:: wikimiki.org ::

Glucide

Glucide

Les glucides ou hydrates de carbone sont une classe de molécules de la chimie organique. Leur formule chimique est basée sur le modèle Cn(H2O)p. Elles font partie, avec les protéines et les lipides, des constituants essentiels des êtres vivants et de leur nutrition, car elles sont un des principaux intermédiaires biologiques de stockage et de consommation d'énergie. Chez les organismes autotrophes, comme les plantes, les sucres sont convertis en amidon pour le stockage. Chez les organismes hétérotrophes, comme les animaux, ils sont utilisés comme source d'énergie dans les réactions métaboliques.

Catégories

Les glucides (improprement nommés hydrates de carbone) sont habituellement répartis entre oses (monosaccharides et disaccharides) au goût sucré et polysaccharides, insipides, comme l'amidon.
- Les oses (ou monosaccharides) sont des molécules simples, non hydrolysables, formant des cristaux, communément appelés sucres
- Les osides, hydrolysables sont des polymères d'oses liés par une liaison osidique :
- Les holosides sont des polymères exclusivement d'oses ;
- Les oligoholosides (oligosides) ont un indice de polymérisation inférieur à 10 ;
- Les polyholosides (polyosides) ont un indice de polymérisation supérieur à 10 (exemple : amylose, amylopectine, cellulose, glycogène).
- Les hétérosides sont des polymères d'oses et de molécule(s) non glucidique l'aglycone :
- Les O-hétérosides où une fonction alcool (-OH) de l'aglycone participe à la liaison osidique;
- Les N-hétérosides où une fonction amine (-N=) de l'aglycone participe à la liaison osidique ;
- Les S-hétérosides où une fonction thiol (-SH) de l'aglycone participe à la liaison osidique.

Structure, classification et nomenclature

Les oses simples

Les oses possèdent tous une fonction carbonyle :
- Aldéhyde pour les aldoses (exemple : glucose) ;
- Cétone pour les cétoses (exemple : fructose). Ils sont caractérisés par leur nombre de carbone :
- Les trioses possèdent 3 carbones : dihydroxyacétone, glycéraldéhyde ;
- Les tetroses possèdent 4 carbones : érythrose, thréose, érythrulose;
- Les pentoses possèdent 5 carbones : ribose, arabinose, xylose, lyxose, ribulose, xylulose;
- Les hexoses possèdent 6 carbones : allose, altrose, glucose, mannose, gulose, idose, galactose, talose, psicose, fructose, sorbose, tagatose;
- Les heptoses possèdent 7 carbones ;
- Les octoses possèdent 8 carbones ;

Représentation linéaire : modèle de Fischer

Tous les oses possèdent un pouvoir rotatoire du fait de la présence d'un carbone asymétrique, les oses sont dits chiraux. chiraux Deux énantiomères (antipodes optiques) ont les même propriétés à l'exception d'une seule : leur pouvoir rotatoire opposé. La figure 1 représente les deux énantiomères du glucose, la forme D-glucose est la forme naturelle.
- Dans la forme D, le groupement alcool (-OH) porté par le carbone

n-1

est à droite (en représentation de Fischer) ;
- Dans la forme L, le groupement alcool (-OH) porté par le carbone

n-1

est à gauche (en représentation de Fischer).

Représentation cyclique : modèle de Haworth

Quand on laisse une solution dans l'eau de glucose préalablement cristalisé dans de l'eau, le pouvoir passe de +112° à +52,5°. Quand on laisse une solution dans l'eau de glucose préalablement cristalisé dans de l'acide éthanoïque, le pouvoir passe de +19° à +52,5°. glucose Cette observation est due au fait que la fonction aldéhyde du glucose s'hydrate pour former une fonction alcool qui va réagir avec la une autre fonction alcool (celle du carbone 5). Le glucose devient alors cyclique, il dérive du pyrane. Le carbone n°1 est un carbone anomère, le groupement de la fonction alcool qu'il porte peut être « en haut » ou « en bas ». Si elle est en haut, le carbone est en forme beta, sinon, c'est la forme alpha. La figure 2 explique la cyclisation du glucose. En solution aqueuse, le glucose est en équilibre tautomère : 65 % sous forme β-D-glucopyrannone, 0,1% sous forme D-glucose (linéaire) et 35 % d'α-D-glucopyrannose. glucose Le fructose, cétohexose, se cyclise par réaction entre les carbones 1 et 4, cette forme dérive du furane, c'est la forme furannique (figure 3). Le glucose également mais le D-glucofurannose n'est pas stable et se transforme rapidement en D-glucopyrannose. Les oses se cyclisant sous forme furanique sont :
- Le ribose donnant du ribofurannose ;
- Le 2-désoxyribose donnant du 2-désoxyribofurnannose ;
- Le fructose donnant du fructofurannose. Les oses se cyclisant sous forme pyranique sont :
- Le glucose donnant du glucopyrannose ;
- Le galactose donnant du galactopyrannose.

Les osides

Les osides sont des polymères d'oses liés par une liaison osidique.

Formation de la lisaison osidique

Une liaison osidique est une liaison covalente produit de la réaction entre la fonction alcool hémiacétalique (-OH formé par le carbone anomère) et une autre molécule (glucidique ou non). Consulter l'article au sujet de la liaison osidique pour plus d'informations.

Les holosides

Le saccharose

C'est un diholoside non réducteur, son nom officiel est l'

\alpha -D-glucopyrannosyl(1\rightarrow 2)\beta -D-fructofurannoside

Le lactose

C'est un diholoside réducteur, c'est le glucide du lait, son nom officiel est le

\beta -D-galactopyrannosyl(1\rightarrow 4)-D-glucopyrannose

Le maltose

C'est un diholoside homogène réducteur, son nom officiel est l'

\alpha -D-glucopyrannosyl(1\rightarrow 4)D-glucopyrannose

Le cellobiose

C'est un diholoside homogène réducteur, son nom officiel est le

\beta -D-glucopyrannosyl(1\rightarrow 4)D-glucopyrannose

Le raffinose

C'est un triholoside non réducteur, son nom officiel est l'

\alpha -D-galactopyrannosyl(1\rightarrow 6)\alpha -D-glucopyrannosyl(1\rightarrow 2)\beta -D-fructofurannoside

Détermination de la structure d'un diholoside

(à compléter)

Les polyholosides

Association d'un très grand nombre de molecule lié par des liaisons O-glycosidique. Chaines soit lineaire ou ramifié.

L'amidon

C'est un polyholoside homogène non réducteur constitué de deux composés :
- L'amylose, polymère de glucose lié par une liaison α(1-->4) ;
- L'amylopectine, amylose ramifié par une liaison α(1-->6). L'amidon est un polymère de maltose. C'est la substance de réserve glucidique des végétaux. Les féculents sont une source majeure d'amidon dans l'alimentation humaine.

Le glycogène

Il est structuralement identique à l'amidon. Mais sa masse molaire est plus élevé (de l'ordre de

10^ g.mol^

). C'est la substance de réserve glucidique des animaux. Le glycogène à été extrait par Claude Bernard en 1856 dans le foie. C'est la forme de stockage du glucose excédentaire chez les animaux et les champignons. Il s'agit aussi d'un polymère de glucose ramifié (un branchement tous les 6 à 8 unités glucose). Le glycogène est formé par la glycogénogénèse et décomposé par la glycogénolyse.

La cellulose

C'est un polyholoside homogène de glucose liés par une laison β(1-->4). La principale molécule structurelle des plantes est la cellulose. Le bois est en partie composé de cellulose, tandis que le papier et le coton sont de la cellulose presque pure. La cellulose est un polymère de glucose. C'est une molècule très longue et rigide, dont la structure lui confère ses propriétés mécaniques telles qu'observées chez les plantes.

