucose (mannose, galactose) ; à la formule (1), qui comprend 4 carbones asymétriques, correspondent 16 diastéréo-isomères. La première hypothèse était de considérer les glucoses α et β comme deux de ces diastéréo-isomères. Mais si l'on considère comme tels les isom [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 17 pages

Médias de l’article

Glucides : classification

Glucides : classification
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Réactions 1 à 4

Réactions 1 à 4
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Emil Fischer

Emil Fischer
Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

photographie

Polyholosides

Polyholosides
Crédits : Encyclopædia Universalis France

diaporama

Afficher les 10 médias de l'article


Écrit par :

  • : professeur de biochimie à l'université de Toulouse-III
  • : professeur à la faculté des sciences de Paris, à l'École centrale des arts et manufactures de Paris et à l'École normale supérieure de Fontenay-aux-Roses
  • : Manager, Pioneering Research Department, Weyerhaeuser Cy, Seattle, États-Unis
  • : regent's professor of chemistry, Ohio State University, États-Unis

Classification

Autres références

«  GLUCIDES  » est également traité dans :

ÉTUDE DES SUCRES ET DES PEPTIDES

  • Écrit par 
  • Arnaud HAUDRECHY
  •  • 207 mots
  •  • 1 média

Élève d'Adolf von Baeyer, l'Allemand Emil Hermann Fischer (1852-1919) soutient à Strasbourg une thèse en partie consacrée à l'étude d'hydrazines, ce qui l'amène à étudier ultérieurement les sucres (glucides), à Würzburg, en 1888. Après avoir montré la structure aldéhydique du glucose, il synthétise, en 1901, des phénylhydrazones et osazones, com […] Lire la suite

ALIMENTATION (Aliments) - Classification et typologie

  • Écrit par 
  • Ambroise MARTIN
  •  • 4 566 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Sucre et produits sucrés »  : […] Cette catégorie d'aliments inclut le sucre pur de cuisine (ou saccharose, chimiquement bien défini) et les produits dont l'ingrédient majoritaire est le sucre ou un analogue. La caractéristique organoleptique principale est donc le goût sucré. Chimiquement, ces sucres ont une structure simple. Ils sont donc rapidement absorbés et métabolisés, induisant une réponse de l'organisme rapide et import […] Lire la suite

ALIMENTATION (Comportement et pratiques alimentaires) - Évolution de la consommation

  • Écrit par 
  • Pierre COMBRIS
  •  • 4 310 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Croissance économique et changement alimentaire »  : […] Cette évolution profonde de la consommation alimentaire n'est pas spécifique à la France. Elle s'est produite dans tous les pays développés à des rythmes divers liés à la temporalité et aux aléas de la croissance économique. En Angleterre, par exemple, le début du processus est contemporain de la révolution industrielle. Dès la fin du xviii e  siècle, la structure de l'alimentation se transforme […] Lire la suite

AMINOACIDES ou ACIDES AMINÉS

  • Écrit par 
  • Pierre KAMOUN
  • , Universalis
  •  • 3 484 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Rôle dans la néoglucogenèse et la cétogenèse »  : […] Les copules carbonées des aminoacides gluco-formateurs rejoignent le métabolisme glucidique et peuvent conduire au glucose puis au glycogène : cette formation de glycogène à partir des aminoacides entre dans le cadre de la néoglucogenèse qui est sous la dépendance des hormones gluco-corticostéroïdes. Un second groupe d'acides aminés comprenant leucine, isoleucine, phénylalanine, tyrosine est di […] Lire la suite

ANTIGÈNES

  • Écrit par 
  • Joseph ALOUF
  •  • 7 372 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Polyosides »  : […] Les polyosides (polysaccharides dans la terminologie anglo-saxonne) sont des polymères à structure ordonnée, constitués par des motifs monomériques et donc des épitopes identiques se répétant à des intervalles réguliers le long de la macromolécule. Les motifs constitutifs y sont des oses ou des osides (ou des dérivés de ces molécules). Les polyosides, dont la masse moléculaire peut atteindre pa […] Lire la suite

BERTRAND GABRIEL (1867-1962)

  • Écrit par 
  • Jean LAVOLLAY
  •  • 1 088 mots

Chimiste français, Gabriel Bertrand fut, sans doute, parmi les savants de son époque, celui dont les travaux ont, depuis Pasteur, exercé le plus d'influence dans les domaines les plus divers en raison de leurs incidences en chimie, en physiologie, en médecine, en hygiène et en agriculture. Distingué comme un remarquable chimiste par Frémy, Gabriel Bertrand s'inscrit à l'École supérieure de pharmac […] Lire la suite

BIOCHIMIE

  • Écrit par 
  • Pierre KAMOUN
  •  • 3 874 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Biochimie structurale »  : […] La biochimie structurale nous apprend aujourd'hui que les êtres vivants sont constitués de quatre grandes catégories de molécules : les protéines, les glucides, les lipides et les acides nucléiques. Les protéines , molécules de tailles très variables, sont formées de la combinaison de vingt molécules de petites tailles, les acides aminés : le premier isolé, l'asparagine, fut purifié dès 1906 par […] Lire la suite

CALVIN MELVIN (1911-1997)

  • Écrit par 
  • Georges BRAM
  •  • 633 mots

Fils d'émigrés russes, né le 8 avril 1911 à Saint Paul (Minn.), le biochimiste américain Melvin Calvin est décédé à Berkeley (Calif.) le 8 janvier 1997. Après un doctorat obtenu en 1935, Calvin effectue un stage postdoctoral de deux ans en Grande-Bretagne à l'université de Manchester ; les recherches qu'il y effectue sur les métalloporphyrines l'amènent à s'intéresser à l'aspect électronique des p […] Lire la suite

CÉRÉALES

  • Écrit par 
  • Jean-Paul CHARVET
  •  • 6 245 mots
  •  • 13 médias

Dans le chapitre « Caractéristiques botaniques et propriétés physiques des céréales »  : […] Le grain des céréales est indéhiscent, c'est-à-dire qu'il ne s'ouvre pas spontanément au moment de la maturité et demeure enfermé dans le tégument du fruit, nommé péricarpe, qui provient des cellules de l'ovaire de la plante mère. Le grain est dit nu lorsqu'il a perdu – naturellement ou à la suite d'opérations de battage (cas du blé, du maïs ou du seigle) – ses enveloppes ou glumelles – qui son […] Lire la suite

CHIMIE - La nomenclature chimique

  • Écrit par 
  • Nicole J. MOREAU
  •  • 5 116 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre « Nomenclature en chimie du vivant »  : […] C'est la nomenclature systématique, mais cette chimie est particulièrement riche en noms triviaux, puisqu'elle a suscité beaucoup d'intérêt avant que la nomenclature ne soit fixée. Le « livre blanc » de l'I.U.P.A.C. en donne tous les détails. Les sucres sont des polyalcools (polyols) oxydés. Leur nom se termine par le suffixe -ose , et on peut préciser -aldose ou -cétose selon que la fonction […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Jean ASSELINEAU, Charles PRÉVOST, Fraidoun SHAFIZADEH, Melville Lawrence WOLFROM, « GLUCIDES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 03 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/glucides/