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معلومات حول البيولوجيا

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1 معلومات حول البيولوجيا في الثلاثاء أبريل 28, 2015 5:52 pm

Admin


Admin
بنسيم الرحمة وعبير المغفرة أرحب في هدا الموضوع بكل طلبة البيولوجيا بمختلف تخصصاتها ومراحل دراستها راجية أن يكون هذا الموضوع صرحا علميا لتبادل

الخبرات والمعلومات فمرحبا بكل من وطأت قدماه هذا الموضوع
قبل الدخول في الموضوع ارتأت أن أضع بين أيديكم تعريفا شاملا عن هذا التخصص
على بركة الله نبدأ:
علم الأحياء أو الحياة (بالإنجليزية: Biology‏) (من اليونانية: Bios حياة و Logos علم) هو علم دراسة الكائنات الحية من حيث بنيتها، وتغذيتها، وتكاثرها، وطبيعتها، وصفاتها، وأنواعها، والقوانين التي تحكم طرق عيشها وتطورها وتفاعلها مع وسطها الطبيعي.
وعلم الأحياء واسع جداً وينقسم لعدة فروع من أهمها علم الكائنات المجهرية وعلم الحيوان وعلم النبات وكذلك علم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية وعلم البيئة. ومع ترقي هذا العلم، منذ القرن التاسع عشر، صار ذا صلات وثيقة بالعلوم الأخرى، النظرية منها والتطبيقية، مثل الطب والصيدلة ومجالات تقنية أخرى تلبي احتياجات الإنسان الضرورية والمستمرة. وهكذا صرنا اليوم لا نتحدث عن علم بل علوم الحياة (بالإنجليزية: Life Sciences‏).
يتعامل علم الأحياء مع دراسة كافة أشكال الحياة، حيث يهتم بخصائص الكائنات الحية وتصنيفها وسلوكها، كما يدرس كيفية ظهور هذه الأنواع إلى الوجود والعلاقات المتبادلة بين بعضها البعض وبينها وبين بيئتها، لذلك فإن علم الأحياء يحتضن داخله العديد من التخصصات والفروع العلمية المستقلة، لكنها جميعاً تجتمع في علاقتها بالكائنات الحية (ظاهرة الحياة) على مجال واسع من الأنواع والأحجام



تبدأ بدراسة الفيروسات والجراثيم ثم النباتات والحيوانات، في حين تختص فروع أخرى بدراسة العمليات الحيوية داخل الخلية مثل الكيمياء الحيوية إلى فروع دراسة العلاقات بين الأحياء والبيئة في علم البيئة.



على مستوى العضوية، تأخذ البيولوجيا على عاتقها دراسة ظواهر الولادة، والنمو، والشيخوخة aging، والموت death وتحلل الكائنات الحية، ناهيك عن دراسة التشابه بين الأجيال offspring وآبائهم (وراثة heredity)، كما يدرس أيضاً ازهرار النباتات وغيرها من الظواهر التي حيرت الإنسانية خلال التاريخ.

فيما يخص التخصصات في كالتالي:






التخصصات حسب النظام lmd أو كلاسيكي
الكلاسيكي :
science alimentaire
biochimie
physiologie animale
physiologie vgétale
écologie
biotechnologie
contrôle de qualité
génébiologie
نظام جديدlmd: كل تخصصات النظام الكلاسيكي اضافة الى:
médcine des plantes
aquaculture
biologie de la reproduction
la génétique
la microbiologie
la biologie moléculaire, et cellulaire
biotechnologie et santé
l'eau et l'environnement
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السنة الأولى:
-الفصل الأول:
Géologie
Mathematics et informatics
Biologie Cellulaire
Chimie
Histoire universelle
Méthode travail terminologie
-الفصل الثاني:
Physique
Biologie Animale Générale
Biologie Végétale Générale
chimie 2
Méthode travail terminologie



السنة الثانية:


1ère semestre


Les modules sont:
- biochimie
- biophysique
- microbiologie
- zoologie
- terminologie


1. La Biochimie:

Elle est très très facile Il y'a:

1ère partie (Structurable):

vous allez étudier touts les composants et les propriétés des:

-Glucides – lipides – protéines et enzymes.

2ème partie; (les métabolismes):

- les oxydations cellulaires;
* cycle de Krebs et les réactions de ce cycle
* Oxydation des acides gras
* et enfin la glycolyse

Et vous allez faire aussi des exercices sous formes de TD.


2. La Biophysique:

Chapitre I:

1. les solutions électrolytiques: généralités et propriétés
2. les électrolytes (La conductivités)


Chapitre I: phénomène de surface

1. La tension superficielle et leurs lois; loi de LAPLACE, loi de JURIN.

Des applications biologiques (sous forme des exposés)

Chapitre II: Interface solide-liquide.

Chapitre III: La diffusion, l'osmose, l'hémodynamique ou mécanique des fluides et équation de Bernoulli.

Et il y a des exercices dans le TD.
Et des exposés à la fin.


3. La Zoologie:

c'est la science des animaux.


Les protistes (animaux ou végétaux):
Il y'a:

- Les protozoaires (animaux)
- Les protophytes (végétaux)
- Les Métazoaire:
---- Diplophasique (2 couches cellulaires)
---- Triplophasique (3 " " )

Les diplophasique: il y'a;
. Spongiaires
. Chnidères

Les Triplophasique: on a;

1- A coelomates (sans cavité) qui sont les plathelminthes et les némathelminthes

2- Coelomates (avec cavité) se sont les Prostomiens et les Deutérostomiens

et en fin:

- les Epithélioneuriens
- les Epineuriens
- Les vertébrés en générale

La Zoologie se base surtout sur l'apprendre.


4. La Terminologie: (mtt)

C'est la français en générale elle est très très facile.