L'agar-agar

C'est un polyholoside mixte constitué de D- et L-galactose estérifié par de l'acide sulfurique. Extrait d'algues, il est utilisé en bactériologie et dans l'industrie alimentaire comme gélifiant.

L'acide hyaluronique

C'est un mucopolysaccharide est constitué d'acide-β-glucuronique et de N-acétylglucosamine reliés par une liaison β(1-->3). C'est un des principaux constituants de la substance fondamentale du tissu conjonctif.

Les hétérosides

Les nucléotides

Ils sont constitués d'une base azotée, d'un ose (ribose, 2-désoxyribose)) et d'un groupement phosphate. Ce sont des N-hétérosides Citons l'adénosine monophosphate, et ses dérivés utilisés dans le transport de l'énergie intracellulaire, l’acide ribonucléique (ARN) chargé de guider la synthèse cellulaire des protéines, l’acide désoxyribonucléique (ADN) porteur de l'hérédité...

L'ONPG

Utilisé en bactériologie systématique, l'orthonitrophényl-β-D-galactopyrannoside est hydrolysé par une β-galactosidase. C'est un O-hétéroside.

Propriétés chimiques

Propriétés réductrices

Les oses simples et les diholosides ayant de libre leur carbone hémiacétalique libre sont réducteurs de par leur fonction aldéhyde. La fonction aldéhyde est oxydée en fonction acide carboxylique. L'une des fonctions alcool primaire peut être oxydée en fonction acide carboxylique. Les diholosides non réducteurs sont ceux dont aucun carbone hémiacétalique n'est libre, il est mis en jeu dans la liaison osidique.
- Réduction des ions métaliques Réduction de l'ion cuivre II (Cu²⁺) en oxyde de cuivre II (Cu₂O) (liqueur de Fehling). Cette propriété est utilisée dans la méthode de Bertrand pour le dosage des glucides.
- Réduction de composés organiques Par exemple le 3,5-dinitrosalicylate (DNS) est réduit en 3-amino-5-nitrosalicylate, composé rouge brun permentant de doser les oses réducteurs par colorimétrie.
- Oxydation par voie enzymatique En présence de dioxygène, la glucose oxydase oxyde le glucose en gluconolactone (puis acide gluconique) avec libération d'eau oxygénée. Cette enzyme est utilisée pour mesurer la glycémie.

Hydrolyse de la liaison osidique

Hydrolyse chimique

L'hydrolyse chimique n'est pas spécifique, elle conduit à la plus petite sous-unité des glucides : les oses. Elle est réaliasée en présence d'acide chlorhydrique

Hydrolyse enzymatique

L'hydrolyse enzymatique, contrairement à l'hydrolyse chimique est spécifique. Ces enzymes sont des hydrolases.
- la β-glucosidase hydrolyse les liaisons osidiques mettant en jeu un glucose dont l'-OH hémiacétalique est en position β ;
- L'α-amylase rompt les liaisons osidiques à l'intérieur de la chaîne d'amylose ;
- La β-amylase hydrolyse les liaisons osidiques à partir des extrémités.

Métabolisme des glucides

Dégradation

Les glucides sont hydrolysés ou isomérisés en glucose (ou fructose) puis dégradés en pyruvate par la glycolyse, la voie des pentoses phosphates ou, pour les bactéries, la voie d'Entner-Doudoroff. Le pyruvate, est, suivant les conditions, fermenté en lactate ou éthanol. En aérobiose, il est transformé en acétylCoA et oxaloacétate. Enfin, ces derniers rentrent dans le cycle de Krebs qui libère du dioxyde de carbone et de l'eau.

Synthèse

(à compléter)

Régulation

(à compléter)

Voir aussi

Liens internes

- Biochimie
- macromolécules
- Glucose

Liens externes

- [http://www.up.univ-mrs.fr/~wabim/d_polycops/d_tele_bioch/glucides.pdf Cours sur les glucides (pdf)]
- [http://ead.univ-angers.fr/~jaspard/Page2/COURS/3CoursdeBiochSTRUCT/2GLUCIDES/1Glucides.htm Les Glucides] Catégorie:Biochimie
-
- ja:炭水化物 ko:탄수화물 th:คาร์โบไฮเดรต

Molécule

Une molécule est un assemblage d'atomes qui est caractérisé par une composition généralement réduite en une formule brute, et par une structure géométrique, variable selon cette composition. Les molécules sont une des structures élémentaires de la matière, qui peut également se présenter sous forme cristalline, sachant que certaines molécules peuvent elles-mêmes former des cristaux. Les molécules sont des ensembles électriquement neutres dans lesquels les atomes sont liés entre eux principalement par des liaisons covalentes, et faisant quelques fois intervenir des liaisons ioniques en formant alors un sel. Exemples :
- la molécule de méthane CH₄ est constituée d'un atome de carbone (C) et de quatre atomes d'hydrogène (H) ;
- la molécule de dioxygène O₂ est consituée de deux atomes d'oxygène (O).

Voir aussi

- Énantiomère
- Diastéréoisomère
- Stabilité moléculaire Catégorie:Chimie als:Molekül ja:分子 ko:분자 simple:Molecule th:โมเลกุล

Formule chimique

En chimie moléculaire, une formule brute est une présentation concise qui renseigne sur la nature et le nombre des atomes qui composent une molécule. Elle n'informe pas sur la disposition des atomes qui la constituent; pour cela, il faut connaître les formules semi-développées ou développées. La nature des atomes est indiquée à l'aide des symboles chimiques des atomes qui constituent la molécule considérée(voir tableau périodique des éléments). On précise, en indice de chaque symbole, le nombre de chacun de ces atomes. Les formules brutes sont utilisées dans les équations chimiques pour décrire les réactions chimiques.

Exemples

Par exemple le propane qui comporte 3 atomes de carbone (noté C) et 8 atomes d'hydrogène (noté H) aura la formule brute suivante : C₃H₈ Autres exemples de formules brutes :
- L'eau :
- L'éthanol : C₂H₆O
- Le butane : C₄H₁₀
- L'éthylène : C₂H₄

Voir aussi

- Liste de composés chimiques
- Les différents systèmes de représentation des molécules
- La chimie organique
- La chimie minérale als:Summenformel ja:化学式 brute

Lipide

Les lipides sont les matières grasses qui sont contenues dans les aliments.
- Les lipides sont des molécules constituées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène sous forme de combinaison d’acides gras et de glycérol.
- La plupart des lipides alimentaires sont constitués de l’association d’un glycérol et de trois acides gras de compositions diverses : on les appelle triglycérides. :: glycérol + 3 acides gras → triglycéride (80 à 90 % des lipides)
- Les lipides sont très énergétiques : ils apportent beaucoup de calories (1 g de lipide apporte 9 kcal ou 38 kJ). Les corps gras sont indispensables au bon fonctionnement de l'organisme animal mais une nourriture trop riche en graisses (surtout saturées) et en cholestérol (comme les viandes, les fromages, les charcuteries) favorise les maladies cardio-vasculaires. Par contre les graisses poly-insaturées et mono-insaturées (comme dans les huiles végétales d'olive, colza, tournesol, mais aussi dans les poissons) protègent les artères. Les lipides donnent aux aliments une texture moelleuse et onctueuse. Ils sont insolubles dans l'eau (hydrophobes )et sont moins denses que l'eau. On trouve des lipides dans la plupart des êtres vivants. Ils servent de réserve d'énergie aux animaux et aux végétaux.
- ja:脂質 th:ไลปิด

Énergie

- Energie Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, un mouvement.

