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氨基酸

生物學上重要的有機化合物 来自维基百科,自由的百科全书

氨基酸
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氨基酸(英語:amino acid,台湾作胺基酸) 是生物學上重要的有機化合物,由胺基(-NH2)和羧基(-COOH)兩個官能團與一個側鏈組成[1]。胺基酸是構成蛋白質的基本單位,賦予蛋白質特定的分子結構形態,使其分子具有生化活性(biochemical activity)。蛋白質是生物体重要的生物活性分子(bioactive molecule),包括催化新陳代謝(又称“酵素”)。

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L-α-氨基酸的一般结构(中性,未电离形式)
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苯丙胺酸是標準胺基酸的一種
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真核生物發現的21种蛋白原α胺基酸,根據其側鏈的pKa值和在生理生理pH 7.4值攜帶電荷分組
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多肽是鏈狀的胺基酸

不同的胺基酸脱水缩合形成(peptide),其缩合产生的酰胺键称肽键。肽虽然和蛋白质在化学本质上除了聚合的长度外没什么不同,但是往往不像蛋白质有多级构造与特定功能。

歷史

1800年代初期,人們就發現了几种氨基酸[2][3]。1806年,法国化学家發現了天冬酰胺,这是第一种被发现的氨基酸。1810年,胱氨酸被发现。1820年,甘氨酸亮氨酸被发现。1935年,苏氨酸被發現[4][5]

名称

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α氨基酸与β氨基酸比较图示。图左为标准的L-α-丙氨酸,简称丙氨酸;图右为β-丙氨酸。在β-丙胺酸中,氨基不是连接到α碳而是连接到β碳,在这种情况下是亚甲基。

根据氨基连结在羧酸中碳原子的位置,可将胺基酸分为αβγδ......等类型:α胺基酸的胺基和羧基连在同一个碳原子上,β胺基酸的胺基和羧基连在相邻的碳原子上,以此类推。在生物化学中,若无明示,“胺基酸”通常默认α胺基酸,即胺基和羧基直接连接在同一个-CH-结构上的胺基酸,其通式是H2NCHRCOOH(R代表某種有機取代基)。至于β、γ、δ……ω等胺基酸,在生化研究中用途较少,大都用于有机合成石油化工医疗等方面。

同理,根据氨基连结在羧酸中碳原子的位置,可將蛋白質分為αβγδ……等類型。在人工合成胺基酸成功以前,胺基酸主要来源于蛋白质水解,而天然蛋白质水解所得的胺基酸大多为α-胺基酸。

蛋白质水解後生成20种胺基酸,如甘胺酸(Glycine)、丙胺酸(Alanine)、缬胺酸(Valine)、亮胺酸(Leucine)、异亮胺酸(Isoleucine)、苯丙胺酸(Phenylalanine)、色胺酸(Tryptophan)、酪胺酸(Tyrosine)、天門冬胺酸(Aspartate)、组胺酸(Histidine)、天門冬醯胺(Asparagine)、麩胺酸(Glutamate)、赖胺酸(Lysine)、谷胺醯胺(Glutamine)、甲硫胺酸(Methionine)、精胺酸(Arginine)、丝胺酸(Serine)、苏胺酸(Threonine)、半胱胺酸(Cysteine)、脯胺酸(Proline)等等。

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类型

根据其结合基团不同。可分为脂肪族胺基酸、芳香族胺基酸、杂环胺基酸、無環胺基酸(acyclic)、性胺基酸、含胺基酸、含羥基(醇)胺基酸、含胺基酸等。

理化特性

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兩個胺基酸縮合通過肽鍵形成的二肽
  1. 天然的氨基酸都是无色结晶熔点约在230℃以上,熔融分解并放出CO2;都能溶于强酸强碱溶液中,除胱胺酸酪胺酸二碘甲状腺素英语Diiodotyrosine外,均易溶於水;除脯胺酸羟脯胺酸外,均难溶於乙醇乙醚
  2. 具有两性。有碱性[二元胺基一元羧酸,例如赖胺酸(lysine)];酸性[一元胺基二元羧酸,例如穀胺酸(Glutamic acid)];中性[一元胺基一元羧酸,例如丙胺酸(Alanine)]三種類型。大多数胺基酸都呈显不同程度的酸性碱性,呈显中性的较少。所以既能与酸结合成,也能与碱结合成盐。
  3. 除甘胺酸外,因不对称碳的关系,胺基酸呈旋光性。特别地,在生物化学上,以甘油醛为基准依分子的绝对构型又分:D型和L型。组成天然蛋白质的胺基酸,都属L型。

