structure des glucides & lipides

8/14/2019 structure des glucides & lipides

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Universit Par is-VI

Biochimie : str ucture desglucides et lipides

PCEM1

2005 - 2006

Pr. Y. Touitou

Mise jour : 7 octobre 2005


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2/48 Biochimie : structure des glucides et lipides - Pr Y. Touitou 2005 - 2006


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Sommaire

2005 - 2006 Biochimie : structure des glucides et lipides - Pr Y. Touitou 3/48

Sommaire3 Sommaire

5 Chapitre 1 : Les glucides

5 1.1 Dfinition5 1.2 Importance en Biologie6 1.3 Classification des glucides6 1.3.1 Les critres de classification des oses6 1.3.2 Les osides7 1.4 Les oses7 1.4.1 Structure linaire des oses

7 1.4.1.1 Nomenclature8 1.4.1.2 Structure du Glycraldhyde8 1.4.1.3 Rappels sur le Carbone asymtrique8 1.4.2 Filiation chimique des oses selon Fischer9 1.4.3 Srie D et L des oses11 1.4.4 Principaux oses naturels selon Fischer12 1.4.5 Objections la structure linaire des oses13 1.4.6 Structure cyclique des oses : structure de Haworth14 1.4.7 Intrt de la structure cyclique14 1.4.8 Structure cyclique des oses selon Haworth14 1.4.8.1 D Glucopyranose15 1.4.8.2 D-Galactopyranose15 1.4.8.3 D-Mannopyranose16 1.4.8.4 D-Fructofuranose16 1.4.8.5 D Ribofuranose17 1.4.9 Principales proprits des oses18 1.4.10 Drivs amines doses biologiques19 1.4.11 Drivs acides doses biologiques19 1.4.11.1 Acides aldoniques20 1.4.11.2 Acides uroniques20 1.4.11.3 Acide sialique = Acide N-actylneuraminique (NANA)

21 1.4.11.4 Acide ascorbique = vitamine C22 1.5 Les osides22 1.5.1 Dfinition22 1.5.2 Mode de liaison des oses23 1.5.3 Les principaux diholosides24 1.5.4 Les polyosides26 1.5.5 Hydrolyse enzymatique des osides et polyosides27 1.5.6 Glycosaminoglycanes28 1.5.7 Les glycoprotines


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Sommaire


28 1.5.7.1 Dfinition28 1.5.7.2 La fraction glucidique28 1.5.7.3 Liaison des fractions glucidiques et protiques29 1.5.7.4 Rle biologique des fractions glucidiques29 1.5.7.5 Les principales glycoprotines

31 Chapit re 2 : Les lip ides

31 2.1 Dfinition31 2.2 Rle biologique31 2.3 Les acides gras32 2.3.1 Les acides gras saturs [CH3 -(CH2)n - COOH]32 2.3.2 Les acides gras monoinsaturs33 2.3.3 Les acides gras polyinsaturs33 2.3.4 Proprits des acides gras

35 2.3.5 Classification des lipides35 2.4 Les lipides simples : glycrides et strides35 2.4.1 Les glycrides36 2.4.2 Les strides37 2.4.3 La vitamine D3 ou Cholcalcifrol38 2.5 Glycerophospholipides38 2.5.1 Lacide phosphatidique38 2.5.2 Les glycrophospholipides39 2.5.3 Les Phosphatidylthanolamines et Phosphatidylsrines40 2.5.4 Les Phosphatidylcholines ou LcithinesLes Phosphatidylcholines ou

Lcithines40 2.5.5 Les Phosphatidylinositols41 2.5.6 Proprits des Glycrophospholipides41 2.5.7 Hydrolyse des phospholipides par les phospholipases43 2.6 Sphingolipides43 2.6.1 Acylsphingosine ou Cramide44 2.6.2 Les Sphingomylines44 2.6.3 Les Glycolipides

47 Chapitre 3 : Structures des membranes biologiques

47 3.1 Les constituants membranaires48 3.2 Proprits des membranes biologiques


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Les glucides


Chapitre 1

Les glucides

1.1 Dfinition

1. Ce sont des molcules organiques dont les carbones sont porteurs

de fonctions alcools (alcool secondaire, alcool primaire) dune fonction aldhyde ou ctonique (fonction carbonylique) parfois dune fonction acide ou amine.

2. Au total, il sagit daldhyde ou de ctone polyhydroxyles car un carbone est porteur soitdun aldhyde soit dune ctone, tous les autres tant porteurs de fonctions alcools.

1.2 Importance en Biologie

1. Rle nergtique

40 50 % des calories apportes par lalimentation humaine sont des glucides. Ils ont un rle de rserve nergtique dans le foie et les muscles (glycogne).

2. Rle structuralLes glucides interviennent comme :

Elments de soutien (cellulose), de protection et de reconnaissance dans la cellule. Elments de rserve des vgtaux et animaux (glycogne, amidon).

Constituants de molcules fondamentales : acides nucliques, coenzymes, vitamines, Ils reprsentent un fort pourcentage de la biomasse car la plus grande partie de la matire

organique sur la Terre est glucidique.

