Définition du monosaccharide

Un monosaccharide est la forme la plus basique des glucides. Les monosaccharides peuvent être combinés par des liaisons glycosidiques pour former des glucides plus importants, appelés oligosaccharides ou polysaccharides. Un oligosaccharide ne comportant que deux monosaccharides est appelé disaccharide. Lorsque plus de 20 monosaccharides sont combinés par des liaisons glycosidiques, un oligosaccharide devient un polysaccharide. Certains polysaccharides, comme la cellulose, contiennent des milliers de monosaccharides. Un monosaccharide est un type de monomère, ou une molécule qui peut se combiner avec des molécules similaires pour créer un polymère plus grand.

Fonction du monosaccharide

Les monosaccharides ont de nombreuses fonctions au sein des cellules. Tout d’abord, les monosaccharides sont utilisés pour produire et stocker de l’énergie. La plupart des organismes créent de l’énergie en décomposant le glucose, un monosaccharide, et en récoltant l’énergie libérée par les liaisons. D’autres monosaccharides sont utilisés pour former de longues fibres, qui peuvent être utilisées comme une forme de structure cellulaire. Les plantes créent de la cellulose pour remplir cette fonction, tandis que certaines bactéries peuvent produire une paroi cellulaire similaire à partir de polysaccharides légèrement différents. Même les cellules animales s’entourent d’une matrice complexe de polysaccharides, tous fabriqués à partir de monosaccharides plus petits.

Structure des monosaccharides

Tous les monosaccharides ont la même formule générale de (CH2O)n, qui désigne une molécule de carbone centrale liée à deux hydrogènes et un oxygène. L’oxygène se lie également à un hydrogène, créant ainsi un groupe hydroxyle. Le carbone pouvant former 4 liaisons, plusieurs de ces molécules de carbone peuvent se lier entre elles. L’un des carbones de la chaîne formera une double liaison avec un oxygène, ce que l’on appelle un groupe carbonyle. Si ce carbonyle se trouve à l’extrémité de la chaîne, le monosaccharide fait partie de la famille des aldoses. Si le groupe carboxyle se trouve au milieu de la chaîne, le monosaccharide est de la famille des cétoses.

Vous trouverez ci-dessus une image du glucose. Le glucose est l’un des monosaccharides les plus courants dans la nature, utilisé par presque toutes les formes de vie. Ce monosaccharide simple est composé de 6 carbones, chacun étant étiqueté dans l’image. Le premier carbone est le groupe carbonyle. Comme il se trouve à l’extrémité de la molécule, le glucose fait partie de la famille des aldoses. En général, les monosaccharides ayant plus de 5 atomes de carbone existent sous forme de cycles dans les solutions d’eau. Le groupe hydroxyle du cinquième carbone va réagir avec le premier carbone. Le groupe hydroxyle cède son atome d’hydrogène lorsqu’il forme une liaison avec le premier carbone. L’oxygène à double liaison sur le premier carbone se lie à un nouvel hydrogène lorsque la deuxième liaison avec le carbone est rompue. Cela forme un anneau de carbones entièrement connecté et stable.

Exemples de monosaccharide

Glucose

Le glucose est un monosaccharide important dans la mesure où il fournit à la fois de l’énergie et une structure à de nombreux organismes. Les molécules de glucose peuvent être décomposées dans la glycolyse, fournissant de l’énergie et des précurseurs pour la respiration cellulaire. Si une cellule n’a pas besoin d’énergie à ce moment-là, le glucose peut être stocké en le combinant avec d’autres monosaccharides. Les plantes stockent ces longues chaînes sous forme d’amidon, qui peut être désassemblé et utilisé comme énergie ultérieurement. Les animaux stockent des chaînes de glucose dans le polysaccharide glyocogène, qui peut stocker beaucoup d’énergie.

Le glucose peut également être connecté en longues chaînes de monosaccharides pour former des polysaccharides qui ressemblent à des fibres. Les plantes produisent généralement cela sous forme de cellulose. La cellulose est l’une des molécules les plus abondantes de la planète, et si nous pouvions la peser en une seule fois, elle pèserait des millions de tonnes. Chaque plante utilise la cellulose pour entourer chaque cellule, créant ainsi des parois cellulaires rigides qui aident les plantes à se tenir debout et à rester turgescentes. Sans la capacité des monosaccharides à se combiner en ces longues chaînes, les plantes seraient plates et molles.

