氨基酸的结构

氨基酸是有机化合物，它结合了氨基和羧酸官能团。氨基酸结合形成蛋白质。氨基酸是两性离子，即它们同时含有酸性和碱性官能团。氨基酸主要有两种类型：α-氨基酸和β-氨基酸。在大多数情况下，“氨基酸”一词指的是α-氨基酸。除甘氨酸外，所有α-氨基酸都是手性分子，即四个不同的取代基连接到α-碳上。

氨基酸的性质

物理性质

1. 大多数氨基酸可溶于水，但难溶于有机溶剂。
2. 氨基酸要么是甜的，要么是无味的。
3. 它们在高温下熔化。
4. 通常，氨基酸包含两个官能团：羧基和氨基。
5. 氨基酸是结晶的无色固体。
6. 除甘氨酸外，所有氨基酸都具有光学活性。
7. 在非常高的温度下，氨基酸会分解。

化学性质

1. 两性离子性质：两性离子是同时带有相反电荷的
   官能团的分子。分子的净电荷为零。
2. 两性性质：氨基酸本质上是两性的；它们既是
   酸性的也是碱性的。

氨基酸的来源

氨基酸在身体不同部位的生物学和化学功能中起着至关重要的作用，例如：构建和修复组织、食物消化、分子运输以及酶的功能。我们的身体只能合成某些类型的氨基酸。人体需要氨基酸来制造结构蛋白。

氨基酸的膳食来源

1. 鸡蛋：鸡蛋是优质蛋白质的极佳来源。氨基酸赖氨酸存在于鸡蛋中。除了鸡蛋，大豆和南瓜籽也含有赖氨酸。
2. 火鸡：火鸡含有大量的色氨酸，也有助于产生影响情绪并带来幸福感和放松感的血清素。小麦、鹰嘴豆、鸡肉等食物也含有色氨酸。
3. 蘑菇：蘑菇含有17种氨基酸，全部是必需氨基酸。蘑菇有助于克服赖氨酸缺乏。
4. 鱼：鱼含有必需氨基酸和其他关键微量营养素。三文鱼富含氨基酸和 Omega 3 脂肪酸。
5. 豆类：豆类是优质蛋白质的丰富来源。豆类含有赖氨酸氨基酸。豆类包括鹰嘴豆、豆类、扁豆、大豆等。
6. 棉花糖（奶酪）：棉花糖（奶酪）含有不同的氨基酸，包括苏氨酸和色氨酸。

注意：Omega 3S 是一种有益于心脏的脂肪酸。

氨基酸所扮演的角色

1. 提升运动表现：运动员通常使用亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸来提高运动表现。氨基酸在身体肌肉中代谢，在运动过程中提供额外的能量。
2. 减少肌肉分解：在恢复期间服用氨基酸补充剂可减少肌肉损伤。
3. 改善肝功能：支链氨基酸可以改善肝脏功能。

结构

其他含有氨基酸的食物包括西兰花、葡萄、干果、洋葱、大豆、无花果、瓜类、木瓜、胡萝卜、奇亚籽、猪肉、燕麦等。有些氨基酸是身体无法合成的，只能通过富含蛋白质的饮食获得。

我们的身体需要20种不同类型的氨基酸。这些氨基酸以不同的方式组合，在体内形成蛋白质。20种氨基酸中，9种是必需的，11种是非必需的。

所有氨基酸都具有相同的基本结构。每个氨基酸的中心是一个称为α-碳的碳原子。四个基团连接到α-碳上——一个氢原子、一个α-羧基、一个氨基和一个 R 基团。这些基团也称为侧链。α-碳、α-羧基和氨基对所有氨基酸都是通用的；因此，R 基团是唯一的独特特征。氨基酸的结构可分为以下不同部分：

1. 氨基 (NH₃)

这个碱性官能团由两个氢原子和一个连接到α-碳原子的氮原子组成。它通常被称为氨基酸的“氨基”部分。

2. 羧基 (COOH)