3. Rle conomique

Cellulose : milliards de tonnes / an Amidon, saccharose : millions de tonnes / an.

4. La place du glucose


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Les glucides


Principal carburant des tissus Seul carburant du ftus Rle fondamental car tous les glucides alimentaires sont absorbs sons forme de glucose

ou convertis en glucose dans le foie. Tous les glucides sont synthtiss partir du glucose dans lorganisme.

1.3 Classification des glucides

On distingue les oses et les osides.

1.3.1 Les critres de classification des oses

Ces critres font appel au nombre datomes de carbone de lose et la nature du carboxyle.

Le nombre datomes de carbone : 3C (triose) ; 6C (hexose) La nature du carbonyle : Aldhyde Aldose ; Ctone Ctose La combinaison de ces 2 critres caractrise lose :

Aldopentose, Aldohexose, Ctopentose, Ctohexose,

1.3.2 Les osides

1. Dfinition

Ce sont des molcules dont lhydrolyse fournit 2 ou plusieurs molcules doses. Ces osessont identiques ou diffrents.

On en distingue 2 grands groupes : Holosides et Htrosides.

2. Holosides

Liaison de n molcules doses par des liaisons glycosidiques.

Selon le nombre doses constitutifs : Di-, Tri, Ttra holosides. Oligosides : jusqu quelques dizaines doses. Polyosides : quelques centaines doses (cellulose, amidon).

3. Htrosides

Ils donnent par hydrolyse : oses + aglycone (partie non sucre). Liaison des Protines (glycoprotines), des Lipides (glycolipides), des bases.


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Les glucides


1.4 Les oses

1.4.1 Structure linaire des oses

1.4.1.1 Nomenclature


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Les glucides


1.4.1.2 Structure du Glycraldhyde

1.4.1.3 Rappels sur le Carbone asymtr ique

1. Il est porteur de 4 radicaux diffrents (exemple : C2 du glycraldhyde)2. Isomres optiques ou nantiomres

Isomre dextrogyre (+) Isomre lvogyre (-) Mlange quimolculaire des 2 isomres : Racmique (DL) inactif sur la lumire pola-

rise.

3. Une molcule chirale est une molcule optiquement active :

Elle renferme au moins 1 C asymtrique Elle na pas de plan de symtrie.

4. Configuration strochimique et pouvoir rotatoire dun ose En dehors du glycraldhyde, il ny a aucune relation entre configuration strochimique delose et son pouvoir rotatoire.

1.4.2 Filiation chimique des oses selon Fischer

1. Formation partir du D-Glycraldhyde (par addition de C successifs)


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Les glucides


2. Un Triose Deux Ttroses

1.4.3 Sr ie D et L des oses

1. Oses de la srie D

Ils sont rattachs au D-Glycraldhyde : la configuration spatiale de lhydroxyle port par le C subterminal de lose (ou Carbone n-1) est identique celle du D-Glycraldhy-de.

La plus grande majorit des oses naturels sont de la srie D.

2. Oses de la srie LIls drivent par voie chimique du L-Glycraldhyde.

Triose Ttrose Pentose Hexose3C 4C 5C 6C


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Les glucides


Filiation des oses selon Fischer (srie D)

Par addition successive dun carbone, on obtient chaque tape la formation de 2 isomres (1 triose

2 ttroses 4 pentoses 8 hexoses).


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Les glucides


1.4.4 Pr incipaux oses natur els selon Fischer

Epimres

Lpimrisation se fait par voie chimique ou enzymatique (pimrase). Le Galactose est pimre en 4 du Glucose. Labsence dpimrase empche la transformation

du Galactose en Glucose et entrane une des formes de la galactosmie congnitale du nou-veau-n.

Le Mannose est pimre en 2 du Glucose (cest un pimre chimique = pimre vrai).


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Les glucides


1.4.5 Objections la structure linair e des oses

En solution dans leau, les oses existent sous forme cyclique Nous citerons deux objections la structure linaire :

1. Formation dActal

Un aldose ou une ctone vrais fixe deux molcules dalcool

Un aldose ou un ctose ne fixent quune seule molcule dalcool

2. Mutarotation (anomres)La valeur du pouvoir rotatoire dun ose (mesure au polarimtre) nest pas fixeimmdiatement ; elle le devient au bout dun certain temps. Ce phnomne est li lexistence de 2 formes isomriques, lanomre ou lorigine de la mutarotation. Ces2 anomres diffrent par la position dans lespace du OH hmiactalique.

Aldose ou Ctose + ROH Hmiactal uniquement


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Les glucides


3. Ces objections permettent de montrer quen solution les oses existent non pas sous for-me linaire mais sous forme cyclique.

1.4.6 Str uctur e cyclique des oses : str uctur e de Hawor th

Le cycle est form par une liaison dans la molcule dose entre la fonction carbonylique (aldhydeou ctone) et un OH alcoolique = liaison hmiactalique.

Le cycle 6 sommets qui en rsulte est appel pyranique car il est issu du pyrane.

