Structure chimique, classification et fonctions des glucides

Le glucides, glucides ou saccharides, sont des molécules organiques qui stockent l’énergie chez les êtres vivants. Ce sont les biomolécules les plus abondantes et comprennent: les sucres, les amidons et la cellulose, parmi d'autres composés présents dans les organismes vivants.

Les organismes qui réalisent la photosynthèse (plantes, algues et certaines bactéries) sont les principaux producteurs d'hydrates de carbone dans la nature. La structure de ces saccharides peut être linéaire ou ramifiée, simple ou composée et ils peuvent également être associés à des biomolécules d'une autre classe.

Par exemple, les glucides peuvent se lier aux protéines pour former des glycoprotéines. Ils peuvent également être associés à des molécules lipidiques, formant des glycolipides, les biomolécules qui forment la structure des membranes biologiques. Les glucides sont également présents dans la structure des acides nucléiques.

Initialement, les glucides étaient reconnus comme des molécules de stockage d'énergie cellulaire. Par la suite, d'autres fonctions importantes remplies par les glucides dans les systèmes biologiques ont été déterminées.

Tous les êtres vivants ont leurs cellules couvertes par une couche dense de glucides complexes. Les glucides sont constitués de monosaccharides, petites molécules formées par trois à neuf atomes de carbone attachés à des groupes hydroxyles (-OH), dont la taille et la configuration peuvent varier.

Une des propriétés importantes des glucides est la grande diversité structurelle au sein de cette classe de molécules, qui leur permet d’exercer de nombreuses fonctions, telles que la génération de molécules de signalisation cellulaire, la formation de tissus et l’identité de différents groupes sanguins chez l’homme.

De même, la matrice extracellulaire des eucaryotes supérieurs est riche en glucides sécrétés, essentiels à la survie et à la communication cellulaires. Ces mécanismes de reconnaissance cellulaire sont exploités par divers agents pathogènes pour infecter leurs cellules hôtes.

Les monosaccharides peuvent être liés par des liaisons glycosidiques pour former une grande variété de glucides: disaccharides, oligosaccharides et polysaccharides. L'étude de la structure et de la fonction des glucides dans les systèmes biologiques s'appelle la glycobiologie.

Index

• 1 structure chimique
• 2 Classification
  • 2.1 Monosaccharides
  • 2.2 Disaccharides
  • 2.3 Oligosaccharides
  • 2.4 polysaccharides
• 3 fonctions
• 4 aliments contenant des glucides
  • 4.1 Les amidons
  • 4.2 Fruits et légumes
  • 4,3 Lait
  • 4.4 Les bonbons
• 5 métabolisme des glucides
• 6 références

Structure chimique

Les glucides sont composés d'atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. La plupart d'entre eux peuvent être représentés par la formule empirique (CH2O) n, où n est le nombre de carbones dans la molécule. En d'autres termes, le ratio carbone, hydrogène et oxygène est de 1: 2: 1 dans les molécules de glucides.

Cette formule explique l'origine du terme "glucide" car les composants sont des atomes de carbone ("carbo") et des atomes d'eau (donc "hydratés"). Bien que les glucides soient principalement formés par ces trois atomes, il existe des glucides contenant de l’azote, du phosphore ou du soufre.

Dans sa forme de base, les glucides sont des sucres simples ou des monosaccharides. Ces sucres simples peuvent être combinés pour former des glucides plus complexes.

La combinaison de deux sucres simples est un disaccharide. Les oligosaccharides contiennent entre deux et dix sucres simples, et les polysaccharides sont les plus gros glucides, composés de plus de dix unités de monosaccharides.

La structure des glucides détermine la manière dont l’énergie est stockée dans ses liaisons lors de sa formation par photosynthèse, ainsi que la manière dont ces liaisons sont rompues lors de la respiration cellulaire.

Classification

Monosaccharides

Les monosaccharides sont les unités élémentaires des hydrates de carbone, de sorte qu'ils constituent la structure la plus simple d'un saccharide. Physiquement, les monosaccharides sont des solides cristallins sans couleur. La plupart ont un goût sucré.

Du point de vue chimique, les monosaccharides peuvent être des aldéhydes ou des cétones, en fonction de l'emplacement du groupe carbonyle (C = O) dans les glucides linéaires. Structurellement, les monosaccharides peuvent former des chaînes linéaires ou des cycles fermés.

Parce que les monosaccharides ont des groupes hydroxyle, la plupart sont solubles dans l'eau et insolubles dans les solvants non polaires.

Selon le nombre de carbones dans sa structure, un monosaccharide aura des noms différents, par exemple: triose (s'il a 3 atomes de carbone), pentose (s'il a 5C) et ainsi de suite.

Disaccharides

Les disaccharides sont des sucres doubles formés en joignant deux monosaccharides dans un processus chimique appelé synthèse de déshydratation, car une molécule d'eau est perdue pendant la réaction. Il est également connu comme une réaction de condensation.

