人體的蛋白質是由 20 種標準胺基酸排列組合而成。

像是一個 20 個字母的拼字遊戲，用它們可以拼出從只有 51 個字的胰島素，一路到 33,423 個字的肌聯蛋白（titin）。

每個胺基酸都有相同的骨架：一個中央碳（α-carbon）連著胺基（-NH₂）、羧基（-COOH）、氫、和側鏈（side chain，R group）。

真正讓 20 種胺基酸不同的，只有側鏈的化學性質。

五大類側鏈

把 20 個胺基酸分成五類，會大幅減輕記憶負擔：

小心陷阱：組胺酸（His）看起來是鹼性，但它的側鏈 pKa ≈ 6.0，離生理 pH（7.4）很近。這代表 His 在生理條件下半解離、半中性，是最容易「抓放氫離子」的胺基酸。這個特性讓 His 成為酵素活性中心的常客

很多酵素的催化機制就是 His 一會兒當質子受體、一會兒當質子施體。肌紅蛋白抓氧氣時，與 O₂ 形成氫鍵穩定結合的，也是透過 distal histidine。

必需胺基酸（essential amino acids）

人體合成不了，必須從食物攝取的有 9 個：

苯丙胺酸、纈胺酸、蘇胺酸、色胺酸、異白胺酸、甲硫胺酸、白胺酸、離胺酸、組胺酸
口訣（9 種）：Phen Val Try Thr Ile Met His Leu Lys → PVT TIM HLL （私人 Tim 大廳）
注意：常見的「PVT TIM HALL」口訣中「A」代表 Arg（精胺酸），但 Arg 對健康成人屬條件必需而非標準必需胺基酸，已從 9 種必需列表移出，詳見下方說明。

組胺酸（Histidine）：成人體內能稍微合成，但速度趕不上身體日常消耗，所以是可自產，但是必須。

精胺酸（Arginine）：嬰兒／早產兒／重病者無法合成足夠量，對他們來說是必需的；對健康成人則非必需。

等電點（isoelectric point, pI）的意義

想像一個胺基酸是一條小磁鐵，胺端（-NH₃⁺）帶正電、羧端（-COO⁻）帶負電，側鏈還可能再帶電。

整個分子的「淨電荷」是這些個別電荷的總和。

等電點 pI 定義：整個分子的淨電荷總和等於零（電中性）時【的 pH 值】。

不是每個官能基都沒電：胺端可能仍是 -NH₃⁺（+1），羧端仍是 -COO⁻（-1），加起來 0 → 每個官能基仍帶電，只是正負互相抵消。

pI 計算基本概念：

• 只有胺和羧基的單純胺基酸，pI=(pKa1​+pKa2​)/2
• 帶電側鏈的胺基酸，要納入側鏈的 pKR−Group​：將淨電荷為０的胺基酸兩側的 pKa 值相加除２。

這個觀念是後面純化技術「等電聚焦（IEF）」的基礎（詳見 §1.10 蛋白質純化）。

偷懶記法：酸性 amino acid → 選低的兩個 pKa 平均；鹼性 amino acid → 選高的兩個 pKa 平均；中性的 → 反正就兩個 pKa。

肽鍵（peptide bond）——把胺基酸串成蛋白質

兩個胺基酸「脫一滴水」連在一起，形成 -C(=O)-NH-，就是肽鍵。n 個胺基酸串成的多肽鏈，會有 n-1 個肽鍵。

肽鍵的形成：兩個胺基酸縮合脫水，留下一個 -C(=O)-NH- 共價鍵。

肽鍵有兩個重要性質：

1. 部分雙鍵性質：C-N 鍵因為電子共振，實際上帶有約 40% 的雙鍵性格。這使得肽鍵無法自由旋轉 → 整個肽單元（O=C-N-H 連同兩側的 α-carbon）被鎖在一個平面上。
2. 主要是反式（trans）構型：兩側的 R group 分別朝平面的兩個方向，減少空間衝突。只有極少數肽鍵是順式（cis），主要發生在 X-Proline（脯胺酸）處，因為 Pro 的特殊環狀結構讓 cis 和 trans 的能量差距變小。

這個肽鍵剛性是接下來 α-helix、β-sheet 能穩定存在的底層物理原因。

想像肽鏈就是一串 amino acid 用 peptide bond 串起來的積木（各胺基酸有自己的形狀），積木（肽鍵平面）各自都是硬的，但積木與積木之間的 α-carbon 可以轉動（phi、psi 兩個面角）。

蛋白質折疊，就是在所有可能的 phi、psi 組合中，找到能量最低的那個空間構型。