结构生物化学/碳水化合物/酮糖
酮糖是一种具有两个或多个羟基 (-OH) 的酮，其中至少有一个羟基位于每个末端。酮糖是一种单糖，是重要的燃料分子和核酸结构单元。最简单的酮糖例子是二羟丙酮。它是一种三碳结构，包含一个酮基和两个羟基（如下所示）。如果您仔细观察下面的图像，您会注意到酮基的颜色略有不同。这种结构的分子式为 CO(CH2OH)2。酮糖在卡尔文循环、转醛酶反应和转酮酶反应中也起着重要作用。以下部分将描述这些过程中的每一个。
最简单的酮糖是二羟丙酮。下面显示了含有三、四、五和六个碳原子的 D-酮糖之间的立体化学关系，即酮糖家族树。
当酮与醇反应时会形成半缩酮。醇中的“-OR”攻击酮中的氧，从而破坏“C-O”双键。醇中的“H”与 O 键合。
果糖链在 C5 上的 -OH 攻击 C2 上的酮形成分子内半缩酮时发生环化。它可以形成 5 元呋喃糖环或 6 元吡喃糖环。呋喃糖环形成包络环形，C2 或 C3 位于平面外；这些被称为 C-2-内和 C-3-内。
转酮酶反应与转醛酶反应非常相似。但是，转酮酶与转醛酶不同，因为它转移的是一个双碳单位，而不是转醛酶的三碳单位。焦磷酸硫胺素 (TPP) 电离，使其具有一个负电荷的碳，即碳负离子。碳负离子的重要性在于它们可以攻击羰基，因此在某种意义上将碳添加到亲核试剂中。TPP 攻击酮糖底物，然后释放醛糖产物，从而产生活化的甘油醛单元。活化的甘油醛单元由于正电荷的氮原子而成为电子汇，醛糖产物的羰基受到攻击，然后在一些电子移动后分离。转酮酶反应的重要性在于它是 TPP 酶利用的机制，将酮糖底物转变为连接有不同基团的酮糖产物。
转醛酶反应涉及将三碳二羟丙酮单元从酮糖供体转移到醛糖受体。与转酮酶反应不同，转醛酶不含辅基；相反，反应从酮糖底物羰基与酶活性位点赖氨酸残基的氨基形成的席夫碱开始。接下来，席夫碱被质子化，C-3 和 C-4 之间的键断裂，释放醛糖产物。席夫碱碳负离子上的剩余负电荷通过共振稳定，而质子化的席夫碱的氮原子上正电荷充当电子汇。席夫碱保持稳定，直到合适的醛糖结合，这使得二羟丙酮能够与醛糖的羰基反应，酮糖产物通过席夫碱的水解从赖氨酸侧链释放。
转醛酶是患有多发性硬化症患者自身免疫的靶点，多发性硬化症是选择性破坏脑中选择性表达转醛酶的少突胶质细胞。
卡尔文循环或暗反应是光合作用的非光反应之一。在这个反应的第三阶段，从六碳糖和三碳糖构建五碳糖。转酮酶和醛缩酶是重排的主要因素。转酮酶存在于磷酸戊糖途径中，需要辅酶焦磷酸硫胺素 (TPP) 将二碳单元从酮糖转移到醛糖。而转醛酶则将三碳单元从酮糖转移到醛糖。
总之，转酮酶首先将六碳糖和三碳糖转化为四碳糖和五碳糖。然后，醛缩酶将四碳产物和三碳糖结合形成七碳糖。该七碳糖最终与另一个三碳糖反应，形成两个额外的五碳糖。
Berg, Jeremy, John Tyzmozcko, Lubert Stryer。生物化学
Berg, Jeremy, John Tyzmozcko, Lubert Stryer。生物化学第六版第 306 页