Ainsi, un disaccharide est une substance composée de deux molécules de sucres simples (monosaccharides) liées entre elles par une liaison glycosidique.

Les acides ont la capacité de décomposer ces liaisons, pour cette raison, les disaccharides peuvent être digérés dans l'estomac.

Les disaccharides sont généralement solubles dans l'eau et sucrés lorsqu'ils sont avalés. Les trois principaux disaccharides sont le saccharose, le lactose et le maltose: le saccharose provient de la liaison du glucose et du fructose; le lactose provient de l'union du glucose et du galactose; et le maltose provient de l'union de deux molécules de glucose.

Oligosaccharides 

Les oligosaccharides sont des polymères complexes formés de quelques unités de sucres simples, c'est-à-dire entre 3 et 9 monosaccharides.

La réaction est la même que celle qui forme les disaccharides, mais provient également de la dégradation de molécules de sucre plus complexes (les polysaccharides).

La plupart des oligosaccharides se trouvent dans les plantes et agissent comme des fibres solubles, ce qui peut aider à prévenir la constipation. Cependant, les humains ne possèdent pas les enzymes pour les digérer, sauf pour le maltotriose.

Pour cette raison, les oligosaccharides qui ne sont pas digérés initialement dans l'intestin grêle peuvent être dégradés par les bactéries qui habitent normalement le gros intestin par un processus de fermentation. Les prébiotiques remplissent cette fonction, servent de nourriture aux bactéries bénéfiques.

Polysaccharides

Les polysaccharides sont les plus grands polymères de saccharide, ils sont formés par plus de 10 (jusqu'à milliers) unités de monosaccharides disposées de manière linéaire ou ramifiée. Les variations de la disposition spatiale confèrent les propriétés multiples à ces sucres.

Les polysaccharides peuvent être composés du même monosaccharide ou par combinaison de différents monosaccharides. S'ils sont formés par des unités répétées du même sucre, ils sont appelés homopolysaccharides, tels que le glycogène et l'amidon, qui sont les glucides de stockage des animaux et des plantes, respectivement.

Si le polysaccharide est composé d'unités de sucres différents, on les appelle des hétéropolysaccharides. La plupart ne contiennent que deux unités différentes et sont généralement associées à des protéines (glycoprotéines, telles que la gamma globuline dans le plasma sanguin) ou à des lipides (glycolipides, tels que les gangliosides).

Fonctions

Les quatre fonctions principales des glucides sont: fournir de l'énergie, stocker l'énergie, construire des macromolécules et prévenir la dégradation des protéines et des graisses.

Les glucides sont dégradés par digestion dans les sucres simples. Ceux-ci sont absorbés par les cellules de l'intestin grêle et sont transportés vers toutes les cellules du corps où ils seront oxydés pour produire de l'énergie sous forme d'adénosine triphosphate (ATP).

Les molécules de sucre qui ne sont utilisées à aucun moment dans la production d'énergie sont stockées dans des polymères de réserve tels que le glycogène et l'amidon.

Les nucléotides, les unités fondamentales des acides nucléiques, possèdent des molécules de glucose dans leur structure. Plusieurs protéines importantes sont associées aux molécules d'hydrates de carbone, par exemple: l'hormone folliculostimulante (FSH) qui intervient dans le processus d'ovulation.

Les glucides étant la principale source d'énergie, leur dégradation rapide empêche la dégradation d'autres biomolécules pour obtenir de l'énergie. Ainsi, lorsque les taux de sucre sont normaux, les protéines et les lipides sont protégés contre la dégradation.

Certains glucides sont solubles dans l'eau, ils fonctionnent comme aliment de base dans pratiquement le monde entier, et l'oxydation de ces molécules est la principale source de production d'énergie dans la plupart des cellules non photosynthétiques.

Les glucides insolubles sont associés pour former des structures plus complexes servant de protection. Par exemple: la cellulose forme la paroi des cellules végétales avec les hémicelluloses et la pectine. La chitine forme la paroi des cellules fongiques et l'exosquelette des arthropodes.

En outre, le peptidoglycane forme la paroi cellulaire des bactéries et des cyanobactéries. Le tissu conjonctif des animaux et les articulations squelettiques sont constitués de polysaccharides.

De nombreux glucides sont liés de manière covalente à des protéines ou à des lipides, formant des structures plus complexes, appelées collectivement glycoconjugués. Ces complexes agissent comme des marqueurs qui déterminent la localisation intracellulaire ou le devenir métabolique de ces molécules

Aliments contenant des glucides

Les glucides sont une composante essentielle d'un régime alimentaire sain, car ils constituent la principale source d'énergie. Cependant, certains aliments ont des glucides plus sains qui offrent une plus grande quantité de nutriments, par exemple:

Les amidons

Les aliments contenant de l'amidon sont la principale source de glucides. Ces amidons sont en général des glucides complexes, c'est-à-dire qu'ils sont formés par de nombreux sucres liés ensemble formant une longue chaîne moléculaire. Pour cette raison, les amidons sont plus longs à digérer.

