A-level 化學/AQA/模組 4/氨基酸

氨基酸，是一類重要的有機化合物，同時含有氨基 (8NH2) 和羧基 (8COOH) 基團。在這類酸中，20 種作為蛋白質的構建模組。被稱為標準氨基酸或 α-氨基酸，它們包括丙氨酸、精氨酸、天冬醯胺、天冬氨酸、半胱氨酸、穀氨酸、谷氨醯胺、甘氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、色氨酸、酪氨酸和纈氨酸。所有 20 種都根據通用公式構建

正如公式所示，氨基和羧基都連線到一個單一的碳原子上，該碳原子被稱為 α-碳原子。連線到碳原子的是一個可變基團 (R)；正是由於它們的 R 基團，20 種標準氨基酸的分子彼此不同。在最簡單的酸甘氨酸中，R 由一個單一的氫原子組成。其他氨基酸具有更復雜的 R 基團，其中包含碳以及氫，並且可能還包含氧、氮或硫。

當活細胞製造蛋白質時，一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基反應形成肽鍵。第二個氨基酸的羧基以類似的方式與第三個氨基酸的氨基反應，依此類推，直到形成一條長鏈。這條鏈狀分子稱為多肽，它可能包含 50 到數百個氨基酸亞基。蛋白質可以由一條多肽鏈組成，也可以由幾條這樣的鏈透過弱分子鍵連線在一起組成。每種蛋白質都是根據細胞核酸（細胞的遺傳物質）中包含的精確指令集形成的。這些指令決定了將 20 種標準氨基酸中的哪一種摻入蛋白質，以及它們的順序。氨基酸亞基的 R 基團決定了蛋白質的最終形狀及其化學性質；從相同的 20 個亞基可以產生種類繁多的蛋白質。

標準氨基酸作為製造許多其他細胞產物的原料，包括激素和色素。此外，這些氨基酸中的幾種是細胞代謝中的關鍵中間體。

大多數植物和微生物能夠利用無機化合物來製造它們正常生長所需的所有氨基酸。然而，動物必須從食物中獲得一些標準氨基酸才能生存；這些特定的氨基酸被稱為必需氨基酸。人類必需氨基酸包括賴氨酸、色氨酸、纈氨酸、組氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和精氨酸。它們以足夠的量存在於動物來源的富含蛋白質的食物中，或存在於經過精心選擇的植物蛋白組合中。

除了構成蛋白質的氨基酸外，自然界中還發現了 150 多種其他氨基酸，包括一些羧基和氨基連線到不同碳原子的氨基酸。這些結構異常的氨基酸最常見於真菌和高等植物中。