Structure et métabolisme des glucides
Halitim Leila
TD des glucides
Partie structurale Exercice 1 : Répondre par vrai ou faux (avec justification : corriger les l phrases fausses) 1. Un aldotétrose trose est un sucre formé par 3 carbones et une fonction aldéhyde. 2. L’ose appartient à la série D si le OH sur le carbone n n-1 est à droite sur la projection de Fisher. 3. Les Oligosides font partie du groupe des oses simples. 4. Les S-hétérosides hétérosides sont des composés formés par des oses et des hydroxyles alcooliques. 5. Le glycéraldéhyde est le précurseur de tous les cétoses. 6. Un carbone asymétrique (C*) ou chiral est doué d’activité optique et peut dévier la lumière polarisée. 7. La filiation des aldoses se fait grâce à l’HCI. l’H 8. La forme stable des cétohexoses est lorsque le pont oxydique est entre C1 et la fonction alcoolique portée par C5. 9. L’anomérie des oses cycliques est dite β,, si le OH du carbone anomérique et le CH2OH sont orientés dans le même sens. 10. La cellulose est un polyoside homogène de réserve. 11. Sélectionner les deux affirmations exactes : a) Les oses sont formés d’une chaîne d'alcools secondaires, d’une fonction carbonyle et d’un alcool primaire b) Les aldoses : oses formés d’une chaîne d'alcools secondaires avec un aldéhyde à une extrémité et un alcool primaire à l'autre extrémité. c) Tous les oses sont des aldoses (aldose => groupement aldéhyde à une extrémité de l’ose). l’ose) d) Tous les glucides ont un goût sucré et tout ce qui a un goût sucré est un glucide 12. Sélectionner les le trois affirmations exactes : a- Les glucides contiennent un groupement carbonyle (aldéhyde ou cétone) et des groupements hydroxyles (OH) (ou alcool primaire et secondaire). secondaire) b- Les hexoses, -glucose, fructose, galactose-,, sont des oses différents et ont donc des formules chimiques différentes 1
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c- Les glucides sont aussi historiquement appelés « hydrate de carbone » à cause de leurs compositions : n molécule de carbone et p molécules d’eau. d’eau d- le D-Ribose Ribose est un hexose et le D-Ribose D Ribose n’est pas un énantiomère du L-Ribose L
Exercice 2 : Cocher sur la ou les bonnes réponses 1. Le fructose est un : a- Epimère en C2 du glucose b- Epimère en C4 du glucose c- Isomère de fonction du glucose d- Enantiomère du glucose 2. La forme stable du D-fructose D est la forme : a- Cétofurane b- Aldofurane c- Cétopyrane pyrane d- Aldopyrane 3. Le galactose et le mannose sont des : a- Isomères de fonction b- Epimères en C2 c- Enantiomères d- Diastéréoisomères 4. Le pont oxydique d’un aldohexose est entre : aC2-C5 b- C1-C5 c- C1-C5 d- C2-C6 5. La fonction alcool primaire des oses est : a- CH2-OH b- CH-OH c- CHO d- COOH 6. Dans un milieu basique à haute température les oses vont subir une : a. Epimérisation b. Polymérisation c. Interconversion d. Dégradation. 7. Les a. b. c. d.
oses simples peuvent s’additionner avec : Les alcools Les oses L’acide phosphorique Les composés à fonction aminée
8. A haute température, les oses s’associent avec les 02 molécules de phénylhydrazine et il y’aura formation de : a. Phénylhydrazines 2
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b. Acides aldoniques c. Osazones d. Acides aldariques 9. Le lactose est un sucre : a. Réducteur b. Non réducteur c. Diholoside d. Polyoside 10. L’hydrolyse ydrolyse acide de saccharose donne : a. Glucose et mannose b. Glucose et fructose c. Glucose et galactose d. Glucose et glucose 11. La vitamine C dérive à partir de : a. L-glucose b. L-gulose c. D-glucose d. D-gulose 12. La chitine est un polyoside d’origine : a. Végétale b. Bactérienne c. Virale d. Animale Exercice 3 : Représenter la structure linéaire du D-ribose D ? a. Donner sa classification chimique ? b. A partir de la structure linéaire du D-ribose D ; écrire les structures cycliques suivantes : α-D-ribofuranose, β-D- ribofuranose. c. Quelle est la différence entre ces deux structures cycliques ?
Exercice 4 : Soit le méthyloside suivant formé par le glucose lié à un groupement méthyle.