Il existe une large gamme d’aliments contenant des amidons. Les grains comprennent des aliments à haute teneur en amidon, par exemple les haricots, les lentilles et le riz.Les céréales contiennent également ces glucides, par exemple: l'avoine, l'orge, le blé et ses dérivés (farines et pâtes).

Les légumineuses et les noix contiennent également des glucides sous forme d'amidons. En outre, les légumes tels que les pommes de terre, les patates douces, le maïs et les courges sont également riches en amidon.

Il est important de noter que de nombreux glucides sont une source de fibres. C'est-à-dire que la fibre est essentiellement un type de glucide que le corps ne peut digérer que partiellement.

Tout comme les glucides complexes, les fibres de glucides ont tendance à être digérées lentement.

Fruits et légumes

Les fruits et les légumes ont une teneur élevée en glucides. Dans les amidons de contraste, les fruits et les légumes contiennent des glucides simples, soit avec un ou deux saccharides hydrates de carbone reliés entre eux.

Ces glucides, simples dans leur structure moléculaire, sont digérés plus facilement et plus rapidement que les complexes. Cela donne une idée des différents niveaux et types de glucides que l’aliment possède.

Ainsi, certains fruits ont plus teneur en glucides par portion, par exemple, les bananes, les pommes, les oranges, les melons et les raisins ont plus de glucides des légumes comme les épinards, le brocoli et le chou frisé, les carottes, champignons et aubergines.

Le lait

Semblables aux fruits et légumes, les produits laitiers sont des aliments contenant des glucides simples. Le lait a son propre sucre appelé lactose, un disaccharide au goût sucré. Une tasse de ceci équivaut à environ 12 grammes de glucides.

Il existe de nombreuses versions de lait et de yaourt sur le marché. Indépendamment de savoir si vous consommez une version complète ou réduite en gras d'une laiterie particulière, la quantité de glucides sera la même.

Les sucreries

Les sucreries sont une autre source bien connue d'hydrates de carbone. Parmi ceux-ci, citons le sucre, le miel, les bonbons, les boissons artificielles, les biscuits et la crème glacée. Tous ces produits contiennent de fortes concentrations de sucres.

En revanche, certains aliments transformés et raffinés contiennent des glucides complexes, par exemple: pain, riz et pâtes blanches. Il est important de noter que les glucides raffinés ne sont pas aussi nutritifs que les glucides contenus dans les fruits et légumes.

Métabolisme des glucides

Le métabolisme des glucides est l'ensemble des réactions métaboliques qui impliquent la formation, la dégradation et la conversion des glucides dans les cellules.

Le métabolisme des glucides est hautement conservé et peut être observé même à partir de bactéries, le principal exemple étant le lac Operon. E. coli.

Les glucides sont importants dans de nombreuses voies métaboliques telles que la photosynthèse, la plus importante réaction de formation des glucides dans la nature.

À partir du dioxyde de carbone et de l'eau, les plantes utilisent l'énergie du soleil pour synthétiser des molécules d'hydrates de carbone.

Pendant ce temps, les cellules animales et fongiques décomposent les glucides, consommés dans les tissus végétaux, de l'énergie sous forme d'ATP par une respiration cellulaire appelée processus.

Chez les vertébrés, le glucose est transporté dans tout le corps par le sang. Si les réserves d'énergie cellulaire sont faibles, le glucose est dégradé par une réaction métabolique glycolyse pour produire de l'énergie et de certains intermédiaires métaboliques.

molécules de glucose ne sont pas nécessaires pour la production d'énergie immédiate sont stockés sous forme de glycogène dans le foie et le muscle, par un processus appelé gluconéogenèse.

Certains glucides simples ont leurs propres voies de dégradation, comme certains des glucides les plus complexes. Lactose, par exemple, nécessite l'action de l'enzyme lactase qui rompt ses liens et libère ses fondamentaux, monosaccharides glucose et galactose.

Le glucose est le principal glucide consommé par les cellules, constituant environ 80% des sources d’énergie.

Le glucose est distribué aux cellules, où il peut pénétrer par des transporteurs spécifiques pour être dégradé ou stocké sous forme de glycogène.

Selon les besoins métaboliques de la cellule, le glucose peut également être utilisé pour synthétiser d'autres monosaccharides, des acides gras, des acides nucléiques et de certains acides aminés.

La principale fonction du métabolisme des glucides est de maintenir le contrôle des niveaux de sucre dans le sang, c'est ce qu'on appelle l'homéostasie interne.

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