20 ASAM AMINO PROTEIN DAN FUNGSINYA - BIOLOGI - 2025

The asam amino adalah senyawa organik yang protein bentuk yang amino rantai asam. Seperti yang tersirat dari namanya, ini mengandung gugus basa (amino, NH2) dan gugus asam (karboksil, COOH).

Subunit ini adalah kunci pembentukan ratusan ribu protein berbeda dalam organisme yang berbeda seperti bakteri dan gajah atau jamur dan pohon.

Diagram Ven untuk asam amino (Sumber: Amino_Acids_Venn_Diagram.png: Klaus Hoffmeierderivatif karya: solde9 / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Lebih dari 200 asam amino yang berbeda telah dijelaskan, tetapi mereka yang mempelajari materi telah menentukan bahwa protein semua makhluk hidup (sederhana atau kompleks) selalu terdiri dari 20 yang sama, yang bergabung bersama untuk membentuk rangkaian linier yang khas.

Karena semua asam amino berbagi “tulang punggung” utama yang sama, rantai sampingnya yang membedakannya; oleh karena itu, molekul-molekul ini dapat dianggap sebagai "alfabet" di mana bahasa struktur protein "ditulis".

Tulang punggung umum untuk semua 20 asam amino terdiri dari gugus karboksil (COOH) dan gugus amino (NH2) yang dihubungkan melalui atom karbon, yang dikenal sebagai α-karbon (20 asam amino umum adalah asam α-amino).

20 asam amino dan strukturnya

Karbon-α juga bergabung dengan atom hidrogen (H) dan rantai samping. Rantai samping ini, juga dikenal sebagai gugus R, bervariasi dalam ukuran, struktur, muatan listrik, dan kelarutan menurut setiap asam amino yang dimaksud.

Bagaimana asam amino diklasifikasikan?

20 asam amino yang paling umum, yaitu asam amino protein, dapat dibagi menjadi dua kelompok: esensial dan non-esensial. Yang terakhir disintesis oleh tubuh manusia, tetapi yang pertama harus diperoleh dengan makanan dan diperlukan untuk fungsi sel.

The penting asam amino bagi manusia dan hewan lainnya adalah 9:

- histidin (H, Nya)

- isoleusin (I, Ile)

- leusin (L, Leu)

- lisin (K, Lys)

- metionin (M, Bertemu)

- fenilalanin (F, Phe)

- treonin (T, Thr)

- triptofan (W, Trp) dan

- valine (V, Val)

Asam amino non-esensial adalah 11:

- Alanine (A, Ala)

- arginin (R, Arg)

- asparagine (N, Asn)

- asam aspartat (D, Asp)

- sistein (C, Cys)

- asam glutamat (E, Glu)

- glutamin (Q, Gln)

- glisin (G, Gly)

- prolin (P, Pro)

- serine (S, Ser) dan

- tirosin (Y, Tyr)

Selain klasifikasi ini, 20 asam amino protein (yang membentuk protein) dapat dipisahkan menurut karakteristik gugus R-nya dalam:

- Asam amino non-polar atau alifatik : glisin, alanin, prolin, valin, leusin, isoleusin, dan metionin.

- Asam amino dengan gugus R aromatik : fenilalanin, tirosin, dan triptofan.

- Asam amino polar tidak bermuatan : serine, treonine, cysteine, asparagine dan glutamine.

- Asam amino polar bermuatan positif : lisin, histidin, dan arginin.

- Asam amino polar bermuatan negatif : asam aspartat dan asam glutamat.

20 asam amino protein

Berikut adalah uraian singkat tentang ciri dan fungsi utama dari masing-masing senyawa penting tersebut:

1. Glisin (Gly, G)

Inilah asam amino dengan struktur paling sederhana, karena gugus R-nya terdiri dari atom hidrogen (H), sehingga ukurannya juga kecil. Itu diisolasi untuk pertama kalinya pada tahun 1820 dari gelatin, tetapi juga sangat melimpah dalam protein yang membentuk sutra: fibroin .

Glycine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ini bukan asam amino esensial untuk mamalia, karena dapat disintesis oleh sel-sel hewan ini dari asam amino lain seperti serin dan treonin.

