結構生物化學/碳水化合物/酮糖
酮糖是一種具有兩個或多個羥基 (-OH) 的酮，其中至少有一個羥基位於每個末端。酮糖是一種單糖，是重要的燃料分子和核酸結構單元。最簡單的酮糖例子是二羥丙酮。它是一種三碳結構，包含一個酮基和兩個羥基（如下所示）。如果您仔細觀察下面的影像，您會注意到酮基的顏色略有不同。這種結構的分子式為 CO(CH2OH)2。酮糖在卡爾文迴圈、轉醛酶反應和轉酮酶反應中也起著重要作用。以下部分將描述這些過程中的每一個。
最簡單的酮糖是二羥丙酮。下面顯示了含有三、四、五和六個碳原子的 D-酮糖之間的立體化學關係，即酮糖家族樹。
當酮與醇反應時會形成半縮酮。醇中的“-OR”攻擊酮中的氧，從而破壞“C-O”雙鍵。醇中的“H”與 O 鍵合。
果糖鏈在 C5 上的 -OH 攻擊 C2 上的酮形成分子內半縮酮時發生環化。它可以形成 5 元呋喃糖環或 6 元吡喃糖環。呋喃糖環形成包絡環形，C2 或 C3 位於平面外；這些被稱為 C-2-內和 C-3-內。
轉酮酶反應與轉醛酶反應非常相似。但是，轉酮酶與轉醛酶不同，因為它轉移的是一個雙碳單位，而不是轉醛酶的三碳單位。焦磷酸硫胺素 (TPP) 電離，使其具有一個負電荷的碳，即碳負離子。碳負離子的重要性在於它們可以攻擊羰基，因此在某種意義上將碳新增到親核試劑中。TPP 攻擊酮糖底物，然後釋放醛糖產物，從而產生活化的甘油醛單元。活化的甘油醛單元由於正電荷的氮原子而成為電子匯，醛糖產物的羰基受到攻擊，然後在一些電子移動後分離。轉酮酶反應的重要性在於它是 TPP 酶利用的機制，將酮糖底物轉變為連線有不同基團的酮糖產物。
轉醛酶反應涉及將三碳二羥丙酮單元從酮糖供體轉移到醛糖受體。與轉酮酶反應不同，轉醛酶不含輔基；相反，反應從酮糖底物羰基與酶活性位點賴氨酸殘基的氨基形成的席夫鹼開始。接下來，席夫鹼被質子化，C-3 和 C-4 之間的鍵斷裂，釋放醛糖產物。席夫鹼碳負離子上的剩餘負電荷透過共振穩定，而質子化的席夫鹼的氮原子上正電荷充當電子匯。席夫鹼保持穩定，直到合適的醛糖結合，這使得二羥丙酮能夠與醛糖的羰基反應，酮糖產物透過席夫鹼的水解從賴氨酸側鏈釋放。
轉醛酶是患有多發性硬化症患者自身免疫的靶點，多發性硬化症是選擇性破壞腦中選擇性表達轉醛酶的少突膠質細胞。
卡爾文迴圈或暗反應是光合作用的非光反應之一。在這個反應的第三階段，從六碳糖和三碳糖構建五碳糖。轉酮酶和醛縮酶是重排的主要因素。轉酮酶存在於磷酸戊糖途徑中，需要輔酶焦磷酸硫胺素 (TPP) 將二碳單元從酮糖轉移到醛糖。而轉醛酶則將三碳單元從酮糖轉移到醛糖。
總之，轉酮酶首先將六碳糖和三碳糖轉化為四碳糖和五碳糖。然後，醛縮酶將四碳產物和三碳糖結合形成七碳糖。該七碳糖最終與另一個三碳糖反應，形成兩個額外的五碳糖。
Berg, Jeremy, John Tyzmozcko, Lubert Stryer。生物化學
Berg, Jeremy, John Tyzmozcko, Lubert Stryer。生物化學第六版第 306 頁