Fructose

Bien que presque identique au glucose, le fructose est une molécule légèrement différente. La formule ((CH2O)6) est la même, mais la structure est bien différente. Voici une image du fructose :

Notez qu’au lieu que le groupe carbonyle soit à la fin de la molécule, comme dans le glucose, il est le deuxième carbone vers le bas. Cela fait du fructose un cétose, au lieu d’un aldose. Comme le glucose, le fructose a toujours 6 carbones, chacun avec un groupe hydroxyle attaché. Cependant, comme l’oxygène à double liaison du fructose se trouve à un endroit différent, un anneau de forme légèrement différente est formé. Dans la nature, cela fait une grande différence dans la façon dont le sucre est traité. La plupart des réactions dans les cellules sont catalysées par des enzymes spécifiques. Les monosaccharides de forme différente ont chacun besoin d’une enzyme spécifique pour être décomposés.

Le fructose, parce que c’est un monosaccharide, peut être combiné avec d’autres monosaccharides pour former des oligosaccharides. Un disaccharide très commun fabriqué par les plantes est le saccharose. Le saccharose est une molécule de fructose reliée à une molécule de glucose par une liaison glycosidique.

Galactose

Le galactose est un monosaccharide produit par de nombreux organismes, notamment les mammifères. Les mammifères utilisent le galactose dans le lait, pour donner de l’énergie à leur progéniture. Le galactose est combiné au glucose pour former le disaccharide lactose. Les liaisons dans le lactose contiennent beaucoup d’énergie, et des enzymes spéciales sont créées par les mammifères nouveau-nés pour briser ces liaisons. Une fois sevrés du lait de leur mère, les enzymes qui décomposent le lactose en monosaccharides de glucose et de galactose sont perdues.

L’homme, étant la seule espèce de mammifère qui consomme du lait à l’âge adulte, a développé des fonctions enzymatiques intéressantes. Dans les populations qui boivent beaucoup de lait, la plupart des adultes sont capables de digérer le lactose la majeure partie de leur vie. Dans les populations qui ne boivent pas de lait après le sevrage, l’intolérance au lactose touche la quasi-totalité de la population. Bien que les monosaccharides puissent être décomposés individuellement, la molécule de lactose ne peut plus être digérée. Les symptômes de l’intolérance au lactose (crampes abdominales et diarrhée) sont causés par les toxines produites par les bactéries de l’intestin qui digèrent l’excès de lactose. Les toxines et l’excès de nutriments qu’elles créent ont augmenté la quantité totale de solutés dans les intestins, ce qui les amène à retenir plus d’eau pour maintenir un pH stable.

• Disaccharide – Deux monosaccharides reliés par une liaison glycosidique.
• Oligosaccharide – 3 à 20 monosaccharides reliés par des liaisons glycosidiques, généralement utilisé pour déplacer les monosaccharides et les stocker pendant de courtes périodes.
• Polysaccharide – De nombreux (20+) monosaccharides, généralement reliés en longues chaînes, utilisés pour le stockage ou le support structurel.
• Glucides – Sucres et amidons, tous fabriqués à partir de monosaccharides.

Quiz

1. Le sucralose, un édulcorant artificiel courant, a une forme similaire à celle du saccharose, un sucre produit par les plantes. Cependant, au lieu de groupes hydroxyles (OH) liés à tous les carbones, le sucralose a quelques atomes de chlore (Cl) dans sa structure. Des études ont montré que si la majorité du sucralose consommé passe à travers une personne, 2 à 8 % de celui-ci est métabolisé. Pourquoi cela pourrait-il poser un problème à la personne qui digère le sucralose ?
A. Il n’apporte pas autant de calories que le saccharose.
B. Sans les groupes hydroxyle, le corps ne peut pas fonctionner.
C. Les enzymes de l’organisme ne sont pas adaptées pour métaboliser le sucralose.

2. Un acide aminé est une molécule singulière qui peut être ajoutée en chaîne pour créer une protéine. Un acide aminé n’est pas un glucide. Lesquels des termes suivants décrivent un acide aminé ?
A. Monomère
B. Monosaccharide
C. Polymère

3. Comme mentionné, les monosaccharides composés de plus de 5 carbones ont souvent tendance à former des anneaux dans la nature. L’interaction qui les amène à former des anneaux est due aux forces des molécules d’eau polaires agissant sur les monosaccharides. Si des monosaccharides sont placés dans une solution non polaire, que formeront-ils ?
A. Des spirales
B. Des molécules linéaires
C. Des anneaux