第四节　重要的单糖和单糖衍生物

自然界中存在的单糖及其衍生物有数百多种，其中多数是作为聚糖（glycan）的单糖单位（构件分子）存在，水解聚糖可以得到相应的单糖或其衍生物，少数以游离状态存在。某些生物学上重要的单糖及其衍生物如下。

1.常见的丙糖和丁糖

常见的丙糖有D-甘油醛和二羟基丙酮。常见的丁糖有D-赤藓糖和D-赤藓酮糖。以上几种丙糖和丁糖的磷酸酯是糖代谢中重要的中间产物。

2.自然界中存在的戊糖

戊醛糖主要有D-核糖、D-2-脱氧核糖、D-木糖和L-阿拉伯糖。

D-核糖和D-2-脱氧核糖是核苷酸的组成成分，以β-呋喃型结构存在于天然化合物中。L-阿拉伯糖和D-木糖广泛分布于植物界，大都以多聚戊糖形式存在，是植物黏质、树胶、果胶质及半纤维素的组成成分。它们的分子结构如下：

戊酮糖主要有D-核酮糖和D-木酮糖，均是糖代谢的中间产物。它们的分子结构如下：

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。它们的分子结构如下：

D-葡萄糖广泛分布于各种植物体中，是多种多糖的组成成分。D-半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉籽糖、琼脂及半纤维素的组成成分。甘露糖是植物黏质及半纤维素的组成成分。果糖是糖类中甜度最大的糖，分布很广，与葡萄糖结合成蔗糖，在甘蔗和甜菜中含量最为丰富。D-山梨糖是生物合成抗坏血酸的前体物质。

4.磷酸化单糖

磷酸化单糖广泛存在于各种细胞中，它们是很多代谢途径（糖酵解途径、戊糖磷酸途径和光合作用）中的主要参加者。生物学中最重要的几个磷酸化单糖的结构式如下：

5.糖醇

单糖的羰基被还原则生成糖醇，自然界广泛存在的己糖醇有山梨醇（D-葡萄醇）、D-甘露醇、半乳糖醇和与之有关的一种环醇（即肌醇）；其他糖醇有丙三醇（甘油）、赤藓糖醇、木糖醇和核糖醇。糖醇是生物体的代谢产物，不少糖醇也是工业产品，并用于制药和食品工业。几种糖醇的结构式如下：

6.糖酸

依氧化条件不同，醛糖被氧化成3类糖酸（糖羧酸）：醛糖酸、糖二酸和糖醛酸。醛糖酸和糖醛酸都可形成稳定的分子内的酯，称内酯。糖二酸在自然界极少见，植物界广泛存在的L-（+）-酒石酸可看成是D-苏糖的糖二酸。

生物体内不存在游离的醛糖酸，但它们的某些衍生物，如3-磷酸甘油酸是很多糖代谢途径的中间物。葡萄糖酸能与钙、铁等离子形成可溶性盐，葡萄糖酸钙常用于治疗缺钙症和过敏性疾病。D-葡萄糖酸及其δ和γ两种内酯的结构如下：

常见的糖醛酸有D-葡糖醛酸、D-半乳糖醛酸和甘露糖醛酸。它们是很多杂多糖的构件分子或组成成分。D-葡糖醛酸还是糖醛酸途径中的重要中间物，D-葡糖醛酸及其内酯的结构如下：

7.脱氧糖

脱氧糖是指分子的一个或多个羟基被氢原子取代的单糖。它们广泛分布在植物、细菌和动物中。重要的脱氧戊糖是2-脱氧核糖，最常见的脱氧己糖为L-鼠李糖、L-岩藻糖。几种脱氧己糖的结构式如下：

8.氨基糖

氨基糖是分子中一个羟基被氨基取代的单糖，自然界中最常见的是C2上的羟基被取代的2-脱氧氨基糖。氨基糖的氨基有游离的，但多数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，其结构式如下：

为方便书写复杂寡糖和多糖的结构，将使用缩写符号来代表构件单糖及其衍生物。一些最重要的单糖及其衍生物的缩写列于表3-3。