DISACCHARIDES: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE, EXEMPLES, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Les disaccharides sont des glucides qui sont également appelés sucres doubles. Ils ont des fonctions importantes dans l'alimentation de l'homme en tant que principales sources d'énergie. Ceux-ci peuvent être d'origine végétale, comme le saccharose de la canne à sucre et le maltose présent, et d'origine animale comme le lactose présent dans le lait de mammifères, entre autres.

Les glucides ou les sucres sont les soi-disant glucides ou glucides, qui sont des substances solubles dans l'eau composées de carbone, d'oxygène et d'hydrogène de formule chimique générale (CH2O) n.

Représentation de la structure du disaccharide lactose (Source: Telliott sur Wikipedia anglais via Wikimedia Commons)

Les glucides sont les substances organiques les plus abondantes dans la nature et sont présents dans toutes les plantes. La cellulose qui constitue la structure des parois cellulaires végétales est un glucide, comme les amidons des céréales et des tubercules.

On les trouve également dans tous les tissus animaux, tels que le sang et le lait des mammifères.

Les glucides sont classés en: (1) monosaccharides, qui ne peuvent pas être hydrolysés en glucides plus simples; (2) dans les disaccharides qui, lorsqu'ils sont hydrolysés, produisent deux monosaccharides; (3) dans les oligosaccharides, qui donnent 3-10 monosaccharides par hydrolyse et (4) dans les polysaccharides, dont l'hydrolyse conduit à plus de 10 monosaccharides.

L'amidon, la cellulose et le glycogène sont des polysaccharides. Les disaccharides d'importance physiologique chez l'homme et d'autres animaux sont le saccharose, le maltose et le lactose.

Caractéristiques et structure

Étant des hydrates de carbone, les disaccharides sont composés de carbone, d'oxygène et d'hydrogène. En général, l'oxygène et l'hydrogène dans la structure de la plupart des glucides sont dans la même proportion que dans l'eau, c'est-à-dire que pour chaque oxygène, il y a deux hydrogènes.

C'est pourquoi ils sont appelés «glucides ou glucides». Chimiquement, les hydrates de carbone peuvent être définis comme des aldéhydes polyhydroxylés (R-CHO) ou des cétones (R-CO-R).

Les aldéhydes et les cétones ont un groupe carbonyle (C = O). Dans les aldéhydes, ce groupe est lié à au moins un hydrogène et, dans les cétones, ce groupe carbonyle n'est pas lié à l'hydrogène.

Les disaccharides sont deux monosaccharides liés par une liaison glycosidique.

Les disaccharides tels que le maltose, le saccharose et le lactose, lorsqu'ils sont soumis à un chauffage avec des acides dilués ou par action enzymatique, s'hydrolysent et donnent naissance à leurs composants monosaccharidiques. Le saccharose donne naissance à un glucose et un fructose, le maltose donne naissance à deux glucose et le lactose à un galactose et à un glucose.

Exemples

Saccharose

Le saccharose est le sucre le plus abondant dans la nature et est composé des monosaccharides glucose et fructose. Il se trouve dans les jus de plantes telles que la betterave, la canne à sucre, le sorgho, l'ananas, l'érable et dans une moindre mesure fruits mûrs et jus de nombreux légumes. Ce disaccharide est facilement fermenté par l'action des levures.

Lactose

Le lactose, ou sucre du lait, est composé de galactose et de glucose. Le lait de mammifère est riche en lactose et fournit des nutriments aux bébés.

La plupart des mammifères ne peuvent digérer le lactose que lorsqu'ils sont nourrissons et perdent cette capacité à mesure qu'ils grandissent. En fait, les humains capables de digérer les produits laitiers à l'âge adulte ont une mutation qui leur permet de le faire.

C'est pourquoi tant de personnes sont intolérantes au lactose; Les humains, comme les autres mammifères, n'avaient pas la capacité de digérer le lactose pendant la petite enfance jusqu'à ce que cette mutation devienne présente dans certaines populations il y a environ 10 000 ans.

Aujourd'hui, le nombre de personnes intolérantes au lactose varie considérablement d'une population à l'autre, allant de 10% en Europe du Nord à 95% dans certaines régions d'Afrique et d'Asie. Les régimes alimentaires traditionnels des différentes cultures reflètent cela dans la quantité de produits laitiers consommés.

Maltose

Le maltose est composé de deux unités de glucose et se forme lorsque l'enzyme amylase hydrolyse l'amidon présent dans les plantes. Dans le processus digestif, l'amylase salivaire et l'amylase pancréatique (amylopepsine) décomposent l'amidon, donnant naissance à un produit intermédiaire qui est le maltose.

