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Carbohydrate

Ketose vs. Aldose​

環形結構判斷​

  • 利用半縮醛(Hemiacetal)與半縮酮(Hemiketal) 做判斷

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  1. 先畫出一號碳位置
  2. 環形結構上 兩個 $CH_2OH$ 一定是 Ketose
  3. 一號碳有接上一個 $H$ 一定是 Aldose
  4. 一號碳有接上一個 $CH_2OH$ 與 一個 $OH$ 與 一個 $O$ (因為是環所以另一邊一定是另一個R) 一定是 Ketose。
  • 例外：lactone image

異構物​

graph TD;
醣類化合物異構物-->結構異構物;
醣類化合物異構物-->立體異構物;
立體異構物-->組態異構物
立體異構物-->構像異構物_椅型船型
組態異構物-->光學異構物
組態異構物-->順反異構物_cis/trans
光學異構物-->鏡像異構物_Enantiomers_D/L;
光學異構物-->非鏡像異構物;
非鏡像異構物-->差向異構物_Epimers;
非鏡像異構物-->首旋異構物_Enomers_alpha_beta;

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結構異構物（Structural Isomers）​

分子式相同，但原子連接順序或官能基位置不同。

官能基異構物​

  • 醛糖（Aldose）與酮糖（Ketose）
    • 醛糖：含有醛基（-CHO），如葡萄糖（Glucose）。
    • 酮糖：含有酮基（C=O），如果糖（Fructose）。
    • 例：葡萄糖（C₆H₁₂O₆，醛糖）與果糖（C₆H₁₂O₆，酮糖）互為結構異構物。

立體異構物（Stereoisomers）​

分子式與原子連接順序相同，但三維空間排列不同。

鏡像異構物（Enantiomers）​

  • 具有 asymmetric carbon
  • 最高編號碳的 OH 在右側 --> D
  • 最高編號碳的 OH 在左側 --> L
  • 互為鏡像且無法疊合
  • 例：D-glucose 與 L-glucose image

非鏡像異構物（Diastereomers）​

  • 差向異構物（Epimers）
    • 僅一個手性碳的位向不同。
    • 例：葡萄糖（C4-OH 向下）與半乳糖（C4-OH 向上）。
  • 首旋異構物（Anomers）
    • 在 anomeric carbon (半縮醛碳、半縮酮碳) 的構型上有差異。
    • 在環狀結構中：
      • α-anomer 的 OH 與官能基異側
      • β-anomer 的 OH 與官能基同側

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Anomers_Mutarotation​

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  • 純α-或β-anomer溶解在水中時觀察到的旋光度變化現象
  • 機制：通過開環-閉環互變異構(ring-chain tautomerism)實現α-和β-anomers之間的相互轉換。
  • 當純的α-或β-anomer溶解在水中時，旋光度會隨時間變化，最終達到平衡。
  • 平衡時，溶液中α-和β-anomers的比例固定，如葡萄糖為 36% α-D-葡萄糖 和 64% β-D-葡萄糖。

環狀結構異構​

  • 吡喃糖（Pyranose）與呋喃糖（Furanose）
    • 環的大小不同（六元環 vs. 五元環）。
    • 例：葡萄糖在溶液中可形成(pyran)（六元）或呋喃環(furan)（五元）。
  • Pyranose:葡萄糖(glucose)最常見的環狀形式
  • Furanose:果糖(fructose)和核糖(ribose)常見的環狀形式
  • 形成機制
    • 兩種環狀結構都是通過分子內半縮醛或半縮酮反應形成的:
      • Pyranose:C5位的羥基與C1位的醛基反應
      • Furanose:C4位的羥基與C1位的醛基反應
    • 環狀醣與直鏈醣之間存在化學平衡
    • 環狀結構形成時會產生新的手性中心

取代基修飾異構物​

通過取代基的不同形成異構物：

  • 胺基糖（Amino Sugars）
    • 例：葡萄糖胺（C2-OH被-NH₂取代）與葡萄糖。
  • 羧酸糖（Uronic Acids）
    • 例：葡萄糖醛酸（C6-CH₂OH被-COOH取代）與葡萄糖。

多醣的連接方式差異​

雖非嚴格異構物，但多醣的糖苷鍵類型影響結構：

  • α-1,4 糖苷鍵（如澱粉） vs. β-1,4 糖苷鍵（如纖維素）。

醣類異構物的分類表​

分類定義例子
結構異構物原子連接順序或官能基位置不同葡萄糖（醛糖） vs. 果糖（酮糖）
鏡像異構物鏡像不可疊合D-葡萄糖 vs. L-葡萄糖
差向異構物單一手性碳構型不同葡萄糖（C4） vs. 半乳糖（C4）
首旋異構物(anomers)環狀結構中異頭碳的-OH方向不同α-D-葡萄糖 vs. β-D-葡萄糖
環狀結構異構環的大小差異吡喃葡萄糖 vs. 呋喃葡萄糖
官能基修飾異構物取代基不同葡萄糖 vs. 葡萄糖胺

蛋白質醣基化​

O-Linked(含有 -OH)​

  • Ser
  • Thr
  • 極少部分接在hydroxylysine、hydroxyproline

N-Linked​

  • Asn

Pathway​

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