氨基酸是同时含有氨基和羧基的有机分子。在生物学和生物化学中，标准的 -氨基酸是连接在一起形成蛋白质的小分子。快速理解它们的方法是：它们共享同一种骨架，而决定其性质变化的是侧链 。
氨基酸结构速览
在标准的 -氨基酸中，一个中心碳连接着四个部分：氨基、羧基、一个氢原子，以及一个可变的侧链 。常见的简化结构是
如果氨基酸处在接近中性 pH 的水溶液中，这个看起来中性的式子往往并不是最合适的表示。许多氨基酸主要以两性离子形式存在，也就是说，同一个分子同时带有正电荷和负电荷。常见形式是
这个 pH 条件很重要。只有同时说明所处环境，关于氨基酸电荷的说法才是准确的。
侧链如何形成不同类型的氨基酸
侧链 是不同氨基酸之间发生变化的部分。它可以像甘氨酸中的一个氢原子那样很小，也可以像色氨酸中的侧链那样大得多。这个侧链会影响几个重要性质：
- 氨基酸整体上更偏向非极性还是极性
- 在给定 pH 条件下是否能够带电
- 在蛋白质中更倾向于位于接触水的区域还是避水的区域
- 它如何帮助蛋白质折叠或与其他分子相互作用
在入门化学和生物化学中，氨基酸通常按侧链行为分组：
非极性
这类侧链大多类似烃，与水的相互作用较弱。它们常出现在已折叠蛋白质的内部。
极性不带电
这类侧链可以与水形成有利相互作用，但在常见的接近中性的入门模型中，通常不写成带有完整电荷的形式。
酸性
这类氨基酸的侧链在许多生物条件下常常可以失去一个质子，并带负电荷。
碱性
这类氨基酸的侧链在许多生物条件下常常可以接受一个质子，并带正电荷。
这种分类很有用，但它仍然只是一个模型。电荷并不是脱离 pH 而永久不变的标签。
必需与非必需说的是饮食，不是结构
这是营养学分类，不是结构分类。
必需氨基酸是指在通常条件下，人体无法合成足够数量、因此必须从饮食中获得的氨基酸。非必需氨基酸是指人体通常能够自行合成足够数量的氨基酸。
这并不意味着非必需氨基酸不重要。它只表示它们通常不像必需氨基酸那样必须从食物中获取。
这也不意味着在所有情境下名单都完全相同。年龄、健康状况和生理状态都会产生影响。例如，在快速生长或患病等特定情况下，有些氨基酸会被视为条件必需氨基酸。
例题：丙氨酸的分类
来看丙氨酸，它的侧链是甲基，。如果你的目标是快速理解一种不熟悉的氨基酸，这是一个很值得模仿的思路。
首先，找出共同骨架：
- 氨基
- 羧基
- 中心碳
- 侧链
接着，分析侧链。由于 是一个小的烃基，在入门分类中，丙氨酸通常被归为非极性。这会立刻告诉你一个有用的信息：与强极性或带电氨基酸相比，丙氨酸不太倾向于直接与水发生相互作用。
然后，把化学标签和营养标签分开来看：
- **化学类型：**丙氨酸通常归为非极性。
- **营养类型：**丙氨酸对人类来说是非必需氨基酸，因为人体通常可以自行合成它。
这一个例子就展示了核心思想。一个标签描述的是侧链化学性质，另一个标签描述的是膳食需求。它们不是同一类分类。
关于氨基酸的常见错误
把“必需”理解成“更重要”
并不是这样。必需指的是膳食需求，而不是这种分子在化学上有多基础。
忽视 pH 的作用
氨基酸会随着环境不同而改变带电状态。关于电荷的说法应当对应明确的条件。
以为每种氨基酸都有相同的侧链行为
所有氨基酸都有共同骨架，但它们的侧链在大小、极性和反应性上可能差别很大。
把氨基酸和蛋白质混为一谈
氨基酸是较小的构件。蛋白质则是由氨基酸按顺序连接形成的大分子。
氨基酸为什么重要
氨基酸在蛋白质化学、酶功能、营养学、代谢、制药和生物技术中都很重要。它们也是连接有机化学与生物学的一个实用桥梁主题，因为它们把官能团、酸碱行为和分子结构集中在同一类化合物中。
试试一个类似的化学案例
你可以用一种自己已经熟悉的氨基酸来做练习，比如甘氨酸、丙氨酸或赖氨酸。先找出骨架，再分别问两个问题：它的侧链属于哪一类？它对人类来说是必需还是非必需？如果你想继续探索类似的化学案例，可以把氨基酸与其他官能团进行比较。