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阅读 18340 次 历史版本 1个 创建者:zhouyulan (2011/4/30 19:47:03)  最新编辑:zhouyulan (2011/5/18 23:57:53)
氨基酸
拼音:ān jī suān (an ji suan)
英文:amino acid
 
    
氨基酸
氨基酸
    
      
     
    
      氨基酸(amino acid):含有氨基和羧基的一類有機化合物的通稱。生物功能大分子蛋白質的基本組成單位,是構成動物營養所需蛋白質的基本物質。是含有一個鹼性氨基和一個酸性羧基的有機化合物。氨基連在α-碳上的爲α-氨基酸。天然氨基酸均爲α-氨基酸。
 
            
  

簡介

  氨基酸(Amino acid)是構成蛋白質(protein)的基本單位,賦予蛋白質特定的分子結構形態,使它的分子具有生化活性。蛋白質是生物體内重要的活性分子,包括催化新陳代謝的。   兩個或兩個以上的氨基酸化學聚合成肽,一個蛋白質的原始片段,是蛋白質生成的前體。
 
       氨基酸(amino acids)廣義上是指既含有一個鹼性氨基又含有一個酸性羧基的有機化合物,正如它的名字所說的那樣。但一般的氨基酸,則是指構成蛋白質的結構單位。在生物界中,構成天然蛋白質的氨基酸具有其特定的結構特點,即其氨基直接連接在α-碳原子上,這種氨基酸被稱爲α-氨基酸。α-氨基酸是肽和蛋白質的構件分子,在自然界中共有21種。
 
氨基酸
氨基酸
        除α-氨基酸外,細胞還含有其他氨基酸。氨基酸是構成生命大廈的基本磚石之一。
 
   構成蛋白質的氨基酸都是一類含有羧基並在與羧基相連的碳原子下連有氨基的有機化合物,目前自然界中尚未發現蛋白質中有氨基和羧基不連在同一個碳原子上的氨基酸。 氨基酸(氨基酸食品)是蛋白質(蛋白質食品)的基本成分。蜂王漿中含有20多種氨基酸。除蛋白氨酸纈氨酸異亮氨酸賴氨酸蘇氨酸色氨酸苯丙氨酸等人體本身不能合成、又必需的氨基酸外,還含有豐富的丙氨酸穀氨酸天門冬氨酸甘氨酸胱氨酸脯氨酸酷氨酸絲氨酸等。科學家分析了蜂王漿(蜂王漿食品)中29種游離氨基酸及其衍生物,脯氨酸含量最高,占總氨基酸含量的58%。
 
   據分析,氨基酸中的穀氨酸,不僅是人體一種重要的營養成分,而且是治療肝病、神經系統疾病和精神病的常用藥物,對肝病、精神分裂症、神經衰弱均有療效。
    

結構通式

     
    
氨基酸結構
氨基酸結構
    
      氨基酸是指含有氨基的羧酸。生物體内的各種蛋白質者是由20種基本氨基酸構成的。除脯氨酸是一種α-亞氨基酸外,其餘的都是α-氨基酸,其結構通式如圖(R基爲可變基團):
 
   構成蛋白質的氨基酸都是一類含有羧基並在與羧基相連的碳原子下連有氨基的有機化合物,目前自然界中尚未發現蛋白質中有氨基和羧基不連在同一個碳原子上的氨基酸。
 
                               除甘氨酸外,其它蛋白質氨基酸的α-碳原子均爲不對稱碳原子(即與α-碳原子鍵合的四個取代基各不相同),因此氨基酸可以有立體異構體,即可以有不同的構型(D-型與L-型兩種構型)。
  

分類


  20種蛋白質氨基酸在結構上的差别取決於側鏈基團R的不同。通常根據R基團的化學結構或性質將20種氨基酸進行分類
  

根據側鏈基團的極性


 1、非極性氨基酸(疏水氨基酸)8種:
 
   丙氨酸(Ala)纈氨酸(Val)亮氨酸(Leu)異亮氨酸(Ile)脯氨酸(Pro)苯丙氨酸(Phe)
 
   色氨酸(Trp)蛋氨酸(Met)
 
  2、極性氨基酸(親水氨基酸):
 
   1)極性不帶電荷7種:
 
   甘氨酸(Gly)絲氨酸(Ser)蘇氨酸(Thr)半胱氨酸(Cys)
   酪氨酸(Tyr)天冬醯胺(Asn)穀氨醯胺(Gln)
 
   2)極性帶正電荷的氨基酸(鹼性氨基酸) 3種 賴氨酸(Lys)精氨酸(Arg)組氨酸(His)
 
