HEXOSE: CARACTÉRISTIQUES, FONCTIONS, DÉRIVÉS - GEOGRAFÍA - 2025

Un hexose est un glucide qui a six atomes de carbone et dont la formule empirique est C ₆ H ₁₂ O ₆. Les glucides ou saccharides (du grec sakcharon = sucre) sont des polyhydroxy-aldéhydes ou des polyhydroxy-cétones.

Dans la nature, le monosaccharide le plus abondant est le glucose, un sucre à six carbones, également appelé dextrose. La biosynthèse du glucose a lieu à partir du dioxyde de carbone et de l'eau par photosynthèse.

Source: NEUROtiker

Chez les plantes, à partir du glucose, la synthèse de la cellulose, un polysaccharide structurel, et de l'amidon, un polysaccharide de réserve, se produit. Chez les organismes hétérotrophes, l'oxydation du glucose est la voie métabolique centrale pour la production d'énergie.

caractéristiques

Les hexoses peuvent être de deux types: 1) les aldoses (ou aldohexoses), dans lesquels le carbone 1 (C-1) est une fonction aldéhyde; ou 2) des cétoses (ou aldocétoses) dans lesquelles le carbone 2 (C-2) est une fonction céto. Le reste des carbones sont des alcools secondaires ou primaires.

Dans les aldohexoses, tous les carbones sont chiraux, à l'exception du carbone 1 (C-1) et du carbone 6 (C-6), c'est-à-dire qu'ils ont quatre centres asymétriques. Dans les cétohexoses, il existe trois centres asymétriques, qui sont C-3, C-4 et C-5.

Dans la nature, les sucres tels que les hexoses avec la configuration L sont moins abondants que les sucres avec la configuration D.

La fonction aldéhyde ou la fonction céto des hexoses réagit avec un groupe hydroxyle secondaire, dans une réaction intramoléculaire, pour former des hémiacétals ou hémicétals cycliques. Les sucres cycliques à six chaînons sont pyraneux et les sucres à cinq chaînons sont le furanose.

Dans le sucre cyclique, le carbone carbonyle des groupes aldéhyde et céto devient un nouveau centre chiral, appelé carbone anomérique. La configuration de ce carbone peut être alpha ou bêta, c'est-à-dire qu'il produit deux anomères.

Les hexoses ont différentes conformations

Les six atomes qui composent les pyranoses ne sont pas plans mais ont deux conformations en forme de chaise dans lesquelles les substituants volumineux occupent: a) des positions équatoriales ou b) des positions axiales. Ces conformations peuvent être interconverties sans rompre les liaisons covalentes.

Les interactions stéréochimiques entre les substituants du cycle influencent la stabilité relative de ces conformations. Ainsi, la conformation la plus stable est celle dans laquelle le plus grand groupe occupe une position équatoriale.

La réactivité chimique d'un certain groupe est influencée par son emplacement conformationnel. Un exemple est le groupe hydroxyle (-OH) qui, lorsqu'il occupe la position équatoriale, est plus facilement estérifié que lorsqu'il occupe la position axiale.

Le Β-D-glucose, un aldohexose, a tous les substituants en position équatoriale, ce qui les rend plus sensibles à l'estérification. Cette réaction est importante pour la formation de liaisons covalentes entre les sucres. Cela pourrait expliquer pourquoi le β-D-glucose est le sucre le plus abondant dans la nature.

Les hexoses peuvent former des liaisons glycosidiques

Les unités monosaccharidiques, telles que les hexoses, peuvent être liées de manière covalente par des liaisons O-glycosidiques formées lorsque le carbone anomérique d'une molécule de sucre réagit avec le groupe hydroxyle d'une autre molécule de sucre. Le résultat de cette réaction est la formation d'un acétal à partir d'un hémiacétal.

Un exemple est la réaction du carbone anomérique C-1 de l'α-D-glucopyranose avec le groupe hydroxyle du C-4 d'un autre β-D-glucopyranose. A partir de celui-ci, il se forme un α -D-glucopyranosyl- (1®4) -D-glucopyranose.

La réaction de liaison glycosidique implique l'élimination d'une molécule d'eau, appelée réaction de condensation. La réaction inverse est l'hydrolyse et la rupture de la liaison glycosidique.

