20 asam amino dan strukturnya
Apa itu asam amino?
asam amino yang senyawa organik bahwa protein bentuk yang amino rantai asam. Seperti namanya, mereka mengandung gugus basa (amino, NH2) dan gugus asam (karboksil, COOH).
Subunit ini adalah kunci untuk pembentukan ratusan ribu protein yang berbeda dalam organisme yang berbeda seperti bakteri dan gajah atau jamur dan pohon.
Lebih dari 200 asam amino yang berbeda telah dijelaskan, tetapi para ahli dari subjek telah menentukan bahwa protein dari semua makhluk hidup (sederhana atau kompleks) selalu terdiri dari 20 yang sama, yang bergabung bersama untuk membentuk urutan linier yang khas.
Karena semua asam amino memiliki “tulang punggung” utama yang sama, rantai sampingnyalah yang membedakannya; oleh karena itu, molekul-molekul ini dapat dianggap sebagai “abjad” 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 -karbon (20 asam amino yang umum adalah asam -amino).
-karbon 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 masing-masing asam amino yang bersangkutan.
Bagaimana klasifikasi asam amino?
20 asam amino yang paling umum, yaitu asam amino protein, dapat dibagi menjadi dua kelompok: esensial dan non-esensial. Non-esensial disintesis oleh tubuh manusia, tetapi esensial harus diperoleh dengan makanan dan diperlukan untuk fungsi sel.
penting asam amino bagi manusia dan hewan lainnya adalah 9:
– histidin (H, His)
– isoleusin (I, Ile)
– leusin (L, Leu)
– lisin (K, Lys)
– metionin (M, Met)
– fenilalanin (F, Phe)
– treonin (T, Thr)
– triptofan (W, Trp) dan
– valin (V, Val)
Asam amino non-esensial adalah 11:
– Alanin (A, Ala)
– arginin (R, Arg)
– asparagin (N, Asn)
– asam aspartat (D, Asp)
– sistein (C, Cys)
– asam glutamat (E, Glu)
-glutamin (Q, Gln)
– glisin (G, Gly)
– prolin (P, Pro)
– serin (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 : serin, treonin, sistein, asparagin dan glutamin.
– Asam amino polar bermuatan positif : lisin, histidin dan arginin.
– Asam amino polar bermuatan negatif : asam aspartat dan asam glutamat.
20 protein asam amino
Berikut adalah uraian singkat tentang ciri-ciri utama dan fungsi masing-masing senyawa penting tersebut:
satu. Glisin (Gly, G)
Ini adalah 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 berlimpah 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.
Ini berpartisipasi secara langsung dalam beberapa “saluran” di membran sel yang mengontrol perjalanan ion kalsium dari satu sisi ke sisi lain. Ini juga berkaitan dengan sintesis purin, porfirin, dan beberapa neurotransmiter penghambat di sistem saraf pusat .
dua. Alanin (Ala, A)
Asam amino ini, juga dikenal sebagai asam 2-aminopropanoat , 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, itu tidak dianggap penting, tetapi penting secara metabolik. Ini sangat berlimpah dalam fibroin sutra, dari mana ia pertama kali diisolasi pada tahun 1879.
Alanin dapat disintesis dari piruvat, senyawa yang dihasilkan oleh jalur metabolisme yang dikenal sebagai glikolisis , yang terdiri dari pemecahan glukosa untuk mendapatkan energi dalam bentuk ATP.
Ini berpartisipasi dalam siklus glukosa-alanin, yang terjadi antara hati dan jaringan lain dari hewan, dan yang merupakan jalur katabolik yang bergantung pada protein untuk pembentukan karbohidrat dan untuk memperoleh energi.
Ini juga merupakan bagian dari reaksi transaminasi, dalam glukoneogenesis dan dalam penghambatan enzim glikolitik piruvat kinase, serta dalam autofagi hati.
3. Prolin (Pro, P)
Prolin ( asam pirolidin-2-karboksilat ) adalah asam amino yang memiliki struktur tertentu, karena gugus R-nya terdiri dari cincin pirolidin, yang dibentuk oleh lima atom karbon yang dihubungkan bersama, termasuk atom karbon .
prolin
Dalam banyak protein, struktur kaku asam amino ini sangat berguna untuk memperkenalkan “liku-liku” atau “lipatan”. Seperti halnya serat kolagen pada sebagian besar 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 keadaan energi. Ini dapat bertindak sebagai molekul pensinyalan dan memodulasi fungsi mitokondria yang berbeda, mempengaruhi proliferasi atau kematian sel, dll.
Empat. Valin (Val, V)
Ini adalah asam amino lain dengan gugus R alifatik, yang terdiri dari tiga atom karbon (CH3-CH-CH3). Nama IUPAC-nya adalah asam 2-3-amino-3-butanoat , meskipun juga dapat ditemukan dalam literatur sebagai asam -aminovalerian .