La structure est convexe vers lobservateur.Par cette convexit les C1 et C6 sont proches dans lespace.La rotation des valences autour du C5 permet de mettre sur un mme plan lesatomes participant la cyclisation, soit : le C1, le C5 et lOxygne du C5 .

D Glucose + 112D Glucose + 187 + 527


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Les glucides


1.4.7 Intrt de la str ucture cyclique

La structure cyclique explique les objections la structure linaire des oses et les proprits deceux-ci :

1. La fonction aldhyde ou ctonique de lose, partiellement dissimule (hmiactal), est appe-le pseudoaldhydique ou pseudoctonique.

2. Il existe un carbone asymtrique (C 1 des aldoses ; C 2 des ctoses) en raison de lhmiactali-sation interne qui conduit 2 anomres : et

3. Lanomre a un OH hmiactalique du mme ct que le OH port par le C subterminal quidtermine la srie. Il a le pouvoir rotatoire le plus lev.Lanomre a les proprits inverses.

1.4.8 Str uctur e cyclique des oses selon Haworth

Deux structures cycliques sont possibles.

La forme pyranique correspond un hrrocycle 6 sommets (5 C et 1 O). La forme furanique correspond un htrocycle 5 sommets (4 C et 1 O).

1.4.8.1 D Glucopyranose

Le Glucose naturel (D (+) Glucose) est trs rpandu dans la nature. Cest le principal carbu-rant de lorganisme et le carburant universel du ftus.

La polymrisation du Glucose conduit au Glycogne (foie, muscles). La glycmie est la concentration de Glucose ltat libre dans le sang (0,80g/L soit 4,4 mM/

L). Le Glucose est rducteur. La Glucose oxydase loxyde en acide aldonique :

GlucoseGlucose oxydase

CoenzymeAcide gluconique + H 2O


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Les glucides


Son pouvoir rotatoire est dextrogyre.

1.4.8.2 D-Galactopyranose

Il intervient dans la composition de :

Lactose = D Gal + D Glc Crbrogalactosides du cerveau Certains glycolipides et glycoprotines

Son pouvoir rotatoire est dextrogyre.

1.4.8.3 D-Mannopyranose Il est prsent surtout dans les vgtaux. Cest un constituant des glycoprotines chez lhomme. Son pouvoir rotatoire est dextrogyre.


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Les glucides


1.4.8.4 D-Fr uctofuranose

On le trouve surtout dans les fruits do son nom. Son pouvoir rotatoire est lvogyre do son nom de Lvulose. Il est prsent dans le liquide spermatique chez lhomme o il participe au mouvement des

spermatozodes. Il est prsent sous forme furanique dans le saccharose. La cyclisation se fait entre le C 2 (ctone) et le C 5.

1.4.8.5 D Ribofuranose

La forme furanique est la forme habituelle des pentoses combins dans les acides nucliques

(ARN). Le D Ribofuranose est li aux bases puriques et pyrimidiques par une liaison N-osidique (nu-closides, nuclotides).

Il intervient dans la structure des coenzymes : NAD, NADP, ATP.

La forme biologique est la forme furanique (1 - 4)


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Les glucides


Dans le Dsoxyribose le OH en 2 est remplac par H (ADN).

1.4.9 Pr incipales pr opr its des oses

1. Certains oses (fructose) ou osides (saccharose) ont un got sucr.2. Les oses sont trs hydrosolubles en raison de leurs nombreuses fonctions alcooliques.3. Les aldoses sont rducteurs par leur fonction hmiactalique (pseudoaldhydique). Les cto-

ses sont trs peu rducteurs :

4. La Glucose oxydase oxyde spcifiquement le Glucose en acide gluconique.5. Les oses se rduisent en polyols par voie chimique ou enzymatique

La fonction aldhydique ou ctonique est rduite en alcool

Glucose Glucitol (ou Sorbitol)

Galactose Galactitol (ou Dulcitol) Mannose Mannitol Ribose Ribitol

Le Fructose donne 2 polyols car la rduction du C= O entrane la formation dun *Casymtrique :


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Les glucides


6. Les oses subissent une interconversion et une pimrisation en milieu alcalin. Interconversion

Epimrisation : Epimres en C2 :

Comme nous lavons vu prcdemment, une pimrisation en 4 peut se faire par voie en-zymatique grce une pimrase :

7. Les oses sont estrifiables : exemples du Glucose - 6 - Phosphate, du Fructose 1, 6 - bis Phos- phate, molcules importantes du mtabolisme nergtique.

1.4.10 Dr ivs amines doses biologiques

Deux osamines ont un intrt biologique : la Glucosamine et la Galactosamine [-OH en 2 remplac par -NH 2]

Le -NH 2 est souvent actyl pour donner une N-actylglucosamine ou une N-actylgalacto-samine

Les osamines sont des constituants des glycolipides, des glycosaminoglycanes et des glycoprotines.