这是一个酸性官能团，由一个碳原子、两个氧原子和一个连接到α-碳原子的氢原子组成。它通常被称为氨基酸的“羧基”部分。

3. 氢原子 (H)

α-碳通常连接一个氢原子。

4. R 基团（侧链）

这是氨基酸结构中可变的、区分一个氨基酸与其他氨基酸的部分。R 基团可以是一个简单的氢原子，也可以是复杂的原子排列，这使得每种氨基酸都具有独特的结构和化学性质。

必需氨基酸

我们身体无法合成的氨基酸称为必需氨基酸。我们的身体通过摄取的食物来获取这些氨基酸。以下是九种必需氨基酸。

1. 组氨酸：组氨酸有助于神经递质组胺的产生。组胺在消化、性功能、睡眠周期等方面也起着至关重要的作用。组胺分别维持和保护神经细胞的髓鞘。
2. 亮氨酸：对蛋白质合成和肌肉修复至关重要。亮氨酸帮助身体制造蛋白质和生长激素。亮氨酸有助于伤口愈合和调节血糖水平。
   
3. 赖氨酸：赖氨酸在蛋白质合成、肌肉修复、血糖水平调节和生长激素产生方面起着重要作用。
   
4. 蛋氨酸：蛋氨酸对许多身体功能很重要，例如组织生长、新陈代谢和排毒。
   
5. 苯丙氨酸：人体使用苯丙氨酸来生产神经递质酪氨酸、多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素。它在蛋白质的结构和功能中起作用。
   
6. 苏氨酸：苏氨酸是结构蛋白胶原蛋白和弹性蛋白的主要组成部分。胶原蛋白和弹性蛋白为皮肤和结缔组织提供结构。
7. 色氨酸：维持正确的氮平衡。色氨酸经常与嗜睡、胃痛、呕吐、腹泻、头痛、视力模糊等副作用相关。
8. 缬氨酸：它参与肌肉生长、组织再生和能量产生。
   

非必需氨基酸

人体可以合成、无需通过日常饮食补充的氨基酸。11种非必需氨基酸是：

1. 谷氨酰胺：人体血浆中最丰富的氨基酸。癌细胞会消耗谷氨酰胺氨基酸，因为它能提供碳和氮。肿瘤细胞对谷氨酰胺的摄取显著增加。
   
2. 谷氨酸：与谷氨酰胺不同，谷氨酸在人体血浆中的浓度不高；癌细胞对谷氨酸的摄取量也不大。谷氨酸由支链氨基酸衍变而来。
   
3. 丝氨酸：丝氨酸是另一种非必需氨基酸，在癌症新陈代谢中起着至关重要的作用。丝氨酸是碳代谢（一碳）的关键甲基供体。
   
4. 甘氨酸：甘氨酸是人体中最重要的、最简单的非必需氨基酸。通常，甘氨酸在体内由氨基酸丝氨酸生物合成。除了丝氨酸，它还可以由胆碱、羟脯氨酸和苏氨酸合成。甘氨酸几乎存在于所有大脑区域。它在中枢神经系统中作为神经递质。
   
5. 天冬氨酸：天冬氨酸由草酰乙酸和谷氨酸衍生的氮生成。天冬氨酸对于合成嘌呤和嘧啶核苷酸至关重要。天冬氨酸促进生物合成和细胞存活。它也被称为天冬氨酸。天冬氨酸主要存在于牛油果和甜菜中；天冬氨酸是从植物种子的豆类中分离出来的。这种氨基酸是蛋白质水解的产物。
   
6. 天冬酰胺：天冬酰胺是一种用于蛋白质合成的非必需氨基酸。天冬酰胺可从植物来源（全谷物、大豆、豆类和土豆）和动物来源（牛肉、鸡蛋、鱼、禽类和乳制品）中获取。天冬酰胺有助于控制大脑的活动。
7. 丙氨酸：丙氨酸通过转氨基反应从丙酮酸生成。它是胰腺癌中重要的生存信号。丙氨酸呈白色粉末状。
8. 半胱氨酸：半胱氨酸是一种含硫的结晶氨基酸，由两个半胱氨酸分子形成。半胱氨酸存在于骨骼结缔组织、毛发、角和羊毛中。
9. 精氨酸：精氨酸是尿素循环的组成部分，尿素循环是一种将有毒代谢产物氨转化为尿素的代谢途径。细胞分裂、伤口愈合、清除体内氨、免疫功能以及释放激素是精氨酸的重要作用。
   