Ia berpartisipasi secara langsung dalam beberapa "saluran" dalam membran sel yang mengontrol perjalanan ion kalsium dari satu sisi ke sisi lain. Ini juga ada hubungannya dengan sintesis purin, porfirin dan beberapa neurotransmiter penghambat di sistem saraf pusat.

1. Alanine (Ala, A)

Asam amino yang disebut juga dengan asam 2-aminopropanoat ini memiliki struktur yang relatif sederhana, karena gugus R-nya terdiri dari gugus metil (-CH3) sehingga ukurannya juga cukup kecil.

Alanina (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ini adalah bagian dari banyak protein dan, karena dapat disintesis oleh sel-sel tubuh, ia tidak dianggap esensial, tetapi penting secara metabolik. Ini sangat melimpah di fibroin sutra, dari mana ia pertama kali diisolasi pada tahun 1879.

Alanine dapat disintesis dari piruvat, suatu senyawa yang dihasilkan oleh jalur metabolisme yang dikenal sebagai glikolisis , yang melibatkan pemecahan glukosa untuk memperoleh energi dalam bentuk ATP.

Ini berpartisipasi dalam siklus glukosa-alanin, yang terjadi antara hati dan jaringan hewan lainnya, dan yang merupakan jalur katabolik yang bergantung pada protein untuk pembentukan karbohidrat dan untuk produksi energi.

Ini juga merupakan bagian dari reaksi transaminasi, dalam glukoneogenesis dan dalam penghambatan enzim glikolitik piruvat kinase, serta dalam autofagi hati.

1. Prolin (Pro, P)

Prolin ( pyrrolidine-2-carboxylic acid ) merupakan asam amino yang memiliki struktur tertentu, karena gugus R-nya terdiri dari cincin pyrrolidine yang dibentuk oleh lima atom karbon yang saling terkait, termasuk atom karbon α.

Proline (Sumber: Pengunggah asli adalah Paginazero di Wikipedia Italia. / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Dalam banyak protein, struktur kaku asam amino ini sangat berguna untuk memperkenalkan "lilitan" atau "lipatan". Seperti halnya dengan serat kolagen pada kebanyakan hewan vertebrata, yang terdiri dari banyak residu prolin dan glisin.

Pada tumbuhan telah ditunjukkan bahwa ia berpartisipasi dalam pemeliharaan homeostasis seluler, termasuk keseimbangan redoks dan status energi. Ini dapat bertindak sebagai molekul pemberi sinyal dan memodulasi fungsi mitokondria yang berbeda, mempengaruhi proliferasi atau kematian sel, dll.

1. Valine (Val, V)

Ini adalah asam amino lain dengan gugus R alifatik, yang terdiri dari tiga atom karbon (CH3-CH-CH3). Nama IUPACnya adalah 2-3-amino-3-butanoic acid , meskipun dalam literatur juga dapat ditemukan sebagai asam α-aminovalerian .

Valine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Valine pertama kali dimurnikan pada tahun 1856 dari ekstrak air dari pankreas manusia, tetapi namanya diciptakan pada tahun 1906 karena kemiripan strukturnya dengan asam valerat yang diekstraksi dari beberapa tumbuhan.

Ini adalah asam amino esensial, karena tidak dapat disintesis oleh tubuh, meskipun tampaknya tidak melakukan banyak fungsi lain selain menjadi bagian dari struktur banyak protein globular.

Dari degradasinya, asam amino lain seperti glutamin dan alanin, misalnya, dapat disintesis.

1. Leusin (Leu, L)

Leusin adalah asam amino esensial lainnya dan merupakan bagian dari kelompok asam amino rantai cabang, bersama dengan valin dan isoleusin. Gugus R yang mencirikan senyawa ini merupakan gugus isobutil ( CH2-CH-CH3-CH3 ), sehingga sangat hidrofobik (menolak air).

Leucine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Itu ditemukan pada tahun 1819 sebagai bagian dari protein dari serat otot hewani dan wol domba.

Ini sangat melimpah dalam protein seperti hemoglobin dan berpartisipasi langsung dalam regulasi perputaran dan sintesis protein, karena merupakan asam amino aktif dari sudut pandang pensinyalan intraseluler dan ekspresi genetik. Dalam banyak kasus, ini adalah penambah rasa beberapa makanan.