Glc Mannose

Glc Galactose


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Les glucides


Intrt biologique des osamines

1.4.11 Dr ivs acides doses biologiques

1.4.11.1 Acides aldoniques

On les obtient par oxydation de la fonction hmiactalique des aldoses par les halognes (les cto-ses ne ragissent pas).


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Les glucides


1.4.11.2 Acides uroniques

On les obtient par oxydation de la fonction alcool primaire sur le C6.

Ce sont des constituants des Glycosaminoglycanes

Leur rle biologique est essentiel dans la dtoxification hpatique.

1.4.11.3 Acide sialique = Acide N-actylneuraminique (NANA)

Lacide neuraminique est le produit de condensation de : Acide pyruvique + D mannosamine. Ce sont des constituants des glycoprotines et glycolipides de la paroi des cellules eucaryotes. Lacide sialique est lacide N-actylneuraminique (NANA).


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Les glucides


1.4.11.4 Acide ascorbique = vitamine C

Les vitamines ne sont pas synthtises par lorganisme et sont ncessaires en faible quantit. La vitamine C est indispensable car elle nest pas synthtise par lorganisme chez lhomme.

Sa carence conduit au scorbut. Cest une vitamine hydrosoluble. Seule la forme L est active Cest un monoacide car elle a un seul H mobile. Sa fonction ne-diol est caractristique. Elle possde un pouvoir trs rducteur. Elle est donc facilement oxydable en acide dhydroas-

corbique qui est aussi biologiquement actif.

Rle biologique : cest le coenzyme de la prolylhydroxylase qui intervient dans la synthsedhydroxyproline. Elle intervient aussi dans la synthse des strodes.

Sa carence entrane des anomalies de la synthse du collagne, la fragilit des parois vascu-laires.


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Les glucides


1.5 Les osides

1.5.1 Dfinition

Les osides sont des molcules qui donnent par hydrolyse 2 ou plusieurs molcules doses. Ces oses peuvent tre identiques ou diffrents.

1.5.2 Mode de liaison des oses

Deux oses sont unis entre eux par une liaison osidique (ou glycosidique) pour donner un diholosi-de. Selon le mode de liaison des 2 oses le diholoside est non rducteur ou rducteur.

1. Diholoside non rducteur : liaison osido-osideIl y a condensation de la fonction hmiactalique de chaque ose par une liaison osido-oside

2. Diholoside rducteur : liaison osido-oseIl y a condensation dune fonction hmiactalique dun ose avec une fonction alcoolique dunsecond ose par une liaison osido-ose. Il reste donc dans le diholoside un -OH hmiactaliquelibre responsable du pouvoir rducteur de la molcule.

Lassociation de 2 oses donne un diholoside, de 3 oses donne un triholoside, etc.


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1.5.3 Les pr incipaux diholosides

A. Le Maltose

Cest un produit dhydrolyse obtenu lors de la digestion des polyosides (amidon et gly-

cogne) par les amylases. Il est form par lunion de 2 molcules de glucose unies en 1-4. Cest un oside rduc-

teur. Il est hydrolys en 2 molcules de glucose par une enzyme spcifique, la maltase.

B. Le Lactose

Il est prsent dans le lait de tous les mammifres. Cest un diholoside rducteur constitu dune molcule de Gal et dune molcule de Glc

unies par une liaison 1-4 osidique.

C. Le Saccharose

Cest un diholoside non rducteur, trs rpandu dans les vgtaux. Cest le sucre de table.


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Les glucides


Le saccharose a un pouvoir rotatoire dextrogyre. Par hydrolyse il donne naissance unmlange lvogyre. Ceci sexplique car, dans le mlange, le pouvoir rotatoire lvogyre dufructose (- 92) est suprieur au pouvoir rotatoire dextrogyre du glucose (+ 52). Cette

proprit a valu au mlange le nom de sucre interverti. Le saccharose est hydrolysable par voie enzymatique avec une glucosidase ou une

fructosidase.

1.5.4 Les polyosides

Les polyosides homognes sont constitus dun seul type dose. Ce sont soit des polyosides de r-serve (amidon, glycogne) soit des polyosides de structure (cellulose).Contrairement aux protines et aux acides nucliques, le poids molculaire des polyosides nest pasdfini car leur programme de synthse est dtermin par les enzymes.

A. LAmidon

Cest le polyoside vgtal le plus abondant (rserve glucidique), qui a un rle nutrition-nel important chez lhomme et lanimal.

Il est synthtis dans les grains damyloplastes des cellules vgtales. Son poids molculaire est variable selon lespce vgtale et peut atteindre plusieurs mil-


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lions. Il est constitu dune chane principale faite de glucoses unis en 1-4 et de ramifications

(ou branchements) faites de glucoses unis en 1-6.

B. Le Glycogne

Cest la forme de stockage du glucose dans le foie et les muscles Cest un polyhoside plus ramifi que lamidon car ses branchements sont plus nombreux

(liaisons 1-6) et plus rapprochs.

C. La Cellulose

Cest un polyoside linaire qui reprsente 50 % du carbone vgtal. Il est form de lunion de 2 Glucoses unis en 1-4 (cellobiose).