   3)極性帶負電荷的氨基酸(酸性氨基酸) 2種 天冬氨酸(Asp)穀氨酸(Glu)

根據氨基酸分子的化學結構

        1、 脂肪族氨基酸:
 
   丙、纈、亮、異亮、蛋、天冬、穀、賴、精、甘、絲、蘇、半胱、天冬醯胺、穀氨醯胺
 
   2、 芳香族氨基酸:苯丙氨酸、酪氨酸
 
   3、 雜環族氨基酸:組氨酸、色氨酸
 
   4、 雜環亞氨基酸:脯氨酸
 

從營養學的角度

 1、必需氨基酸(essential amino acid): 指人體(或其它脊椎動物)不能合成或合成速度遠不適應機體的需要,必需由食物蛋白供給,這些氨基酸稱爲必需氨基酸。成人必需氨基酸的需要量約爲蛋白質需要量的20%~37%。共有10種其作用分别是:
 
    賴氨酸:促進大腦發育,是肝及膽的組成成分,能促進脂肪代謝,調節松果腺、乳腺、黄體及卵巢,防止細胞退化;
   
       色氨酸:促進胃液及胰液的產生;
   
       苯丙氨酸:參與消除腎及膀胱功能的損耗;
   
       蛋氨酸(甲硫氨酸):參與組成血紅蛋白、組織與血清,有促進脾髒、胰髒及淋巴的功能;
   
       蘇氨酸:有轉變某些氨基酸達到平衡的功能;
  
       異亮氨酸:參與胸腺、脾髒及腦下腺的調節以及代謝;腦下腺屬總司令部作用於甲狀腺、性腺;
   
       亮氨酸:作用平衡異亮氨酸;
  
       纈氨酸:作用於黄體、乳腺及卵巢。
   
       精氨酸:精氨酸與脱氧膽酸制成的複合制劑(明諾芬)是主治梅毒、病毒性黄疸等病的有效藥物。
  
     組氨酸 :
 
  人體雖能夠合成精氨酸和組氨酸,但通常不能滿足正常的需要,因此,又被稱爲半必需氨基酸。
 
   2、非必需氨基酸(nonessentialamino acid):指人(或其它脊椎動物)自己能由簡單的前體合成,不需要從食物中穫得的氨基酸。例如甘氨酸、丙氨酸等氨基酸。
  
 

 

 


 

性質

一般性質 纈氨酸

  無色晶體,熔點極高,一般在200℃以上。不同的氨基酸其味不同,有的無味,有的味甜,有的味苦,穀AA的單鈉鹽有鮮味,是味精的主要成分。各種氨基酸在水中的溶解度差别很大,並能溶解於稀酸或稀鹼中,但不能溶於有機溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉澱析出。

紫外吸收性質

     氨基酸的一個重要光學性質是對光有吸收作用。20種Pr——AA在可見光區域均無光吸收,在遠紫外區(<220nm)均有光吸收,在紫外區(近紫外區)(220nm—300nm)隻有三種AA有光吸收能力,這三種氨基酸是苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸,因爲它們的R基含有苯環共軛雙鍵系統。苯丙AA最大光吸收在259nm、酪AA在278nm、色AA在279nm,蛋白質一般都含有這三種AA殘基,所以其最大光吸收在大約280nm波長處,因此能利用分光光度法很方便的測定蛋白質的含量。分光光度法測定蛋白質含量的依據是朗伯—比爾定律。在280nm處蛋白質溶液吸光值與其濃度成正比。

酸鹼性質


  1、兩性解離與等電點
 
   氨基酸在水溶液或結晶内基本上均以兼性離子或偶極離子的形式存在。所謂兩性離子是指在同一個氨基酸分子上帶有能釋放出質子的NH3正 纈氨酸離子和能接受質子的COO-負離子,因此氨基酸是兩性電解質。
 
   氨基酸的等電點:氨基酸的帶電狀況取決於所處環境的PH值,改變PH值可以使氨基酸帶正電荷或負電荷,也可使它處於正負電荷數相等,即淨電荷爲零的兩性離子狀態。使氨基酸所帶正負電荷數相等即淨電荷爲零時的溶液PH值稱爲該AA。
 
   2、解離常數
 
   解離式中K1和K2′分别代表α-碳原子上-COOH和-NH3的表現解離常數。在生化上,解離常數是在特定條件下(一定溶液濃度和離子強度)測定的。等電點的計算可由其分子上解離基團的表觀解離常數來確定。
   氨基酸解離常數列表:
 