Historique

L'étymologie du mot énergie est le mot grec εργοs (ergos) qui signifie « travail ». Après avoir exploité sa propre force, puis celle des esclaves, des animaux et de la nature (les vents et les chutes d'eau), l'homme a appris à exploiter les énergies contenues dans la nature et capables de lui fournir une quantité croissante de travail mécanique par l'emploi de machines: machines outil, chaudières et moteurs. L'énergie est alors fournie par un carburant ou énergie fossile. L'énergie est un concept ancien; L’expérience humaine est que tout travail requiert de la force et produit de la chaleur, que plus on « dépense » de force, plus vite on peut faire un travail, et plus on s'échauffe. Comme l'énergie est nécessaire à toute entreprise humaine, l'approvisionnement en énergie est devenu une des préoccupations majeures des sociétés humaines. Un Grec de l'antiquité possédait en moyenne 5 esclaves. Un ménage moderne avec un compteur électrique de 6 kW possède l'équivalent énergétique de 36 esclaves.

Énergétique

Dans les sociétés industrielles, l'activité humaine passe par la fourniture d'énergie électrique produite par des matières premières, principalement charbon, gaz naturel, pétrole et uranium ; on parle alors d'énergie fossile; ces matières premières sont appelées par extension « énergies ». On parle aussi d'énergies renouvelables lorsque l'on utilise l'énergie solaire, l'énergie éolienne; l'énergie hydraulique des barrages est la plus importante des énergies renouvelables. (Voir ausi: Politique énergétique). L'énergie est un concept essentiel en physique, qui se précise depuis le . On retrouve le concept d'énergie dans toutes les branches de la physique :
- en mécanique,
- en thermodynamique,
- en électromagnétisme,
- en mécanique quantique...
- mais aussi dans les autres disciplines, en particulier en chimie.

Approche vulgarisée

Une unité « universelle »

L'énergie est un concept créé par les humains pour quantifier les interactions entre des phénomènes très différents ; c'est un peu une monnaie d'échange commune entre les phénomènes physiques. Ces échanges sont contrôlés par les lois et principes de la thermodynamique. L'unité officielle de l'énergie est le joule. Lorsqu'un phénomène entraîne un autre phénomène, l'intensité du second dépend de l'intensité du premier. Par exemple, les réactions chimiques dans les muscles d'un cycliste lui permettent de provoquer le déplacement du vélo. L'intensité de ce déplacement (c'est-à-dire la vitesse) dépend de l'intensité des réactions chimiques des muscles du cycliste, qui peuvent être quantifiées (la quantité de sucre « brûlée » par la respiration, le métabolisme du muscle). Prenons un exemple plus complexe. Un moteur à explosion fonctionne grâce à une réaction chimique : la combustion (ou « explosion ») qui à lieu à l'intérieur d'un cylindre. Cette réaction correspond à une transformation du combustible de départ (l'essence) en gaz avec émission de chaleur et de lumière, ce qui se traduit par une augmentation de la température et de la pression dans le piston; la différence de pression entre ce gaz et l'atmosphère de l'autre côté du piston déplace ce dernier, qui va, à travers une transmission mécanique, faire tourner les roues ainsi qu'un alternateur qui va produire de l'électricité. Au passage, il y aura des frottements mécaniques qui produiront un échauffement et une usure. On a donc un réarrangement des molécules (rupture et recréation de liaisons chimiques) qui provoque une augmentation de la quantité de mouvement des molécules (ce qui se traduit par une augmentation de la température du gaz et donc une augmentation de sa pression), qui lui-même provoque le mouvement d'un solide (le piston), qui va entraîner un système de transmission, et pouvoir ainsi d'une part faire tourner un axe, qui peut être par exemple relié au roues d'une voiture ou bien a un alternateur. L'entrainement de la pièce mobile de cet alternateur va faire tourner un aimant qui, par induction au sein d'une bobine, va provoquer un déplacement d'électrons (courant électrique). Le concept d'énergie va permettre de calculer l'intensité des différents phénomènes (par exemple la vitesse de la voiture et la quantité d'électricité produite par l'alternateur) en fonction de l'intensité du phénomène initial (la quantité de gaz et la chaleur produite par la réaction chimique de combustion). ; Remarques
- Dans les applications grand public, et notamment dans le domaine de la nutrition, on exprime fréquemment l'énergie en calories ; la calorie est en toute rigueur l'énergie qu'il faut fournir pour faire chauffer un gramme d'eau de un degré Celsius, mais les nutritionnistes nomment par simplification « calorie » ce que les physiciens nomment « kilocalorie ».
- En électricité, on utilise le watt-heure (Wh), énergie consommée pendant une heure par un appareil ayant une puissance d'un watt, ou encore son multiple le kilowattheure (kWh) qui vaut 1 000 Wh. Celui-ci n'est pas très éloigné du travail que peut effectuer un cheval en une heure (736 Wh par convention) excepté en termes de coût, car il revient en France en 2005 à 7 centimes d'euro.
- Pour des raisons thermodynamiques (second principe), toute transformation énergétique réelle est irréversible, ce qui veut dire qu'en inversant l'opération (exemple : retransformer en mouvement via un moteur électrique l'énergie produite par la dynamo d'un vélo) on ne retrouve pas la quantité l'énergie consommée au départ. Cela est lié aux pertes.

L'énergie et la révolution industrielle

Le concept d'énergie est fondamental pour l'étude des phénomènes de transformation (comme la chimie et la métallurgie) et de transmission mécanique, qui sont la base de la Révolution industrielle. Le concept physique d'énergie est donc logiquement né au . En 1686, Leibniz montre que la quantité m·v, appelée « force vive », se conserve. En 1788, Lagrange montre l'invariance de la somme de deux quantités, que l'on appelllera plus tard « énergie cinétique » et « énergie potentielle ». Au , on parvient par une série d'expériences à mettre en évidence des constats ou lois :
- on constate que la chute d'un poids donné d'une même hauteur produit toujours le même échauffement (calorimétrie) ;
- et si la vitesse finale n'est pas nulle, la hausse de température est moindre, comme si seulement une partie de la chute était convertie en vitesse et le reste en chaleur ;
- de même un échauffement pourra produire une dilatation, une augmentation de pression, qui elle-même permettra de « travailler » par exemple en déplaçant une masse ; et le total est toujours conservé : ainsi naît le concept scientifique d'énergie, « chose » encore indéterminée mais dont on postule une propriété : : L'énergie se conserve dans tous les phénomènes, devenant tour à tour, chaleur, pression, vitesse, hauteur, etc. Ainsi, grâce à l'énergie, on peut mettre en relation des observations aussi différentes qu'un mouvement, une rotation, une température, la couleur d'un corps ou d'une lumière, une consommation de sucre ou de charbon, une usure, etc. Il apparaît également que si l'énergie se conserve et se transforme, certaines transformations sont faciles ou réversibles et d'autres non. Exemple : Il est facile de transformer de la hauteur de chute en échauffement, et on peut le faire intégralement, en revanche l'inverse est difficile (il faut des appareils complexes) et une partie de l'« énergie » devra être diffusée et donc perdue. Cette observation sera à la base de l'idée d'entropie. À partir du concept de conservation de l'énergie (en quantité), on pourra regarder d'un œil différent des systèmes complexes (notamment biologiques et chimiques) qui violent apparemment cette loi, et on parviendra, moyennant de nouveaux progrès scientifiques, à toujours valider le postulat ou principe de conservation de l'énergie.

