Ose
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Unose(ou monosaccharide) est unmonomèredeglucide.Les oses possèdent au moins trois atomes decarbone:ce sont des polyhydroxyaldéhydes ou des polyhydroxycétones[1].Les monosaccharides ne sont pashydrolysables.Lespolysaccharidessont solubles dans l'eau contrairement aux monosaccharides. Les polysaccharides servent au stockage d’énergie alors que les oses (monosaccharides) ont unpouvoir sucrant. On les distingue par la longueur de leurchaîne carbonée,comme suit:
- lestrioses:oses à 3 carbones,C3H6O3(glycéraldéhyde,dihydroxyacétone);
- lestétroses:oses à 4 carbones,C4H8O4(érythrose,thréose,érythrulose);
- lespentoses:oses à 5 carbones,C5H10O5(désoxyribose(C5H10O4),ribose,arabinose,xylose,lyxose,ribulose,xylulose);
- leshexoses:oses à 6 carbones,C6H12O6(allose,altrose,galactose,glucose,gulose,idose,mannose,talose,fructose,psicose,sorbose,tagatose);
- les désoxyhexoses: oses à 6 carbones,C6H12O5(fucose,rhamnose);
- lesheptoses:oses à 7 carbones,C7H14O7(sédoheptulose,mannoheptulose);
- lesoctoses:oses à 8 carbones,C8H16O8(heptahydroxyoctanal);
- lesnonoses:oses à 9 carbones,C9H17N1O8(acide neuraminiqueouacide sialique).
Les oses peuvent être libres ou liés entre eux (oligosidesetpolyosides) ou liés à desprotéines(glycoprotéines), ou encore à des lipides (glycolipides). Ils sont à l'origine duglycome(le patrimoine de sucres d'un organisme) et jouent un grand rôle au niveau cellulaire, tout particulièrement chez certainesbactéries(àGram négatifnotamment) dont les capsules protectrices sont constituées depolymèresd'oses, plus souvent que de protéines.
Propriétés physiques et organoleptiques
[modifier|modifier le code]Les oses ont une couleur blanchâtre.
Solubilité
[modifier|modifier le code]L'abondance des groupes hydroxyle (OH) dans leur molécule confère aux oses une très grandesolubilitédans l'eau.
Cristallisation
[modifier|modifier le code]Les solutions aqueuses concentrées d'oses sont visqueuses, ce sont des sirops (la cristallisation est difficile). Celle-ci peut être facilitée par addition de solvants organiques (méthanol,éthanol,etc.) et à chaud (présence de chaleur) où les oses sont peu solubles.
Pouvoir rotatoire
[modifier|modifier le code]Tous les oses ont unpouvoir rotatoiredéfini (à l'exception de ceux possédant un groupecétonecomme ladihydroxyacétone), ce qui constitue un moyen d'identification parpolarimétrie.
Propriétés organoleptiques
[modifier|modifier le code]Quelques-uns ont unesaveuragréablesucrée,mais il est faux de généraliser cette propriété car d'autres composés qui ne sont pas des oses, tels laglycineou l'acide aspartique(duquel dérive l'édulcorantaspartame), possèdent une saveur sucrée.
Structure
[modifier|modifier le code]Formule brute
[modifier|modifier le code]Cn(H2O)noùnest un nombre entier représentant le nombre de carbones (de trois à sept pour les oses naturels) pour de nombreux oses, cependant il ne faut pas généraliser cette propriété. Par exemple, l'acide acétique,qui n'est en aucun cas un ose, a pourformule bruteCH3COOH soit C2(H2O)2.D'autre part, des dérivés d'ose, comme laglucosamine(qui possède d'autres atomes que lecarbone,l'hydrogèneet l'oxygène;en l'occurrence, l'azote) ne présentent pas la propriété énoncée ci-dessus valable pour de nombreux oses.
Il est possible de synthétiser à partir d'un ose dencarbones un autre ose den+1 carbones (par ajout d'un groupe CH-OH en dessous du groupe aldéhyde ou cétone, à carbone asymétrique): on effectue des réactions chimiques successives de Kiliani-Fischer (ou synthèse de l'acide cyanhydrique), réaction non stéréospécifique qui peut donc donner, à partir d'un même ose, deux oses différents.
Structure acyclique
[modifier|modifier le code]Un ose àncarbones est composé d'unechaîne carbonéenon ramifiée, de trois à sept carbones, ne comportant que desliaisons simples.Tous les carbones portent ungroupe hydroxyle(OH) sauf un qui porte ungroupe carbonyle.
