第四節(jié)　重要的單糖和單糖衍生物

自然界中存在的單糖及其衍生物有數(shù)百多種，其中多數(shù)是作為聚糖（glycan）的單糖單位（構(gòu)件分子）存在，水解聚糖可以得到相應(yīng)的單糖或其衍生物，少數(shù)以游離狀態(tài)存在。某些生物學(xué)上重要的單糖及其衍生物如下。

1.常見的丙糖和丁糖

常見的丙糖有D-甘油醛和二羥基丙酮。常見的丁糖有D-赤蘚糖和D-赤蘚酮糖。以上幾種丙糖和丁糖的磷酸酯是糖代謝中重要的中間產(chǎn)物。

2.自然界中存在的戊糖

戊醛糖主要有D-核糖、D-2-脫氧核糖、D-木糖和L-阿拉伯糖。

D-核糖和D-2-脫氧核糖是核苷酸的組成成分，以β-呋喃型結(jié)構(gòu)存在于天然化合物中。L-阿拉伯糖和D-木糖廣泛分布于植物界，大都以多聚戊糖形式存在，是植物黏質(zhì)、樹膠、果膠質(zhì)及半纖維素的組成成分。它們的分子結(jié)構(gòu)如下：

戊酮糖主要有D-核酮糖和D-木酮糖，均是糖代謝的中間產(chǎn)物。它們的分子結(jié)構(gòu)如下：

3.自然界中存在的己糖

己醛糖有D-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖。重要的己酮糖有D-果糖和D-山梨糖。它們的分子結(jié)構(gòu)如下：

D-葡萄糖廣泛分布于各種植物體中，是多種多糖的組成成分。D-半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉籽糖、瓊脂及半纖維素的組成成分。甘露糖是植物黏質(zhì)及半纖維素的組成成分。果糖是糖類中甜度最大的糖，分布很廣，與葡萄糖結(jié)合成蔗糖，在甘蔗和甜菜中含量最為豐富。D-山梨糖是生物合成抗壞血酸的前體物質(zhì)。

4.磷酸化單糖

磷酸化單糖廣泛存在于各種細(xì)胞中，它們是很多代謝途徑（糖酵解途徑、戊糖磷酸途徑和光合作用）中的主要參加者。生物學(xué)中最重要的幾個(gè)磷酸化單糖的結(jié)構(gòu)式如下：

5.糖醇

單糖的羰基被還原則生成糖醇，自然界廣泛存在的己糖醇有山梨醇（D-葡萄醇）、D-甘露醇、半乳糖醇和與之有關(guān)的一種環(huán)醇（即肌醇）；其他糖醇有丙三醇（甘油）、赤蘚糖醇、木糖醇和核糖醇。糖醇是生物體的代謝產(chǎn)物，不少糖醇也是工業(yè)產(chǎn)品，并用于制藥和食品工業(yè)。幾種糖醇的結(jié)構(gòu)式如下：

6.糖酸

依氧化條件不同，醛糖被氧化成3類糖酸（糖羧酸）：醛糖酸、糖二酸和糖醛酸。醛糖酸和糖醛酸都可形成穩(wěn)定的分子內(nèi)的酯，稱內(nèi)酯。糖二酸在自然界極少見，植物界廣泛存在的L-（+）-酒石酸可看成是D-蘇糖的糖二酸。

生物體內(nèi)不存在游離的醛糖酸，但它們的某些衍生物，如3-磷酸甘油酸是很多糖代謝途徑的中間物。葡萄糖酸能與鈣、鐵等離子形成可溶性鹽，葡萄糖酸鈣常用于治療缺鈣癥和過敏性疾病。D-葡萄糖酸及其δ和γ兩種內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)如下：

常見的糖醛酸有D-葡糖醛酸、D-半乳糖醛酸和甘露糖醛酸。它們是很多雜多糖的構(gòu)件分子或組成成分。D-葡糖醛酸還是糖醛酸途徑中的重要中間物，D-葡糖醛酸及其內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)如下：

7.脫氧糖

脫氧糖是指分子的一個(gè)或多個(gè)羥基被氫原子取代的單糖。它們廣泛分布在植物、細(xì)菌和動物中。重要的脫氧戊糖是2-脫氧核糖，最常見的脫氧己糖為L-鼠李糖、L-巖藻糖。幾種脫氧己糖的結(jié)構(gòu)式如下：

8.氨基糖

氨基糖是分子中一個(gè)羥基被氨基取代的單糖，自然界中最常見的是C2上的羥基被取代的2-脫氧氨基糖。氨基糖的氨基有游離的，但多數(shù)是以乙酰氨基的形式存在。具有代表性的氨基糖及其衍生物是葡糖胺、N-乙酰葡糖胺、半乳糖胺、N-乙酰半乳糖胺，其結(jié)構(gòu)式如下：

為方便書寫復(fù)雜寡糖和多糖的結(jié)構(gòu)，將使用縮寫符號來代表構(gòu)件單糖及其衍生物。一些最重要的單糖及其衍生物的縮寫列于表3-3。