5.La Microbiologie:

c'est l'étude des microorganismes

Il y'a :
Le règne de Protistes:

---P. supérieures (eucaryotes: algues et champignons)
---P. inférieurs (Procaryotes: Les bactéries)

1. Les Bactéries; (c'est le plus important c'est à dire le module )

1. vous allez étudier: leur forme, la paroi, PDG, coloration de gram, cytoplasmes, chromosomes bactérienne (ADN)….etc

2. Les mécanismes de réplication de l'ADN des bactéries (très important)
3. Les plasmides des bactéries
4. La capsule des bactéries
5. Les fimbriaes
6. Les flagelles
7. La chimiotactisme
8. La sporogénèse et la germination

ChapitreII:

- Nutrition bactérienne
- Croissance des bactéries
- Les agents antimicrobiennes (ATB)
- L'oxydation (Cycle de Krebs…)



تخصص البيولوجيا تخصص شيق يسمحلنا باكتشاف كل ما يخص الطبيعة و الحياة
أنا قريت عام فيها نقدر نعطيلكم معلومات على les modules لي فيها

semestre 1

Biologie cellulaire
Geologie
Mat SNV
Chimie 01
HSB
Termonologie

semestre 2

Biologie Animal
Bio Vegetal
Chimie 02 (organique)
Physic
Methodes de travail

و ماهيش صعيبة بصح لازم الواحد يكون يعرف شوية اللغة الفرنسية

http://cem200.ahlamontada.net

2 رد: معلومات حول البيولوجيا في الجمعة مايو 08, 2015 4:53 pm

Admin


Admin

I. DÉFINITION & RÔLES
II. STRUCTURE DES OSES
A. Structure linéaire
1. Nomenclature
2. Stéréoisomérie - Chiralité
3. Séries D & L des oses
B. Structure cyclique
1. Hémiacétal et Mutarotation
2. Mécanisme de cyclisation et représentation de Haworth
3. Conformation spatiale
III. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES OSES
A. Propriétés liées au groupement réducteur
1. Oxydation
2. Réduction
3. Réactions de condensation
B. Propriétés liées aux fonctions alcooliques
1. Les complexes avec le bore
2. Méthylation
IV. ÉTUDE DE QUELQUES OSES ET DÉRIVÉS
A.Oses simples
1. Le glucose (aldohexose - pyranose)
2. L'arabinose (aldopentose - pyranose)
3. Le fructose (cétohexose - furanose)
4. Le galactose et le manose: aldohexose / pyranose
B.Osamines ou sucres aminés
C. Les acides sialiques
D. Les acides muramiques
E. Les sucres phosphate
V. ÉTUDE DE QUELQUES OSIDES ET DÉRIVÉS
A. Définitions
B.Détermination de la structure d'oside
C. Quelques diholosides trés importants
1.Le maltose
2. Le lactose
3. Le saccharose
4. Le cellobiose

I. Définition & roles
Les glucides constituent un ensemble de substances dont les unités de base sont les sucres simples appelés osesou monosaccharides.
Les oses ont été définis comme des aldéhydesou des cétones polyhydroxylées. Ce sont des composés hydrosolubles et réducteurs.
Les glucides sont présents partout dans la biosphère et représentent en poids la classe prépondérante parmi les molécules organiques. La plus grande part des glucides amassés provient de la photosynthèse, processus qui incorporele CO2dans les glucides.
Les glucides jouent plusieurs rôles capitauxdans les cellules :
· ils servent de réserve énergétique sous forme polymérisée : amidonetglycogène. L'amidon est la forme principale d'accumulation de l'énergie photosynthètique dans la biosphère.
· ils jouent un rôle d'élément de structure de la cellule: les mucopolysaccharides chez les animaux supérieurs, la cellulose chez les végétaux.
· ils interviennent comme éléments de reconnaissance et de communication entre cellules: les polyosides des groupes sanguins, les polyosides antigéniques des bactéries.
· enfin, ils font partie intégrante de la structure de nombreuses macromolécules biologiques fondamentales telles que les glycoprotéines, les acides nucléiques (ribose et désoxyribose), les coenzymes et les antibiotiques.
On subdivise les glucides selon leur degré de polymérisation :
· les oligosaccharidessont des polymères de 2 à 20 résidus d'oses, les plus communs étant les disaccharides
· les polysaccharidessont composés de plus de 20 unités
Les glucides sous forme polymérisée sont appelés des osides. Ils peuvent être composés :
· seulement d'oses et s'appellent des holosidesou homosaccharides
·ou d'oses et d'une partie non glucidique (ou aglycone) et s'appelent deshétérosidesou hétérosaccharides.
II. Structure
A. Structure linéaire
1. Nomenclature.
· ce sont des composés de formule brute Cn(H20)p, d'où l'ancienne appellation d'hydrates de carbone.
· ils sont caractérisés par la présence dans la même molécule d'une fonctionréductricealdéhydeou cétoneet d'au moins une fonction alccol.
· les oses qui possèdent une fonction aldéhydique sont appelés des ALDOSESet ceux qui possèdent une fonction cétonique sont appelés des CÉTOSES.
· la nomenclature des atomes de carbone des aldoses attribue le numéro 1à celui qui porte la fonction aldéhyde. Dans le cas des cétoses, le carbone qui porte la fonction cétoneporte le numéro 2.
Le plus petit composé répondant à la définition des oses est l'aldéhyde glycolique, mais ce composé n'a pas de carbone chiral et pas de rôle biochimique à l'état libre.
Les premiers oses qui ont un rôle sont des oses en C3 ou triose, il s'agit duglycéraldéhyde et la dihydroxyacétone.
Il faut noter que sous leur forme phosphorylée ces deux composés correspondent à une étape importante de la voie de la glycolyse, puisqu'il s'agit du passage d'un sucre en C6 (le fructose 1, 6 diphosphate) à 2 sucres en C3.
2. Stéréoisomérie - Chiralité
Le glycéraldéhydepossède un carbone dont les quatre substituants sont des groupes différents, il s'agit donc d'un carboneasymétrique ou chiral.
Le glycéraldéhyde peut donc exister sous deux formes différentes (image l'une de l'autre dans un miroir et donc non superposables) qui correspondent à des configurations opposées autour du carbone chiral: les 2 composés sont appeléesénantiomères.
En 1906, Emil FISCHER et ROSANOFF ont choisi le glycéraldéhyde comme composé de référence pour l'étude de la configuration des sucres.
Emil Fischer a choisi arbitrairement le symbole Dpour l'énantiomèredextrogyre, c'est-à-dire le composé qui dévie le plan de la lumière polarisée vers la droiteou plus exactement dans le sens des aiguilles d'une montre.
Ce n'est qu'en 1954 que Bijvoet a montré par des études cristallographiques que le choix arbitraire de Fischer correspondait bien à la configuration absolue des oses.
Tous les oses dérivant du glycéraldéhyde dextrogyre ont été dits appartenir à la série D et tous ceux provenant du glycéraldéhyde lévogyre ont été dits appartenir à la série L.
3. Séries D & L des oses
Tous les aldoses peuvent être synthétisés à partir du glycéraldéhyde.
Dans la projection de FISCHER, tous les oses dont l'hydroxyle porté par l'avant dernier carbone est à droite sont de la série D. Par ailleurs, dans cette projection, par convention, les liaisons représentées horizontalement pointent en avant du plan et les liaisons représentées verticalement pointent en arrière du plan.
Quand on passe d'un ose à l'ose supérieur, un groupe H-C-OH chiral est ajouté entre le carbone terminal qui porte la fonction alcool primaire et le carbone carbonyle adjacent.
A chaque addition, il existe 2 possibilités :
· pour un aldose à n carbones, il existe donc 2n-2stéréoisomères ;
· dans le cas des cétoses, que l'on peut rattacher à la dihydroxyacétone qui ne possède pas de carbone chiral, on obtient 2n-3stéréoisomères.
On peut citer l'exemple du glucose : c'est un ose à 6 carbones ou hexose. Il existe donc 16 stéréoisomères, 8 de la série D et 8 de la série L.
Les sucres naturelssont en grande majorité de la série D.
On appelle diastéréoisomères, des stéréoisomères non énantiomériques, c'est-à-dire qui ont plusieurs carbones chiraux de configuration différentes.
On appelle épimèresdes stéréoisomères qui ne diffèrent par la configuration que d'un seul carbone chiral: exemple: le D-mannose et le D-galactose sont des épimères du D-glucose mais ne le sont pas entre eux.