Cela détermine deux catégories d'oses:
- aldose,si le groupe carbonyle est un groupealdéhyde,il se trouve sur le premier carbone (par exemple le glucose);
- cétose,si le groupe carbonyle est un groupecétone,il se trouve sur le second carbone (par exemple le fructose).
Hormis ladihydroxyacétone,tous les oses possèdent unpouvoir rotatoiredu fait de la présence d'au moins uncarbone asymétrique:les oses sont dits« chiraux ».S'il y anatomes de carbone asymétriques, il existe 2npaires d'énantiomères,diastéréoisomèresentre elles. Chaque paire a un nom différent et les descripteursDetLsont traditionnellement utilisés pour différencier chaque énantiomère.
Deux énantiomères (antipodes optiques) ont les mêmes propriétés à l'exception d'une seule: leurpouvoir rotatoireopposé. La figure 1 représente les deuxénantiomèresduglucose,la formeD-glucose est la forme naturelle.
- Dans la formeD,le groupe hydroxyle (-OH) porté par le carbonen-1 est àdroite(enreprésentation de Fischer).
- Dans la formeL,le groupe hydroxyle (-OH) porté par le carbonen-1 est àgauche(en représentation de Fischer).
La forme D ou L n'implique en rien le caractère dextrogyre ou lévogyre de la molécule. Ainsi le D-(+)-glucose est dextrogyre (+52°) et le D-(-)-fructose est fortement lévogyre (−92,4°).
La majorité des oses naturels sont de la forme D, mais il existe également des oses de la série L.
Structure cyclique
[modifier|modifier le code]Laprojection de Haworthest souvent utilisée pour représenter la forme cyclique des oses.
Il y ahémiacétalisationentre le groupe carbonyle et un OH, dès lors qu'ils sont distants d'au moins trois carbones (ex.:entre lecarbone 1et 5 du glucose ou entre lecarbone 2et 5 du fructose, ou encore entre lecarbone 1et 4 du ribose). Le OH né de la cyclisation est appelé OH «anomérique» ou «anomère». Il donne lieu à un nouveau carbone asymétrique (le carbone porteur du groupe carbonyle:no1 dans le cas d’un aldose ouno2 dans le cas d’un cétose) et selon qu'il est placé sous ou sur le plan du cycle, il donne naissance à deux isomères alpha (α) ou bêta (β) (alpha signifiant en dessous, et bêta au-dessus pour la série D; c'est l'inverse pour la série L), la forme bêta étant plus stable que la forme alpha.
Une fois la chaîne carbonée repliée, la proximité de la double liaison du groupe aldéhyde (ou cétone s’il s'agissait d’un cétose) permet, du fait de sa fragilité, la rupture de la liaison P et de la liaison OH du groupe hydroxyle (ici du Cno5), permettant l’établissement d’une nouvelle liaison Cno1 et O de l’ancien groupe hydroxyle du Cno5, fermant ainsi un cycle.
Cycle sous forme furanique
[modifier|modifier le code]Les oses se cyclisant généralement sous forme furanique (furane) sont:
- leribosedonnant du ribofuranose;
- le 2-désoxyribosedonnant du 2-désoxyribofuranose.
Cycle sous forme pyranique
[modifier|modifier le code]Les oses se cyclisant généralement sous forme pyranique (pyrane) sont:
Le mécanisme le plus commun de cyclisation est un mécanisme d'hémiacétalisationpour les aldoses et hémicétalisation pour les cétoses. L'oxygène qui va se positionner à l'intérieur du cycle est celui du groupe hydroxyle qui détermine la série L ou D (donc porté par C5 pour les pyranoses ou C4 pour les furanoses). L'oxygène du groupe carbonyle donnera le OH porté par C1.
Mécanisme[2]:
- Le groupe carbonyle capte un proton du solvant;
- Attaque nucléophile sur C1 par le OH qui détermine la série L ou D;
- Le O intracyclique perd son proton.
En série D, les formes bêta ont toujours leur groupe hémiacétalique (OH en 1, qui n'est pas un hydroxyle) vers le haut sous la représentation de Haworth; de même, les formes alpha portent le OH vers le bas.
Nomenclature
[modifier|modifier le code]Ils peuvent se présenter sous forme cristalline. Les oses sont de deux types:
- si le groupe carbonyle de l'ose est unaldéhyde,c'est unaldose;
- si ce groupe est unecétone,c'est uncétose(ou cétulose).