1. Isoleusin (Ile, I)

Juga asam amino rantai cabang, isoleusin ditemukan pada tahun 1904 dari fibrin, protein yang terlibat dalam pembekuan darah.

Isoleusin (Sumber: Taekyubabo, melalui Wikimedia Commons)

Seperti leusin, ini adalah asam amino esensial, yang rantai sampingnya terdiri dari rantai cabang dari 4 atom karbon (CH3-CH-CH2-CH3).

Ini sangat umum dalam protein seluler, dan dapat mewakili lebih dari 10% beratnya. Ia juga bekerja dalam sintesis glutamin dan alanin, serta dalam keseimbangan asam amino rantai cabang.

1. Metionin (Bertemu, M)

Metionin, juga disebut asam γ-metiltiol-α-aminobutirat , adalah asam amino yang ditemukan selama dekade pertama abad ke-20, diisolasi dari kasein, protein yang ada dalam susu sapi.

Metionin (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ini adalah asam amino esensial, bersifat hidrofobik, karena gugus R-nya terdiri dari rantai alifatik dengan atom sulfur (-CH2-CH2-S-CH3).

Ini penting untuk sintesis banyak protein, termasuk hormon, protein dari kulit, rambut, dan kuku hewan. Dipasarkan dalam bentuk tablet yang berfungsi sebagai relaksan alami, berguna untuk tidur dan juga untuk menjaga kondisi rambut dan kuku yang baik.

1. Fenilalanin (Phe, F)

Fenilalanin atau asam β-fenil-α-aminopropionat , merupakan asam amino aromatik yang gugus R-nya berupa cincin benzen. Itu ditemukan pada tahun 1879 di sebuah tanaman dari keluarga Fabaceae dan hari ini dikenal sebagai bagian dari banyak resin alami seperti polistiren.

Phenylalanine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Sebagai asam amino hidrofobik, fenilalanin hadir di hampir semua domain hidrofobik protein. Di banyak tumbuhan, asam amino ini sangat penting untuk sintesis metabolit sekunder yang dikenal sebagai fenilpropanoid dan flavonoid.

Pada hewan, fenilalanin juga ditemukan di peptida yang sangat penting seperti vasopresin, melanotropin, dan enkefalin, semuanya penting untuk fungsi saraf.

1. Tirosin (Tyr, Y)

Tirosin ( asam β-parahydroxyphenyl-α-aminopropionic ) adalah asam amino aromatik lainnya, yang gugus R-nya adalah cincin aromatik yang terkait dengan gugus hidroksil (-OH), itulah sebabnya ia mampu berinteraksi dengan elemen yang berbeda. Itu ditemukan pada tahun 1846 dan umumnya diperoleh dari fenilalanin.

Tirosin (Sumber: NEUROtiker / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Ini bukan asam amino esensial, tetapi bisa terjadi jika jalur biosintetiknya gagal. Ini memiliki banyak fungsi dalam tubuh manusia, di antaranya keikutsertaannya sebagai substrat untuk sintesis neurotransmitter dan hormon seperti adrenalin dan hormon tiroid menonjol.

Ini penting untuk sintesis melanin, molekul yang memberi kita perlindungan terhadap sinar ultraviolet matahari. Ini juga berkontribusi pada produksi endorfin (pereda nyeri endogen) dan antioksidan seperti vitamin E.

Ini bertindak langsung dalam fosforilasi protein, serta penambahan gugus nitrogen dan sulfur.

1. Triptofan (Trp, W)

Asam amino ini, juga dikenal sebagai asam 2-amino-3-indolylpropionic , merupakan bagian dari gugus asam amino esensial dan juga merupakan asam amino aromatik, karena gugus R-nya terdiri dari gugus indol.

Triptofan (Sumber: Pengunggah asli adalah Paginazero di Wikipedia Italia. / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Fungsi utamanya pada hewan harus dilakukan, selain sintesis protein, dengan sintesis serotonin , neurotransmitter, dan melatonin , antioksidan yang juga bekerja dalam siklus tidur dan bangun.

Asam amino ini juga digunakan oleh sel sebagai prekursor pembentukan kofaktor NAD, yang berpartisipasi dalam beberapa reaksi enzimatik reduksi oksidasi.