Il est hydrolys par une glucosidase (cellulase) non prsente dans le tube digestif chezlhomme. La cellulose nest donc pas hydrolyse lors de la digestion chez lhomme.


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Les glucides


Motif de structur e de la Cellulose

1.5.5 Hydr olyse enzymatique des osides et polyosides

Cette hydrolyse est ralise par des osidases qui sont spcifiques :

de la nature de lose de la configuration anomrique ou de la liaison osidique de la dimension des units attaques dans le polyoside.

A. Hydrolyse des polyosides lors de la digestionLamidon reprsente la moiti des glucides apports par lalimentation chez lhomme. Sa di-gestion se fait dans le tube digestif grce diffrents enzymes spcifiques.

Les amylases ( 1-4 glucosidases).Elles agissent en nimporte quel point de la chane sur les liaisons 1-4 pour donner desmolcules de maltose et des dextrines limites car leur action sarrte au voisinage desliaisons 1-6.Il existe une amylase salivaire, peu active car elle est inactive par le pH acide de lesto-mac et, surtout, une amylase pancratique trs active.

Lenzyme dbranchant ou 1-6 glucosidaseIl scinde la liaison 1-6 glucosidique cest--dire les points de branchement. Il est pr-

sent dans la bordure en brosse de lintestin. La maltase

Tous les maltoses obtenus prcdemment sont hydrolyss en 2 molcules de glucose par la maltase ( 1-4 glucosidase).

B. Hydrolyse des diholosides

La fructosidase (saccharase ou invertine) hydrolyse le saccharose :Saccharose Glucose + Fructose

La galactosidase (lactase intestinale du nourrisson) hydrolyse le lactose :


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Les glucides


Lactose Glucose + Galactose La glucosidase, absente chez lhomme, hydrolyse la cellulose. La maltase est une 1-4 glucosidase spcifique qui hydrolyse le maltose en 2 molcules

de glucose.

1.5.6 Glycosaminoglycanes

Ce sont des polyosides htrognes qui rsultent de la polycondensation dosamines et dacidesglucuroniques.

1. Lacide hyaluronique

Il reprsente une barrire pour les substances trangres. Il est prsent dans lhumeur vi-tre et dans les articulations o il a un rle de lubrifiant.

Cest le plus simple des glycosaminoglycanes. Il est constitu de motifs disaccharidiquesrpts n fois :

[Acide D glucuronique + N-actyl D glucosamine] n Les liaisons sont :

1-3 dans le motif 1-4 entre les motifs

Lacide hyaluronique a un poids molculaire trs lev et de trs nombreuses charges n-gatives. Il ny a pas de sulfates.

Il est hydrolys par une enzyme de dpolymrisation, la hyaluronidase qui agit entre leschanons, sur les liaisons 1-4. Cette enzyme se retrouve dans les bactries, le venin deserpent, le sperme o elle facilite la pntration du spermatozode dans lovule lors de lafcondation en hydrolysant lenveloppe de lovule.

2. Les chondrotines sulfates

On les trouve dans le tissu conjonctif et le cartilage.


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Les glucides


Elles sont constitues de la polycondensation de motifs disaccharidiques :[Acide D glucuronique + N-actyl galactosamine] n

Les liaisons sont galement 1-3 dans les motifs et 1-4 entre les motifs. Elles sont trs riches en charges ngatives en raison des groupements sulfates et uronates.

Elles fixent donc fortement les cations. Les sulfates sont fixs en C4 ou C6 de la galac-tosamine.

3. Lhparine

Cest un anticoagulant physiologique qui est prsent dans de nombreux tissus (foie, pou-mon, reins, cur).

Elle est constitue de la polycondensation de :[Acide D glucuronique + D Glucosamine N-Sulfate] n

Les liaisons sont 1-4 dans le motif et entre les motifs. Les sulfates sont indispensables lactivit biologique, ils sont fixs sur lazote et lal-

cool primaire en 6 de la glucosamine mais certaines hparines peuvent en contenir beau-coup plus.

1.5.7 Les glycoprotines

1.5.7.1 Dfinition

Ce sont des htroprotines qui rsultent de lunion dune fraction glucidique (de type oligoside)et protique par des liaisons covalentes. Elles sont trs rpandues dans la nature et ont des fonctions

biologiques trs varies. Elles renferment plus de 5 % de glucides.

1.5.7.2 La fraction glucidique

On trouve 4 groupes de glucides :

Oses : D mannose D galactose 6-dsoxyhexoses : L fucose (6 dsoxy L galactose) Glucosamine et galactosamine souvent actyles Acide N-actylneuraminique (NANA) souvent terminal qui donne leur caractre acide aux

glycoprotines. Enchanement glucidique souvent ramifi, caractristique (glycosyl-transfrases spcifiques).

1.5.7.3 Liaison des fractions glucidiques et pr otiques

La liaison se fait entre le groupement rducteur terminal de la fraction glucidique et un acide aminde la protine au niveau :

dune fonction alcool dun acide amin alcool (srine, thronine) = liaison O-Glycosidique


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Les glucides


dune fonction amide de la glutamine ou de lasparagine : liaison N-glycosidique la liaison se fait sur un motif spcifique, dans un environnement appropri de la protine.