B. Structure cyclique
1. Hémiacétal et mutarotation.
La structure linéaireou structure à chaîne ouverte des oses ne rend pas compte de toutes leurs propriétésdés que le nombre des atomes est supérieur à 4.
En premier lieu les propriétés réductricesqui ne sont pas tout à fait celles des aldéhydes et des cétones :
· par exemple si on traite du glucose avec du méthanol, on ne fixe pas 2 molécules d'alcool pour former un acétal comme avec un aldéhyde, mais on ne fixe qu'une seule molécule de méthanol pour former un hémiacétal ;
· c'est un premier indice que la fonction aldéhydique des oses n'est pas aussi réductrice que les aldéhydes vrais.
En second lieu, selon le mode de solubilisation du glucose on obtient 2 solutions appelées respectivement aet b-glucose:
· ces deux solutions dévient la lumière polarisée mais se distinguent par leur pouvoir rotatoire spécifique [a]20D mesuré sur des solutions fraîches ;
· cependant, si on laisse viellir ces solutions, leur pouvoir rotatoire évolue pour se stabiliser à une valeur identique de + 52.5°.Ce phénomène a été appelé mutarotation par Lowry (1889).
Rappel
Le pouvoir rotatoire spécifique [a]20D est mesuré avec un appareil qui s'appelle un polarimètre.
On le définit en précisant la température, la longueur d'onde à laquelle est effectuée la mesure (il s'agit en général de la raie D du sodium 589 nm).
Par ailleurs, la concentration est exprimée en g/ml et la longueur du tube du polarimètre est exprimée en décimètre.
Connaissant le pouvoir rotatoire spécifique d'un composé, la loi de BIOTpermet de déterminer la concentration d'une solution de ce même composé. Cette loi est additive, c'est-à-dire que le pouvoir rotatoire d'un mélange est la somme des pouvoirs rotatoires des composés qui constituent ce mélange.
2. Mécanisme de cyclisation et représentation de Norman HAWORTH.
Le phénomène de mutarotationimplique l'existence d'un carbone asymétrique supplémentaire.
Par ailleurs, la formation d'hémiacétal implique que la fonction réductrice a déjà établit une liaison avec un alcool.
C'est en 1884 que Bernhard TOLLENSa fourni l'explication par la structureCYCLIQUEdes oses :
· les angles de valence du carbone tétrahédrique de 109.3° permettent en effet au squelette carboné de se cycliser
· la réaction se produit entre le groupement aldéhydique et le groupement alcoolique le plus proche spatialement, celui porté par le carbone 5
· on obtient un cycle à 6 sommets, 5 carbones et 1 oxygène. Un cycle à 7 sommets subirait trop de tension
· seuls les cycles à 5 et 6 sommets ont une importance chez les oses naturels.
Tout d'abord, il y a plusieurs conventions dans la représentation cycliqueque l'on appelle représentation de HAWORTH:
· on considère que toute la chaîne des carbones est dans un même plan, la ligne épaisse représente la partie du cycle orientée vers l'observateur
· de plus, les hydroxyles situés à droite dans la projection de Fischer sont dirigés vers le bas dans le cycle et ceux situés à gauche sont dirigés vers le haut.
Le mécanisme est le suivant:
· du fait de ces conventions, l'hydroxyle porté par le carbone 5 se retrouve endessousdu cycle
· il s'effectue une rotation de 90° autour de la liaison entre le carbone 4et le carbone 5de telle sorte que l'hydroxyle du carbone 5 se rapproche du groupement aldéhydiquedu carbone 1
· de ce fait, le carbone 6subit une rotation équivalenteet se retrouve au dessus du cycle
· à partir de ce moment l'un des doublets libres de l'atome d'oxygène peut réagir d'un côté ou l'autre de l'atome de carbone et l'on obtient l'a-D-glucopyranosesi l'hydroxyle porté par le carbone 1 est en dessousdu cycle ou leb-D-glucopyranose dans le cas contraire.
On obtient donc un nouveaucarbone asymétriqueet les deux isomères ne diffèrent que par la position d'un groupement sont appelés ANOMÈRES.
Le groupement hydroxyle porté par le carbone 4 peut également réagir et on obtient un cycle à 5 sommets ou cycle furanose.
Les noms de pyranoseet de furanose(cycles à 5 sommets) ont été adoptés par analogie avec les hydrocarbures à 6 et 5 sommets respectivement.