10. 脯氨酸：脯氨酸主要存在于软骨中。脯氨酸有助于保持年轻的皮肤并修复肌肉结缔组织和皮肤损伤。在蛋白质氨基酸中，脯氨酸因其环状结构而独树一帜。
    
11. 酪氨酸：酪氨酸氨基酸在体内由苯丙氨酸合成。酪氨酸有助于克服压力和睡眠不足。酪氨酸对甲状腺功能至关重要。甲状腺素 (T4) 是一种通过酪氨酸碘化产生的甲状腺激素。
    

氨基酸的化学式

必需氨基酸

非必需氨基酸

氨基酸缺乏

每天的饮食中包含所有九种必需氨基酸是必要的。氨基酸缺乏会导致各种疾病。氨基酸缺乏引起的一些疾病包括：

1. 肌肉流失
2. 贫血
3. Insomnia
4. 腹泻
5. 抑郁
6. 低血糖
7. 食欲不振
8. 肝脏脂肪堆积
9. 皮肤和头发相关问题
10. 头痛
11. 虚弱
12. 肿瘤发生
13. 情绪低落
14. 嗜睡

特定氨基酸缺乏症很少见。饮食可能缺乏一定数量的氨基酸。例如，以玉米为基础的饮食缺乏赖氨酸和色氨酸，而富含花生和大豆的饮食则缺乏蛋氨酸。

必需氨基酸与非必需氨基酸的区别

氨基酸检测

i. 溶解度测试

氨基酸的溶解度取决于 pH 值。氨基酸溶于水。对甘氨酸、酪氨酸、谷氨酸和半胱氨酸进行溶解度测试。

ii. 茚三酮（Millon's）试验

此试验特异性针对酪氨酸，它是唯一含有酚基（连接到苯环上的羟基）的氨基酸。

iii. 茚三酮试验

此试验用于检测含有游离氨基 (NH2) 的氨基酸。当与茚三酮加热时，氨基酸会反应生成紫色或蓝色。颜色的强度可以指示氨基酸的含量。

iv. 双缩脲试验

此试验用于检测肽键（连接氨基酸形成蛋白质的键）的存在。当与碱性介质（如氢氧化钠）中的硫酸铜溶液处理时，在蛋白质或肽存在的情况下会产生紫罗兰色。

v. 蛋白质变性试验（Xanthoproteic Test）

用于检测苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等芳香族氨基酸。

vi. 坂口试验（Sakaguchi Test）

此试验特异性用于检测精氨酸的存在。当给定的氨基酸与次氯酸钠和氰铁酸钠反应时，会产生红色。

临床意义

必需氨基酸和非必需氨基酸的分类首先在营养学研究中报道。一项营养学研究发现，人体可以在富含八种氨基酸的饮食中保持氮平衡。因此，发现了必需氨基酸。其余氨基酸被命名为非必需氨基酸。进一步的研究报告了一些由必需氨基酸缺乏引起的疾病——夸修可尔病（Kwashiorkor）和消瘦症（Marasmus）。夸修可尔病和消瘦症是由于营养不良和氨基酸摄入不足引起的临床疾病。夸修可尔病主要见于食物供应有限地区的居民。主要见于蛋白质摄入不足的儿童。其特征是肝脏肿大。消瘦症主要由蛋白质和卡路里摄入不足引起。通常见于婴儿。

必需氨基酸和非必需氨基酸在癌症治疗中都起着至关重要的作用。氨基酸的治疗效果在疾病治疗中发挥了重要作用。从轻微的消化问题到癌症和肿瘤等严重疾病，氨基酸都具有积极的治愈作用。