Énergie et ésotérisme

Cependant, cette notion de « quelque chose » est assez floue et assez bien illustré par la boutade : :principe -1 de la thermodynamique : l'énergie existe, la preuve, c'est qu'on la paie (référence aux principes de la thermodynamique). Cette notion floue a laissé l'image dans de nombreux esprit d'une sorte de fluide qui passerait d'un objet à l'autre au cours des transformations, réminescence du concept de phlogistique (un « fluide immatériel » censé véhiculer la chaleur). Faute d'un vocabulaire plus approprié, le terme « énergie » revient fréquemment dans les discours pseudo-scientifiques. La confusion est en partie entretenue par des simplifications de langage, où par commodité on énonce parfois que
- une onde est un transport d'énergie sans transport de matière
—ou bien —
- la masse est une forme d'énergie :

E = mc^2

alors que des formulation exactes (mais parfois plus longues) seraient :
- une onde propage une perturbation sans transport de matière
— et —
- de la masse peut se transformer en énergie électromagnétique et vice versa , les intensité des phénomènes (perturbation et masse) pouvant s'exprimer sous la forme d'une énergie. ; Notes
- L'inadéquation de ce concept a été montrée par des machines à frottement, montrant qu'on pouvait tirer de la matière autant de phlogistique qu'on le désirait sans qu'elle se modifie en quoi que ce soit
- Sachant que la relation E=mc² est vraie pour les seules particules dotées de masse au repos, et non pour les photons (voir à leur sujet : Impulsion)

Énergie en sciences physiques

En physique, l'énergie est donc une manière d'exprimer l'intensité des phénomènes ; c'est de fait une quantité mesurable, et qui s'exprime de manière différente selon les transformations que subit un système (réaction chimique, choc, mouvement, réaction nucléaire etc.). L'énergie se définissant de manière différente selon les phénomènes, on peut de fait définir diverses « formes d'énergie » (voir plus loin). Par ailleurs, d'après la loi de causalité, un phénomène a une cause ; c'est la variaiton d'intensité du phénomène-cause qui provoque la variation de l'intensité du phénomène-effet. Si les intensités des phénomènes cause et effet sont exprimée sous la forme d'une énergie, on voit alors que l'énergie se conserve (voir ci-après). L'unité du système international pour mesurer l'énergie est le joule (J). Certaines activités utilisent d'autres unités, notamment l'électron-volt (1 eV = 1,602·10^-19 J), le kilowatt-heure (1 kWh = 3,6 MJ), la calorie (4,18 J), la Calorie (alimentaire : 4 180 J ; notez le C capitale), et le kilogramme en physique relativiste. La thermodynamique est la discipline qui étudie les transformations de l'énergie qui font intervenir l'énergie thermique. Le premier principe affirme que l'énergie se conserve, le second principe impose des limitations à la transformation de l'énergie thermique en énergie mécanique, électrique ou autre.

Energie, puissance et force

Le mot « énergie » provient du mot grec signifiant « travail ». Mais le mot « travail » est aussi utilisé en physique pour désigner l'énergie fournie par l'action d'une force. En physique, force et énergie sont deux manières différentes de modéliser les phénomènes. Par exemple, on pourra traiter la chute d'un objet soit:
- avec les forces : en appliquant les lois du mouvement de Newton, en écrivant que l'accélération est proportionnelle à la force et inversement proportionnelle à la masse ;
- ou avec les énergies : en formulant que la diminution de l'énergie potentielle de gravité est égale à l'augmentation de l'énergie cinétique. Le travail désigne donc l'énergie d'un phénomène qui peut aussi être modélisé par une force, c'est-à-dire un phénomène qui provoque une action dirigée dans une direction. Cependant, certains phénomènes ont une action désordonnée, chaotique ; par exemple, l'agitation des molécules d'un gaz au repos (sans vent), ou bien l'agitation des atomes d'un solide. Cette agitation désordonnée provoque la sensation de « chaud », et elle est mesurée par un paramètre appelé température. L'énergie liée à cette agitation désordonnée est appelée énergie thermique.

Rendement

L'énergie « libérée » par un phénomène se disperse entre plusieurs autres phénomènes. Ainsi, dans une flamme (réaction chimique), une partie de l'énergie dégagée devient chaleur, une autre lumière, une autre fraction est stockée dans des molécules complexes, etc. Le rendement, c'est le quotient entre l'énergie qui prend la forme qui nous intéresse et l'énergie dépensée. Par exemple, dans le cas d'un moteur, ce qui nous intéresse, c'est le mouvement mécanique produit. Le reste de l'énergie est au mieux considéré comme perdu (cas de ce qui part en chaleur dans les gaz d'échappement), au pire nuisible (cas de ce qui part en travail d'usure physique ou chimique du moteur). Un moteur idéal, qui convertirait toute l'énergie de combustion de l'essence en mouvement mécanique du véhicule, aurait un rendement de 1 (ou de 100 %). Le rendement réel est bien sûr toujours inférieur à 1. Dans certain cas, il peut apparaître un rendement « apparent » supérieur à 1 :
- une pompe à chaleur donne couramment 3 fois plus de chaleur qu'on lui a injecté d'énergie électrique. Cela n'est possible que parce que l'on a compté en sortie la chaleur pompée à l'extérieur. Dans ce cas, le rendement énergétique est égal à 1 (par définition, puisque l'énergie se conserve) ce qui fait que ce paramètre de rendement n'a aucune utilité pratique, et qu'il vaut mieux utiliser le rendement apparent. Un autre cas de rendement apparent supérieur à 1 provient d'une sous-estimation de l'énergie injectée. Ainsi, pour les chaudières on prend traditionnellement comme référence l'énergie « PCI » du combustible, qui suppose une combustion ne produisant que des gaz. Les chaudières à condensation, capables de récupérer l'énergie thermique de la transformation de la vapeur d'eau en liquide, ont pu ainsi afficher des rendements supérieurs à 1.

Loi de conservation

L'énergie est une quantité qui se conserve. La notion de conservation est relativement simple à comprendre. Si on met dans un volume quelque chose et que l'on ferme bien la boîte, l'on s'attend à y retrouver, lorsqu’on l’ouvrera ultérieurement, ce qu'on y a mis. Ceci en physique s'appelle un principe de conservation ; la boîte est l'ensemble des phénomènes considérés. Si on ne retrouve pas tout, c'est que une partie a pu sortir sous une forme ou une autre ou même que ce qui manque (ou est en plus) a changé de forme et qu’on ne s'en est pas rendu compte. On a en fait « oublié de mettre un élément dans la boîte », on a négligé d'inclure un phénomène dans le système. Ce principe est tellement fort en physique qu’à chaque fois qu'il a parut ne pas être vérifié cela a conduit à des découvertes importantes. Chaque fois qu'il a semblé que l'énergie n'était pas conservée, il s'agissait en fait de sa transformation en une nouvelle forme. Par exemple, la radioactivité a un temps été interprétée comme la ré-émission de quelque chose qui était reçu de l'extérieur et l'explication est venue de l'équivalence masse énergie. L'énergie dans un volume est donc d'office conservée, par principe, et si elle diminue dans le volume, c'est que une partie en est sortie... ou qu'elle s'est transformée en quelque chose qu'il nous faut identifier : chaleur, masse, rayonnement etc. La perte d'énergie, même minime, est fréquemment due à sa transformation en énergie thermique. On est tenté d'écrire : : « L'énergie se transforme d'une forme en une autre, mais ne disparaît jamais. » La formulation exacte serait : : « Lorsque l'intensité d'un phénomène varie, cela ne peut se faire que par la variation d'un autre phénomène ; la somme des énergies représentant l'intensité de ces phénomènes est une constante. » Dans les processus radioactifs, le mouvement de la particule éjectée, ou l'impulsion du photon créé, provient de la disparition de la masse ; on écrit souvent par un raccourci que « l'énergie de masse se transforme en énergie cinétique ». L'énergie d'une réaction chimique correspond à une variation de masse trop infime pour être mesurable, ce qui a fait croire un temps à la conservation de la masse dans les réactions chimiques. De fait, on considère toujours actuellement que la masse se concerve lors d'une réaction chimique, mais l'on sait que c'est une approximation. Un résultat majeur de la physique théorique se basant sur le formalisme lagrangien, le théorème de Noether, montre que le fait que l'énergie se conserve est équivalent à la symétrie de translation dans le temps des équations de la physique. Cette quantité est composée d'éléments divers (énergie thermique, énergie cinétique, énergie de masse etc.), qui s'échangent dans un jeu qui est toujours à sommes nulles. Le théorème de Noether montre que cette caractéristique est équivalente à la symétrie des équations physiques par rapport à une translation dans le temps ou l'espace.