3. Conformation spatiale
Les études de la stabilité conformationnelle du cyclohexane ont montré que les arrangements spatiaux qui ne subissent pas de contraintes stériques sont la conformation dite en chaiseet d'autres, quelques peut moins stables, dont la principale est la conformation dite bateau.
La position des substituants hydrogène peut être soit dans un axe perpendiculaire aux plan défini par les 6 liaisons carbone-carbone, ce sont des substituants dits axiaux, soit au contraire dirigés vers l'extérieur de ce cycle et ils sont dits équatoriaux.
Dans le cas du glucopyranose, c'est essentiellement la forme chaise qui existe.
III. Propriétés chimiques
A. Propriétés liées au groupement réducteur
1. Oxydation
Les oses sont des réducteursplus faiblesque les aldéhydes ou les cétones vrais. Le résultat de l'oxydation dépend des conditions de cette oxydation.
a) Par oxydation doucedes aldoses avec Br2 ou I2 en milieu alcalin, on obtient lesacides aldoniques:
· le glucose donne l'acide gluconique
· le mannose donne l'acide mannonique
· le galactose donne l'acide galactonique
La réaction est stoechiomètrique et permet le dosage spécifique des aldoses car lescétoses ne sont pas oxydés dans ces conditions.
b) Par oxydation plus pousséeavec l'acide nitrique à chaud on obtient les acides aldariquesqui sont des diacides possédant une fonction carboxylique sur le carbone 1 et le carbone 6:
· le glucose donne l'acide glucarique
· le galactose donne l'acide galactarique
Les cétoses sont dégradésdans ces conditions. La chaîne est rompue au niveau de la fonction cétone. On obtient un mélange d'acides carboxyliques.
c) Enfin, si la fonction aldéhyde est protégéependant l'oxydation, on obtient lesacides uroniquesoxydés uniquement sur la fonction alcool primaire :
· le glucose donne l'acide glucuronique
·le galactose donne l'acide galacturonique

Ces composés interviennent dans la reconnaissance cellulaire chez les bactéries.
L'acide glucuronique est le précurseur de la voie de synthèse de la vitamine C ou acide L-ascorbique.
La vitamine Cest l'ènediol d'une lactone d'acide aldonique. Le pKa du groupe hydroxyle en C3 de ce dérivé glucidique est relativement bas du fait de la stabilisation par résonance de sa base conjuguée.


2. Réduction

Les réactions de réduction se font par hydrogénation catalytique, soit par action d'un borohydrure alcalin tel que LiBH4 ou NaBH4.
· on obtient le polyalcoolcorrespondant à l'aldose de départ.
· en ce qui concerne les cétoses, on obtient 2 polyalcools épimères.
Il faut mentionner d'autres réactions de réduction utilisées pour le dosage des sucres et leur caractérisation. Notamment :
· les sels cuivriques (la liqueur de Fehling)
· le nitrate d'argent
·les sels de tétrazolium
3. Réactions de condensation
a) avec le cyanure et l'hydroxylamine
Les réactions de condensation incluent la synthèse de KILIANIet la dégradation de WOHL - ZEMPLEN.
Ces deux voies permettent de passer d'un ose à respectivement l'ose supérieur et l'ose inférieur.
Elles ont toutes deux permis d'établir la filiation des oses avec le glycéraldéhyde.

La synthèse de KILIANI: le glucoseréagit avec l'acide cyanhidrique pour former une cyanhidrine (2 stéréoisomères) qui, après hydrolyse, donne un acide hexahydroxylé.
Celui-ci est réduit par IH (en présence de phosphore rouge) et donne l'acide heptanoïque.
La même réaction à partir du fructosedonne l'acide méthyl 2-hexanoïque.
b) avec les alcools et les phénols
Cette réaction est tout particulièrement importante. En effet, les substances obtenues sont les osides ou glycosides et la liaisonqui joint l'ose à l'alcool ou au phénol est la liaison O-osidique ou glycosidique.
Il est important de noter que la formationde cette liaison s'accompagne de la pertedu pouvoir réducteur de l'ose et blocage de la configuration du cycle.
B. Propriétés liées aux fonctions alcooliques

1. Les complexes avec le bore
Ils permettent d'effectuer des éléctrophorèses des oses, ce qui n'est pas possible sans celà puisque les oses ne sont pas chargés naturellement.
De plus ils ont permis de démontrer que dans l'a-D-glucose, l'hydroxyle du carbone anomère est en position cispar rapport à l'hydroxyle porté par le carbone 2, donc qu'il se situe en dessous du cycle. En effet, le complexe se forme plus aisément avec l'anomère cisqu'avec l'anomère trans.
L'anomérie du sucre influencera la formation des complexes avec le bore et donc leur mobilité éléctrophorétique.
2.Méthylation

