D-核酮糖（D-Ribulose）的相关描述

D-核酮糖（D-Ribulose）是一种五碳酮糖，化学式为C₅H₁₀O₅，属于戊酮糖家族，以下是关于它的详细介绍：

一、物理化学性质

• 外观：糖浆状，也有描述为固体/粉末。

• 密度：1.5 g/cm³。

• 沸点：469.1℃。

• 闪点：251.6℃。

• 折射率：1.545。

• 蒸汽压：0.0 mmHg（25℃）。

• 比旋光度：D²⁴ -15°（c = 0.5 in water）。

• 储存条件：需在2-8℃条件下冷藏保存。

结构式：

二、化学结构与异构体

• 结构特点：D-核酮糖的分子中第二位碳为酮基（C=O），其余为羟基（-OH）。

• 异构体：D-核酮糖是L-核酮糖的对映体，主要以D-形式存在。它也是D-核糖的酮式异构体，在碱性条件下易发生异构化，生成D-阿拉伯糖或D-木糖。

三、生物代谢与功能

• 磷酸戊糖途径（PPP）：D-核酮糖是PPP的关键中间产物，参与细胞的能量代谢和生物合成。在PPP中，D-核酮糖可转化为D-木酮糖-5-磷酸或D-核糖-5-磷酸，为细胞提供核糖-5-磷酸（用于核苷酸合成）和NADPH（用于生物合成和抗氧化）。

• 光合作用：在植物光合作用的卡尔文循环中，D-核酮糖由核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RuBisCO）催化生成，参与CO₂的固定和碳水化合物的合成。

• 糖异生途径：D-核酮糖还可通过糖异生途径转化为葡萄糖，维持血糖稳定。

四、制备方法

• 化学合成法：

• 以D-阿拉伯糖为原料，在碱性条件下（如氢氧化钙催化）发生Lobry de Bruyn–Van Ekenstein重排，生成D-核酮糖。

• 也可通过1,3-二羟基丙酮和羟乙醛等原料进行化学合成。

• 生物转化法：

• 利用D-核糖异构酶将D-核糖转化为D-核酮糖。

• 利用微生物或酶催化木糖、木糖醇等底物转化为D-核酮糖。

• 固定化酶催化法：通过扩增、发酵生产D-核酮糖代谢途径中所需的系列酶，对酶进行纯化和固定，再加入起始原料合成D-核酮糖。

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