构成天然蛋白质的20种常见胺基酸列表

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標準胺基酸

共20种,是组成生命体中的蛋白质的主要单元,第21和第22種胺基酸,硒半胱胺酸吡咯離胺酸,分別用通常的終止密碼子UGA和UAG編碼,出現在少數蛋白質中。

主要化學性質

以下的分子量是根據各元素的同位素在自然界的豐度所做的平均值。此外由於形成肽鍵時,會減少一個水分子,因此蛋白質中單一胺基酸的分子量,比下表數值少了18.01524 Da。

更多信息 胺基酸, 分子量(Da) ...
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支鏈性質

以下列表中的p𝘒ₐ值,可能與這些胺基酸在蛋白質內部時有所不同。

更多信息 胺基酸, 支鏈 ...
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基因表現與生物化學

更多信息 胺基酸, 短寫 ...

必需胺基酸

人體消化吸收以及利用的胺基酸只有20種。其中有8種胺基酸(嬰兒為9種)是成人体内不能合成或合成速度不能满足机体的需要,必须从膳食補充的胺基酸稱為必需胺基酸(EAA),即亮胺酸異亮胺酸纈胺酸甲硫胺酸苯丙胺酸色胺酸苏胺酸賴胺酸組胺酸为小儿生长发育期间的必需胺基酸,胱胺酸酪胺酸牛磺酸早产儿所必需。其他14種非必需胺基酸可以用葡萄糖或是別的矿物质來源製造。

肉類中的蛋白質是完全蛋白質,可以提供人體所需的全部胺基酸種類,瘦豬肉的蛋白質含量約為10%至17%,肥豬肉則只有2.2%;瘦牛肉為20%左右,肥牛肉為15.1%;瘦羊肉17.3%,肥羊肉9.3%;兔肉21.2%;雞肉23.3%;鴨肉16.5%;鵝肉10.8%。肉類的蛋白質經過烹調,有一部分會散在肉湯中,也有一部分水解成胺基酸,溶於肉湯裡,故烹調好的肉湯味道鮮美而富於營養。

氨基酸的分解代谢

在人体中氨基酸中的氮元素以尿素循环的方式变成尿素随尿液或汗液排出体外,而在其他动物中可以铵根、尿素或尿酸形式排除体外,或以酰胺的形式储存。某些氨基酸可以通过特殊代谢途径转变成其他含氮物质如嘌呤、嘧啶、卟啉、某些激素、色素、生物碱等。氨基酸的分解代谢主要在肝脏中进行。主要方式有氧化脱氨基、联合脱氨基等,以联合脱氨基为主。联合脱氨基的作用机理是在相应转氨酶作用下生成谷氨酸,再由谷氨酸脱氢酶催化氧化。α-氨基酸脱氨生成的α-酮酸可以再合成氨基酸或转变为糖类和脂质,亦可经转化后进入三羧酸循环氧化供能。能转变为糖的称生糖氨基酸;能转变为酮体的称生酮氨基酸;两者兼可的称生糖生酮氨基酸。标准氨基酸中,亮氨酸赖氨酸为生酮氨基酸,色氨酸异亮氨酸苏氨酸苯丙氨酸酪氨酸为生糖生酮氨基酸,其余为生糖氨基酸。

次要编码胺基酸

通常的中止密码子UGA(硒半胱氨酸)和UAG(吡咯赖氨酸)编码的胺基酸,出现在少数蛋白质中。

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其它胺基酸

註釋

参考文献

延伸閱讀

参閱

外部連結

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