氨基酸——性質、功能、來源

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引言

同時含有羧基和氨基的有機化合物稱為氨基酸。因此，該分子中存在兩個官能團：氨基 (-NH₂) 和羧基 (-COOH)。氨基酸是α-氨基羧酸的簡稱。氨基酸包含碳、氧、氮和氫元素。但在某些氨基酸中，也存在其他元素，如硫和硒。氨基酸是蛋白質的基本組成部分。氨基酸結合形成蛋白質。蛋白質在人體以及其他生物體中都有許多用途。蛋白質作為細胞中許多重要反應的催化劑。

什麼是氨基酸？

含有羧基和氨基作為兩個官能團的有機化合物是氨基酸。氨基酸是白色結晶固體，每種氨基酸都有其特定的味道。蛋白質是無味的化合物，而氨基酸則具有甜味、苦味和其他味道。因此，它們也具有賦予我們所食用食物味道的特性。共有20種氨基酸。其中一些不能由我們自身合成，被稱為必需氨基酸，因為我們需要透過食物來攝取它們。除了九種必需氨基酸外，所有其他氨基酸都在我們體記憶體在的細胞中合成，被稱為非必需氨基酸。這20種必需和非必需氨基酸在R基團或烴基的側鏈上有所不同。氨基酸在人體中具有重要的作用，因為它們有助於食物消化、修復組織、酶的正常功能、促進肌肉生長、分子的運輸等。透過攝取含有蛋白質的食物，我們就能獲得人體所需的氨基酸。一些氨基酸的例子包括丙氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸等。

氨基酸的結構

所有氨基酸的基本結構相同。它包含一箇中心碳原子，即α-碳原子，在其上連線四個不同的基團。它們是羧基、氨基、氫原子和R基團。氨基酸中不同的基團是R基團。所有其他結構特徵對於所有氨基酸都是相同的。但對於甘氨酸，R基團是氫原子。氨基酸的結構如下。

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氨基酸的型別

營養學家主要根據其在人體中的可用性對其進行分類。這種分類不影響結構。下面將詳細解釋這兩種氨基酸。

• 非必需氨基酸。

• 必需氨基酸。

必需氨基酸

不能由我們自身合成或產生的，但對人體正常功能必需的氨基酸是必需氨基酸。它因生物體而異，兒童和成人也不同。必需氨基酸的例子有組氨酸、纈氨酸等。

非必需氨基酸

此類別包括由我們體記憶體在的細胞合成的氨基酸。它們是由體內發生的各種代謝過程以及其他氨基酸產生的。非必需氨基酸的一些例子包括丙氨酸、半胱氨酸等。

必需和非必需氨基酸的結構如下所示。

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氨基酸的性質

物理性質

氨基酸是結晶狀的無色有機化合物。它們通常無味，但某些氨基酸具有甜味和苦味。它們是離子化合物，因此具有約300°C的高熔點。

化學性質

氨基酸是極性分子，可溶於水和乙醇。但它們不溶於非極性溶劑，如乙醚、苯等。由於它們同時含有酸性和鹼性官能團，所以是偶極離子。它們還可以參與涉及羧基和氨基官能團的化學反應。

列出必需和非必需氨基酸。

必需和非必需氨基酸的例子如下所示。

必需	非必需
蘇氨酸	丙氨酸
異亮氨酸	酪氨酸
纈氨酸	脯氨酸
賴氨酸	絲氨酸
色氨酸	半胱氨酸
苯丙氨酸	穀氨酸
組氨酸	谷氨醯胺
蛋氨酸	甘氨酸
亮氨酸	天冬醯胺
	硒代半胱氨酸
	天冬氨酸
	精氨酸

必需和非必需氨基酸的功能

氨基酸化合物的功能很多，包括卟啉的合成、蛋白質的合成、植物激素的合成、維生素的合成等。

一些非必需氨基酸的功能

• 丙氨酸：幫助去除體內毒素，並透過幫助淋巴細胞的產生來維持免疫力。

• 精氨酸：有助於維持激素平衡，是一氧化氮的前體。

• 天冬醯胺：有助於維持中樞神經系統的平衡，並有助於神經元的生長發育。

• 天冬氨酸：是一種重要的化合物，與許多酶的活性部分有關。

• 半胱氨酸：β-角蛋白的重要組成部分之一，對指甲、頭髮和皮膚細胞至關重要。

• 谷氨醯胺：有助於人體的消化和腦功能。

• 甘氨酸：透過輔助膠原蛋白的產生來幫助傷口癒合。

必需氨基酸的功能

一些必需氨基酸的功能如下所示。

• 蛋氨酸：有助於減少細胞壁中脂肪酸的積累。

• 亮氨酸：有助於維持血糖水平。

• 賴氨酸：透過促進鈣的吸收來幫助骨骼的生長發育。

• 纈氨酸：有助於人體組織的生長。

• 苯丙氨酸：有助於調節情緒和記憶系統的正常功能。

結論

氨基酸是含有氨基和羧基的化合物。其中氨基酸的α-碳原子含有氨基、羧基、氫原子和R基團。對於不同的氨基酸，其基本結構相似，只有R基團存在差異。它們是結晶狀的白色化合物，其中一些具有甜味和苦味。它們可溶於水，但不溶於苯和乙醚。氨基酸主要分為必需氨基酸和非必需氨基酸兩種。必需氨基酸需要透過食物攝取，而非必需氨基酸在我們的體細胞中合成。它們都在人體的正常功能中發揮著重要作用。

常見問題

1. 最小的氨基酸結構是什麼？

非必需氨基酸甘氨酸是氨基酸中最小的。因為甘氨酸中存在於α-碳原子上的R基團是氫原子。其他基團是氨基和羧基。而必需氨基酸色氨酸是最大的。

2. 有芳香族氨基酸嗎？

是的。酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸是芳香族氨基酸。它們含有芳香基團作為R基團。它們相對非極性。

3. 如果攝入過多的氨基酸會發生什麼？

如果有人攝入過多的氨基酸，會導致健康問題。例如頭痛、疲勞、胃部不適、噁心等。嚴重時還會出現情緒低落、協調能力下降和睡眠週期紊亂等問題。

4. 氨基酸是如何變成蛋白質的？

在細胞中，蛋白質是透過複雜的化學反應合成的。氨基酸在核糖體中按照正確的順序透過肽鍵連線在一起。這個過程稱為翻譯，由此獲得的化合物也稱為多肽。

5. 蛋白質為什麼摺疊？

蛋白質在細胞的內質網中摺疊，以便能夠正常發揮其功能。蛋白質必須摺疊成三維結構，否則無法正常工作。

參考文獻

• Muhammed Akram、Muhammed Asif、Muhammed Uzair：氨基酸綜述文章，2011年。

• Rahat Ullah、Myeung Hoon Jo：甘氨酸，最小的氨基酸，透過調節小鼠大腦中的c-jun N端激酶，對D-半乳糖誘導的神經退行性變和記憶障礙具有神經保護作用，2020年。

• Micheal J. Lopez、Shamim S. Mohiuddin：生物化學必需氨基酸，2022年。

• Jay R. Hoffmann和Micheal J. Falvo：哪種蛋白質最好？2004年。

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