A-level 化学/AQA/模块 4/氨基酸

氨基酸，是一类重要的有机化合物，同时含有氨基 (8NH2) 和羧基 (8COOH) 基团。在这类酸中，20 种作为蛋白质的构建模块。被称为标准氨基酸或 α-氨基酸，它们包括丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸和缬氨酸。所有 20 种都根据通用公式构建

正如公式所示，氨基和羧基都连接到一个单一的碳原子上，该碳原子被称为 α-碳原子。连接到碳原子的是一个可变基团 (R)；正是由于它们的 R 基团，20 种标准氨基酸的分子彼此不同。在最简单的酸甘氨酸中，R 由一个单一的氢原子组成。其他氨基酸具有更复杂的 R 基团，其中包含碳以及氢，并且可能还包含氧、氮或硫。

当活细胞制造蛋白质时，一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基反应形成肽键。第二个氨基酸的羧基以类似的方式与第三个氨基酸的氨基反应，依此类推，直到形成一条长链。这条链状分子称为多肽，它可能包含 50 到数百个氨基酸亚基。蛋白质可以由一条多肽链组成，也可以由几条这样的链通过弱分子键连接在一起组成。每种蛋白质都是根据细胞核酸（细胞的遗传物质）中包含的精确指令集形成的。这些指令决定了将 20 种标准氨基酸中的哪一种掺入蛋白质，以及它们的顺序。氨基酸亚基的 R 基团决定了蛋白质的最终形状及其化学性质；从相同的 20 个亚基可以产生种类繁多的蛋白质。

标准氨基酸作为制造许多其他细胞产物的原料，包括激素和色素。此外，这些氨基酸中的几种是细胞代谢中的关键中间体。

大多数植物和微生物能够利用无机化合物来制造它们正常生长所需的所有氨基酸。然而，动物必须从食物中获得一些标准氨基酸才能生存；这些特定的氨基酸被称为必需氨基酸。人类必需氨基酸包括赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、组氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和精氨酸。它们以足够的量存在于动物来源的富含蛋白质的食物中，或存在于经过精心选择的植物蛋白组合中。

除了构成蛋白质的氨基酸外，自然界中还发现了 150 多种其他氨基酸，包括一些羧基和氨基连接到不同碳原子的氨基酸。这些结构异常的氨基酸最常见于真菌和高等植物中。