   縮寫 中文譯名 支鏈 分子量 等電點 羧基解離常數 氨基解離常數 Pkr(R) R基
 
        Gly G 甘氨酸 親水性 75.07 6.06 2.35 9.78 -H

  Ala A 丙氨酸 疏水性 89.09 6.11 2.35 9.87 -CH3

  Val V 纈氨酸 疏水性 117.15 6.00 2.39 9.74 -CH-(CH3)2

  Leu L 亮氨酸 疏水性 131.17 6.01 2.33 9.74 -CH2-CH(CH3)2

  Ile I 異亮氨酸 疏水性 131.17 6.05 2.32 9.76 -CH(CH3)-CH2-CH3

  Phe F 苯丙氨酸 疏水性 165.19 5.49 2.20 9.31 -CH2-C6H5

  Trp W 色氨酸 疏水性 204.23 5.89 2.46 9.41 -C8NH6

  Tyr Y 酪氨酸 疏水性 181.19 5.64 2.20 9.21 10.46 -CH2-C6H4-OH

  Asp D 天冬氨酸 酸性 133.10 2.85 1.99 9.90 3.90 -CH2-COOH

  Asn N 天冬醯胺 親水性 132.12 5.41 2.14 8.72 -CH2-CONH2

  Glu E 穀氨酸 酸性 147.13 3.15 2.10 9.47 4.07 -(CH2)2-COOH

 
  Lys K 賴氨酸 鹼性 146.19 9. 60 2.16 9.06 10.54 -(CH2)4-NH2

  Gln Q 穀氨醯胺 親水性 146.15 5.65 2.17 9.13 -(CH2)2-CONH2

  Met M 甲硫氨酸 疏水性 149.21 5.74 2.13 9.28 -(CH2)-S-CH3

 
  Ser S 絲氨酸 親水性 105.09 5.68 2.19 9.21 -CH2-OH

  Thr T 蘇氨酸 親水性 119.12 5.60 2.09 9.10 -CH(CH3)-OH

  Cys C 半胱氨酸 親水性 121.16 5.05 1.92 10.70 8.37 -CH2-SH

  Pro P 脯氨酸 疏水性 115.13 6.30 1.95 10.64 -C3H6

  His H 組氨酸 鹼性 155.16 7.60 1.80 9.33 6.04

  Arg R 精氨酸 鹼性 174.20 10.76 1.82 8.99 12.48
 
    3、多氨基(鹼性氨基酸)和多羧基(酸性氨基酸)氨基酸的解離   解離原則:先解離α-COOH,隨後其他-COOH;然後解離α-NH3+,隨後其他-NH3。總之羧基解離度大於氨基,α-C上基團大於非α-C上同一基團的解離度。等電點的計算:首先寫出解離方程,兩性離子左右兩端的表觀解離常數的對數的算術平均值。一般PI值等於兩個相近PK值之和的一半。如天冬氨酸 賴氨酸。
 
      4、氨基酸的酸鹼滴定曲線   以甘氨酸爲例:摩爾甘氨酸溶於水時,溶液PH爲5.97,分别用標准NaOH和HCL滴定,以溶液PH值爲縱坐標,加入HCL和NaOH的摩爾數爲横坐標作圖,得到滴定曲線。該曲線一個十分重要的特點就是在PH=2.34和PH=9.60處有兩個拐點,分别爲其PK1和PK2。 規律:pH<pK1′時,[R]>[R±]>[R]; pH>pK2′時,[R]>[R±]>[R+]; pH=pI時,淨電荷爲零,[R]=[R-]; pH<pI時,淨電荷爲“+”; pH>pI時,淨電荷爲“-”。
 
 
  

對人體生命活動的作用

  氨基酸是構成生物體蛋白質並同生命活動有關的最基本的物質,是在生物體内構成蛋白質分子的基本單位,與生物的生命活動有着密切的關係。它在抗體内具有特殊的生理功能,是生物體内不可缺少的營養成分之一。
 

 人體構成基本物質之一
 氨基酸組成的蛋白
氨基酸組成的蛋白


  作爲構成蛋白質分子的基本單位的氨基酸,無疑是構成人體内最基本物質之一。

 
 
 

 

  生命代謝的物質基礎


  生命的產生、存在和消亡,無一不與蛋白質有關,正如恩格斯所說:“蛋白質是生命的物質基礎,生命是蛋白質存在的一種形式。”
脯氨酸
脯氨酸
如果人體内缺少蛋白質,輕者體質下降,發育遲緩,抵抗力減弱,貧血乏力,重者形成水腫,甚至危及生命。一旦失去了蛋白質,生命也就不複存在 ,故有人稱蛋白質爲“生命的載體”。可以說,它是生命的第一要素。
 