Les agents méthylants tels que le sulfate de méthyle ((SO4(CH3)2) en présence de soude (Haworth) ou l'iodure de méthyle ICH3 avec Ag2O (Purdie) agissent ensubstituanttous les hydrogènesdes groupements hydroxyles par un -CH3formant ainsi un groupement éther.
Si le groupement réducteur de l'ose est libre, il réagira en formant un dérivé O-méthylé.
Cependant, cette liaison est une liaison osidique qui n'a pas la même stabilité en milieu acide où elle est facilement hydrolysée. Il faudra donc la distinguer des liaisons ether en la spécifiant dans la nomenclature de l'ose.
La méthylation est une technique importantequi a deux applications principales :
a) en premier lieu elle permet de déterminer la structure des cycles :
· on méthyle complètement un ose cyclique, puis on hydrolyse la liaison osidique en milieu acide dilué.
· on oxyde ensuite le composé par l'acide nitrique. L'oxydation rompt le cycle et élimine les carbones qui ne font pas partie du cycle, en l'occurence le carbone 6 dans le cas d'un pyranose et les carbones 5 et 6 dans le cas d'un furanose.
- le reste du cycle se retrouve sous la forme d'un diacide tri-O-méthylé dans le cas d'un pyranose et d'un diacide di-O-méthylé dans le cas d'un furanose
b) en second lieu elle permet de déterminer l'enchaînement dans les polyosides:
On méthyle complètement un oside et on coupe ensuite les liaisons osidiques en milieu acide dilué.
On peut voir dans l'exemple de l'amylose que le composé terminal non réducteur (donc le composé dont l'hydroxyle hémiacétalique est impliqué dans la liason osidique mais, inversement, dont le carbone 4 n'est pas impliqué dans cette liaison) donnera un dérivé tétra-O-méthylé alors que tous les autres éléments donneront un dérivé tri-O-méthylé.
Dans le cas d'une structure branchée, on obtiendra des dérivés di-O-méthylés pour chaque ose impliqué dans le branchement (en l'occurence, l'ose qui a son carbone 6 impliqué dans la liaison osidique).
IV. Étude de quelques oses et dérivés

A.Oses simples
1. Le glucose : (aldohexose - pyranose)