Pada tumbuhan, triptofan adalah salah satu prekursor utama untuk sintesis hormon auksin tumbuhan , yang berpartisipasi dalam pengaturan pertumbuhan, perkembangan, dan fungsi fisiologis lainnya dalam organisme ini.

1. Serine (Ser, S)

Serin, atau asam 2-amino-3-hidroksipropanoat , adalah asam amino nonesensial yang dapat diproduksi dari glisin. Gugus R-nya adalah alkohol dengan rumus -CH2OH, jadi ini adalah asam amino polar tanpa muatan.

Serina (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ini secara fungsional penting dalam banyak protein esensial dan diperlukan untuk metabolisme lemak, asam lemak, dan membran sel. Berpartisipasi dalam pertumbuhan otot dan kesehatan sistem kekebalan mamalia.

Fungsinya juga terkait dengan sintesis sistein, purin dan pirimidin (basa nitrogen), ceramide, dan fosfatidilserin (membran fosfolipid). Pada bakteri ia berpartisipasi dalam sintesis triptofan dan ruminansia dalam glukoneogenesis.

Ini adalah bagian dari situs aktif enzim dengan aktivitas hidrolitik yang dikenal sebagai protease serin dan juga berpartisipasi dalam fosforilasi protein lain.

1. Treonina (Thr, T)

Treonine atau threo-Ls-α-amino-β-butyric acid adalah asam amino esensial lain yang merupakan bagian dari sejumlah besar protein seluler pada hewan dan tumbuhan. Itu adalah salah satu asam amino terakhir yang ditemukan (1936) dan memiliki banyak fungsi penting dalam sel, termasuk:

- Ini adalah situs pengikatan untuk rantai karbohidrat glikoprotein

- Ini adalah situs pengenalan protein kinase dengan fungsi tertentu

- Ini adalah bagian dari protein penting seperti yang membentuk enamel gigi, elastin dan kolagen, serta bagian lain dari sistem saraf

- Secara farmakologis digunakan sebagai suplemen makanan, anxiolytic dan antidepresan

Threonine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Gugus R treonin, seperti serin, mengandung gugus -OH, jadi ini adalah alkohol dengan struktur -CH-OH-CH3.

1. Sistein (Cys, C)

Asam amino non-esensial ini ditemukan pada tahun 1810 sebagai penyusun utama protein yang ditemukan di tanduk berbagai hewan.

Sistein (Sumber: Pengunggah asli adalah Paginazero di Wikipedia Italia. / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Gugus R-nya terdiri dari gugus tiol atau sulfhidril (-CH2-SH), sehingga sangat penting untuk pembentukan jembatan disulfida intra dan antarmolekul di tempat protein itu ditemukan, yang sangat penting untuk pembentukan struktur. tiga dimensi ini.

Asam amino ini juga terlibat dalam sintesis glutathione, metionin, asam lipoat, tiamin, koenzim A, dan banyak molekul penting secara biologis lainnya. Selain itu, ini adalah bagian dari keratin, protein struktural yang sangat melimpah pada hewan.

1. Asparagine (Asn, N)

Asparagine adalah asam amino non-esensial, yang termasuk dalam kelompok asam amino polar yang tidak bermuatan. Ini adalah asam amino pertama yang ditemukan (1806), diisolasi dari jus asparagus.

Asparagine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Hal ini ditandai dengan gugus R adalah karboksamida (-CH2-CO-NH2), sehingga dapat dengan mudah membentuk ikatan hidrogen.

Ini aktif dalam metabolisme sel dan fisiologi tubuh hewan. Ia bekerja dalam regulasi ekspresi gen dan sistem kekebalan, selain berpartisipasi dalam sistem saraf dan detoksifikasi amonia.

1. Glutamin (Gln, G)

Gugus R glutamin dijelaskan oleh beberapa penulis sebagai amida rantai samping asam glutamat (-CH2-CH2-CO-NH2). Ini bukan asam amino esensial, karena ada rute untuk biosintesisnya dalam sel hewan.

Glutamin (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ia berpartisipasi langsung dalam pergantian protein dan dalam pensinyalan sel, dalam ekspresi gen dan dalam sistem kekebalan mamalia. Ini dianggap sebagai "bahan bakar" untuk sel yang berkembang biak dan memiliki fungsi sebagai penghambat kematian sel.

Glutamin juga terlibat dalam sintesis purin, pirimidin, ornithine, citrulline, arginine, proline, dan asparagine.