Formes d'énergie

En pratique, on distingue souvent différentes « formes » d'énergie. Toutefois, il faut être conscient que l'énergie sert à mesurer l'intensité d'un phénomène, cette division n'est qu'une manière de faire correspondre l'énergie au phénomène qu'elle mesure. Par ailleurs, cette distinction n'a rien d'absolu, mais dépend uniquement de la position de l'observateur : le principe de relativité s'applique aussi à l'énergie, de sorte que le même phénomène pourra être analysé en terme d'énergie « cinétique », « électromagnétique », ou « potentielle »... Les formes d'énergie classiquement considérées sont :
- énergie cinétique : l'énergie associée au mouvement d'un corps ou d'une particule ; cela comprend également l'énergie électromagnétique transportée par les photons (lumière, ondes radio, rayons X et γ...) ou par des particules chargées (énergie électrique).
- énergie thermique : l'énergie cinétique d'un ensemble au repos.
- On peut dire que les autres types d'énergie sont des énergies potentielles : moyennant un petit changement, possible sans travail, un système instable se transforme en un système plus stable, avec dégagement de la différence d'énergie entre les deux systèmes (le plus stable ayant une énergie moindre).
- énergie de masse ou énergie nucléaire : avec la théorie de la relativité, Einstein nous a appris que masse et énergie sont équivalentes (le fameux E= mc²). Par exemple, lors de fission nucléaire, la masse totale de matière diminue légèrement. La masse « manquante » est convertie en énergie cinétique. Dans les centrales nucléaires, cette énergie est ensuite transformée en énergie thermique et finalement en production d'électricité.
- énergie potentielle mécanique (énergie potentielle de gravité ou énergie potentielle élastique) qui forme avec l'énergie cinétique ce qu'on appelle l'énergie mécanique.
- énergie potentielle chimique
- énergie potentielle électromagnétique (énergie potentielle électrostatique ou magnétostatique ): position instable d'une ou plusieurs particule(s) chargée(s) dans un champ électromagnétique, par exemple l'énergie stockée dans un condensateur ou dans une bobine électrique.
- chaleur latente
- énergie libre Par ailleurs, on appelle improprement et par extension « énergie » des sources de puissance utilisée par l'homme, qui relève en fait de l'énergie cinétique d'un fluide particulier (air, eau) ou de particules (photons, éléments de fission ou produits de fusion nucléaire)
- énergie nucléaire
- énergie éolienne
- énergie solaire
- énergie marémotrice

Énergie et puissance

L'énergie dépensée pour créer un phénomène mesure l'ampleur du phénomène final. Cette énergie est fournie par un autre phénomène, appelé « phénomène moteur ». Certains phénomènes moteurs vont faire le travail rapidement, d'autre plus lentement ; par exemple, un manutentionnaire gringalet mettra longtemps avant de monter des parpaings un par un en haut de l'échafaudage, alors qu'un manutentionnaire musclé en portera plusieurs à la fois et sera plus rapide (en revanche, le résultat final sera exactement le même). Cette capacité à mobiliser beaucoup d'énergie en un temps donné est appelée puissance du phénomène moteur : :la puissance est l'énergie fournie par un phénomène divisée par la durée du phénomène, P = E/t. La puissance se mesure en watts (1 W = 1 J/s) Voir l'article détaillé Puissance.

Approvisionnement en énergie

Les sources d'énergies utilisées par l'homme sont :
- Les énergies d’origine fossile (gaz, pétrole, charbon) dans les voitures, les avions, les centrales thermiques...
- L'énergie d’origine nucléaire obtenue par fission nucléaire (la fusion nucléaire n'étant pas envisageable dans un avenir prévisible à court terme)
- L'énergie d’origine biomassique (biomasse sèche, biomasse humide et biocarburants)
- L'énergie d’origine hydraulique des fleuves, barrages et conduites forcées; renouvelable.
- L'énergie d’origine éolienne
- L'énergie d’origine solaire (conversion de l'énergie lumineuse en chaleur ou en électricité)
- L'énergie d’origine géothermique
- L'énergie d’origine marémotrice

Quelques chiffres intéressants

En 1960, 50% de l'électricité produite en France venait de sources renouvelables (hydroélectricité). Le doublement de la consommation était prévu tous les dix ans (loi vérifiée depuis le début du siècle), et ce bon rapport ne pouvait être maintenu, tous les sites favorables étant équipés. La relève fut assurée par le nucléaire qui fournit aujourd'hui 80% de l'électricité. La régularité du doublement en 10 ans a pris fin au moment du choc pétrolier de 1973. L'Allemagne a fait récemment grimper sa production d'électricité éolienne de 38% par an pendant deux années consécutives. Elle contribue pour 10% de ses besoins. Pour fixer les idées, les moteurs réunis de la fusée Saturne V dans les années 60 consommaient à eux seuls pendant les quelques minutes de leur combustion une énergie équivalente à un millième de ce qui était brûlé en pétrole sur la planète pendant le même temps. (source : L'économie de l'énergie, Yves Manguy, Dunod) Le prix du pétrole est en septembre 2004 voisin de 50 dollars le baril. Il reste à environ 50 dollars en mars 2005. Des experts ont fait savoir le 7 juin 2004 que ce prix ne pourrait se maintenir de façon viable et qu'à court terme une montée à 180 dollars le baril serait probable. L'augmentation des cours de 25% entre juin et septembre 2004 attire à nouveau l'attention sur leur communication de l'époque :
- [http://news.bbc.co.uk/1/hi/business/3777413.stm Quadruplement des cours à court terme signalé en juin 2004] (BBC)
- Consommation d'énergie de quelques pays industrialisés, d'après les chiffres de L'état du monde 2004, Paris, La Découverte, 2003 : on observe que les pays à climat froid (Scandinavie) et les pays immenses (États-Unis, Canada, Australie) consomment le plus d'énergie. Selon le site du CEA, un parc de 4 réacteurs à fusion du type ITER pour une fourniture en continu de 4x1500 MW (600 000 personnes) occuperait 1 km² : http://www-drfc.cea.fr/

Voir aussi

Articles connexes

- Consommation d'énergie
- Craquage de l'eau
- Énergie primaire
- Énergie renouvelable
- Énergie nucléaire
- Pic pétrolier
- Production d'électricité
- Arrêt du nucléaire

Liens externes

- [http://www.greenpeace.org/france_fr/multimedia/download/1/359529/0/Eole_ou_Pluton_VF.pdftarget= Eole ou pluton étude comparative entre le nucléaire et l'énergie éolienne] ja:エネルギー ko:에너지 ms:Tenaga simple:Energy th:พลังงาน

Plante

zh-min-nan:Si̍t-bu̍t ko:식물 ms:Tumbuhan ja:植物 simple:Plant th:พืช |----- ! colspan=2 bgcolor="lightgreen" | Références |----- ! colspan=2 align=left| [http://www.itis.usda.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_value=202422 ITIS 202422] |- Les plantes ou végétaux sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des eucaryotes. Elles sont l'objet d'étude de la botanique.

