结构生物化学/核酸/糖类

碳水化合物

碳水化合物由单糖单元组成，这些单元形成从最简单的糖（如葡萄糖，化学式：C₆H₁₂O₆）到更复杂的聚糖（如淀粉）的糖。单个核苷酸单体单元由一个糖分子连接到1)一个含有杂环氮的有机碱基，以及2)一个磷酸基团组成，该磷酸基团将不同核苷酸的糖成分连接在一起。有机碱基通常连接到糖的碳1'，而磷酸基团连接到糖的碳5'。当连接在一起时，相邻核苷酸的磷酸连接到糖的碳3'。

单糖由醛或酮基组成，具有羟基基团作为取代基。含有醛基的糖称为醛糖，而含有酮基的糖称为酮糖。

彼此互为非对映镜像的糖称为对映异构体。作为立体异构体但彼此互为镜像的糖称为非对映异构体。如果立体异构体但在单个手性中心构型不同的糖称为差向异构体。

糖可以是开链形式或环形式。为了形成一个六元半缩醛环，醛基中的碳（C-1）连接到C-5羟基中的氧原子。六元环状半缩醛被称为吡喃糖，因为它与吡喃的结构相似。为了形成一个五元环，酮基的C-2攻击C-6上羟基基团的氧原子。五元环状半缩醛被称为呋喃糖，因为它与呋喃的结构相似。当形成呋喃糖或吡喃糖环时，会形成一个新的手性中心，这个新的手性碳被称为异头碳。这个碳可以具有两种构型之一，它要么处于S构型（羟基基团指向向上），被称为α碳，要么处于R构型（羟基基团指向向下），被称为β构型。这两种构型是非对映异构体，而不是对映异构体，α和β形式被称为异头体。

还原糖是能够发生反应的糖，因为它们在C-1位置具有相对反应性的半缩醛基团。例如：葡萄糖、果糖、乳糖和麦芽糖。所有这些分子中的异头碳都可以自由反应。

非还原糖是不会发生反应的糖，如蔗糖。C-1位置的缩醛基团使糖失去反应性。它们的结构被修饰，因此它们没有可以反应的游离醛基或酮基。在蔗糖中，二糖中的两种单糖都不能轻易转变为醛或酮，使其失去反应性，即非还原性。二糖中的糖苷键阻碍了分子发生反应。异头碳不能自由反应。为了确定糖是否是还原糖，进行菲林试剂或托伦试剂测试。在菲林试剂测试中，砖红色沉淀是阳性结果，而在托伦试剂测试中，银镜是阳性结果。

相反，当糖被氧化时，醛或酮羰基变成羧基基团。

如果异头碳连接到羟基基团的氧原子，则称为O-糖苷键。如果异头键连接到胺基的氮原子，则称为N-糖苷键。

糖苷键也是单糖之间形成桥梁的键。如果单糖通过O-糖苷键连接，则称为寡糖。

在糖的碳2'上连接一个-OH基团的差异是DNA和RNA之间的区别。在RNA中，碳2'包含一个-OH基团，而在DNA的碳2'中，只连接了一个氢。RNA中的糖，或“核糖核酸”是“核糖”，而DNA中的糖或“脱氧核糖核酸”是“脱氧核糖”。DEOXI-用于表示核糖碳2'上的-OH基团缺少氧。 ||||

糖在糖蛋白中的重要性

连接蛋白质的糖，称为糖蛋白，是细胞的另一个重要组成部分。糖成分朝向糖蛋白的水性细胞外部。这些糖成分充当标识符，就像细胞地址标签。当信号分子穿过体液时，它们会遇到某些糖模式，这些模式要么允许它们进入，要么拒绝它们。因此，糖蛋白充当细胞中的调节器或看门人。此外，它们通过将正确的细胞组合在一起，帮助指导器官和组织的形成。糖涂层还通过抓住细胞表面受体，为细胞在血管中移动提供牵引力。

参考文献

Davis, Alison. "The Chemistry of Health." 'NIGMS August 2006: 36-42. http://publications.nigms.nih.gov/chemhealth/coh.pdf