Polysaccharide

octobre 6, 2021admin

Table of Contents

Reviewed by: Todd Smith, PhD

Polysaccharide Definition

noun
plural: polysaccharides
pol·y·sac·cha·ride, ˌpɒlɪˈsækəɹaɪd
Any from the group of polymeric carbohydrates formed by long chains of repeating units linked together by glycosidic bonds

Terminology

The term polysaccharide etymologically means multi saccharides. A saccharide refers to the unit structure of carbohydrates. Thus, a polysaccharide is a carbohydrate comprised of many saccharides, i.e. more than ten (mono)saccharide units.

Overview

Carbohydrates are organic compounds comprised of carbon, hydrogen, and oxygen, usually in the ratio of 1:2:1. They are one of the major classes of biomolecules. They are an important source of energy. They also serve as structural components. En tant que nutriments, ils peuvent être classés en deux grands groupes : les glucides simples et les glucides complexes. Les glucides simples, parfois appelés simplement sucre, sont ceux qui sont facilement digérés et servent de source d’énergie rapide. Les glucides complexes (tels que la cellulose, l’amidon, la chitine et le glycogène) sont ceux qui nécessitent plus de temps pour être digérés et métabolisés. Ils sont souvent riches en fibres et, contrairement aux glucides simples, ils sont moins susceptibles de provoquer des pics de glycémie.

Caractéristiques des polysaccharides

Les polysaccharides se caractérisent par les propriétés chimiques suivantes : (1) pas de goût sucré, (2) dont beaucoup sont insolubles dans l’eau, (3) ne forment pas de cristaux lorsqu’ils sont desséchés, (4) compacts et non osmotiquement actifs à l’intérieur des cellules, (5) peuvent être extraits pour former une poudre blanche, et (6) formule chimique générale de Cx(H2O)y.

Les polysaccharides sont constitués d’hydrogène, de carbone et d’oxygène, tout comme les autres formes de glucides. Le rapport entre les atomes d’hydrogène et les atomes d’oxygène est souvent de 2:1, c’est pourquoi on les décrit aussi comme des hydrates de carbone. La formule chimique générale des polysaccharides est (C6H10O5)n. En raison de la présence de carbone et de liaisons covalentes C-C et C-H, ils sont considérés comme des composés organiques similaires aux autres glucides.

Les polysaccharides diffèrent des oligosaccharides et des disaccharides en fonction du nombre d’unités monosaccharides présentes. Les disaccharides sont constitués de seulement deux monosaccharides. Les oligosaccharides ont plus de deux monosaccharides. Le terme oligosaccharide est couramment utilisé pour décrire des chaînes relativement plus courtes que les polysaccharides. Les polysaccharides sont un type de macromolécule biologique composé de plusieurs unités monosaccharides.

Il existe diverses formes de polysaccharides. Leur structure va d’une simple forme linéaire à des formes plus complexes et très ramifiées. Beaucoup d’entre eux sont hétérogènes. Selon leur composition, ils peuvent être amorphes ou insolubles dans l’eau.

Synthèse par déshydratation

Le processus chimique d’assemblage des unités monosaccharidiques est appelé synthèse par déshydratation car il entraîne la libération d’eau comme sous-produit. Une façon de synthétiser un polysaccharide est la réaction de condensation car elle implique la jonction de sous-unités pour former un composé plutôt condensé avec la libération ou la perte concomitante d’eau.

