COURS DE SCIENCES PHYSIQUES Classe de BAC TECHNO

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NOM et Prénom de l’élève :

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COURS DE SCIENCES PHYSIQUES Classe de BAC TECHNO

① LES GLUCIDES

② LES PROTIDES

③ LES LIPIDES

OBJECTIFS DES ACTIVITÉS

→ Connaître la structure chimique et la classification des glucides.

→ Savoir écrire la réaction d’hydrolyse sur un glucide.

→ Connaître la structure chimique et la classification des protides.

→ Nomenclature des acides aminés, réaction de condensation et d’hydrolyse.

→ Connaître la structure chimique et la classification des lipides.

→ Nomenclature des acides gras et leurs propriétés.

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Activité

①

1- Principaux glucides

biomolécules Sources Formule brute

Glucose Fructose

Saccharose Lactose Amidon Cellulose Glycogène

2- Le rôle des glucides

C’est la forme d’énergie la plus importante utilisable par l’organisme. Indispensable au fonctionnement des muscles et du cerveau.

Valeur énergétique : 1 gramme de glucide apporte 17 kJ

3- Structure des glucides

Les glucides sont constitués d’atomes de carbone (C), d’hydrogène (H) et d’oxygène (O).

La formule développée des glucides simples peuvent s’écrire de deux façons différentes (linéaire ou cyclique). Les deux formes coexistent à l’état naturel.

LE GLUCOSE

Forme cyclique Forme linéaire

LE FRUCTOSE

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→ Ils ont la même formule brute (C

H

O

), mais des formules semi-développées différentes. Ce sont des isomères.

→ Les sucres simples appartiennent à la famille des oses.

-

Le glucose possède une fonction aldéhyde  Aldose

Le fructose possède une fonction cétone  Cétose

→ Deux molécules d’oses s’assemblent entre eux pour former des diholosides.

(Famille des osides)

→ Un assemblage de plusieurs oses constitue des polyholosides. (Plusieurs oses).

(Famille des osides)

Exemples :

Saccharose (C

H

O

) Lactose (C

H

O

)

Amidon : (C

H

O

)

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4- Mise en évidence d’un glucide

 Test de reconnaissance d’un ose (Sucre simple) (Ex : Glucose et fructose)

Dans un tube à essai contenant une solution de glucose, on introduit 1 mL de liqueur de Fehling.

Chauffer modérément au bain marie et observer.

Glucide Réactif

utilisé Schéma Photo

Glucose Liqueur de Fehling

Liqueur de Fehling

Solution de glucose Formation d’un précipité de couleur rouge brique

d’oxyde de cuivre I (Cu2O).

Les glucides qui réagissent avec la liqueur de Fehling sont qualifiés de sucres réducteurs.

 Test de reconnaissance d’un polyholoside (Ex : L’amidon)

Dans un tube à essai contenant une solution d’empois d’amidon, on introduit quelques gouttes d’eau iodée et observer :

Remarque : Le test de la liqueur de Fehling est négatif, il n’y a pas de sucres réducteurs (glucose) dans l’empois d’amidon.

Une cuisson prolongée provoque une hydrolyse de l’amidon : c’est une simplification moléculaire, plus ou moins poussée, selon la durée de la cuisson. Les étapes en sont les suivantes :

Amidon  dextrines  maltose  glucose

Glucide Réactif

utilisé Schéma

Amidon Eau iodée (Lugol)

Eau iodée

Empois d’amidon f

Formation d’une coloration brune plus ou moins foncé en fonction de la concentration du lugol.

Chauffage

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5- Hydrolyse des glucides

Les osides sont des molécules simples ou complexes formés par la condensation de deux ou plusieurs oses par élimination d’une ou plusieurs molécules d’eau.

Il se forme des liaisons O-sidique ( - O - )

A l’inverse, Une hydrolyse, c’est la décomposition chimique d’un composé par action de l’eau.

5-1 Hydrolyse des diholosides

Le saccharose s’hydrolyse, on obtient deux oses :

Le lactose s’hydrolyse de la même manière :

5-2 Hydrolyse de l’amidon

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6- Classification des glucides

Les glucides sont classés en fonction qu’ils soient hydrolysable ou non hydrolysable et du résultat obtenu après leur hydrolyse.