Ce disaccharide est présent dans les sirops de sucre de maïs, le sucre de malt et l'orge germée et peut être facilement fermenté par l'action de la levure.

Tréhalose

Le tréhalose est également composé de deux molécules de glucose comme le maltose, mais les molécules sont liées différemment. On le trouve dans certaines plantes, champignons et animaux comme les crevettes et les insectes.

La glycémie de nombreux insectes, tels que les abeilles, les sauterelles et les papillons, est constituée de tréhalose. Ils l'utilisent comme une molécule de stockage efficace qui fournit une énergie rapide pour le vol lorsqu'elle tombe en panne.

Chitobiosa

Il se compose de deux molécules de glucosamine liées. Structurellement, il est très similaire au cellobiose, sauf qu'il a un groupe N-acétylamino où le cellobiose a un groupe hydroxyle.

On le trouve dans certaines bactéries et on l'utilise dans la recherche biochimique pour étudier l'activité enzymatique.

On le trouve également dans la chitine, qui forme des parois de champignons, d'exosquelettes d'insectes, d'arthropodes et de crustacés, et se trouve également dans les poissons et les céphalopodes tels que les poulpes et les calmars.

Cellobiose (glucose + glucose)

Le cellobiose est un produit de l'hydrolyse de la cellulose ou de matériaux riches en cellulose, comme le papier ou le coton. Il est formé en joignant deux molécules de bêta-glucose par une liaison β (1 → 4)

Lactulose (galactose + fructose)

Le lactulose est un sucre synthétique (artificiel) qui n'est pas absorbé par le corps, mais se décompose plutôt dans le côlon en produits qui absorbent l'eau dans le côlon, ramollissant ainsi les selles. Son utilisation principale est de traiter la constipation.

Il est également utilisé pour abaisser les niveaux d'ammoniac dans le sang chez les personnes atteintes d'une maladie du foie, car le lactulose absorbe l'ammoniac dans le côlon (en l'éliminant du corps).

Isomaltose (glucose + glucose isomaltase)

Le tréhalulose est un sucre artificiel, un disaccharide composé de glucose et de fructose liés par une liaison alpha (1-1) glycosidique.

Il est produit lors de la production d'isomaltulose à partir de saccharose. Dans la muqueuse de l'intestin grêle, l'enzyme isomaltase décompose le tréhalulose en glucose et fructose, qui sont ensuite absorbés dans l'intestin grêle. Le tréhalulose a un faible pouvoir de provoquer des caries dentaires.

Chitobiosa

C'est l'unité répétitive disaccharide dans la chitine, qui ne diffère du cellobiose qu'en présence d'un groupe N-acétylamino sur carbone-2 au lieu du groupe hydroxyle. Cependant, la forme non acétylée est souvent également appelée chitobiose.

Lactitol

Il s'agit d'un alcool cristallin C12H24O11 obtenu par hydrogénation du lactose. C'est un analogue disaccharidique du lactulose, utilisé comme édulcorant. C'est également un laxatif et est utilisé pour traiter la constipation.

Turanose

Un composé organique disaccharidique réducteur qui peut être utilisé comme source de carbone par des bactéries et des champignons.

Melibiosa

Sucre disaccharidique (C12H22O11) formé par hydrolyse partielle du raffinose.

Xylobiose

Disaccharide constitué de deux résidus xylose.

Étouffant

Disaccharide présent dans un soforolipide.

Gentiobiosa

Le gentiobiose est un disaccharide constitué de deux unités D-glucose liées par une liaison glycosidique de type β (1 → 6). Le gentiobiose possède de nombreux isomères qui diffèrent par la nature de la liaison glycosidique qui relie les deux unités de glucose.

Leucrose

Il s'agit d'un glycosylfructose constitué d'un résidu α-D-glucopyranosyle lié au D-fructopyranose par une liaison (1 → 5). Un isomère du saccharose.

Routine

C'est un disaccharide présent dans les glycosides.

Caroliniaside A

Oligosaccharides contenant deux unités monosaccharidiques liées par une liaison glycosidique.

Absorption

Chez l'homme, les disaccharides ou les polysaccharides ingérés tels que l'amidon et le glycogène sont hydrolysés et absorbés sous forme de monosaccharides dans l'intestin grêle. Les monosaccharides ingérés sont absorbés tels quels.

Le fructose, par exemple, diffuse passivement dans la cellule intestinale et la plupart est converti en glucose avant d'entrer dans la circulation sanguine.

La lactase, la maltase et la sucrase sont les enzymes situées à la limite luminale des cellules de l'intestin grêle responsables respectivement de l'hydrolyse du lactose, du maltose et du saccharose.

La lactase est produite par les nouveau-nés, mais dans certaines populations, elle n'est plus synthétisée par l'entérocyte au cours de la vie adulte.