*Triose:(1) D-(+)-glycéraldéhyde;
*Tétroses:(2a) D-(−)-érythrose;(2b) D-(−)-thréose;
*Pentoses:(3a) D-(−)-ribose;(3b) D-(−)-arabinose;(3c) D-(+)-xylose;(3d) D-(−)-lyxose;
*Hexoses:(4a) D-(+)-allose;(4b) D-(+)-altrose;(4c) D-(+)-glucose;(4d) D-(+)-mannose;(4e) D-(−)-gulose;(4f) D-(−)-idose;(4g) D-(+)-galactose;(4h) D-(+)-talose.
*Triose:(1)dihydroxyacétone;
*Tétrose:(2) D-érythrulose;
*Pentoses:(3a) D-ribulose;(3b) D-xylulose;
*Hexoses:(4a) D-psicose;(4b) D-fructose;(4c) D-sorbose;(4d) D-tagatose.
Exemples d'oses remarquables:
- Aldotriose
- D- etL-glycéraldéhyde
- (Cétotriose)
- Aldopentoses
- D-ribose
- D- etL-arabinose
- D-xylose
- D-lyxose
- D-désoxyribose
- Cétopentoses
- Aldohexoses
- Dérivés ayant un rôle physiologique
- D-glucuronate(6-carboxy-D-glucose)
- D-galacturonate(6-carboxy-D-galactose)
- N-acétyl-D-glucosamine
- D-glucosamine
- N-acétyl-D-galactosamine
- D- et parfoisL-fucose(6-désoxy-D- et -L-galactose)
- L-rhamnose(6-désoxy-L-mannose)
- D-quinovose(6-désoxy-D-glucose)
- Cétohexose
- D-fructose
Dérivés
[modifier|modifier le code]Polyalcools
[modifier|modifier le code]Les polyalcools (oupolyols) sont obtenus par réduction du groupe aldéhyde en hydroxyle, c'est le cas par exemple duglycérol.
Osamines
[modifier|modifier le code]Dans lesosamines,le groupe hydroxyle (–OH) en C2 est remplacé par –NH2. On peut également lui rajouter un groupeacétyl.
Désoxyoses ou désoses
[modifier|modifier le code]Lesdésoxyosessont créés par substitution d'hydrogène en remplacement dugroupe hydroxyle,on peut noter l'exemple dudésoxyribose.
Acides aldoniques
[modifier|modifier le code]Ils sont formés par une oxydation dite « douce » (exemples d'oxydantsdoux: le réactif deTollensou la liqueur deFehling) desaldoseset sont caractérisés par l'oxydation du groupe aldéhyde en groupe carboxyle. Exemple:acide gluconique.
Acides uroniques
[modifier|modifier le code]Lesacides uroniquessont desaldohexosesdont un groupeacide carboxylique(-COOH) remplace le groupealcool primaire(-CH2OH, OH du C6) par oxydation. Exemple:acide glucuronique.
Oses complexes
[modifier|modifier le code]On distingue l'acide neuraminiqueet l'acide muramique:
- l'acide neuraminique est un dérivé de cétose à neuf atomes de carbone résultant d'une crotonisation d'acide pyruviqueet de laD-mannosamine;
- l'acide muramique est formé de laN-acétyl-glucosamine,de l'acide lactiqueet de laD-alanine.
Acides aldariques
[modifier|modifier le code]Lesacides aldariquessont formés par oxydation du groupealdéhydeen groupecarboxyliqueet l'oxydation du groupe alcool primaire en fin de chaîne en groupe carboxylique. Pour réaliser cette réaction, il faut unoxydantpuissant car le groupe alcool primaire est plus difficile à oxyder que le groupe aldéhyde.
Notes et références
[modifier|modifier le code]- (en)Nomenclature of carbohydrates,surqmul.ac.uk.
- «animation mécanisme cyclisation du glucose»(Archive.org•Wikiwix•Archive.is•Google•Que faire?).
Voir aussi
[modifier|modifier le code]Articles connexes
[modifier|modifier le code]Liens externes
[modifier|modifier le code]- «08.01.Q03: Les sucres, saccharides, glucides, hydrate de carbone, oses… De quoi parle-t-on?», suracademie-agriculture.fr(consulté le)
- Cours sur les glucides[PDF],sursites.univ-provence.fr
- (en)Nomenclature des sucres,surchem.qmul.ac.uk