1.5.7.4 Rle biologique des fractions glucidiques

Elles permettent la reconnaissance spcifique par dautres protines comme les lectines. Elles interviennent dans linteraction cellule-cellule : contact, transfert dinformation, Elles influencent le repliement des protines. Elles protgent les protines contre les protases. La spcificit des groupes sanguins dpend de la fraction glucidique des glycoprotines des

globules rouges.

1.5.7.5 Les principales glycoprotines

Les hormones hypophysaires : LH et FSH. Les glycoprotines du plasma : Orosomucodes, haptoglobine. Les glycoprotines du blanc duf : ovalbumine. Les glycoprotines vgtales ou lectines, sont des ractifs utiliss pour leurs proprits dag-

glutination des globules rouges, leurs proprits mitognes, etc.


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Les glucides



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Les lipides


Chapitre 2

Les lipides

2.1 Dfinition

Ce sont des molcules organiques insolubles dans leau (lipos) et solubles dans les solvants

organiques apolaires comme benzne, chloroforme, ther, Ils sont caractriss par la prsence dans la molcule dau moins un acide gras ou chane gras-

se. Sont rattachs aux lipides, en raison de leur insolubilit dans leau, le cholestrol, les stro-

des, la vitamine D, qui sont des drivs polyisoprniques.

2.2 Rle biologique

Les lipides reprsentent environ 20 % du poids du corps. Ils sont une rserve nergtique mobilisable : 1g lipides 9 Kcal Ils ont un rle de prcurseurs : strodes, vitamines, prostaglandines. Deux acides gras polyinsaturs sont des facteurs nutritionnels essentiels car ils ne sont pas

synthtiss par lorganisme et doivent lui tre apports par lalimentation. Ce sont des acidesgras indispensables : acide linolique et acide linolnique.

Les membranes ont une structure lipidique. Les plaques dathrome constitues de dpt lipidique entranent le durcissement des artres

(athrosclrose).

2.3 Les acides gras

Ils sont monoacides, linaires, nombre pair de carbone, soit saturs, soit insaturs.


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Les lipides


2.3.1 Les acides gras satur s [CH 3 -(CH 2)n - COOH]

4C Acide butyrique16C Acide palmitique18C Acide starique24C Acide lignocrique

Le premier carbone est le carboxyle. Exemple : Acide palmitique CH 3 - (CH 2)14 - COOH

2.3.2 Les acides gras monoinsaturs

Dans les acides gras insaturs, la position de la premire double liaison peut sexprimer :

soit en partant du carboxyle (1 er carbone) ; le symbole est soit en partant du mthyl (dernier carbone) ; le symbole est omga . En mdecine clinique

et en biologie, la dsignation des acides gras insaturs la plus courante est celle qui fait appelau symbole omga ( ).

Lacide olique C18 : 1 9Lacide olique possde 18C, une double liaison en omga 9 ( 9) ce qui scrit C 18 :1 9.

Cest un acide gras trs abondant dans les graisses vgtales et animales.La prsence dune double liaison dans un acide gras entrane une isomrie cis-trans.Les acides gras naturels sont cis :


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Les lipides


2.3.3 Les acides gras polyinsaturs

1. Famille linolique ( 6)

Acide linolique C 18 : 2 6

Lacide linolique est un acide gras indispensable (besoins quotidiens : 3-4 g).Cest un acide gras en C18 avec 2 doubles liaisons ( 6, 9 )

Il conduit par voie enzymatique lacide arachidonique dans lorganisme. Acide arachidonique C 20 : 4 6Il possde 4 doubles liaisons en 6, 9, 12, 15Lacide linolique donne naissance dans lorganisme lacide arachidonique 20 C et 4doubles liaisons. En labsence dacide linolique dans lalimentation, lacide arachido-nique devient indispensable.

2. Famille linolnique ( 3)

Acide linolnique C 18 : 3 3Il possde 3 doubles liaisons en 3, 6, 9

2.3.4 Pr opr its des acides gras

A. Proprits physiques :

1. Solubilit

Lacide butyrique 4C est soluble dans leau, puis la solubilit des acides gras bais-


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Les lipides


se progressivement et ils sont insolubles partir de 10C. Ils sont solubles dans les solvants organiques apolaires : benzne, chloroforme,

2. Le point de fusion

augmente avec le nombre de C.

diminue quand le nombre de doubles liaisons augmente.Ils sont liquides 20 C si n


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Les lipides


2.3.5 Classification des lipides

On distingue :

Les lipides simples : Glycrides et Strides Les lipides complexes : Glycrophospholipides et Sphingolipides

2.4 Les lipides simples : glycrides et strides

Ce sont des lipides simples, composs ternaires constitus de C, H, O Ce sont des esters dacides gras + Alcool 3 types dalcool sont estrifis par des acides gras :

Glycrol Glycrides Cholestrol Strides Alcool PM lev Crides (non tudis ici).