En raison de l'absence de lactase, le lactose reste dans l'intestin et entraîne l'eau par osmose vers la lumière intestinale.En atteignant le côlon, le lactose est dégradé par fermentation par des bactéries dans le tube digestif avec production de CO2 et de divers acides. Lors de la consommation de lait, cette combinaison d'eau et de CO2 provoque une diarrhée, ce que l'on appelle l'intolérance au lactose.

Le glucose et le galactose sont absorbés par un mécanisme commun dépendant du sodium. Premièrement, il existe un transport actif de sodium qui élimine le sodium de la cellule intestinale à travers la membrane basolatérale dans le sang. Cela abaisse la concentration de sodium dans la cellule intestinale, ce qui génère un gradient de sodium entre la lumière de l'intestin et l'intérieur de l'entérocyte.

Lorsque ce gradient est généré, la force qui entraînera le sodium avec le glucose ou le galactose dans la cellule est obtenue. Dans les parois de l'intestin grêle, il y a un cotransporteur Na + / glucose, Na + / galactose (un symporteur) qui dépend des concentrations de sodium pour l'entrée du glucose ou du galactose.

Plus la concentration de Na + dans la lumière du tube digestif est élevée, plus l'afflux de glucose ou de galactose est important. S'il n'y a pas de sodium ou si sa concentration dans la lumière du tube est très faible, ni le glucose ni le galactose ne seront suffisamment absorbés.

Chez des bactéries comme E. Coli par exemple, qui tirent normalement leur énergie du glucose, en l'absence de ce glucide dans le milieu, elles peuvent utiliser du lactose et pour cela elles synthétisent une protéine responsable du transport actif du lactose appelée lactose permease, entrant ainsi lactose sans avoir été préalablement hydrolysé.

Caractéristiques

Les disaccharides ingérés pénètrent dans le corps des animaux qui les consomment sous forme de monosaccharides. Dans le corps humain, principalement dans le foie, bien qu'il se produise également dans d'autres organes, ces monosaccharides sont intégrés dans les chaînes métaboliques de synthèse ou de catabolisme selon les besoins.

Par catabolisme (dégradation), ces glucides participent à la production d'ATP. Dans les processus de synthèse, ils participent à la synthèse de polysaccharides tels que le glycogène et forment ainsi les réserves d'énergie présentes dans le foie, dans les muscles squelettiques et dans de nombreux autres organes.

Ils participent également à la synthèse de nombreuses glycoprotéines et glycolipides en général.

Si les disaccharides, comme tous les glucides ingérés, peuvent être des sources d'énergie pour l'homme et les animaux, ils participent à de multiples fonctions organiques en faisant partie des structures des membranes cellulaires et des glycoprotéines.

La glucosamine, par exemple, est un composant fondamental de l'acide hyaluronique et de l'héparine.

De lactose et de ses dérivés

Le lactose présent dans le lait et ses dérivés est la source la plus importante de galactose. Le galactose est d'une grande importance car il fait partie des cérébrosides, des gangliosides et des mucoprotéines, qui sont des constituants essentiels des membranes cellulaires neuronales.

Le lactose et la présence d'autres sucres dans l'alimentation favorise le développement de la flore intestinale, indispensable à la fonction digestive.

Le galactose participe également au système immunitaire car il est l'un des composants du groupe ABO dans la paroi des globules rouges.

Le glucose, produit de la digestion du lactose, du saccharose ou du maltose, peut pénétrer dans l'organisme par la voie de la synthèse des pentoses, en particulier la synthèse du ribose qui est nécessaire à la synthèse des acides nucléiques.

Dans les plantes

Dans la majorité des plantes supérieures, les disaccharides sont synthétisés à partir du phosphate de triose à partir du cycle de réduction photosynthétique du carbone.

Ces plantes synthétisent principalement le saccharose et le transportent du cytosol vers les racines, les graines et les jeunes feuilles, c'est-à-dire vers des zones de la plante qui n'utilisent pas la photosynthèse de manière substantielle.

C'est ainsi que le saccharose synthétisé par le cycle de réduction photosynthétique du carbone et celui qui provient de la dégradation de l'amidon synthétisé par photosynthèse et accumulé dans les chloroplastes, sont deux sources d'énergie nocturnes pour les plantes.

Une autre fonction connue de certains disaccharides, notamment le maltose, est de participer au mécanisme de transduction des signaux chimiques vers le moteur du flagelle de certaines bactéries.

Dans ce cas, le maltose se lie d'abord à une protéine et ce complexe se lie ensuite au transducteur; à la suite de cette liaison, un signal intracellulaire est produit dirigé vers l'activité motrice du flagelle.

Références

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