Extrèmement répandu dans le règne végétal et le règne animal à l'état libre ou combiné à d'autres oses, sous forme phosphorylé ou non. C'est le COMBUSTIBLE de la cellule, mis en réserve sous forme de glycogène (règne animal) ou d'amidon(règne végétal).
Le métabolisme du glucose correspond à la voie de la glycolyse et aux voies qui en découlent.
D'un point de vue structural, en ce qui concerne les oses, il faut faire attention à la position de l'hydroxyle de l'avant dernier carbone (le C5 pour un hexose) dans la projection de Fischer, et la position du C6 qui en découle dans la représentation de Haworth. En effet, dans la représentation de Haworth, c'est au niveau du C6 (pour un hexose) que l'on peut savoir s'il s'agit de la série D ou L puisque l'hydroxyle du C5 est engagé dans l'hémiacétal et n'indique donc plus la série de l'ose.
Si on représente l'ose comme en (1), on ne précise pas la nomenclature du carbone anomère (qui peut donc être aou b).
2. L'arabinose: (aldopentose - pyranose)
L'arabinose est abondant dans le monde végétal. Il contribue à la formation des tissus de soutien.
D'un point de vue structural, en ce qui concerne les oses, il en va de même pour un pentose comme l'arabinose mais dans ce cas il faut regarder au niveau du C4.
3. Le fructose : (cétohexose - furanose)
C'est le cétose que l'on obtient par interconversion du glucose et du mannose, c'est à dire par épimérisation du C2 du glucose.
Le fructose est un ose qui souligne l'importance de la forme linéaire: en effet, en ce qui concerne cet ose, la forme linéaire est toujours présente à concentration élévée et on a aussi un équilibre avec les formes furaniques qui sont les formes les plus stables à l'état naturel.
4. Le galactose et le mannose: (aldohexose - pyranose)
Ces deux oses sont beaucoup moins abondant dans les cellules que le glucose mais on les trouve comme constituants des glycoprotéines et des glycilipides.
B. Osamines ou sucres aminés
Les osamines sont synthétisées à partir du fructose-6-phosphate et sont obtenues par substitution de l'hydroxyle du carbone 2 par un NH2. Le groupement aminé est le plus souvent acétylé.
Ce sont des oses trés importants: par exemple, la chitine, polyoside constitutif de la carapace des insectes est un polymère de la N-acétylglucosamine avec des liaisons b-1,4.
La N-acétyl-mannosamine-6-phosphate est le précurseur des acides sialiques.
C. Les acides sialiques
Ce sont des composés caractéristiques des glycoprotéines. Ils s'y trouvent en bout de chaîne liés par une liaison a-glycosidique. La fonction COOH est libre, ce qui confère aux glycoproyéines un caractère acide marqué.
Les acides sialiques dérivent tous de l'acide neuraminique dont le plus courant est l'acide N-acétyl neuraminique. Les substituants varient suivant les espèces (N-acétyl chez le mouton; N-glycolyl chez le porc;...).
La synthèse est obtenue à partir de La N-acétyl-mannosamine-6-phosphate et du phosphoénol pyruvate.
Dans les glycoprotéines, les acides sialiques sont disposés à intervalles réguliers le long de la chaîne. Ils forment ainsi un nuage électronégatif qui, par répulsion électrostatique, maintient la chaîne allongée sous forme de bâtonnet. Il s'ensuit une grande viscosité de ces composés.
D. Les acides muramiques
L'acide muramique N-acétylé est un composant de la muréine, haut polymère de nature glycopeptidique qui forme le support fondamental des parois bactériennes.
L'acide muramique N-acétylé dérive lui-même de la N-acétyl-glucosamine. La biosynthèse se fait également à partir du phosphoénol pyruvate.
E. Les sucres phosphate
Il y a formation d'esters phosphoriques sous l'action de kinases qui transfèrent le groupe phosphate terminal de l'ATP. Utilisés comme source d'énergie, c'est sous leurs formes phosphorylées que les oses sont interconvertis et donc métabolisés (voie de la glycolyse et voie des pentoses phosphate par exemple).
La liaison ester-phosphate est hydrolysée par des phosphatases. Les esters phosphoriques du glucose et du fructose peuvent être considérés comme les produits de l'assimilation photosynthétique.
L'a-D-ribose-5-phosphate et l'a-2-désoxy-D-ribose-5-phosphate sont par ailleurs les deux oses constitutifs des acides nucléiques.
V. Étude de quelques osides et dérivés
A. Définition
Les osides ou glycosides sont des substances dans lesquelles l'hydroxyle du groupement hémiacétalique du carbone anomèrique d'un ose a été condensé avec un groupement hydroxylique (alcoolique ou phénolique).
La liaison qui joint l'ose à l'alcool ou au phénol est appelée 0-osidique ou glycosidique. Les osides donnent par hydrolyse au moins deux oses.
B. Détermination de la structure d'oside
a) détermination de la nature des oses constitutifs:
Les osides sont hydrolysés en milieu acide ou par voie enzymatique, de manière à rompre les liaisons osidiques. Dans le cas d'hétérosides, il faut déterminer la nature de l'aglycone.
Puis ils sont séparés par des techniques chromatographiques et identifiés et dosés individuellement.
b) détermination du mode de liaison entre les oses constitutifs:
On marque toutes les fonctions hydroxyles libres (par exemple, par méthylation et par l'acide périodique). Une hydrolyse acide différencie ensuite les liaisons éther-oxydes des liaisons osidiques.
Dans le cas de polyosides complexes, il faut faire en plus des hydrolyses ménagées (incomplètes) menant à des oligosides (séparés par des techniques chromatographiques) dont l'étude complète cette détermination.
Enfin, la détermination, s'il y a lieu, de l'anomérie de la liaison osidique fait appel à des enzymes spécifiques de chaque type de liaison ou, dans le cas le plus simple, par l'étude de la mutarotation après hydrolyse.
c) détermination du caractère réducteur ou non de l'oside:
La technique de réduction par le borohydrure de Na permet de caractériser l'ose terminal réducteur dans le cas d'un dioside ou d'un oligoside.
Dans le cas d'un polyoside, la proportion de l'ose réducteur terminal est si faible qu'il faut employer du borohydrure marqué par le tritium.
d) détermination de la masse molaire et de la longueur des chaînes dans le cas des polyosides:
Les techniques physiques usuelles (osmométrie, ultracentrifugation, diffusion de la lumière, viscosimétrie, filtration sur tamis moléculaire, électrophorèse de complexes avec le bore...) auxquelles on peut joindre des techniques biochimiques (enzymes spécifiques de dégradation ou au contraire de synthèse in vitro) et immunochimiques.
C. Quelques diholosides trés importants
1. Le maltose
Ce diholoside est libéré par hydrolyse de l'amylose (voir ci-après), qui est un polymère de résidus glucose: il s'agit de l'a-D-glucopyranosyl-(1,4)-D-glucopyranose.
Les résidus de glucose sont libérés par hydrolyse chimique ou par une enzyme: l'a-D-glucosidase.
C'est un sucre réducteur puisque l'hydroxyle du carbone anomère du second glucose est libre.
La méthylation suivie d'hydrolyse donnera donc du 2,3,6 tri-O-méthyl-glucose et du 2,3,4,6 tétra-O-méthyl-glucose.
2. Le lactose
C'est le sucre du lait, propre au règne animal, synthétisé dans les glandes mammaires. Il s'agit du b-D-galactopyranosyl-(1,4)-D-glucopyranose.
C'est le seul diholoside reducteurtrouvé à l'état naturel.
3. Le saccharose
C'est un sucre extrémement représenté dans le règne végétal et tout particulièrement dans la canne à sucre et la betterave.
Avec le tréhalose, c'est le seul diholoside non reducteurtrouvé à l'état naturel: l'hydroxyle du carbone anomère du fructose est engagé dans la liaison osidique avec le glucose: ainsi, on peut considérer le saccharose comme étant l'a-D-glucopyranosyl-b-D-fructofuranoside ou le b-D-fructofuranosyl-a-D-glucopyranoside.
L'appellation de ce sucre explicite les 2 carbones impliqués (liaison 1,2 ou 2,1).
La méthylation suivie d'hydrolyse donnera donc du 3,4,6 tri-O-méthyl-fructose et du 2,3,4,6 tétra-O-méthyl-glucose.
Enfin, les solutions de saccharose présentent un pouvoir rotatoire mais pas le phénomène de mutarotation.
4. Le cellobiose
Ce sucre provient de la dégradation de la cellulose. Il s'agit du b-D-glucopyranosyl-(1,4)-D-glucopyranose. C'est donc un épimère du lactose (épimère en C4 du premier résidu de glucose).
D. Deux triholosides: le gentianose et le raffinose
Ces triholosides sont dérivés du saccharose :
· gentianose: dérivé b-D-glucopyranosyl, c'est donc le b-D-glucopyranosyl-(1,6)-a-D-glucopyranosyl-(1,2)-b-D-fructofuranoside
·raffinose: dérivé a-D-galactopyranosyl, c'est donc l'a-D-galactopyranosyl-(1,6)-a-D-glucopyranosyl-(1,2)-b-D-fructofuranoside
E. Les hétérosides
Cités à titre d'exemple, notamment en ce qui concerne les thiohétérosides de synthèse (les thiogalactosides, par exemple) utilisés comme analogues de substrats ou inhibiteurs des réactions enzymatiques.

