Travaux pratiques
CONSTITUTION CHIMIQUE DE LA MATIERE VIVANTE
I- Généralités

Le tableau suivant présente la composition chimique moyenne des cellules vivantes :
 

Substances chimiques % de la masse cellulaire Nombre approximatif de molécules différentes connues
Eau 70 1
Ions minéraux 1 20
Glucides et précurseurs 3 200
Acides aminés et précurseurs 0.4 100
Nucléotides 0.4 200
Lipides et précurseurs 2 50
Macromolécules 22 50 000 à 100 000

Le développement et le fonctionnement d’un être vivant nécessitent, selon qu’il est plus ou moins complexe, la biosynthèse de quelques milliers à quelques dizaines de milliers de molécules spécifiques codées par l’information contenue dans l’ADN.

1. Résumer en quelques lignes les principales informations tirées de ce tableau.
2. En quoi les informations tirées du tableau illustrent-elles à la fois l’unité et la diversité du monde vivant ?
3. D’après les données du tableau, à quel groupe appartiennent nécessairement les molécules spécifiques de chaque espèce vivante codées par l'ADN, c’est à dire celles qui définissent son identité biologique ?

Parmi les molécules communes à tous les êtres vivants, on trouve notamment des glucides et des lipides. On s’occupera aujourd’hui des glucides (" sucres " au sens large).

Objectif : déterminer la constitution chimique de divers diosides et polyosides trouvés chez des animaux et des végétaux.

II- Oses, diosides et polyosides

Les molécules élémentaires constituant les unités de construction des glucides sont les mêmes chez tous les êtres vivants. Ce sont les oses, molécules comportant de 3 à 7 atomes de carbone. Parmi les oses universels (présents chez tous les êtres vivants), on trouve notamment des hexoses comme le glucose qui sert principalement de substrat énergétique ou des pentoses comme le désoxyribose qui entre dans la constitution chimique de l’ADN. Les oses peuvent se combiner de différentes façons pour constituer quelques dizaines de molécules glucidiques différentes. La combinaison de deux oses par une liaison covalente conduit à une molécule appelée dioside. La liaison de nombreuses molécules d’oses en une chaîne de grande taille constitue une macromolécule appelée polyoside.

Principe
Pour déterminer la constitution d’une molécule inconnue, on procède à son hydrolyse et on identifie ensuite le ou les oses obtenus. Les différents oses sont identifiés par la forme des cristaux qu’ils forment avec un réactif approprié (réactif à la phénylhydrazine) : mis en présence de ce réactif, les oses cristallisent en une substance appelée osazone dont la forme des cristaux est spécifique de l’ose traité.

Voir la fiche technique

Divers diosides et polyosides ont été soumis à une hydrolyse plus ou moins poussée et les produits d’hydrolyse ont été traités afin d’obtenir les cristaux caractéristiques. Chaque binôme dispose de 4 tubes contenant respectivement les osazones du glucose, du galactose, du lactose et du maltose et d'un tube contenant l’hydrolysat d’une solution de polyoside ou dioside  traité pour que les oses libérés par l’hydrolyse forment les cristaux d’osazones caractéristiques permettant de les identifier (tube noté X).

NB
Les oses peuvent également être identifiés par d’autres méthodes comme la chromatographie sur couche mince ou par des réactions enzymatiques.

Observer au microscope les cristaux obtenus avec le glucose et le galactose qui sont des monoses et avec le lactose et le maltose qui sont des diosides.

4. Faire un dessin de chaque type de cristaux.
5. Identifier, par l'observation des cristaux contenus dans le tube X, les oses libérés par l'hydrolyse et en déduire la constitution chimique du polyoside ou du dioside initial.
6. Écrire la formule semi développée de la molécule initiale.



Solutions inconnues :

Hydrolysat de glycogène
(polyoside de réserve des animaux et des champignons)

Hydrolysat d’amidon obtenu par hydrolyse chimique
(polyoside de réserve des végétaux chlorophylliens)

Hydrolysat d’amidon obtenu par hydrolyse enzymatique
(polyoside de réserve des végétaux chlorophylliens)

Hydrolysat d’agar
(polyoside présent chez certaines algues)

Hydrolysat de cellulose
(polyoside de la paroi des cellules végétales)

Hydrolysat de lactose
(dioside contenu dans le lait des mammifères)

Hydrolysat de maltose
(dioside contenu dans le malt)

Hydrolysat de saccharose
(dioside contenu dans la canne à sucre)

NB Un des deux oses constituant le saccharose est le fructose dont l'osazone forme des cristaux identiques à ceux de la glucosazone.

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