Les grandes caractéristiques des plantes

- Les végétaux sont des organismes autotrophes, c'est à dire qu'ils produisent leur propre matière organique à partir de sels minéraux puisés dans le sol et d'énergie solaire grâce à la fonction chlorophyllienne : c'est le mécanisme de photosynthèse. Ils doivent à la chlorophylle contenue dans les chloroplastes leur couleur verte.
- Les végétaux sont des organismes fixés au sol par leurs racines (mais il y a des exceptions), ce qui les rend très dépendants des conditions de leur environnement ; cet état est lié à la nature cellulosique des parois cellulaires, aux tissus de soutien de la plante (collenchyme et sclérenchyme) et à certaines molécules particulières comme la lignine qui rend les tissus rigides.
- Les végétaux sont des organismes peu différenciés. On distingue peu de types de tissus ou d'organes différenciés, ce qui entraîne des propriétés particulières : une croissance potentiellement indéfinie, une capacité de régénération importante (d'où la possibilité de reproduction végétative).

L'organisme végétal

reproduction végétative On distingue, selon leur degré de différenciation, trois grands types d'organisation :
- les thallophytes ; plantes vivant en milieux humides, caractérisées par un thalle, appareil végétatif peu différencié en forme de lame : algues, champignons, lichens ;
- les bryophytes ; ce sont les mousses et les Hépatiques, dont l'appareil végétatif commence à se différencier en tige et feuille. Ils constituent une nouvelle étape vers le passage de la vie aquatique à la vie terrestre ;
- les cormophytes ; ce sont les plantes vasculaires ou rhizophytes, qui comprennent les ptéridophytes (fougères) et les spermaphytes (plantes à graines). L'appreil végétatif est maintenant bien différencié en racine, tige, feuille et surtout vaisseaux conducteurs de sève (phloème et xylème). C'est grâce à ces vaisseaux conducteurs et à leur port dressé et rigide que ces plantes sont adaptées au milieu terrestre ;

La classification des plantes

La première classification connue est l'œuvre de Théophraste (370-285 av. J.-C.) qui classa 480 plantes selon leur port (arbre, arbuste ou herbe) et certaines caractéristiques florales. Au , des botanistes, notamment les frères Jean et Gaspard Bauhin, vont entamer une réflexion sur le classement des plantes. Ils cherchent à établir des groupes naturels de plantes à partir de leur ressemblance. En effet la découverte de nouvelles plantes rendait un nouveau classement nécessaire. Il faut savoir que jusqu'alors, les plantes étaient classées en fonction de leur taille, du lieu où elles poussaient ou de leur ressemblance. John Ray (1628-1705), naturaliste anglais, propose d'établir un nouveau système de classification ayant pour fondement le plus grand nombre possible de caractères de la fleur, du fruit ou de la feuille. Puis, Pierre Magnol (1638-1715), inventeur du terme famille, répertorie 76 familles de plantes. Joseph Pitton de Tournefort (1656-1708) établit un classement des végétaux suivant la structure des fleurs et introduit les notions d'espèce et de genre. Enfin, Carl von Linné (1707-1778), botaniste du roi de Suède, codifie la nomenclature binominale des végétaux et des animaux. Ce système utilise deux noms en latin : le premier indique le genre et le second, l'espèce de la plante ou de l'animal. En revanche, son « système sexuel » basé sur le nombre d'étamines, ne fait pas progresser la classification des plantes.
- Voir aussi la liste des Botanistes.

Classification systématique dite « classique »

sont rattachés directement à ce règne:

Les algues

:
- Euglenophyta (les euglènes, 900 espèces) :
- Cryptophyta (les cryptophycées, 200 espèces) :
- Rhodophyta (les algues rouges, 4000 à 6000 espèces) :
- Haptophyta (les haptophytes, 300 espèces) :
- Chrysophyta (les chrysophycées, 1000 espèces) :
- Bacillariophyta (les diatomées, 100 000 espèces) :
- Phaeophyta (les algues brunes, 1500 espèces) :
- Chlorophyta (les algues vertes, 17 000 espèces)

Les Bryophytes

:
- Hepaticophyta (les hépatiques, 6000 espèces) :
- Anthocerotophyta (les anthocérotes, 100 espèces) :
- Bryophyta (les mousses, 9500 espèces)

Les végétaux vasculaires

- Psilophyta
- Lycopodiophyta (les lycopodes, 1000 espèces)
- Equisetophyta (les prêles, 15 espèces)
- Pteridophyta (les fougères, 11 000 espèces)
- les Spermaphytes
- les Gymnospermes
- Cycadophyta (les cycas, 140 espèces)
- Ginkgophyta (le ginkgo)
- Pinophyta (les conifères, 550 espèces)
- Gnetophyta (les gnétophytes, 70 espèces)
- les Angiospermes (les plantes à fleurs, environ 235 000 espèces) Les chiffres montrent la domination qu'exercent aujourd'hui les angiospermes parmi les plantes terrestres. Suivant les auteurs, les limites entre le règne végétal (Plantae) et celui des protistes (Protista) varient. Pour certains (Raven, 1992), le règne des protistes s'étend des protistes hétérotrophes très proches des champignons ou des animaux aux algues vertes très proches des plantes terrestres; le règne végétal ne comprenant que ces dernières encore appelées embryophytes. D'autres auteurs (Bremer, 1985) regroupent les algues vertes et les plantes terrestres dans le taxon monophylétique des plantes vertes ou Chlorobionta. L'ITIS pour sa part regroupe l'ensemble des algues et des plantes terrestres dans le règne végétal.

Arbre phylogénétique simplifié

Chlorobiontes
- Ulvophytes ou Chlorophytes stricto sensu
- Micromonadophytes
- Streptophytes
- Chlorokybophytes
- Klebsormidiophytes
- Phragmoplastophytes
- Zygnématophytes
- Plasmodesmophytes
- Chaetosphaeridiophytes
- Charophytes stricto sensu
- Parenchymophytes
-
- Coléochaetophytes
-
- Embryophytes
-
- Marchantiophytes ou Hépatiques
-
- Stomatophytes
-
- Anthocérotes
-
- Hémitrachéophytes
-
- Bryophytes stricto sensu ou Mousses
-
- Trachéophytes ou Végétaux vasculaires
-
-
- Lycophytes
-
-
- Euphyllophytes
-
-
- Moniliformopses
-
-
- Filicophytes ou Ptéridophytes stricto sensu
-
-
- Équisétophytes ou Sphénophytes
-
-
- Spermatophytes
-
-
- Cycadophytes
-
-
- Coniférophytes
-
-
- Ginkgophytes
-
-
- Anthophytes
-
-
- Gnétophytes
-
-
- Angiospermes

Classification selon la taille et le type de la tige

Une grande division est souvent faite entre les plantes herbacées et les plantes ligneuses (celles qui forment du bois).