2.4.1 Les glycrides

Ce sont des esters dAcides Gras et de Glycrol

Si les 3 AG sont identiques, le triglycride est homogne ; sils sont diffrents, il est htro-gne.

Ce sont les lipides naturels les plus nombreux, prsents dans le tissu adipeux (graisses de r-serve) et dans de nombreuses huiles vgtales. Ils reprsentent une rserve nergtique impor-

tante chez lhomme. Ils sont solubles dans lactone ce qui les diffrencie des phospholipides (ils sont trs apolai-res).

Hydrolyse des triglycrides

La lipase, enzyme du suc pancratique, hydrolyse les triglycrides alimentaires en mo-noglycride + 2 acides gras :


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Les lipides


Dans le tissu adipeux, lhydrolyse est complte car elle fait intervenir la lipase hormono-sensible, puis une monoglycride lipase pour donner :

Glycrol + 3 AG

2.4.2 Les strides

Ce sont des esters du cholestrol. Le cholestrol est une structure compose de 3 cycles hexa-gonaux + un cycle pentagonal correspondant au cyclopentanoperhydrophnanthne.Il possde une fonction alcool secondaire en C3 et une double liaison en 5.

Le stride est form par estrification dun AG sur la fonction alcool en 3 du cholestrol. Le cholestrol est apport dans lalimentation et synthtis par le foie ; il est transport dans

le sang dans les lipoprotines.


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Les lipides


Cest un constituant des membranes (rle dans la fluidit). Le cholestrol sert dans lorganisme la synthse de 3 groupes de molcules :

Les hormones strodes (cortisol, testostrone) La vitamine D3 Les acides biliaires

2.4.3 La vitamine D 3 ou Cholcalcifrol

Formule de la Vitamine D 3

Elle est synthtise partir dun prcurseur le 7-dhydrocholestrol, prsent dans la peau, quise transforme en vitamine D 3 (qui est une prohormone), sous leffet des UV.

Elle est mtabolise dans le foie o une 25-hydroxylase la transforme en 25-OH-vitamine D 3 puis cette dernire est hydroxyle dans le rein par une 1-hydroxylase pour donner la 1,25-di-hydroxyvitamine D 3 ou calcitriol qui est une hormone. Le calcitriol est responsable de toutesles proprits de la vitamine D 3.

La vitamine D 3 est une vitamine liposoluble qui prvient le rachitisme en favorisant la fixa-tion du calcium sur los.


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Les lipides


2.5 Glycerophospholipides

2.5.1 Lacide phosphatidique

Cest llment de base des glycrophospholipides.Acide phosphatidique = Glycrol + 2 Acides Gras + H 3PO 4

Les deux acides gras ont une chane longue ( 14C), lacide gras en position 2 est souvent in-satur.

Lacidit de la molcule provient des 2 H mobiles libres de lacide phosphorique. Au pH sanguin (7,35 - 7,45) les 2 fonctions acides sont ionises. Lacide phosphatidique est un second messager intracellulaire.

2.5.2 Les glycrophospholipidesIls sont constitus dacide phosphatidique + alcool

A. Nature de lalcool


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Les lipides


B. Les diffrentes classes de glycrophospholipidesLe lipide se forme par fixation dun alcool sur lacide phosphatidique.Selon lalcool, on obtient des classes diffrentes de lipides.

2.5.3 Les Phosphatidylthanolamines et Phosphatidylsr ines

Phosphatidylsrines = Acides Phosphatidiques + Srine

Phosphatidylthanolamines = Acides Phosphatidiques + Ethanolamine

Phosphatidylcholines = Acides Phosphatidiques + Choline

Phosphatidylinositols = Acides Phosphatidiques + Inositol


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Au pH du sang (7,35 - 7,45) les molcules sont ionises.

2.5.4 Les Phosphatidylcholines ou LcithinesLesPhosphatidylcholines ou Lcithines

On les trouve dans le cerveau, le foie, le jaune duf.

2.5.5 Les Phosphatidylinositols1. Structure de linositol

Linositol est un hexaalcool cyclique qui a 9 isomres possibles. Le myoinositol est le plus frquent dans les lipides.


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Cest un msoinositol inactif sur la lumire polarise.

2. Linositol 1, 4, 5 triphosphate ou IP 3 est un second messager 3. Structure du phosphatidylinositol

2.5.6 Proprits des Glycrophospholipides Ce sont des molcules amphipathiques (ou amphiphiles) car elles prsentent 2 ples :

lun hydrophobe d aux AG ; lautre hydrophile d lester phosphorique.

Elles ont donc des proprits identiques celles des savons (mulsionnants, ). Ce sont des molcules amphotres car elles possdent la fois :

une fonction acide apporte par H 3PO 4 une fonction basique apporte par lAA alcool (srine, thronine) ou par la choline.

