COURS DE SCIENCES PHYSIQUES Classe de BAC STAV ① LES

NOM et Prénom de l’élève :
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COURS DE SCIENCES PHYSIQUES
Classe de BAC STAV
ACTIVITÉS
① LES GLUCIDES
② LES PROTIDES
③ LES LIPIDES
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Activité
①
OBJECTIFS
 Connaître la structure chimique et la classification des glucides.
 Ecrire la réaction d’hydrolyse sur un glucide.
1- Principaux glucides
Exemple de
biomolécules
Glucose
Fructose
Saccharose
Lactose
Amidon
Cellulose
Formule
chimique
Sources
C6H12O6
Les fruits
La canne à sucre / Betterave sucrière
Lait
Pomme de Terre, la farine
Les végétaux
C12H22O11
(C6H10O5)n
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
Glucose cyclique
Forme linéaire
2
LE FRUCTOSE
Forme cyclique
Forme linéaire
Ils ont la même formule brute (C6H12O6), 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)
Saccharose
Lactose
Un assemblage de plusieurs oses constitue des polyholosides. (Plusieurs oses).
(Famille des osides)
L’amidon est un assemblage de plusieurs glucoses.
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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
Liqueur de Fehling
Glucose
Liqueur de
Fehling
Chauffage
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 :
Glucide
Réactif
utilisé
Schéma
Eau iodée
Amidon
Eau iodée
(Lugol)
Empois d’amidon
f
Formation d’une coloration brune plus ou moins foncé
en fonction de la concentration du lugol.
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
Après cuisson, le réactif de Fehling est positif.
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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 :
C12H22O11 + H2O  C6H12O6 + C6H12O6
Saccharose + H2O  Glucose + Fructose
Le lactose s’hydrolyse de la même manière :
C12H22O11 + H2O  C6H12O6 + C6H12O6
Lactose + H2O  Glucose + Galactose
5-2 Hydrolyse de l’amidon
(C6H10O5)n + n H2O  n C6H12O6
Amidon + eau  Glucose
C’est une hydrolyse
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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.
Aldose (fonction aldéhyde)
OSE
Cétose (fonction cétone)
OLIGOHOLOSIDES
GLUCIDES
HOLOSIDES
(enchaînement < 10 oses)
- diholoside (2 oses)
- triholoside (3 oses)
OSIDES
HETEROSIDES
POLYHOLOSIDES
(enchaînement > 10 oses)
HOLOSIDE : A l’hydrolyse, on obtient que des oses.
HETEROSIDES : A l’hydrolyse on obtient des oses et une partie non glucidique (Aglycone) qui peut
être une protéine ou un lipide.
Exemples :
Dans la famille des oses :
- Le glucose est un Aldose.
- Le fructose un cétose
Dans la famille des holosides :
- Le saccharose et le lactose sont des diholosides.
- L’amidon est un polyholoside
- La cellulose est aussi un polyholoside.
Dans la famille des hétérosides :
- Les hétérosides cyanogénétiques, ils libèrent de l’acide cyanhydrique lors de l’hydrolyse
du glucide (présents dans la fougère, les pépins de pommes et noyau de pêches)
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Activité
②
OBJECTIFS
 Connaître la structure chimique et la classification des protides.
 Nomenclature des acides aminés, réaction de condensation et d’hydrolyse.
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.
Protides
Composition
C’est le maillon le plus simple. Il en existe une vingtaine.
Les acides aminés
Chaîne constituée d’un enchaînement de quelques dizaines d’acides
aminés.
Les peptides
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.
Réactif
utilisé
Protide
Schéma
Photo
1 mL NaOH + 3 gouttes de CuSO4
Protéine :
albumine
d’œuf
1 mL de
soude
+
3 gouttes de
sulfate de
cuivre
Formation d’un complexe coloré violet
4- Structure moléculaire des protides
4-1 Les acides -aminés
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
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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 -aminés se traduit par l’équilibre
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
Acide aminé
Oligopeptide
(< 10 acides aminés)
Peptides
Polypeptide
(< 100 acides aminés)
PROTIDES
Holoprotéine
Proteines
Hétéroprotéine
Les holoprotéines : chaîne constituée d’un enchainement d’acide -aminé.
Les hétéroprotéines : chaîne constitué d’acide -aminé, au quelle s’ajoute d’autres molécules non
protéiques (glucides, lipides….)
Exemples d’holoprotéines :
- L’albumine d’œuf (le blanc).
- Le gluten du blé
- La myosine du muscle
- Le collagène des tissus
Exemple d’hétéroprotéine :
- L’hémoglobine
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Activité
③
OBJECTIFS
 Connaître la structure chimique et la classification des lipides.
 Nomenclature des acides gras.
1- Constitution des lipides
Les corps gras sont représentés par la famille des lipides.
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…).
Ils sont constitués d’atomes de carbone (C), d’hydrogène (H) et d’oxygène (O).
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
Les triglycérides représentent de 80 à 90 % des lipides.
Exemple : Formation d’un triglycéride (Lipide).
3 acides gras
1-2 Les lipides complexes
ACIDE GRAS + ALCOOL
+ AUTRES MOLECULES  LIPIDE COMPLEXE + EAU
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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- 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 palmitique
Acide
hexadécanoïque (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
Acide
octadéca 9ène oique
Nom usuel
Formule semi-développée
Acide
oléique
(18 atomes
de C)
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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
Isomère E
Isomère Z
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
4-1 Le glycérol
L’alcool constitutif est le glycérol pour la formation des lipides : les glycérides
Son nom dans la nomenclature systématique : Propan 1,2,3 triol
4-2 Le stérol
L’alcool constitutif est le stérol et le principal est le
cholestérol.
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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).
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.
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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).
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