Hydrolyse

L’hydrolyse est le processus de conversion du polysaccharide en composants monosaccharides simples. Alors que la réaction de condensation implique l’élimination de l’eau, l’hydrolyse utilise la molécule d’eau. Le processus de conversion des polysaccharides en monosaccharides, notamment, est appelé saccharification.
Chez l’homme, les glucides (hormis les monosaccharides) sont digérés par une série de réactions enzymatiques. Ces enzymes sont l’amylase salivaire, l’amylase pancréatique et la maltase. L’amylase salivaire agit sur l’amidon et le décompose en maltose. Le site suivant de la digestion des glucides sera l’intestin grêle. L’estomac ne participe pas à la digestion des glucides car le suc gastrique inhibe l’activité de l’amylase salivaire. Ainsi, la phase suivante de la digestion des glucides sera l’intestin grêle.
Lorsque les glucides partiellement digérés atteignent l’intestin grêle, le pancréas sécrète des sucs pancréatiques qui comprennent l’amylase pancréatique. Cette enzyme agit sur les glucides partiellement digérés en les décomposant en sucres simples. La bordure en brosse de l’intestin grêle libère des enzymes digestives telles que l’isomaltase, la maltase, la sucrase et la lactase. L’isomaltase digère les polysaccharides au niveau des liaisons alpha 1-6, et transforme la dextrine en maltose. La maltase décompose le maltose (un disaccharide) en deux unités de glucose. La sucrase et la lactase digèrent le saccharose et le lactose, respectivement, en constituants monosaccharides. Les cellules épithéliales de la bordure en brosse de l’intestin grêle absorbent les monosaccharides. Le glucose et le galactose sont absorbés à l’intérieur de la cellule intestinale (entérocyte) par transport actif grâce aux transporteurs de glucose (GluT). Le fructose est également absorbé à l’aide de GluT mais le mode de transport n’est pas encore clair (s’agit-il d’un transport actif ou passif). Les entérocytes libèrent les monosaccharides dans les capillaires par transport passif (notamment par diffusion facilitée). Les sucres simples sont ensuite transportés vers les cellules d’autres tissus, notamment vers le foie, à partir de la circulation sanguine. Le glucose présent dans le sang peut être utilisé par l’organisme pour produire de l’ATP. Sinon, il est transporté vers le foie, avec le galactose et le fructose (qui sont largement convertis en glucose), pour être stocké sous forme de glycogène.
Le reste des glucides non absorbés par l’intestin grêle passe dans le gros intestin. La flore intestinale du côlon les métabolise en anaérobie (par exemple, par fermentation). Cela conduit à la production de gaz (hydrogène, CO2 et méthane) et d’acides gras, tels que l’acétate et le butyrate, qui sont immédiatement métabolisés par l’organisme. Les gaz, à leur tour, sont excrétés via l’expiration, l’éructation (rots) ou les flatulences.

Glycogenèse

La glycogenèse est le processus métabolique de production de glycogène à partir du glucose pour le stockage. Ce processus se produit principalement dans les cellules du foie et des muscles en réponse à un taux élevé de glucose dans le sang. Les polymères courts de glucose, notamment le glucose exogène, sont transformés en polymères longs pour être stockés à l’intérieur des cellules. Lorsque l’organisme a besoin d’énergie métabolique, le glycogène est décomposé en sous-unités de glucose par le processus de glycogénolyse. Ainsi, la glycogénèse est le processus inverse de la glycogénolyse.

Glycogénolyse

La glycogénolyse est le processus de décomposition du glycogène stocké dans le foie afin que le glucose puisse être produit pour être utilisé dans le métabolisme énergétique. Le glycogène stocké dans les cellules du foie est décomposé en précurseurs du glucose. Une seule molécule de glucose est coupée du glycogène et est transformée en glucose 1-phosphate, qui à son tour, est transformé en glucose 6-phosphate qui peut entrer dans la glycolyse.

Glycosylation

Similairement aux oligosaccharides, certains polysaccharides peuvent servir de glycanes dans certains glycoconjugués. Cependant, les oligosaccharides constituent plus souvent le composant glucidique que les polysaccharides. La glycosylation est le processus par lequel un glycan est lié par voie enzymatique à une protéine, un lipide ou une autre molécule organique. Les étapes de la glycosylation varient en fonction du type de glycosylation. Par exemple, on parle de glycosylation N-liée lorsque le glycan est fixé à un atome d’azote du résidu asparagine ou arginine d’une protéine. Inversement, la glycosylation liée à l’oxygène est un processus dans lequel les glycanes liés à l’oxygène sont attachés à l’oxygène hydroxyle des chaînes latérales de la sérine, de la thréonine, de la tyrosine, de l’hydroxylysine ou de l’hydroxyproline d’une protéine. Il peut également s’agir du processus par lequel les glycanes O-liés se fixent à l’oxygène des lipides. Il existe d’autres formes de glycosylation, comme les glycanes liés au carbone (C), les glycanes liés au phosphore (P) et les glycanes liés au soufre (S).