Valin (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)
Valin pertama kali dimurnikan pada tahun 1856 dari ekstrak air dari pankreas manusia, tetapi namanya diciptakan pada tahun 1906 karena kesamaan strukturalnya dengan asam valerat yang diekstraksi dari beberapa tanaman.
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.
5. Leusin (Leu, L)
Leusin adalah asam amino esensial lain dan merupakan bagian dari kelompok asam amino rantai bercabang, bersama dengan valin dan isoleusin. Gugus R yang mencirikan senyawa ini adalah gugus isobutil ( CH2-CH-CH3-CH3 ), sehingga sangat hidrofobik (menolak air).
Leusin (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)
Ditemukan pada tahun 1819 sebagai bagian dari protein serat otot hewan dan wol domba.
Ini sangat berlimpah dalam protein seperti hemoglobin dan berpartisipasi langsung dalam regulasi pergantian dan sintesis protein, karena merupakan asam amino aktif dari sudut pandang pensinyalan intraseluler dan ekspresi genetik. Dalam banyak kasus itu adalah penambah rasa untuk beberapa makanan.
6. 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, itu adalah asam amino esensial, yang rantai sampingnya terdiri dari rantai bercabang dari 4 atom karbon (CH3-CH-CH2-CH3).
Ini sangat umum dalam protein seluler, dan dapat mewakili lebih dari 10% dari beratnya . Ia juga bekerja dalam sintesis glutamin dan alanin, serta dalam keseimbangan asam amino rantai cabang.
7. Metionin (Bertemu, M)
Metionin, juga disebut asam -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 belerang (-CH2-CH2-S-CH3).
Hal ini penting untuk sintesis banyak protein, termasuk hormon, protein dari kulit, rambut dan kuku hewan. Ini dipasarkan dalam bentuk tablet yang bekerja sebagai relaksan alami, berguna untuk tidur dan, di samping itu, untuk menjaga kondisi rambut dan kuku yang baik.
8. Fenilalanin (Phe, F)
Fenilalanin atau asam -fenil-α-aminopropionat , adalah asam amino aromatik yang gugus R-nya berupa cincin benzena. Ditemukan pada tahun 1879 di tanaman keluarga Fabaceae dan hari ini dikenal sebagai bagian dari banyak resin alami seperti polistirena.
Fenilalanin (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)
Sebagai asam amino hidrofobik, fenilalanin hadir di hampir semua domain hidrofobik protein. Pada banyak tanaman, asam amino ini penting untuk sintesis metabolit sekunder yang dikenal sebagai fenilpropanoid dan flavonoid.
Pada hewan, fenilalanin juga ditemukan dalam peptida yang sangat penting seperti vasopresin, melanotropin, dan enkephalin, semuanya penting untuk fungsi saraf.
9. Tirosin (Tyr, Y)
Tirosin ( asam -parahidroksifenil-α-aminopropionat ) adalah asam amino aromatik lainnya, yang gugus R-nya merupakan cincin aromatik yang terkait dengan gugus hidroksil (-OH), itulah sebabnya ia mampu berinteraksi dengan unsur yang berbeda. Ditemukan pada tahun 1846 dan umumnya diperoleh dari fenilalanin.
Tirosin (Sumber: NEUROtiker / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)
Ini bukan asam amino esensial, tetapi bisa jika jalur biosintesisnya gagal. Ini memiliki banyak fungsi dalam tubuh manusia, di antaranya adalah partisipasinya sebagai substrat untuk sintesis neurotransmiter dan hormon seperti adrenalin dan hormon tiroid.
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 dalam penambahan kelompok nitrogen dan belerang.
10. Triptofan (Trp, W)
Asam amino ini, juga dikenal sebagai asam 2-amino-3-indolilpropionat , merupakan bagian dari kelompok asam amino esensial dan juga merupakan asam amino aromatik, karena gugus R-nya terdiri dari gugus indol.
Tryptophan (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 berfungsi dalam siklus tidur dan bangun.
Asam amino ini juga digunakan oleh sel sebagai prekursor untuk pembentukan kofaktor NAD, yang berpartisipasi dalam beberapa reaksi enzimatik oksidasi-reduksi.
Pada tumbuhan, triptofan adalah salah satu prekursor utama untuk sintesis hormon tanaman auksin , yang berpartisipasi dalam pengaturan pertumbuhan, perkembangan dan fungsi fisiologis lainnya dalam organisme ini.
sebelas. Serina (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, sehingga merupakan asam amino polar tanpa muatan.
Serina (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)
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.
Fungsi mereka juga terkait dengan sintesis sistein, purin dan pirimidin (basa nitrogen), ceramide, dan phosphatidylserine (suatu membran fosfolipid). Pada bakteri ia berpartisipasi dalam sintesis triptofan dan pada 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.