F. Les homopolyosides
1. L'amidon
C'est le polyoside de réserve des végétaux. L'amidon est en fait un mélange de deux polysaccharides:
L'amylose: elle représente 15 à 30% de la masse de l'amidon. C'est un polymère linéaire de résidus glucose liés par une liaison a-(1,4)-D-glucosidique.
Cette longue chaîne prend la forme d'une hélice (6 résidus de glucose par tour d'hélice), stabilisée par des liaisons hydrogène entre les groupements hydroxyle et les molécules d'eau.
L'amylopectine: elle représente 70 à 85% de la masse de l'amidon. Elle diffère de l'amylose du fait qu'il s'agit d'un polymère ramifié:
· les glucoses des chaînes: liaison a-(1,4)-D-glucosidique
· branchements entre chaînes: liaison a-(1,6)-D-glucosidique
Plusieurs résultats ont permis de cerner l'arrangement de l'amylopectine:
· d'une part, la méthylation suivie d'hydrolyse donne environ 5% de 2,3-di-O-méthylglucose pour les points de branchement et également environ 5% de 2,3,4,6-tétra-O-méthylglucose aux extrémités réductrices.
· par ailleurs, la b-amylase, enzyme capable de digérer l'amilopectine, hydrolyse environ 55% de l'amylopectine en maltose.
Ces résultats et l'étude de certains modèles ont permis de montrer que l'on trouve en moyenne une ramification tous les 25 résidus et les branches contiennent une vingtaine de résidus. De plus les branchements sont plus ressérés du côté de l'extrémité réductrice de la chaîne. Enfin, certaines branches sont elles mêmes ramifiées.
2. La cellulose
La cellulose est d'origine végétaleseulement. C'est une substance de soutien, puisqu'elle est le constituant principal de la paroi des cellules jeunes des végétaux. C'est la biomolécule la plus importante en masse à la surface de la terre et elle contiendrait la moitié du carbone disponible sur la terre.
Elle est constituée de longues chaînes linéaires (100 à 200 résidus) de glucose lié en b-(1,4).
La cellulose n'est pas attaquable par les sucs digestifs des omnivores: l'homme est incapable de digérer la cellulose car il est dépourvu d'enzymes actifs sur les liaisons b-glucosidiques.
La cellulose se caractérise par une grande inertie chimique. De plus, les enzymes qui la dégradent, les cellulases, sont trés peu répandues: les ruminants, les escargots et certaines bactéries..
3. Le glycogène
C'est le polyoside de réserve des animaux. Le stock principal se trouve dans le foie (200g pour un adulte) et dans les muscles (100 à 300 g).
Le cerveau est un grand utilisateur de glucose: 100 mg/min, mais il ne possède qu'une réserve limitée de glycogène (10 à 20 g).
Le glycogène ressemble beaucoup à l'amylopectine: il s'agit de chaîne de glucose liés en a-(1,4) et de branchements en a-(1,6). Cependant les chaînes sont beaucoup plus courtes et la molécule de glycogène est plus dense. Le glycogène est dégradé par des amylases comme l'amidon.
4. Les enzymes de dégradation des glucanes
Les enzymes de dégradation des glucanes sont:
a) Les amylases qui coupent spécifiquement les liaisons a-1,4:
Les b-amylases à -SH actif sont trouvées dans le monde végétal. Elles coupent une liaison sur deux à partir de l'extrémité non réductrice, libérant ainsi des unités maltosyle. Les b-amylases ne coupent pas les liaisons a-1,6 et n'agissent donc que sur les chaînes externes des polysaccharides branchés.
Les a-amylases sont des métalloenzymes et sont trouvées dans les deux règnes. Elles coupent les liaisons a-1,4 à l'intérieur des chaînes en formant des oligosides de petite taille (3 à 8 restes) qui peuvent contenir 1 ou 2 points de branchement puisqu'elles ne coupent pas les liaisons a-1,6.
b) Les phosphorylases: elles attaquent les chaînes à partir des extrémités NON réductrices, par phosphorolyse des liaisons a-1,4, avec libération d'a-D-glucose-1-phosphate.
c) Les enzymes de débranchement: elles coupent les liaisons a-1,6 des points de branchement selon des modes différents en fonction de leur origine.
G. Les hétéropolyosides
1. Les mucopolysaccharides
Ce sont des composés hétérogènes qui résultent de la condensation d'un nombre élévé de sous-unités disaccharidiques élémentaires. Cette unité est constituée:
· d'une molécule d'hexosamine, sulfatée ou non
· d'une molécule d'acide hexuronique
Ce sont des molécules à caractère acide trés marqué. Elles sont toujours liées à une partie protéique. Cependant, dans le composé final, les glucides sont trés majoritaires (95%).
Le plus simple des mucopolysaccharides est l'acide hyaluronique constitué de une molécule de N-acétyl-glucosamine b-(1,4) etd'une molécule d'acide glucuronique.
Sa fonction principale, liée à la grande viscosité qu'il procure aux solutions, est de s'opposer à la diffusion de substances étrangères.
2. Les glycoprotéines
Ces composés sont constitués d'une partie glucidique et d'une partie protéique. La partie glucidique varie , en poids, de 1 à 50% de la masse de l'ensemble. Les chaînes polysaccahridiques sont souvent ramifiées.
Il existe des polysaccharides liés à O, comme le galactose lié au groupement hydroxyle d'une hydroxylysine dans le collagène. Cependant, les acides aminés impliqués sont souvent la sérine ou la thréonine.
Les polysaccharides liés à N, sont unis par covalence à l'azote de la liaison peptidique de certaines asparagines.
La glycosylationest un évènement post-traductionnel qui n'a lieu que chez les eucaryotes. Les protéines glycosylées sont destinées à être sécrétées ou à être intégrée à la membrane plasmique.
La détermination de la structure des glycoprotéines est actuellement l'un des travaux les plus difficiles. La raison en est simple: chaque ose possède plusieurs hydroxyles libres et chacun peut établir une liaison avec un autre ose ou un autre composé. Ainsi, le nombre de polysaccharides qui peut être formé est immense. Par exemple, avec seulement trois oses, il existe plusieurs centaines de configurations.