   蛋白質的基本單位是氨基酸。如果人體缺乏任何一種必需氨基酸,就可導致生理功能異常,影響機體代謝的正常進行,最後導致疾病。同樣,如果人體内缺乏某些非必需氨基酸,會產生機體代謝障礙。精氨酸和瓜氨酸對形成尿素十分重要;胱氨酸攝入不足就會引起胰島素減少,血糖升高。又如創傷後胱氨酸和精氨酸的需要量大增,如缺乏,即使熱能充足仍不能顺利合成蛋白質。總之,氨基酸在人體内通過代謝可以發揮下列一些作用:①合成組織蛋白質;②變成酸、激素、抗體、肌酸等含氨物質;③轉變爲碳水化合物和脂肪;④氧化成二氧化碳和水及尿素,產生能量。因此,氨基酸在人體中的存在,不僅提供了合成蛋白質的重要原料,而且對於促進生長,進行正常代謝、維持生命提供了物質基礎。如果人體缺乏或減少其中某一種,人體的正常生命代謝就會受到障礙,甚至導致各種疾病的發生或生命活動終止。由此可見,氨基酸在人體生命活動中顯得多麼需要。

含有氨基酸的食物


  氨基酸含量比較豐富的食物有魚類,像墨魚、章魚、鱔魚、泥鰍、海參、墨魚、蠶蛹、雞肉、凍豆腐、紫菜、等。另外,像豆類,豆類食品,花生、杏仁或香蕉含的氨基酸就比較多
   牛肉、雞蛋、黄豆、銀耳和新鮮果蔬
 
  動物内髒、瘦肉、魚類、乳類、山藥、藕等
 
  *玉米中嚴重缺乏賴氨酸



 

 代謝途徑


 氨基酸參與代謝的具體途徑有以下幾條:
 

脱氨基作用


  主要在肝髒中進行:包括如下幾種過程:
 
   (一)氧化脱氨基:第一步,脱氫,生成亞胺;第二步,水解。生成的H2O2有毒,在過氧化氫酶催化下,生成H2O O2,解除對細胞的毒害。
 
   (二)非氧化脱氨基作用:①還原脱氨基(嚴格無氧條件下);②水解脱氨基;③脱水脱氨基;④脱巰基脱氨基;⑤氧化-還原脱氨基,兩個氨基酸互相發生氧化還原反應,生成有機酸、酮酸、氨;⑥脱醯胺基作用。
 
  (三)轉氨基作用。轉氨作用是氨基酸脱氨的重要方式,除Gly、Lys、Thr、Pro外,大部分氨基酸都能參與轉氨基作用。α-氨基酸和α-酮酸之間發生氨基轉移作用,結果是原來的氨基酸生成相應的酮酸,而原來的酮酸生成相應的氨基酸。
 
   (四)聯合脱氨基:單靠轉氨基作用不能最終脱掉氨基,單靠氧化脱氨基作用也不能滿足機體脱氨基的需要。機體借助聯合脱氨基作用可以迅速脱去氨基
 
1、以穀氨酸脱氫酶爲中心的聯合脱氨基作用。氨基酸的α-氨基先轉到α-酮戊二酸上,生成相應的α-酮酸和Glu,然後在L-Glu脱氨酶催化下,脱氨基生成α-酮戊二酸,並釋放出氨。
 
2、通過嘌呤核苷酸循環的聯合脱氨基做用。骨骼肌、心肌、肝髒、腦都是以嘌呤核苷酸循環的方式爲主。

脱羧作用


  生物體内大部分氨基酸可進行脱羧作用,生成相應的一級胺。氨基酸脱羧酶專一性很強,每一種氨基酸都有一種脱羧酶,輔酶都是磷酸吡哆醛。氨基酸脱羧反應廣泛存在於動、植物和微生物中,有些產物具有重要生理功能,如腦組織中L-Glu脱羧生成r-氨基丁酸,是重要的神經遞質。His脱羧生成組胺(又稱組織胺),有降低血壓的作用。Tyr脱羧生成酪胺,有升高血壓的作用。但大多數胺類對動物有毒,體内有胺氧化酶,能將胺氧化爲醛和氨。
 
   因此,氨基酸在人體中的存在,不僅提供了合成蛋白質的重要原料,而且對於促進生長,進行正常代謝、維持生命提供了物質基礎。如果人體缺乏或減少其中某一種,人體的正常生命代謝就會受到障礙,甚至導致各種疾病的發生或生命活動終止。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    扩展阅读[我來完善]

  • 1.《医用生物化学》
  • 2.《普通生物学》
  • 3.《生物化学原理》

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