1. Lisin (Lys, K)

Lysine atau ε-aminocaproic acid adalah asam amino esensial untuk manusia dan hewan lainnya. Itu ditemukan pada tahun 1889 sebagai bagian dari kasein, gelatin, albumin telur, dan protein hewani lainnya.

Lysine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Pada gugus R lisin memiliki gugus amino bermuatan positif (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +) yang dicirikan oleh hidrofobisitasnya.

Ini tidak hanya bertindak sebagai mikronutrien untuk sel-sel dalam tubuh, tetapi juga merupakan metabolit untuk berbagai jenis organisme. Ini penting untuk pertumbuhan dan pembentukan kembali otot dan juga tampaknya memiliki aktivitas antivirus, dalam metilasi protein, dan modifikasi lainnya.

1. Histidin (Nya, H)

Ini adalah asam amino "semi-esensial", karena ada rute untuk sintesisnya pada manusia dewasa, tetapi mereka tidak selalu memenuhi kebutuhan tubuh.

Histidine (Sumber: NEUROtiker / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Ini adalah asam amino polar yang memiliki gugus R yang dikenal sebagai imidazolium, yang memiliki struktur siklik dengan dua atom nitrogen yang karakteristiknya memungkinkannya untuk berpartisipasi dalam reaksi enzimatik yang berbeda di mana transfer proton terjadi.

Histidin berpartisipasi dalam metilasi protein, merupakan bagian dari struktur hemoglobin (protein yang membawa oksigen dalam darah hewan), berada di beberapa dipeptida antioksidan dan merupakan prekursor molekul penting lainnya seperti histamin.

1. Arginine (Arg, R)

Asam amino bermuatan positif ini pertama kali diisolasi pada tahun 1895 dari protein tanduk beberapa hewan. Ini bukan asam amino esensial, tetapi sangat penting untuk sintesis urea, salah satu cara nitrogen diekskresikan pada hewan.

Arginine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Kelompok R-nya adalah -CH2-CH2-CH2-NH-C-NH-NH2 dan bertindak sebagai antioksidan, pengatur sekresi hormonal, detoksifikasi amonium, pengatur ekspresi gen, reservoir nitrogen, dalam metilasi protein, dll. .

1. Asam aspartat (Asp, D)

Asam aspartat memiliki satu gugus R dengan gugus karboksil kedua (-CH2-COOH) dan merupakan bagian dari gugus asam amino bermuatan negatif.

Asam aspartat (Sumber: Pengunggah asli adalah Paginazero di Wikipedia Italia. / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Fungsi utamanya berkaitan dengan sintesis purin, pirimidin, asparagin, dan arginin. Ini berpartisipasi dalam reaksi transaminasi, dalam siklus urea dan dalam sintesis inositol.

1. Asam glutamat (Glu, E)

Itu juga termasuk dalam kelompok asam amino bermuatan negatif, dengan gugus R dengan struktur -CH2-CH2-COOH, sangat mirip dengan asam aspartat. Ini ditemukan pada tahun 1866 dari gluten gandum terhidrolisis dan dikenal sebagai bagian dari banyak protein umum di banyak makhluk hidup.

Asam glutamat (Sumber: Borb, via Wikimedia Commons)

Asam amino nonesensial ini memiliki banyak fungsi penting dalam sel hewan, terutama dalam sintesis glutamin dan arginin, dua asam amino protein lainnya.

Selain itu, ia merupakan mediator penting dari transmisi sinyal rangsang di sistem saraf pusat hewan vertebrata, sehingga keberadaannya dalam protein tertentu sangat penting untuk fungsi otak, untuk perkembangan kognitif, memori, dan pembelajaran.

Referensi

1. Fonnum, F. (1984). Glutamat: neurotransmitter di otak mamalia. Jurnal Neurokimia, 18 (1), 27-33.
2. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
3. Szabados, L., & Savoure, A. (2010). Prolin: asam amino multifungsi. Tren dalam ilmu tanaman, 15 (2), 89-97.
4. Wu, G. (2009). Asam amino: metabolisme, fungsi, dan nutrisi. Asam amino, 37 (1), 1-17.
5. Wu, G. (2013). Asam amino: biokimia dan nutrisi. CRC Press.