醫學生理學/基礎生物化學/氨基酸和蛋白質

蛋白質是由稱為氨基酸的較小結構單元組成的巨大分子。如果氨基酸少於 10 個，則該分子稱為肽；如果 10 到 100 個，則稱為多肽；如果超過 100 個，則稱為蛋白質。有 20 種不同的氨基酸，人體可以合成 11 種。另外 9 種必須從飲食中獲得，被稱為必需氨基酸。

氨基酸結構

氨基酸都具有基本骨架。它們都由一個碳原子 (C) 連線到一個羧基 (-COOH)、一個氨基 (-NH₂)、一個氫和另一個原子基團 (R)。R 基團賦予氨基酸獨特的特性，並允許它以獨特的方式與其他氨基酸反應。每種蛋白質都以蛋氨酸 (Met) 開始。Met 連線到 N 端（胺基）。該胺基連線到下一個氨基酸的羧基。該羧基然後連線到下一個氨基酸的胺基。以下是一個“模型”氨基酸的描述：氨基酸是蛋白質的基本單元。

這裡是一組典型的氨基酸。注意蛋氨酸中的硫原子。

氨基酸

以下是 20 種氨基酸的名稱。每種氨基酸都有一個三字母縮寫和一個單字母縮寫。氨基酸按八類排序：脂肪族、有機酸、醯胺、有機鹼、含硫、含醇、亞胺和芳香族。脂肪族（碳側鏈）類包括丙氨酸、甘氨酸、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸。有機酸類包括穀氨酸和天冬氨酸。與酸結構相似，醯胺類包括天冬醯胺和谷氨醯胺。有機鹼類包括精氨酸、賴氨酸和組氨酸。含硫的氨基酸是蛋氨酸和半胱氨酸。脯氨酸是唯一的亞胺。醇類是絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸（也是芳香族），芳香族氨基酸包括色氨酸和苯丙氨酸。

氨基酸	三字母縮寫縮寫	單字母縮寫符號
丙氨酸	Ala	A
精氨酸	Arg	R
天冬醯胺	Asn	N
天冬氨酸或天冬氨酸	Asp	D
半胱氨酸	Cys	C
穀氨酸	Glu	E
谷氨醯胺	Gln	Q
谷氨醯胺或穀氨酸	Glx	Z
甘氨酸	Gly	G
組氨酸*	His	H
異亮氨酸*	Ile	I
亮氨酸*	Leu	L
賴氨酸*	Lys	K
蛋氨酸*	Met	M
苯丙氨酸*	Phe	F
脯氨酸	Pro	P
絲氨酸	Ser	S
蘇氨酸*	Thr	T
色氨酸*	Trp	W
酪氨酸	Tyr	Y
纈氨酸*	Val	V

星號 [*] 表示必需氨基酸。

氨基酸分類

儘管有許多方法可以對氨基酸進行分類，但這些分子可以根據其結構和 R 基團的一般化學特性分為 6 個主要類別。

氨基酸類別	氨基酸名稱
脂肪族	甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸
羥基或含硫	絲氨酸、半胱氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸
環狀	脯氨酸
芳香族	苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸
鹼性	組氨酸、賴氨酸、精氨酸
酸性和它們的醯胺	天冬氨酸、穀氨酸、天冬醯胺、谷氨醯胺

肽結構

當兩個氨基酸結合在一起時，一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的酸基連線，同時損失一個水分子。氨基酸透過肽鍵連線。

蛋白質結構

由於它們的鍵合，蛋白質會呈現許多不同的形狀和形式。蛋白質具有稱為一級結構、二級結構、三級結構和四級結構的結構。一級結構描述了氨基酸的排序。瞭解蛋白質的氨基酸序列非常有用。瞭解蛋白質的氨基酸序列的一些用途包括：蛋白質之間的相似性、蛋白質的進化、重複或模組的存在、識別定位訊號、製備針對蛋白質的抗體以及設計用於定位基因的 DNA 探針。二級結構描述了鏈中氨基酸的特殊排列，通常是螺旋狀的，或者稱為 β 摺疊；而三級結構描述了蛋白質的三維形狀，通常是纖維狀或球狀的。四級結構是多個多肽鏈的特定結合，形成多亞基複合物。

可以在維基百科上找到更多關於[蛋白質結構] 的資訊。

二級結構

氨基酸的二級結構包含兩個主要成分：α 螺旋和 β 摺疊。α 螺旋包含各種氫鍵到n + 4位置的氮和氧成分。還存在更鬆散或更緊密的α 螺旋：n + 5 或 n + 3。另一方面，β 摺疊不形成螺旋：它們形成片狀結構。β 片狀結構可以以兩種不同的方式展示：平行和反平行。顧名思義，平行 β 片狀結構完全彼此疊加，而反平行 β 片狀結構則改變方向。儘管平行結構聽起來更穩定，但實際上反平行結構更穩定。可以在以下網路連結中看到 β 片狀結構[[1]]

參考文獻

Williams, R. M. 氨基酸。Kidlington: Elsevier, 2008. 印刷版。Berg, Jeremy M., John L. Tymoczko 和 Lubert Stryer。生物化學。第 7 版。紐約：W.H. Freeman，2012 年。印刷版。Branden, Carl 和 Tooze, John。蛋白質結構導論。紐約：Garland Publishing，1999 年。印刷版。Wissmann, Paul。氨基酸和蛋白質。網路。2012 年 10 月 28 日。 http://homepage.smc.edu/wissmann_paul/anatomy2textbook/AAcidsProteins.html