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Isoleucina (abreviada como Ile ou I) é um α-aminoácido com a fórmula química HO2CCH(NH2)CH(CH3)CH2CH3. É um aminoácido essencial, o que significa que os humanos não podem sintetizá-lo, por isso deve ser ingerido. Seus códons são AUU, AUC e AUA. Com uma cadeia lateral de hidrocarbonetos, a isoleucina é classificada como um aminoácido hidrofóbico. Juntamente com a estereonina, a isoleucina é um dos dois aminoácidos comuns que têm uma cadeia lateral quiral. Quatro estereosomers de isoleucina são possíveis, incluindo dois diámeros possíveis de L-isoleucine. No entanto, a isoleucina presente na natureza existe em uma forma estérica, (2S,3S)-2-amino-3-ácido metilpentanóico.