基本氨基酸的一些基本知识(特点与记忆方法)

最近总看到一些记忆氨基酸的谐音口诀，甚至有人编了一些小故事。我一直认为，这不是最好的方法，理解基础上的记忆总是胜过死记硬背，谐音故事听多了，也容易搞混。所以，在这里写出我对基本氨基酸名称、功能等方面的一些理解，应该有助于对氨基酸的学习和记忆。

所谓基本氨基酸，是指生物体用来合成蛋白质的氨基酸。每一种基本氨基算都有对应的遗传密码，在核糖体合成蛋白质的时候，需要由特定的转运RNA携带，才能掺入蛋白质中。那些蛋白质合成完毕之后加工修饰而成的特殊氨基酸不属于基本氨基酸，摄入之后也不能直接用于蛋白质的合成。比如胶原蛋白中的羟脯氨酸，各种磷酸化、乙酰化的氨基酸都属于此类。

基本氨基酸目前发现的有22种，除了生化书上列出的20种之外，还有硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸。这两种氨基酸均有相应的遗传密码和tRNA，直接参与蛋白质合成过程，所以符合基本氨基酸的定义。不过吡咯赖氨酸只在产甲烷菌中发现，人体中并不存在，所以人体中只有21种基本氨基酸。因为用到硒代半胱氨酸的地方不多，所以这里只介绍常用的20种氨基酸。

基本氨基酸是用来构成蛋白质的。蛋白质的生物功能千变万化，所以就需要这些氨基酸具有不同的电荷，不同的疏水性，不同的活性基团等等。因此，氨基酸的结构也分成几类。而且，每一类氨基酸基本都有2种，其性质相似，结构略有不同，可以适应不同的需要。所以，最自然的记忆方法就是按照氨基酸的结构分类来记。

具体点说，芳香族氨基酸2种，杂环氨基酸3种，剩下15种都是脂肪族氨基酸。脂肪族氨基酸再分，碱性氨基酸2种（组氨酸归类到杂环里了），酸性氨基酸2种，侧链含酰胺的2种（可以算酸性氨基酸的衍生物），侧链含有羟基的2种，侧链含硫的2种，支链氨基酸3种，还有侧链非常简单的两种。

为了叙述方便，我先介绍最简单的两种氨基酸，甘氨酸（glycine，Gly）和丙氨酸（alanine，Ala）。这主要是因为他们可以作为基础模板，往上添加基团就可以生成其它各种氨基酸。

甘氨酸有特殊甜味，所以他的英文名称来自希腊语glykys（甘甜的味道），中文译名既蕴含甘甜之意，又有相似的发音，堪称“信、达、雅”的典范。因为有甜味，所以甘氨酸在食品工业中经常作为调味剂，起到去苦增甜的作用。所以，有同学说他用“苦尽甘来”一词记忆甘氨酸，倒是很恰当的。甘氨酸的侧链最小，只有一个氢原子。这使他与众不同，是唯一没有手性的基本氨基酸。小巧灵活是甘氨酸在蛋白质中的特点，比如胶原蛋白的三股螺旋构象是非常特殊的，必须要每隔两个残基就有一个甘氨酸，否则就会导致空间位阻过大。同理，蛋白质两个结构域之间的连接也经常需要甘氨酸提供构象的灵活性。不过，甘氨酸灵活有余，稳定就难免不足。在形成α-螺旋的时候，甘氨酸是最强的破坏者之一，原因就是侧链太小，构象根本稳定不下来。另外，甘氨酸常用来配制缓冲液，经常做电泳实验的同学一定记得。

丙氨酸的英文名字来源于德语乙醛，而中文名字就很好理解，因为丙氨酸含有三个碳，化学名就是氨基丙酸。这是一个朴实无华的名字，就像氨基酸的特点一样。丙氨酸的侧链只有一个甲基，比甘氨酸稍大一点。我画其它18种氨基酸结构式的时候都是在丙氨酸上添加基团来画的。在蛋白质中，丙氨酸的作用就像一块砖，平平无奇，最基础的建筑材料，跟谁也不冲突。丙氨酸的侧链位阻小，放在α-螺旋里，它是最强的形成者之一；放到β-折叠里，也非常稳定。在蛋白质工程里，如果要把蛋白质上的某个氨基酸突变掉，又没有特定的目标，一般可以突变成丙氨酸，这样不容易破坏蛋白质的整体构象。