O-CH3
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a) Donner le nombre de molécules d’HIO4 consommées par ce méthyloside ? b) Présenter le résultat final de l’oxydation sous forme d’un schéma. Exercice 5 : Classification Proposer sous forme d’un organigramme simple une classification des glucides Exercice 6 : Isomérie Définir les termes suivants en les illustrant par un exemple choisi parmi les oses que vous connaissez : a) Isomérie géométrique ométrique b) Isomérie optique c) Epimérie d) Anomérie Exercice 7 : Ecrire l’équation d’acétalisation du galactose (épimérie en C4 du glucose) par action du méthanol (en milieu HCI anhydre). Indiquer le nom du composé formé. Exercice 8 : Soit l'ose suivant : CH2OH(CHOH)4 CHO. Il existe différentes possibilités d'oxyder cet ose en acides sans coupure. 1) Indiquer les noms et les formules des catégories d'acides obtenus et leurs conditions d'obtentions. d'obtentions 2) On réduit le mannose et le galactose par le NaBH4.Quel est le nom et la formule des composés obtenus ? Sont-ils-réducteurs réducteurs ? Combien ont ontils de carbones asymétriques ? Sont-ils Sont optiquement actifs ? (Justifier vos réponses). Exercice 9 : Fructose Écrire l'équation d'estérification du fructose (cétohexose ( correspondant au glucose) par l'acide phosphorique (H3PO4) H3PO4) portant sur la ou les fonctions alcool primaire. Indiquer le nom du composé obtenu.
Exercice 10 : Ecrire l’équation d’estérification du fructose (céto-Hexose exose correspondant au glucose) par l’acide phosphorique (H3PO4) portant sur la ou les fonctions alcool primaire. Indiquer le nom du composé obtenu.
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Exercice 11: Ecrire la formule du α-D D-Galactopyranose. l’acide périodique HIO4.
Qu’obtient-on on par action de
Exercice 12 : Mutarotation utarotation Une solution de D glucose présente après un certain temps de mise en solution un pouvoir rotatoire spécifique de + 52,7°. 52,7 Calculer les pourcentages des formes α et β connaissant : [α] 20°c (α glucose) = + 113 ,4° [α] 20°c (β glucose) = + 18 ,7°
Exercice 13 : Méthylation Un diholoside réducteur est soumis à l’action de l’iodure de mét méthyle en présence d’oxyde d’argent. Le dérivé méthyle obtenu est ensuite hydrolysé en milieu acide et l’hydrolysat est alors soumis à une chromatographie en phase gazeuse. On identifie les composés suivants en quantité égale. 2, 3, 4,6-tétra-o-méthyl méthyl-D-glucopyranose 2, 3,6-tri-o-méthyl--D- glucopyranose En déduire la formule du diholoside. Que manque –t-ilil comme information pour pouvoir lui donner avec certitude un nom ? Exercice 14 : On veut déterminer la structure du Raffinose,, oligosaccharide présent dans la betterave. La perméthylation du Raffinose suivie d’hydrolyse acide produit un mélange équimoléculaire de : 2, 3, 4,6- tétra-méthyl méthyl-α-D-galactose 2, 3, 4,- tri-méthyl-α α-D-glucose 2, 3, 4,6- tétra-méthyl méthyl-β-D-méthyl-fructose 1) Est-ce ce que le Raffinose est réducteur ? Justifier. 2) Ecrire les composés méthyles obtenus ? 3) Présenter la formule complète de ce composé ? 4) Donner le résultat de l’action de α-D-galactosidase galactosidase sur le raffinose ?
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Exercice 15 : Etude d’un Triholoside : Dans un extrait de racine de gentiane, on isole un Triholosides (le gentianose) dont on se propose d’étudier la structure chauffée en présence de liqueur de Fehling, celle-ci reste bleue. bleue 1) Que peut-on on dire quant au type de liaison osidique qui relie les trois oses de ce Triholosides ? 2) En milieu acide le Triholosides subit une hydrolyse totale l’hydrolysat soumis à une chromatographie révèle la présence de glucose et de fructose. Le rapport cétose/aldose cétose/aldose est de ½. Indiquer les deux possibilités de combinaisons des trois oses entre eux. 3) Par action d’une β-glucosidase β glucosidase on obtient les produits suivants : Du β-D-glucopyranose glucopyranose Du α-D-glucopyranosyl glucopyranosyl (1 2) β-D-fructofuranoside, β fructofuranoside, Ecrire les formules les de ces composés et indiquer le nom commun du diholoside. 1) Par action d’une β-D D-fructosidase fructosidase on obtient les produits suivants : - Du β-D-fructofuranose fructofuranose - Un diholoside réducteur qui après méthylation et hydrolyse acide donne : Du 2,3,4,6- tétra-O-méthyl-D-glucopyrasone tétra Du 2,3,4-tri-O O-méthyl-D- glucopyrasone Ecrire la formule de ce dernier diholoside, reconstituer la formule semi-développée développée de gentianose et donner son nom complet.
