氨基酸有多种类型，但构成蛋白质的主要氨基酸大多是 α-氨基酸。所谓 α-氨基酸，是指氨基和羧基连接在同一个碳原子上的氨基酸，这个碳原子就是 α 碳。NCBI Bookshelf 解释说，构成蛋白质的 α-氨基酸的氨基与羧酸官能团之间相隔一个碳原子，并且通常具有手性碳。
α-氨基酸的结构
首先以羧酸的碳原子为基准来考虑。位于羧基 -COOH 旁边的碳原子就是 α 碳。在该 α 碳上连接着氨基 -NH2 的氨基酸就是 α-氨基酸。其结构式可以表示如下。
H2N-CH(R)-COOH
这里，CH(R) 中的碳原子就是 α 碳。这个碳上连接着四个基团：氨基、羧基、氢原子和 R 基。R 基的不同会产生甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸等差别。
| 甘氨酸 | 丙氨酸 |
|---|---|
|
|
为什么叫"α"
在有机化学中，有时把某个官能团旁边的碳称为 α 碳，再下一个称为 β 碳，再下一个则称为 γ 碳。在氨基酸中，以羧基为基准，紧邻的 α 碳上连接着氨基，因此被称为 α-氨基酸。
| 氨基的位置 | 名称 |
|---|---|
| α 碳（羧基旁边） | α-氨基酸 |
| β 碳（隔一个碳） | β-氨基酸 |
| γ 碳（隔两个碳） | γ-氨基酸 |
蛋白质结构与 α-氨基酸
构成蛋白质的氨基酸是 α-氨基酸，这一点对于理解蛋白质结构非常重要。以 α 碳为中心，氨基一侧与羧基一侧通过肽键相连，因此蛋白质的主链中会形成有规律的重复结构。NCBI Bookshelf 解释说，蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的多肽，氨基酸序列决定蛋白质的一级结构。
在结构式中的辨别方法
通过结构式查看 α-氨基酸时，确认以下三点会比较容易理解。
- 找到羧基
-COOH。 - 确认它旁边的碳原子（α 碳）。
- 查看该 α 碳上是否连接着氨基。
通过这三步即可判断该化合物是否是 α-氨基酸。
与手性中心的关系
在大多数 α-氨基酸中，α 碳是手性中心。由于 α 碳上连接着四种不同的取代基，因此存在立体异构体。但只有甘氨酸例外，其 R 基为氢，α 碳上连接着两个氢原子，因此不具有手性中心。这一点在学习氨基酸的立体化学时非常重要。PubChem 也将甘氨酸描述为唯一的非手性蛋白质组成氨基酸。
总结
α-氨基酸是指氨基连接在羧基旁的 α 碳上的氨基酸。构成蛋白质的标准氨基酸主要是 α-氨基酸，这个共同骨架与肽键以及蛋白质的一级结构密切相关。在查看结构式时，重要的是确认羧基、α 碳、氨基之间的位置关系。