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3 رد: معلومات حول البيولوجيا في الجمعة مايو 08, 2015 4:54 pm

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Les liaisons chimiques et la formation de molécules
Il est important de noter que le nombre particulier d'électrons sur la dernière orbite concentrique d'un atome est largement responsable des propriétés de cet atome. En effet, lorsque la dernière orbite est complète, l'atome tend à être stable et n'a pas tendance à se lier avec d'autres atomes. Par contre, si le nombre d'électrons de la dernière orbite de l'atome est incomplet, cet atome a tendance à réagir avec d'autres atomes afin de combler sa dernière orbite et de se stabiliser.
En tentant donc de saturer leur dernière orbite concentrique, les atomes font des échanges d'électrons avec d'autres atomes. Ces échanges permettent à certaines "forces d'attraction" de se développer entre les atomes amenant la formation de "liaisons chimiques". C'est grâce à ces liaisons chimiques que les atomes s'organisent en groupes plus ou moins complexes, les molécules.
L'organisation des atomes en "édifices" moléculaires plus ou moins complexes dépend du type et du nombre de liaisons qu'un atome peut former avec d'autres atomes. Deux types majeurs de liaisonspermettent aux différents atomes de s'organiser entre eux,
Les liaisons covalentes
Nous avons une liaison covalente lorsque deux atomes, dans le but de saturer leur dernière orbite concentrique, se partage une ou plusieurs paires d'électrons. En général, les liaisons covalentes entre les atomes sont les plus fortes et les plus stables. Dans ce type de lien, les noyaux des deux atomes sont très près l'un de l'autre parce que les électrons de leur orbite externe n'appartiennent plus ni à l'un ni à l'autre atome mais sont libres de se déplacer autour des deux noyaux et dans l'espace qui les sépare.
On peut donc parler d'un partage d'électrons entre deux atomes.
Mais, comme chacun le sait, le partage n'est pas toujours une chose facile à faire, aussi, y a-t-il deux types de partage: le partage égal et le partage inégal. Plus le partage d'électrons entre deux atomes est égal plus le lien entre les 2 atomes est fort.
En principe, selon le nombre d'électrons libres sur la dernière orbite, chaque atome ne peut former avec les autres atomes qu'un certain nombre de lien covalent. L'hydrogène ne peut former qu'une seule liaison, l'oxygène deux, l'azote trois et le carbone quatre. Ainsi, par exemple,
deux atomes d'hydrogène peuvent s'attacher ensemble pour former une molécule d'hydrogène (H2)
deux atomes d'oxygène s'attacher ensemble pour former une molécule d'oxygène (O2)
un atome de carbone peut se lier avec quatre atomes d'hydrogène pour former du méthane (CH4)
Lorsque deux ou plusieurs atomes forment des liaisons covalentes, ces liaisons s'orientent dans l'espace avec un angle précis les unes par rapport aux autres. Ainsi la molécule formée de l'association de ces atomes prend dans l'espace une configuration tridimensionnelle particulière et typique à cette molécule. Le maintien de cette structure tridimensionnelle est une condition essentielle au maintien des caractéristiques chimiques de chaque molécule. Nous verrons un peu plus loin dans ce chapitre l'importance de cette structure particulière dans les réactions chimiques.
L'orientation dans l'espace des différents atomes les uns par rapport aux autres et la stabilité des liaisons covalentes sont deux caractéristiques qui confèrent aux différentes molécules leurs propriétés chimiques essentielles à leur fonction propre dans le maintien de l'homéostasie.
Les atomes s'attachent donc les uns aux autres pour former des molécules plus ou moins complexes. La molécule d'eau est une molécule relativement simple. L'ammoniac, le gaz carbonique ou le méthane dont nous avons parlé tantôt sont aussi des molécules relativement simples n'étant constituées que de quelques atomes.
Les liaisons non covalentes
Même si les forces qui retiennent le plus solidement les atomes dans une molécule sont des liens covalents, les forces qui maintiennent l'architecture tridimensionnelle des grosses molécules sont souvent plus faibles. C'est donc par le nombre de ces liens que la cohérence d'une molécule est maintenue. Ainsi, même si certaines liaisons faibles se brisent dans la molécule, il en reste suffisamment pour maintenir une cohésion entre les différentes parties de la molécule. Les quatre principaux types de liaisons non covalentes sont :
· les liaisons ioniques
· les liaisons hydrogène
· les forces de Van der Waals
· les liaisons hydrophobes

Nous n'avons pas l'intention ici de développer ces différents types de liaisons mais prenons quant même un peu de temps pour jeter un coup d’œil sur les liaisons de type ioniques.
Nous avons déjà mentionné que les liaisons covalentes étaient des liaisons où des atomes se partageaient des électrons.
Les liaisons ioniques se caractérisent par le fait que deux atomes ne partagent pas mais échangent des électrons. Ces échanges conduisent à la perte d'un ou de plusieurs électrons pour l'un des deux atomes et pour le gain proportionnel d'électrons pour l'autre atome. Il s'agit en fait d'un transfert d’électron d'un atome vers un autre atome de telle sorte que les électrons transférés passent tout leur temps à proximité d'un seul noyau.

Prenons comme exemple le lien qui unit l’atome de chlore (Cl) et l’atome de sodium (Na) dans la molécule de chlorure de sodium (NaCl). Lors de l'échange d’électron entre ces deux atomes, l’atome de sodium se débarrasse de son électron excédentaire sur sa dernière couche; il possède alors un proton de plus que le nombre d’électron et prend une charge positive. L’atome de chlore quant à lui prend l’électron que l’atome de sodium vient de libérer et se retrouve avec un électron de plus que le nombre de proton dans son noyau; ce qui lui donne une charge négative. Une attraction s'exerce alors entre les deux atomes chargés, permettant la formation d'une molécule. C'est cette force d'attraction que l'on appelle

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