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Activité

②

1- Présentation des trois familles de protides

La molécule des protides est constituée d’atomes de carbone (C), d’hydrogène (H) d’oxygène (O) et d’azote (N).

Ils constituent la seule source d’azote de l’organisme.

Il y a trois catégories : Les acides aminés, les peptides et les protéines.

Illustration :

Protides Composition

Les acides aminés

C’est le maillon le plus simple. Il en existe une vingtaine.

Les peptides

Chaîne constituée d’un enchaînement de quelques dizaines d’acides aminés.

Les protéines

Chaîne allongée ou spiralée constituée d’un enchaînement de plusieurs centaines à plusieurs milliers d’acides aminés.

2- Le rôle des protides

Valeur énergétique : 1 gramme de protide apporte 17 kJ

Les protéines sont des macromolécules, outre un rôle dans la croissance et l’entretien des cellules, les protéines sont également responsables à la contraction des muscles. Les enzymes digestives sont des protéines, de même que l’insuline et la plupart d’autres hormones, ainsi que les anticorps du système immunitaire et l’hémoglobine.

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3- Mise en évidence d’un protide

 Test de reconnaissance d’un peptide ou d’une protéine (Test du Biuret) Dans un tube à essai contenant une solution de protéine, on introduit :

- 1 mL d’une solution d’hydroxyde de sodium à 20 % (NaOH) - puis quelques gouttes de sulfate de cuivre à 1 %. (CuSO4) Et observer.

Protide Réactif

utilisé Schéma Photo

Protéine : albumine

d’œuf

1 mL de soude

+ 3 gouttes de sulfate de cuivre

1 mL NaOH + 3 gouttes de CuSO4

Formation d’un complexe coloré violet

4- Structure moléculaire des protides

L’acide aminé est le maillon le plus simple constituant un protide.

Un acide aminé comprend une fonction acide carboxylique et une fonction amine, toutes deux portées par un même atome de carbone, auquel sont également liés un atome d’hydrogène et un radical variable (Une chaîne carbonée).

Exemples d’acides aminés :

Nom Formule Abréviation

Alanine Ala

Cystéine Cys

Arginine Arg

Phénylalanine Phe

9 4-2 Les peptides

Les monomères qui sont les acides aminés sont reliés par des liaisons peptidiques formées par la condensation (élimination d’une molécule d’eau) entre la fonction acide carboxylique d’un acide aminé et la fonction amine de l’acide aminé suivant.

Cette réaction de condensation entre deux acides

suivant :

La liaison formée entre ses deux acides aminés se nomme la liaison peptidique.

Cet enchaînement constitue le commencement d’une chaîne peptidique.

4-3 Les protéines

L’enchaînement d’un nombre élevé d’acides aminés aboutit à la formation d’une protéine. Cette molécule est très longue, Il apparaît donc des structures plus complexes. (Structure primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire).

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5- Classification des protides

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Activité

③

1- Constitution des lipides

Les corps gras sont représentés par la famille des lipides.

Ils sont constitués d’atomes de carbone (C), d’hydrogène (H) et d’oxygène (O).

C’est un ensemble très hétérogène de composés faisant partie de la constitution des êtres vivants et ayant des propriétés commune d’être insoluble dans l’eau (Lipos) et soluble dans des solvants organiques (Hexane, Ether…).

1-1 Les lipides simples

Ce sont des esters formés par la réaction entre un, deux ou trois acides gras. (Chaîne carbonée terminé par un groupement acide – COOH) et un alcool :

ACIDE + ALCOOL  ESTER + EAU (Acide gras) (lipide)

Les glycérides sont formées par l’association d’une molécule de glycérol (alcool) avec 1, 2 ou 3 acides gras :

 GLYCEROL + 1 ACIDE GRAS  MONOGLYCERIDE + EAU

 GLYCEROL + 2 ACIDE GRAS  DIGLYCERIDE + EAU

 GLYCEROL + 3 ACIDE GRAS  TRIGLYCERIDE + EAU Exemple : Formation d’un triglycéride (Lipide).

1-2 Les lipides complexes

ACIDE GRAS + ALCOOL + AUTRES MOLECULES  LIPIDE COMPLEXE + EAU

2- Le rôle des lipides

Valeur énergétique : 1 gramme de lipides apporte 38 kJ.

