中國大百科全書第三版2020年出版 _大百科全書

氨基酸 amino acid

文章插圖
甘氨酸分子模型
一類既含氨基又含酸性基團(tuán)的有機(jī)化合物。已發(fā)現(xiàn)的氨基酸、亞氨基酸有700余種，其中絕大多數(shù)是L-型的α-氨基酸。構(gòu)成蛋白質(zhì)的常見的氨基酸有20種，嚴(yán)格地說19種氨基酸和1種亞氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)所必需的。

文章插圖
絲氨酸分子模型
α氨基酸的結(jié)構(gòu)如圖所示。在同一個碳原子上同時接有氨基、羧基、氫原子和一個側(cè)鏈基團(tuán)（R）。最簡單的氨基酸是甘氨酸（Gly），它的側(cè)鏈基團(tuán)都是氫原子。其他含有脂肪族側(cè)鏈基團(tuán)的有丙氨酸（Ala）、纈氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）；側(cè)鏈含有脂肪族羥基的有絲氨酸（Ser）和蘇氨酸（Thr）；側(cè)鏈含有芳香族基團(tuán)的有苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）和色氨酸（Trp）；組氨酸（His）的側(cè)鏈為咪唑基團(tuán) 。除了上述的中性氨基酸外，還有在中性環(huán)境帶有正電荷的賴氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）兩種堿性氨基酸；谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）是兩種酸性氨基酸。后兩種酸性氨基酸的側(cè)鏈羧基為酰胺所代替時各成為谷氨酰胺（Gln）和天冬酰胺（Asn）。此外還有兩個含硫的氨基酸，半胱氨酸（Cys）和甲硫氨酸（Met）。除Gly外， α-氨基酸都有兩種異構(gòu)體，分別稱L型和D型。存在于蛋白質(zhì)中的氨基酸都是L型。脯氨酸（Pro）是一個環(huán)亞氨基酸，它的結(jié)構(gòu)見圖中的（2）。此外，在蛋白質(zhì)中還有很罕見的硒代半胱氨酸和吡咯賴氨酸。

文章插圖
異亮氨酸分子模型
蛋白質(zhì)中的這些氨基酸均是由三聯(lián)體核苷酸編碼的。在蛋白質(zhì)分子成熟過程中，有不少氨基酸的側(cè)鏈經(jīng)過酶的作用轉(zhuǎn)變成它們的衍生物。這是蛋白質(zhì)翻譯后加工的一個重要內(nèi)容。

文章插圖
脯氨酸分子模型
有些氨基酸，動物自身不能合成而必須從食物中獲得，缺乏這些氨基酸會導(dǎo)致營養(yǎng)不良。這類氨基酸被稱為必需氨基酸。對人體來說，必需氨基酸包括：Val、Leu、Ile、Thr、Phe、Trp、Lys和Met 。而Arg和His僅是嬰兒必需的，需適量補(bǔ)充。

文章插圖
色氨酸分子模型
α-氨基酸具有多種多樣的性質(zhì) 。最主要的有兩種。一是它們的氨基和羧基都能電離，可成為兼性離子。二是它們同時具有親水-疏水性質(zhì) 。此外，它們形成α-螺旋和β折疊鏈的傾向也各不相同；它們的側(cè)鏈R的大小也有很大差別；分子中的一些帶負(fù)電性的原子還能形成氫鍵。這些性質(zhì)對于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能均產(chǎn)生很大的影響。

文章插圖
苯丙氨酸分子模型
除了參與蛋白質(zhì)形成的常見的20種氨基酸外，在機(jī)體中還有其他多種多樣的氨基酸。如高等動物代謝中間產(chǎn)物鳥氨酸和瓜氨酸，起激素作用的甲狀腺素（即碘代酪氨酸），以及作為神經(jīng)遞質(zhì)的γ氨基丁酸等。植物中也有許多種游離氨基酸，其功能多數(shù)尚不詳。

文章插圖
賴氨酸分子模型
氨基酸不僅是機(jī)體中構(gòu)成蛋白質(zhì)的必不可少的組分，還是合成肽的原料和重要的試劑。還可用作調(diào)味劑、食物添加劑和藥物。谷氨酸鈉鹽，即味精，世界年產(chǎn)量在30萬噸左右。Gly可作甜味劑。許多種氨基酸的混合液是重要的急救藥，用于補(bǔ)液。個別氨基酸也可藥用。

文章插圖
纈氨酸分子模型
生產(chǎn)氨基酸的主要方法是發(fā)酵法，幾乎找到了生產(chǎn)所有蛋白質(zhì)中所含氨基酸的發(fā)酵菌。如L-Glu、L-Lys、L-Arg等都可以用發(fā)酵法生產(chǎn) 。利用酶的專一性，可將其底物轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的氨基酸糖。例如天冬氨酸酶可以將富馬酸轉(zhuǎn)變成L-Asp 。微生物發(fā)酵法價格低廉，但是酶法的產(chǎn)物容易提純。