Classification selon le climat d'après W. Köppen

On trouve des plantes presque partout sur la terre : dans le désert, sous l'eau, dans les forêts tropicales, et même dans l'Arctique. Toutefois, leur répartition à la surface de la terre est fonction des conditions climatiques. Ainsi, pour rendre compte des principaux groupes de végétaux, un climatologue et botaniste allemand, Köppen a établi une classification des climats. Cette classification, publiée pour la première fois en 1901, et remaniée à plusieurs reprises depuis, est la plus ancienne et la plus connue. La classification de Köppen comprend cinq groupes de climats eux-mêmes divisés en cinq types climatiques. Le contour de chaque groupe correspond à la satisfaction d'un critère lié à la température de l'air ou combinant à la fois la température de l'air et le niveau des précipitations.
- Plantes des régions tropicales La zone tropicale s'étend de part et d'autre de l'équateur entre le tropique du Cancer (23°27' de latitude nord) et le tropique du Capricorne (23°27' de latitude sud). Elle représente l'une des grandes zones climatiques nées de la circulation générale de l'atmosphère et de son déplacement saisonnier. Il est à noter que cette zone couvre environ 45% de la surface globale des forêts. La température moyenne du mois le plus froid est supérieure à +18°Celsius. La végétation correspondante est la forêt tropicale ou la savane.
- Plantes des régions sèches et désertiques Essentiellement caracterisé par la presence d'arbustes et d'herbes qui se sont adaptés à l'environnement désertique et qui, par un système de racines souterrainnes peu profond mais étendu à proximité de la surface (fasciculé), arrivent à récolter la quantité d'eau suffisante à leur croissance. La végétation est très peu développée et recouvre peu d'espace. Les espèces sont appelées xérophytes (du grec Xéro=sec, et phyto=plante), on y retrouve des Cactus, des plantes à cuticule épaisse pour limiter l'évapotranspiration, des plantes en coussinets, des succulentes ( exemple famille des Crassulassées, dont le Sedum ou la Joubarbe ). La plupart des plantes chlorophyliennes de ces régions fonctionnent grâce à la photosynthèse en C4.
- Plantes des régions tempérées En Europe, cette forêt s'étend de la forêt boréal à la forêt méditerrannéenne (entre 40° et 55° Nord ). Le régime thermique est modéré avec en hiver un peu de gel sur la partie supérieure des sols, et un été modérément chaud. On peut distinguer trois espèces dominantes.
- Plantes des régions froides ou subarctiques On distingue 2 grands types de végétation en milieu polaire et subpolaire :
- La toundra : située entre 55° et 70° Nord, cest une végétation dominée par les herbes et les mousses, souvent associées a divers arbustes. C'est une formation végétale continue et basse avec l'absence d'arbres à cause d'un sol gelé en profondeur en permanence, le permafrost (température inférieure a 0°C). L'absence d'arbres est aussi due à un raccourcissement de la période de végétation (l'été ne dure parfois que 1 à 2 mois).
- La taïga : forêt boréale de grands conifères, typique de la Sibérie et du Canada. Les hivers sont plus longs et plus rigoureux et les mois d'été sont plus chauds (température supérieure a 10°C). On considère que cela représente la limite entre la taïga et la toundra. Le sous-bois est constitué de plusieurs conifères à aiguilles et de fougères. Dans l'hémisphère sud, cette formation végétale est plus réduite (dans les îles de l'Antarctique, la toundra en touffes domine la région).
- Plantes des régions polaires
- Plantes des régions de hautes montagnes

Classification des types biologiques de Raunkiaer

C'est une classification écologique, qui classe les plantes selon la manière dont elles protègent leurs bourgeons à la mauvaise saison (froide ou sèche) ; elle distingue cinq groupes ou type biologique de végétaux :
- phanérophytes : ce sont essentiellement les arbres, arbustes et arbrisseaux, dont les bourgeons sont situés en haut d'une tige ; les feuilles tombent ou non et les zones les plus sensibles (méristèmes) sont protégées par des structures temporaires de résistance : les bourgeons ;
- chaméphytes, ce sont des plantes basses dont les bourgeons sont proches du sol ; les feuilles tombent ou non, les bourgeons les plus bas bénéficient de la protection de la neige ;
- cryptophytes ou géophytes, ces plantes passent la mauvaise saison protégées dans le sol, la partie aérienne meurt ; ce sont les plantes à bulbe, à rhizome et à tubercule ;
- thérophytes, ce sont les plantes annuelles, qui disparaissent pendant la mauvaise saison et survivent sous la forme de graines ;
- hémicryptophytes, stratégie mixte qui combine celles des géophytes et des chaméphytes ; ce sont souvent des plantes à rosette.

Voir aussi

Liens internes

- Classement des cultures par groupes d'usage
- Famille botanique
- Flore (noms scientifiques)
- Flore (noms vernaculaires)
- Liste de plantes par ordre alphabétique
- Liste des plantes utiles par catégorie
- Liste de légumes, Liste de fruits
- Plantes par nom scientifique

Liens externes

- [http://www.infovisual.info/01/003_fr.html Voir un schéma détaillé de la structure d'une plante.]
- [http://www.tela-botanica.org/code Code international de nomenclature botanique de Saint-Louis]
- [http://www.endemia.nc Flore endémique et autochtone de Nouvelle-Calédonie]
- [http://follavoine.chez.tiscali.fr/f2_an_glos_typesbio.htm Flore photographique régionale : types biologiques]
- [http://ispb.univ-lyon1.fr/cours/botanique/ Cours de Botanique avec photographies] Catégorie:Classification scientifique Catégorie:Botanique
-

Sucre

Les sucres sont des glucides jouant un rôle important en biologie, par exemple :
- le sucre ordinaire ou saccharose, qui est un substance alimentaire de saveur douce et que l'industrie agro-alimentaire tire principalement de la betterave et de la canne à sucre ;
- le glucose, le fructose (ou lévulose), le maltose, le lactose.

Histoire

Le miel

Voir le miel.

Le sucre de canne

A la différence du sucre de betterave, la fabrication du sucre à partir de la canne à sucre n'utilise pas d'énergie extérieure puisque la "bagasse" ligneuse restant après extirpation de la sève est le carburant servant à faire boullir celle-ci pour obtenir l'évaporation. A noter que par fermentation et distillation on obtient par ailleurs le rhum.

Le sucre de betterave

La saga de la betterave sucrière débute au milieu du en Allemagne. Dans son laboratoire berlinois, le chimiste Andreas Sigismund Marggraf découvre que la betterave fourragère - ancêtre de l'actuelle betterave sucrière - contient « non seulement un élément ressemblant au sucre », mais « du sucre véritable, parfaitement identique à celui que l'on connaît de la canne à sucre ». Son élève, le professeur Achard, met cette découverte au profit de l'Académie prussienne. Cette initiative débouche en mars 1802 sur la mise en service de la première fabrique de sucre de betteraves au monde à Kürnen-sur-Oder (Silésie). La production est artisanale : 70 kg de betteraves sont traités tous les jours. Le 21 novembre 1806 constitue une date charnière pour l'économie sucrière européenne. Pour répondre au blocus imposé par les armées britanniques sur les ports français, Napoléon Ier instaure le blocus continental : toutes les marchandises anglaises sont dès lors prohibées sur le sol français. Pour compenser la soudaine pénurie de sucre de canne, l'empereur décide de soutenir activement la production de betteraves sucrières. En quelques années, de nombreuses usines de transformation sont créées. Lorsque le blocus est levé, le sucre de canne des colonies inonde à nouveau le marché. Sous le poids de la concurrence, l'industrie naissante accuse le coup. Un grand nombre de sucreries ferment leurs portes après avoir subi d'importantes pertes. L'abolition de l'esclavage, en 1848, engendre une forte hausse du prix du sucre de canne et une diminution de sa production. Les betteraviers en profitent. D'autant que les sucreries améliorent progressivement leurs rendements grâce à la construction de grosses unités de production.

Les édulcorants artificiels

Voir l'article édulcorant.