Hexoses et réactions d'oxydoréduction

Les sucres dont l'atome de carbone anomérique n'a pas formé de liaisons glycosidiques sont appelés sucres réducteurs. Tous les monosaccharides, tels que les hexoses glucose, mannose et galactose, sont des sucres réducteurs. En effet, les aldoses ou les cétoses peuvent donner des électrons, ou se réduire, en un agent oxydant.

Un test classique de réduction des sucres est réalisé avec les réactifs Fehling (ou Benedict) et Tollens. Par exemple, un sucre réducteur peut réduire l'Ag ⁺ présent dans une solution d'ammonium (réactif de Tollens). Cette réaction produit de l'argent métallique au fond du récipient où la réaction a eu lieu.

Grâce à une réaction catalysée par l'enzyme glucose oxydase, le carbone anomérique du D-glucose est oxydé en perdant une paire d'électrons, et l'oxygène est réduit en recevant une paire d'électrons. Cette réaction a deux produits: la D-glucono-d-lactone et le peroxyde d'hydrogène.

Actuellement, la concentration de glucose dans le sang est déterminée par un test qui utilise la glucose oxydase et la peroxydase. Cette dernière enzyme catalyse une réaction d'oxydoréduction.

Les substrats de la peroxydase sont le peroxyde d'hydrogène et une substance chromogène, qui est oxydée. Cette réaction peut être quantifiée à l'aide d'un spectrophotomètre.

Dérivés d'hexoses

Il existe de nombreux dérivés d'hexoses dont le groupe hydroxyle est remplacé par un autre substituant. Par exemple, le groupe hydroxyle C-2 du glucose, du galactose et du mannose est remplacé par un groupe amino, formant respectivement la glucosamine, la galactosamine et la mannosamine.

Souvent, le groupe amino se condense avec l'acide acétique, formant la N-acétylglucosamine. Ce dérivé de la glucosamine se trouve dans la paroi cellulaire des bactéries.

Un dérivé de la N-acétylmannosamine est l'acide N-acétylneuraminique, connu sous le nom d'acide sialique. Ce dernier est présent dans les glycoprotéines et les glycolipides à la surface des cellules, ayant un rôle dans la reconnaissance par d'autres cellules.

L'oxydation spécifique du groupe alcool primaire, C-6, des aldohexoses glucose, galactose et mannose produit des acides uroniques. Ces produits sont l'acide D-glucuronique, l'acide D-galacturonique et l'acide D-mannuronique, qui font partie de nombreux polysaccharides.

Les acides uroniques peuvent subir une estérification intramoléculaire. Il forme des lactones de cinq ou six atomes. Par exemple, l'acide ascorbique (vitamine C) est synthétisé par les plantes.

La substitution du groupe hydroxyle (-OH) par un atome d'hydrogène en C-6 du L-galactose ou du L-mannose produit respectivement du L-fucose ou du L-rhamnose. Le L-fucose se trouve dans les glycoprotéines et les glycolipides. Le L-rhamnose se trouve dans les polysaccharides des plantes.

Hexoses les plus courants dans la nature et leurs fonctions

Glucose

Symbole: Glc. C'est un aldohexose ou glucohexose. L'énantiomère D-glucose (symbole D-Glu) est plus courant que l'énantiomère L-Glc. Le D-Glc est présent dans les plantes, le miel, les raisins et dans le sang des animaux. C'est une source d'énergie pour les êtres vivants. Il sert de précurseur à la synthèse du glycogène, de la cellulose, de l'amidon et du lactose.

Fructose

Symbole: Fru. C'est un cétohexose ou fructohexose. L'énantiomère D-fructose est communément appelé fructose. Ce sucre se trouve, par exemple, dans les fruits, le miel et le sperme.

Galactose

Symbole de Gal. C'est un aldohexose ou galatohexose. Le D-galactose est plus courant que le L-galactose. Le D-galactose est le sucre du cerveau. C'est rarement gratuit. On le trouve généralement dans les plantes, les animaux et les micro-organismes sous forme d'oligosaccharides et de polysaccharides.

Mannose

Symbole: L'homme, c'est un aldohexose ou mannohexose. La forme D-mannose est largement distribuée dans la manne et l'hémicellulose. Il se trouve sous forme d'oligosaccharide N-lié aux glycoprotéines, formant des branches.

Ramnosa

Symbole: Rha. C'est un aldohexose que l'on trouve dans les glycosides des plantes, dans les polysaccharides des gommes et des mucilages, ainsi que dans la paroi cellulaire des plantes et dans les flavonoïdes.

Références

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