12. Treonin (Thr, T)
Asam treonin atau threo-Ls-α-amino-β-butirat 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 spesifik
– Ini adalah bagian dari protein penting seperti yang membentuk email gigi, elastin dan kolagen, serta yang lain dari sistem saraf
– Secara farmakologi digunakan sebagai suplemen makanan, ansiolitik dan antidepresan
Threonine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)
Gugus R treonin, seperti halnya serin, mengandung gugus -OH, sehingga merupakan alkohol dengan struktur -CH-OH-CH3.
13. Sistein (Cys, C)
Asam amino non-esensial ini ditemukan pada tahun 1810 sebagai penyusun utama protein yang ditemukan di tanduk berbagai hewan.
Sistein
Gugus R-nya terdiri dari gugus tiol atau sulfhidril (-CH2-SH), sehingga sangat penting untuk pembentukan jembatan disulfida intra dan intermolekul dalam protein tempat ia 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 lainnya secara biologis. Selain itu, ini adalah bagian dari keratin, protein struktural yang sangat melimpah pada hewan.
14. Asparagin (Asn, N)
Asparagin adalah asam amino non-esensial, termasuk dalam kelompok asam amino polar tidak bermuatan. Ini adalah asam amino pertama yang ditemukan (1806), diisolasi dari jus asparagus.
Asparagin (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 dalam detoksifikasi amonia.
limabelas. 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)
Ini berpartisipasi langsung dalam pergantian protein dan sinyal seluler, dalam ekspresi gen dan dalam sistem kekebalan mamalia. Ini dianggap sebagai “bahan bakar” untuk sel yang berkembang biak dan berfungsi sebagai penghambat kematian sel.
Glutamin juga terlibat dalam sintesis purin, pirimidin, ornitin, sitrulin, arginin, prolin, dan asparagin.
16. Lisin (Lys, K)
Lysine atau asam -aminocaproic adalah asam amino esensial bagi manusia dan hewan lainnya. Ditemukan pada tahun 1889 sebagai bagian dari kasein, gelatin, albumin telur, dan protein hewani lainnya.
Lisin (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)
Pada gugus R-nya, lisin memiliki gugus amino bermuatan positif (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +) yang dicirikan oleh hidrofobisitasnya.
Tidak hanya bertindak sebagai mikronutrien untuk sel-sel dalam tubuh, itu juga merupakan metabolit untuk berbagai jenis organisme. Hal ini penting untuk pertumbuhan otot dan recaraling dan juga tampaknya memiliki aktivitas antivirus, dalam metilasi protein, dan modifikasi lainnya.
17. Histidin (His, H)
Ini adalah asam amino “semi-esensial”, karena ada rute untuk sintesisnya pada manusia dewasa, tetapi mereka tidak selalu memenuhi kebutuhan tubuh.
histidin
Ini adalah asam amino polar yang memiliki gugus R yang dikenal sebagai imidazolium, yang memiliki struktur siklik dengan dua atom nitrogen yang karakteristiknya memungkinkan 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), dalam beberapa dipeptida antioksidan dan merupakan prekursor molekul penting lainnya seperti histamin.
18. Arginin (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 di mana nitrogen diekskresikan pada hewan.
Arginin (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)
Gugus R-nya adalah -CH2-CH2-CH2-NH-C-NH-NH2 dan bertindak sebagai antioksidan, pengatur sekresi hormon, detoksifikasi amonium, pengatur ekspresi gen, reservoir nitrogen, dalam metilasi protein, dll. .
19. 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
Fungsi utamanya berkaitan dengan sintesis purin, pirimidin, asparagin, dan arginin. Ini berpartisipasi dalam reaksi transaminasi, dalam siklus urea dan dalam sintesis inositol.
dua puluh. 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. Ditemukan pada tahun 1866 dari gluten gandum terhidrolisis dan dikenal sebagai bagian dari banyak protein umum di banyak makhluk hidup.
Asam glutamat (Sumber: Borb, melalui 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 dalam sistem saraf pusat hewan vertebrata, sehingga kehadirannya dalam protein tertentu sangat penting untuk fungsi otak, untuk perkembangan kognitif, memori dan pembelajaran.
Referensi
- Fonnum, F. (1984). Glutamat: neurotransmitter di otak mamalia. Jurnal Neurokimia, 18 (1), 27-33.
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
- Szabados, L., & Savoure, A. (2010). Prolin: asam amino multifungsi. Tren dalam ilmu tanaman, 15 (2), 89-97.
- Wu, G. (2009). Asam amino: metabolisme, fungsi, dan nutrisi. Asam amino, 37 (1), 1-17.
- Wu, G. (2013). Asam amino: biokimia dan nutrisi. CRC Pers.
