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Découvrir la structure chimique du galactose : pourquoi est-il si étroitement lié au glucose ?
Le galactose, parfois appelé Gal, est un monosaccharide dont la douceur est comparable à celle du glucose, soit environ 65 % de la douceur du saccharose. C'est un aldose et l'épimère C-4 du glucose. Lorsqu'une molécule de galactose se combine avec une molécule de glucose, du lactose se forme. Une forme polymère de galactose, appelée galactane, se trouve dans l'hémicellulose, qui forme une classe de glucides polymères naturels appelés galactanes. Le D-galactose est également connu sous le nom de « sucre cérébral » car il est un composant des glycoprotéines (composés oligosaccharide-protéine) du tissu neural.
« Dans le monde de la biochimie, le galactose et le glucose sont comme des partenaires proches, dépendant l'un de l'autre et constituant de nombreuses pierres angulaires de la vie. »
Structure du galactose
Le galactose peut exister sous forme de chaîne ouverte et d'anneau. La forme à chaîne ouverte possède un groupe carbonyle à l'extrémité de la chaîne. La forme cyclique possède quatre isomères, dont deux sont des pyranoses (cycles à six chaînons) et les deux autres sont des furanoses (cycles à cinq chaînons). Sous la forme cyclique, étant donné qu'un nouveau stéréocentre est généré à la position du carbonyle à chaîne ouverte lors de la conversion de la forme à chaîne ouverte à la forme cyclique, deux isomères sont produits, à savoir la forme α et la forme β.
Selon la spectroscopie infrarouge, le galactose présente un étirement large et fort d'environ 2500 cm−1 à 3700 cm−1. Dans le même temps, les caractéristiques du galactose peuvent également être observées dans le spectre de résonance magnétique nucléaire (RMN) du proton à 4,7 ppm, 4,15 ppm et plusieurs autres déplacements chimiques.
La relation entre le lactose et le galactose
Le lactose est un disaccharide formé par la réaction de déshydratation du galactose et du glucose. L'hydrolyse du lactose est catalysée par la lactase et la β-galactosidase, qui sont des enzymes de l'opéron lactose d'Escherichia coli. Dans la nature, le lactose se trouve principalement dans le lait et les produits laitiers. Par conséquent, de nombreux aliments fabriqués à partir de produits laitiers contiennent du lactose.
« Le métabolisme du galactose est essentiel car non seulement il soutient la production de lactose, mais il joue également divers rôles physiologiques. »
Pendant le processus de lactation, les humains doivent consommer du galactose et du glucose dans un rapport 1:1 afin que les glandes mammaires puissent synthétiser et sécréter le lactose. Des études ont montré que lorsque les femmes consomment un régime riche en galactose, une partie importante du lactose qu’elles produisent provient du glucose et du galactose présents dans le plasma.
Métabolisme du galactose
Le corps humain ne peut pas convertir directement le galactose en énergie ; il doit d’abord passer par une série de voies métaboliques, notamment la célèbre voie de Leloir. Cette voie implique plusieurs enzymes majeures, dont la galactokinase (GALK), la galactose-1-phosphate uridyltransférase (GALT) et l'uridine-galactose-4'-épimérase (GALE). Ces enzymes travaillent ensemble pour convertir le β-D-galactose en UDP-glucose. Chaque étape de ce processus est essentielle. Si l'une des enzymes manque, cela entraînera une intolérance au galactose, provoquant une grande détresse chez le patient.
Sources de galactose
Le galactose se trouve dans les produits laitiers, les avocats, les betteraves sucrières et de nombreuses gommes et mucilages. En outre, il peut également être synthétisé in vivo en tant que partie des glycolipides et des glycoprotéines dans divers tissus. Son processus de synthèse peut également impliquer certains procédés de bioconversion, comme la production d’éthanol de troisième génération extrait d’algues.
Importance cliniqueDes expériences sur des animaux avec une exposition à long terme au D-galactose ont montré que cela peut accélérer le processus de vieillissement. De plus, des études ont montré que des doses élevées de D-galactose peuvent affecter la fertilité des organismes. Certaines études préliminaires ont même suggéré un lien possible entre le galactose et le cancer de l’ovaire, mais un examen approfondi des résultats n’a montré aucune association claire. Des études récentes se sont concentrées sur les effets positifs potentiels du galactose dans les maladies rénales telles que la sclérose tubulaire focale.
Contexte historiqueDès 1855, E. O. Erdmann remarqua que l'hydrolyse du lactose produisait d'autres substances que le glucose. Le galactose a été isolé et étudié pour la première fois par Louis Pasteur en 1856, lorsqu'il l'a appelé « lactose ». Par la suite, en 1860, Portello le rebaptise « galactose ». En 1894, Emil Fischer et Robert Morel ont déterminé la structure du galactose.
Le galactose démontre son importance en biochimie et en médecine clinique, et les recherches futures pourraient en révéler davantage sur ce sucre. Avez-vous déjà pensé à la façon dont ce matériau commun, le sucre, peut profondément affecter la santé et la maladie humaines ?