Un rôle de réserve : Les triglycérides sont stockés dans le cytoplasme des adipocytes (celle qui forment le tissus adipeux, cellulite).

Un rôle structural : les acides gras servent à la synthèse d’autres lipides, notamment les phospholipides qui forment les membranes autour des cellules.

Un rôle de transport de vitamines. Les corps gras véhiculent quatre vitamines liposolubles : A, D, E, K.

3 acides gras

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3- Constitution chimique des acides gras

Un acide gras est un acide carboxylique qui présente une chaîne carbonnée plus ou moins longue.

3-1 Les acides gras saturés

Absence de double liaison carbone-carbone dans la chaîne carbonée.

Nom officiel Nom usuel Formule semi-développée

Acide hexadécanoïque

Acide palmitique (16 atomes de C)

3-2 Les acides gras insaturés

Présence d’une ou plusieurs double liaisons carbone-carbone dans la chaîne carbonée.

Nom officiel Nom usuel Formule semi-développée

Acide octadéca 9-

ène oique

Acide oléique (18 atomes

de C)

La présence de la double liaison dans la chaîne carbonée va introduire une isomérie Z/E.

Pour qu’une isomérie Z/E existe, il est nécessaire :

Que la molécule possède une double liaison ;

Que chaque atome engagé dans cette double

liaison soit lié à deux groupes d’atomes différents.

Isomère E Isomère Z

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3-3 Notation des biochimistes

Pour faciliter l’écriture des formules des acides gras on utilise la notation suivante :

n  nombre d’atomes de carbone ; x = nombre de double liaison ; et a, b et c

la position des doubles liaisons.

Nom Notation

Acide oléique

Acide linoléique

Acide linolénique

4- Constitution chimique des alcools

L’alcool constitutif est le glycérol pour la formation des lipides : les glycérides

Propan 1,2,3 triol

4-2 Le stérol

L’alcool constitutif est le stérol et le principal est le cholestérol.

5- Formation d’un lipide : Les triglycérides

Un lipide se forme par estérification d’un acide gras avec un alcool (glycérol)

Remarque : L’équation sera vue lors du chapitre consacré à l’estérification.

6- Propriétés physico-chimiques 6-1 Le point de fusion

- La longueur de la chaîne : Une augmentation du nombre d’atomes de carbone entraîne une augmentation de la température de fusion.

Ex : acide butyrique (f = -8°C) ; acide palmitique (f = 63°C).

- Le taux d’insaturation : une augmentation du nombre de doubles liaisons entraîne une diminution de la température de fusion.

Ex : acide stéarique (f = 69°C) ; acide oléique (f = 16°C) ; acide linoléique (f = -5°C).

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6-2 La solubilité

Les acides gras possèdent deux pôles : - Une chaîne hydrophobe - Une fonction acide hydrophile Rapidement le caractère apolaire l’emporte (insoluble dans l’eau).

Leur structure particulière présente un comportement particulier vis-à-vis de la molécule d’eau.

Ils ont une tête polaire (hydrophile) qui aime l’eau et une queue apolaire (hydrophobe) qui pousse l’eau.

En déposant une petite quantité d’huile à la surface de l’eau, les molécules de lipides forment une couche mono moléculaire : les parties hydrophiles du lipide se dirigent vers l’eau et les parties hydrophobes se dirigent vers l’air.

6-3 La saponification

Formation de savon par action d’un ester d’acide gras sur une base.

ESTER + BASE  SAVON + ALCOOL Triglycéride Soude (NaOH) (R – COO^- + Na⁺) Glycérol

Remarque : L’équation sera vue lors du chapitre consacré à l’estérification.

6-4 L’indice d’acide ou IA

C’est la masse de potasse (hydroxyde de potassium : KOH), en mg, nécessaire pour neutraliser l’acidité libre contenue dans 1 g de matière grasse.

Une huile de table est essentiellement constituée d’un mélange de triester. Cependant une quantité faible est variable d’acide gras libre peuvent être présent. L’indice d’acide (IA) renseigne sur cette quantité acides gras libres.

6-5 L’indice d’iode

C’est la masse de diiode (I2), en g, que l’on peut fixer par addition sur 100 g de matière grasse.

Renseigne sur le taux d’insaturation des acides gras.

On parle d’huile siccative. (Matière grasse qui se transforme en une pellicule solide quand elle est étalée en couche mince et exposée à l’air).