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蛋白質是重要的生物大分子，其組成單位是氨基酸。組成蛋白質的氨基酸有20種，均為α-氨基酸。每個氨基酸的α-碳上連接一個羧基，一個氨基，一個氫原子和一個側鏈R基團。20種氨基酸結構的差別就在于它們的R基團結構的不同。
根據20種氨基酸側鏈R基團的極性，可將其分為四大類：非極性R基氨基酸（8種）；不帶電荷的極性R基氨基酸（7種）；帶負電荷的R基氨基酸（2種）；帶正電荷的R基氨基酸（3種）。
氨基酸是兩性電解質。由于氨基酸含有酸性的羧基和堿性的氨基，所以既是酸又是堿，是兩性電解質。有些氨基酸的側鏈還含有可解離的基團，其帶電狀況取決于它們的pK值。由于不同氨基酸所帶的可解離基團不同，所以等電點不同。
除甘氨酸外，其它都有不對稱碳原子，所以具有D-型和L-型2種構型，具有旋光性，天然蛋白質中存在的氨基酸都是L-型的。酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸具有紫外吸收特性，在280nm處有最大吸收值，大多數蛋白質都具有這些氨基酸，所以蛋白質在280nm處也有特征吸收，這是紫外吸收法定量測定蛋白質的基礎。
氨基酸的α-羧基和α-氨基具有化學反應性，另外，許多氨基酸的側鏈還含有羥基、氨基、羧基等可解離基團，也具有化學反應性。較重要的化學反應有：（1）茚三酮反應，除脯氨酸外，所有的α-氨基酸都能與茚三酮發生顏色反應，生成藍紫色化合物，脯氨酸與茚三酮生成黃色化合物。（2）Sanger反應，α-NH2與2,4-二硝基氟苯作用產生相應的DNB-氨基酸。（3）Edman反應，α-NH2與苯異硫氰酸酯作用產生相應的氨基酸的苯氨基硫甲酰衍生物（PIT-氨基酸）。Sanger反應和Edmen反應均可用于蛋白質多肽鏈N端氨基酸的測定。
氨基酸通過肽鍵相互連接而成的化合物稱為肽，由2個氨基酸組成的肽稱為二肽，由3個氨基酸組成的肽稱為三肽，少于10個氨基酸肽稱為寡肽，由10個以上氨基酸組成的肽稱為多肽。
氨基酸分解代謝所產生的a－酮酸，隨著不同特性，循糖或脂的代謝途徑進行代謝。a－酮酸可再合成新的氨基酸，或轉變為糖或脂肪，或進入三羧循環氧化分解成CO2和H2O，并放出能量。
產生一碳單位某些氨基酸分解代謝過程中產生含有一個碳原子的基團，包括甲基、亞甲基、甲烯基、甲快基、甲酚基及亞氨甲基等。
一碳單位具有一下兩個特點：1.不能在生物體內以游離形式存在；
必須以四氫葉酸為載體。能生成一碳單位的氨基酸有：絲氨酸、色氨酸、組氨酸、甘氨酸。另外蛋氨酸（甲硫氨酸）可通過S-腺苷甲硫氨酸（SAM)提供“活性甲基”（一碳單位），因此蛋氨酸也可生成一碳單位。
一碳單位的主要生理功能是作為嘌呤和嘧啶的合成原料，是氨基酸和核苷酸聯系的紐帶。
參與構成酶、激素、部分維生素酶的化學本質是蛋白質（氨基酸分子構成），如淀粉酶、胃蛋白酶、膽堿脂酶、碳酸酐酶、轉氨酶等。含氮激素的成分是蛋白質或其衍生物，如生長激素、促甲狀腺激素、腎上腺素、胰島素、促腸液激素等。有的維生素是由氨基酸轉變或與蛋白質結合存在。酶、激素、維生素在調節生理機能、催化代謝過程中起著十分重要的作用。
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