Exercice 16 : un trisaccharide
CH2OH
CH2 CHOH
CH3
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1) Désigner le Triholoside ci-contre contre en induisant le maximum d’informations contenues dans sa formule développée. 2) Ce glucide est-ilil réducteur ? pourquoi ? 3) Présentera-t-ilil le phénomène de mutarotation ? pourquoi ? 4) Ces propriétés sont-t-elles sont elles modifiées si on soumet au préalable ce glucide à une hydrolyse acide ? 5) Quelle serait sur ce Triholoside l’action d’un oxydant xydant doux comme le brome ou l’iode en milieu alcalin ? 6) Si l’on fait agir l’acide périodique (HIO4) sur ce glucide combien de molécules de HIO4 auront été consommées dans la réaction ? 7) Combien isolera-t-on isolera de molécules d’HCHO et de HCOOH ? 8) Après perméthylation suivie d’une hydrolyse à chaud en milieu HCI dilué,, quels sont les dérivées méthyles qui pouvant être identifiées ? 9) Après hydrolyse préalable de la liaison amide (—NH NH—CO—) quels sont les enzymes capables d’hydrolyser les liaisons osidiques de ce saccharide ?
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Partie métabolique Question 1 : Pourquoi la glycolyse est-elle est elle une voie amphibolique ? Question 2 : Quelles sont les différentes parties de la glycolyse? Question 3 : Quel est le bilan chimique de la glycolyse ? Question 4 : Quel est le cofacteur des kinases? Question 5 : Quelles sont les deux kinases qui permettent la formation de glucose 6-P ? Question 6 : Au cours de quelles réaction observe-t-on observe on la transformation d’un aldose sous forme pyranique en un cétose sous forme furanique ? Question 7 : Donnez les noms des deux trioses phosphates phosphates formés à partir du fructose 1,6 diphosphate ? Question 8 : Quel est le coenzyme qui intervient dans l’oxydation du glycéraldéhyde 3-phosphate phosphate ? Question 9 : Quelles sont les réactions de la glycolyse qui consomment de l’ATP ? Question 10 : Quelles sont sont les réactions de la glycolyse qui produisent de l’ATP? Question 11 : Quelles sont les réactions irréversibles de la glycolyse in vivo? Question 12 : Quel est le bilan énergétique de la glycolyse ? Question 13 : Quels sont les processus permettant la régénération régénération du NAD+ Question 14 : Indiquez le bilan de la fermentation alcoolique à partir du pyruvate Question 15 : Indiquez le bilan de la fermentation alcoolique à partir du glucose Question 16 : Indiquez le bilan de la fermentation glucose
lactique
à partir du
Question 17 : Quels sont les deux principaux paramètres qui influence la vitesse de dégradation du glucose ? Question 18 : Quelles sont les enzymes à la base de la régulation de la glycolyse ? 8
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Question 19 : Par quels mécanismes l’activité des enzymes enzymes de régulation de la glycolyse est-elle elle modifiée. Question 20 : Quels sont les effecteurs de la PFK P ? Question 21 : Dans quelle condition la réaction de transformation du glucose en glucose 6-Phosphate Phosphate est-elle est catalysée par la glucokinase ? Question 22 : Quels sont les effecteurs de la PK ? Question 23 : Quel est l’objectif de la néoglucogenèse ? Question 24 : Dans quelles conditions la néoglucogenèse s’observe s’observe-t-elle ? Question 25 : Quelles sont les réactions spécifiques de la néoglucogenèse par rapport à la glycolyse ? Question 26 : Dans quels compartiments cellulaires se déroule lla transformation du pyruvate en phosphoénolpyruvate? phosphoénolpyruvate Question 27 : La transformation du pyruvate en PEP fait intervenir deux enzymes qui utilisent ou produisent du gaz carbonique. Quels sont les noms de ces enzymes ? Question 28 : Indiquez le bilan chimique de la néoglucogenèse à partir du pyruvate : Pourquoi la néoglucogenèse est-elle est elle thermodynamiquement irréversible ? Question 30 : Représentez par un schéma l’action des des différents effecteurs sur la glycolyse et sur la néoglucogenèse Question 31 : Indiquez le bilan en ATP du cycle de Krebs, ainsi que le bilan total en ATP de la glycolyse aérobie d’une molécule de Glucose (Glycolyse, cycle de Krebs et chaine respiratoire). Question 32: Soit le schéma métabolique suivant : A (1)
B
D
Compléter le schéma en inscrivant
(3)
Le nom des composés A, B, C, D, E, F et G. En donnant le nom des enzymes (1), (2) et (3).
C Acide.1,3 di PG E
F
Lactate
G
(2) Acide.1, 3 di PG
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