Classification des polysaccharides

Les polysaccharides peuvent être un homopolysaccharide ou un hétéropolysaccharide selon leurs composants monosaccharides. Un homopolysaccharide (également appelé homoglycane) est constitué d’un seul type de monosaccharide alors qu’un hétéropolysaccharide (également appelé hétéroglycane) est composé de différents types de monosaccharides.
Selon leur fonction, les polysaccharides peuvent être classés en polysaccharides de stockage ou en polysaccharides structurels. Les polysaccharides de stockage sont ceux qui sont utilisés pour le stockage. Par exemple, les plantes stockent le glucose sous forme d’amidon. Les animaux stockent les sucres simples sous forme de glycogène. Les polysaccharides structurels sont des glucides qui ont un rôle structurel. Les plantes possèdent des celluloses, qui sont des polymères d’unités de glucose répétées et reliées par des liaisons bêta. Certains animaux produisent de la chitine qui sert de composant structurel, par exemple, de l’exosquelette.

Exemples de polysaccharides

Les exemples courants de polysaccharides sont la cellulose, l’amidon, le glycogène et la chitine. La cellulose est un polysaccharide constitué d’une chaîne linéaire d’unités de D-glucose β (1→4) liées : (C6H10O5) n. L’amidon est un polysaccharide glucidique (C6H10O5)n constitué d’un grand nombre d’unités monosaccharidiques de glucose reliées entre elles par des liaisons glycosidiques que l’on trouve notamment dans les graines, les bulbes et les tubercules. Le glycogène est un polymère ramifié de glucose qui est principalement produit dans les cellules du foie et des muscles et qui sert de stockage secondaire d’énergie à long terme dans les cellules animales. La chitine est un polymère de polysaccharide azoté (C8H13O5N)n qui constitue un revêtement protecteur résistant ou un support structurel dans certains organismes. Elle constitue les parois cellulaires des champignons et l’exosquelette des insectes. D’autres exemples de disaccharides sont la callose, la chrysolaminarine, le xylane, le mannane, le fucoïdane, le galactomannane, l’arabinoxylane.

Importance biologique

Les polysaccharides, au même titre que les autres glucides, constituent une source majeure d’énergie, et sont donc l’un des principaux composants alimentaires. Les animaux les consomment pour obtenir des monosaccharides qu’ils peuvent utiliser pour synthétiser de l’ATP. L’ATP est une énergie chimique synthétisée biologiquement par les respirations aérobies et anaérobies. Le glucose est la forme la plus courante de monosaccharide que la cellule utilise pour synthétiser l’ATP via la phosphorylation au niveau du substrat (glycolyse) et/ou la phosphorylation oxydative (impliquant des réactions d’oxydoréduction et la chimiosmose). Et l’une des sources de glucose est une alimentation contenant des glucides. Cependant, une alimentation trop riche en glucides peut entraîner des problèmes de santé. Un taux de glycémie constamment élevé pourrait éventuellement conduire au diabète sucré. L’intestin devrait également fournir un effort plus important pour les digérer. Une trop grande quantité de fructose, par exemple, pourrait entraîner une malabsorption dans l’intestin grêle. Lorsque cela se produit, le fructose non absorbé transporté vers le gros intestin pourrait être utilisé pour la fermentation par la flore colique. Cela pourrait entraîner des douleurs gastro-intestinales, des diarrhées, des flatulences ou des ballonnements.
Les plantes stockent l’excès de glucose sous forme d’amidon. Thus, there are plants that are harvested to use the starch for food preparation and industrial purposes. Animals store carbohydrates in the form of glycogen so that when the body demands for more glucose, glucose can be taken from this reserve through the process, glycogenolysis. Polysaccharides are also essential in living organisms as they serve as structural component of biological structures, such as cellulose and chitin. Plant cellulose is harvested for its multifarious uses in the industry.

Etymology

Ancient Greek πολύς (polús, meaning « many) + saccharide

Synonyms

polysaccharose
polysaccharid

Related Terms

C polysaccharide

Compare

monosaccharide
oligosaccharide