2.5.7 Hydrolyse des phospholipides par les phospholipases

1. Il existe 4 phospholipases spcifiques A 1, A 2, C et D :


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Si hydrolyse par la phospholipase A 1 :AG satur + Lyso1 phospholipide

Si hydrolyse par la phospholipase A 2 :AG insatur + Lyso 2 phospholipide

Si hydrolyse du phosphatidylinositol 4, 5 diphosphate par une phospholipase C :

Si hydrolyse par la phospholipase D :


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Acide phosphatidique + alcool (choline par exemple).

2. Rle des phospholipases

Lhydrolyse des phospholipides alimentaires lors de la digestion est ralise par la phospholipase A 2 pancratique.

Lhydrolyse des phospholipides membranaires permet la synthse de mdiateurslipidiques :

une phospholipase A 2 conduit aux prostaglandines, leucotrines, lysophospholipi-des

une phospholipase C conduit aux DAG (Diacylglycrol), IP 3 (inositol 1, 4, 5 triphosphate)

une phospholipase D conduit lAcide phosphatidique.

2.6 SphingolipidesCe sont des amides de la sphingosine qui se forment par liaison du carboxyle de lAG sur le -NH 2de la sphingosine :

2.6.1 Acylsphingosine ou Cramide

Le plus simple des sphingolipides est le cramide ou acylsphingosine.

Lacide gras est satur et longue chane.


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Les lipides


Le Cramide est un second messager intracellulaire.

2.6.2 Les Sphingomylines

Elles sont constitues de lassociationSphingosine + AG + Phosphorylcholine

Lacide gras le plus frquent est lacide lignocrique (C24:O). Au pH du sang, la molcule est ionise. On les trouve dans le tissu nerveux (graines de myline) et dans les membranes. La dficience en sphingomylinase entrane leur accumulation dans le cerveau, la rate et le

foie.

2.6.3 Les Glycolipides

A. Crbrogalactosides ou GalactosylcramidesIls sont constitus de :

Sphingosine + AG + D Galactose


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Les lipides


Le galactose est uni lalcool primaire de la sphingosine par une liaison osidique

B. Les Crbroglucides ou GlucosylcramidesIls sont constitus de :

Sphingosine + AG + D GlucoseLa liaison est osidique.

C. Les Gangliosides ou OligosylcramidesIls sont constitus de :

Sphingosine + AG + chane de plusieurs oses et drivs doses (NANA)(= oligoside)

Ils sont abondants dans les ganglions do leur nom.Ces oligosides sont prsents sur la face externe de la membrane plasmique. Ils sont spcifi-ques, donc reconnus par des protines (toxines bactriennes, lectines).Exemple : antignes des groupes sanguins.


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Les lipides



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Structures des membranes biologiques


Chapitre 3

Str uctures des membranesbiologiques

3.1 Les constituants membr anairesA. Les lipides

Ils sont tous amphiphiles et organiss en bicouche lipidique. La partie hydrophile (polaire) de la molcule est la tte , la partie hydrophobe (apolaire)

est la queue . Les acides gras prsents sont saturs et insaturs. Les lipides prsents dans les diffrentes classes de lipides membranaires sont faits de :

Phospholipides (glycrophospholipides et sphingomylines),

Cholestrol : lensemble de la structure est apolaire lexception du OH alcooliquequi est polaire. Il participe la fluidit membranaire

Glycolipides : les crbroglucosides, crbrogalactosides et gangliosides sont loca-liss sur la face externe de la membrane plasmique

Lipide Par tie Apolair e = Queue Par tie Polair e = Tte

Glycrophospholipides 2 AG + Glycrol (DAG) Phosphoryl - Alcool

Sphingomylines Cramide (AG + Sph.) Phosphoryl - Choline

Crbrosides Cramide (AG + Sph.) Oses

Cholestrol Totalit molcule (Sauf OH) - OH en 3


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Structures des membranes biologiques

B. Les protinesElles sont en nombre trs variables (25 75 % de la masse membranaire) et ont des fonctionsspcifiques : protines structurales, enzymes, protines de transport, rcepteurs

C. Les glucides sont associs aux protines sous forme de glycoprotines ou aux lipides sousforme de glycolipides.

3.2 Propr its des membranes biologiques

Bien quelles aient des fonctions et des structures diffrentes, les membranes biologiques ont uncertain nombre de proprits communes :

1. Ce sont des structures en forme de feuillets2. Elles sont constitues surtout de lipides, protines et glucides3. Elles sont asymtriques cest--dire que la composition des faces externe et interne sont dif-

frentes (glycrophospholipides ; sphingolipides ; protines)4. Les lipides membranaires sont amphiphiles (amphipathiques) avec une partie hydrophobe

(apolaire) et une partie hydrophile (polaire). Ils forment spontanment des bicouches lipidi-ques, vritables barrires sopposant au flux des molcules polaires

5. Les membranes ont une structure fluide. Cette fluidit est maintenue par la nature des acidesgras (insaturs ou non, longeur de la chane hydrocarbone) et le cholestrol.

Bicouche lipidique

Acides Gras : SatursInsaturs (cis) responsables Fluidit Membranaires

Cholestrol : Fluidit MembranePhospholipides : Constituants majeurs

Sphingomylines : Abondants

structure des glucides & lipides

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