Autre édulcorants d'origine naturelle

Les jeunes feuilles dHydrangea serrata var. thunbergii, après fermentation sont employées pour faire une tisane sucrée appelée le thé du ciel (甘茶 (?)amacha) qui est employées lors de certaine cérémonies boudhistes. Les feuilles contiendraient de la phyllodulcine (C₁₆H₁₄O), un édulcorant naturel.
Données économiques
Voir aussi : Marché du sucre
Production
Dans le monde : 140 millions de tonnes par 111 pays producteurs. 38 pays cultivent la betterave sucrière (Beta vulgaris L.) et fournissent environ 30% de la productionMt) Le Brésil est le premier producteur mondial (27Mt) suivi de l'Union européenne(20Mt) et l'Inde (16Mt). La France produit, avec un rendement de 14 tonnes de sucre à l'hectare, chaque année 4,7 millions de tonnes, dont 2,8 millions partent à l'export. Les producteurs européens bénéficient d'un prix garanti, trois fois plus élevé que le cours mondial, dans le cadre de la PAC. Ce régime a été remis en cause par l'OMC en avril 2005. Il est envisagé une baisse de 42,6 % en deux ans du prix garanti aux producteurs, ce qui risque de désavantager surtout les périphériques de l'Union européenne, dont la productivité est nettement plus faible que celle notamment de la France.,
Stocks

Exportations

Importations

Consommation
La consommation en France est de 36 kg par personne et par an dont 20 % seulement sous la forme de sucre brut ce qui est l'une des causes de la grande fréquence de l'obésité.
Nutrition
La consommation de sucre fournit de l'énergie à court terme, mais il ne peut pas être stocké tel quel dans l'organisme. Une partie du sucre consommé peut être utilisé tout de suite pour fournir de l'énergie si nécessaire (dans les heures qui suivent), une autre partie sera emmagasiné dans le foie et les muscles, et une autre sera transformée en graisses qui seront stockées dans les couches adipeuses.
Degrés de cuisson du sucre

Voir aussi

- Glucide
- Cassonade Catégorie:Alimentation Catégorie:Glucide Catégorie:Édulcorant ja:糖

Amidon

L'amidon (du latin amylum, fleur de farine) est un glucide de réserve utilisé par les végétaux supérieurs pour stocker de l'énergie au même titre que l'inuline chez les plantes de la famille des Composées et que le glycogène chez les animaux. Il se présente sous forme de grains visibles au microscope.

Propriétés

C'est un polysaccharide de formule chimique (C₆ H₁₀ O₅)n. Il est composé de deux fractions polysaccharidiques :
- l'amylose, molécule formée d'envion 600 molécules de glucose chaînées linérairement ;
- l'amylopectine, molécule plus ramifiée. Il se dissocie facilement en glucose assimilable sous l'action d'enzymes, les amylases. L'amidon est insoluble dans l'eau froide. En le traitant par l'eau chaude, on obtient l'empois. Il est exploité dans l'industrie pour ses propriétés d'épaississant et de gélifiant. On le trouve dans les organes de réserves : les graines (en particulier les céréales (maïs, froment) et les légumineuses), les racines, tubercules et rhizomes (pomme de terre, patate douce, manioc, etc.). Sur le plan industriel c'est surtout le maïs et la pomme de terre qui sont utilisées.

Utilisations

Sous l'angle économique, l'amidon présente un double intérêt :
- pour l'alimentation humaine et animale, dans laquelle il joue un rôle essentiel, c'est notamment le principal composant de la farine ;
- pour l'industrie, qui le transforme soit par des procédés physiques, chimiques ou biologiques en amidons particuliers (amidon modifié, amidon cationique, amidon anionique...) et en un certain nombre de sous-produits, tels que glucose, fructose, dextrine, maltodextrine, mannitol, éthanol, sorbitol.
Les débouchés sont soit l'industrie alimentaire (boissons, confiserie, boulangerie...), soit des industries diverses : fermentations, traitement de surface, colles, chimie fine, pharmacie, cosmétologie, papeterie, matières plastiques biodégradables, etc.
- un usage un peu obsolète : la fabrication d'empois, pour l'empesage des vêtements (cols de chemises...).

Articles connexes

Fécule | Inuline Catégorie:Glucide Catégorie:Botanique ja:デンプン ms:Kanji

Glucide

Structure, classification et nomenclature

Les oses simples

Représentation linéaire : modèle de Fischer

n-1

est à droite (en représentation de Fischer) ;
- Dans la forme L, le groupement alcool (-OH) porté par le carbone

n-1

est à gauche (en représentation de Fischer).

Représentation cyclique : modèle de Haworth

Les osides

Les osides sont des polymères d'oses liés par une liaison osidique.

Formation de la lisaison osidique

Les holosides

Le saccharose

C'est un diholoside non réducteur, son nom officiel est l'

\alpha -D-glucopyrannosyl(1\rightarrow 2)\beta -D-fructofurannoside

Le lactose

C'est un diholoside réducteur, c'est le glucide du lait, son nom officiel est le

\beta -D-galactopyrannosyl(1\rightarrow 4)-D-glucopyrannose

Le maltose

C'est un diholoside homogène réducteur, son nom officiel est l'

\alpha -D-glucopyrannosyl(1\rightarrow 4)D-glucopyrannose

Le cellobiose

C'est un diholoside homogène réducteur, son nom officiel est le

\beta -D-glucopyrannosyl(1\rightarrow 4)D-glucopyrannose

Le raffinose

C'est un triholoside non réducteur, son nom officiel est l'

\alpha -D-galactopyrannosyl(1\rightarrow 6)\alpha -D-glucopyrannosyl(1\rightarrow 2)\beta -D-fructofurannoside

Détermination de la structure d'un diholoside

(à compléter)

Les polyholosides

Association d'un très grand nombre de molecule lié par des liaisons O-glycosidique. Chaines soit lineaire ou ramifié.

L'amidon

Le glycogène

Il est structuralement identique à l'amidon. Mais sa masse molaire est plus élevé (de l'ordre de

10^ g.mol^

La cellulose

L'agar-agar

L'acide hyaluronique

Les hétérosides

Les nucléotides

L'ONPG

Utilisé en bactériologie systématique, l'orthonitrophényl-β-D-galactopyrannoside est hydrolysé par une β-galactosidase. C'est un O-hétéroside.

Propriétés chimiques

Propriétés réductrices

Hydrolyse de la liaison osidique

Hydrolyse chimique

L'hydrolyse chimique n'est pas spécifique, elle conduit à la plus petite sous-unité des glucides : les oses. Elle est réaliasée en présence d'acide chlorhydrique

Hydrolyse enzymatique

Métabolisme des glucides

Dégradation

Synthèse

(à compléter)

Régulation

(à compléter)

Voir aussi

Liens internes

- Biochimie
- macromolécules
- Glucose

Liens externes

Monosaccharide

Les oses (ou monosaccharides) sont les monomères des glucides. Ils ne sont pas hydrolysables. Tout comme comme les disaccharides, ils possèdent un pouvoir sucrant, et sont solubles dans l'eau. On les distingue par la longueur de leur chaîne de carbone, comme suit : On distingue :
- Les trioses oses à 3 carbones, C₃H₆O₃ (glycéraldéhyde)
- Les tetroses oses à 4 carbones, C₄H₈O₄ (érythrose, thréose, thréulose)
- Les pentoses oses à 5 carbones, C₅H₁₀O_{5_{(ribose, arabinose, xylose, lyxose)

- Les hexoses oses à 6 carbones, C₆H₁₂O₆ (allose, altrose, glucose, mannose, gulose, idose, galactose, talose, psicose, fructose, sorbose, tagatose)

- Les heptoses : monosaccharides à 7 carbones, C₇H₁₇O₇ sedoheptulose.

Propriétés physiques
Sucrées, cristallin et généralement incolores.

Structure

Formule brute

C_n(H₂O)_n où n est un nombre entier représentant le nombre de carbones (de 3 à 7 pour les oses naturels)

Structure acyclique

Un ose à n carbones est composé d'une chaîne carbonée non ramifiée, de 3 à 7 carbones, ne comportant que des liaisons simples. Tous les carbones portent une fonction alcool (OH) sauf un qui porte une fonction carbonyle.

Cela détermine donc deux catégories d'oses :

- si la fonction carbonyle est une fonction aldéhyde, elle se trouve sur le premier carbone et il s'agit d'un aldose (par exemple le glucose).

- si la fonction carbonyle est une fonction cétone, elle se trouve sur le second carbone, et il s'agit d'un cétose (par exemple le fructose).

Tous les oses possèdent un pouvoir rotatoire du fait de la présence d'un}}