PERKEMBANGAN BIOLOGI MOLEKULER
Perkembangan Biologi Molekuler
Ruang Lingkup, Perkembangan, dan Hubungan dengan Ilmu Lain
Biologi Molekuler adalah cabang ilmu pengetahuan yang menilik hubungan antara struktur serta fungsi molekul-molekul biologi dan donasi hubungan tadi terhadap aplikasi dan pengendalian banyak sekali proses biokimia. Secara lebih ringkas bisa dikatakan bahwa Biologi Molekuler menyelidiki dasar-dasar molekuler setiap kenyataan hayati. Oleh karenanya, materi kajian utama di dalam ilmu ini adalah makromolekul hayati, khususnya asam nukleat, serta proses pemeliharaan, transmisi, dan ekspresi kabar biologi yang meliputi replikasi, transkripsi, dan translasi.
Meskipun sebagai cabang ilmu pengetahuan tergolong nisbi masih baru, Biologi Molekuler telah mengalami perkembangan yg sangat pesat semenjak 3 dasawarsa yang lalu. Perkembangan ini terjadi saat banyak sekali sistem hayati, khususnya mekanisme alih informasi hayati, pada bakteri serta bakteriofag dapat diungkapkan. Begitu jua, berkembangnya teknologi DNA rekombinan, atau dikenal jua menjadi rekayasa genetika, dalam tahun 1970-an telah memberikan donasi yg sangat besar bagi perkembangan Biologi Molekuler. Pada kenyataannya banyak sekali teknik eksperimental baru yg terkait dengan manipulasi DNA memang sebagai landasan bagi perkembangan ilmu ini.
Biologi Molekuler sebenarnya merupakan ilmu multidisiplin yang melintasi sejumlah disiplin ilmu terutama Biokimia, Biologi Sel, dan Genetika. Akibatnya, tak jarang terjadi tumpang tindih di antara materi-materi yg dibahas meskipun seharusnya terdapat batas-batas yang memisahkannya. Sebagai contoh, reaksi metabolisme yang diatur oleh pengaruh konsentrasi reaktan dan produk merupakan materi kajian Biokimia. Tetapi, apabila reaksi ini dikatalisis oleh sistem enzim yang mengalami perubahan struktur, maka kajiannya termasuk pada lingkup Biologi Molekuler. Demikian jua, struktur komponen intrasel dipelajari di dalam Biologi Sel, tetapi keterkaitannya menggunakan struktur dan fungsi molekul kimia pada dalam sel adalah cakupan studi Biologi Molekuler. Komponen serta proses replikasi DNA dipelajari di dalam Genetika, namun macam-macam enzim DNA polimerase beserta kegunaannya masing-masing dipelajari pada dalam Biologi Molekuler.
Beberapa proses hayati yg dibahas di pada Biologi Molekuler bersifat sirkuler. Untuk mengusut replikasi DNA, contohnya, kita usahakan perlu memahami mekanisme pembelahan sel. Namun sebaliknya, alangkah baiknya jika pengetahuan tentang replikasi DNA telah dikuasai terlebih dahulu sebelum kita memeriksa pembelahan sel.
Tinjauan Sekilas mengenai Sel
Oleh karena sebagian besar makromolekul hayati terdapat di pada sel, maka kita perlu melihat kembali sekilas tentang sel, terutama dalam kaitannya sebagai dasar klasifikasi organisme. Berdasarkan atas struktur selnya, secara garis akbar organisme dapat dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu prokariot dan eukariot. Di antara ke 2 grup ini terdapat gerombolan peralihan yang dinamakan Archaebacteria atau Archaea.
Prokariot
Prokariot merupakan bentuk sel organisme yang paling sederhana menggunakan diameter berdasarkan 1 hingga 10 µm. Struktur selnya diselimuti oleh membran plasma (membran sel) yg tersusun dari lemak lapis ganda. Di sela-sela lapisan lemak ini terdapat sejumlah protein integral yang memungkinkan terjadinya lalu lintas molekul-molekul eksklusif berdasarkan dalam serta ke luar sel. Kebanyakan prokariot jua mempunyai dinding sel yang bertenaga pada luar membran plasma buat melindungi sel berdasarkan lisis, terutama ketika sel berada pada dalam lingkungan dengan osmolaritas rendah.
Bagian pada sel secara holistik dinamakan sitoplasma atau sitosol. Di dalamya masih ada sebuah kromosom haploid sirkuler yang dimampatkan pada suatu nukleoid (nukleus semu), beberapa ribosom (tempat berlangsungnya sintesis protein), dan molekul RNA. Kadang-kadang bisa pula dijumpai adanya plasmid (molekul DNA sirkuler di luar kromosom). Beberapa pada antara molekul protein yang terlibat pada berbagai reaksi metabolisme sel nampak melekat pada membran plasma, tetapi tidak terdapat struktur organel subseluler yg menggunakan kentara memisahkan berlangsungnya masing-masing proses metabolisme tersebut.
Permukaan sel prokariot adakalanya membawa sejumlah struktur berupa rambut-rambut pendek yang dinamakan pili dan beberapa struktur rambut panjang yang dinamakan flagela. Pili memungkinkan sel buat melekat dalam sel atau permukaan lainnya, sedangkan flagela dipakai untuk berenang bila sel berada di pada media cair.
Sebagian akbar prokariot bersifat uniseluler meskipun terdapat pula beberapa yang mempunyai bentuk multiseluler dengan sel-sel yg melakukan fungsi-fungsi spesifik. Prokariot dapat dibagi menjadi dua subdivisi, yaitu Eubacteria serta Archaebacteria atau Archaea. Namun, di atas telah disinggung bahwa Archaea adalah kelompok peralihan antara prokariot dan eukariot. Dilihat menurut struktur selnya, Archaea termasuk pada gerombolan prokariot, tetapi evolusi molekul rRNA-nya menampakan bahwa Archaea lebih mendekati eukariot.
Perbedaan antara Eubacteria dan Archaea terutama terletak dalam sifat biokimianya. Misalnya, Eubacteria mempunyai ikatan ester dalam lapisan lemak membran plasma, sedangkan dalam Archaea ikatan tadi berupa ikatan eter.
Salah satu contoh Eubacteria (bakteri), Escherichia coli, mempunyai ukuran genom (kandungan DNA) sebesar 4.600 kilobasa (kb), suatu informasi genetik yang mencukupi buat buatan lebih kurang tiga.000 protein. Aspek biologi molekuler spesies bakteri ini sudah sangat banyak dipelajari. Sementara itu, genom bakteri yg paling sederhana, Mycoplasma genitalium, hanya terdiri atas 580 kb DNA, suatu jumlah yang hanya relatif untuk menyandi lebih kurang 470 protein. Dengan protein sesedikit ini spesies bakteri tadi mempunyai kemampuan metabolisme yg sangat terbatas.
Kelompok Archaea umumnya menempati tempat asal ekstrim seperti suhu serta salinitas tinggi. Salah satu contoh Archaea, Methanocococcus jannaschii, memiliki genom sebanyak 1.740 kb yg menyandi 1.738 protein. Bagian genom yang terlibat pada produksi tenaga serta metabolisme cenderung menyerupai prokariot, sedangkan bagian genom yg terlibat dalam replikasi, transkripsi, serta translasi cenderung menyerupai eukariot.
Gambar Diagram skematik sel prokariot
Eukariot
Secara taksonomi eukariot dikelompokkan sebagai empat kingdom, masing-masing hewan (animalia), tumbuhan (plantae), fungi (jamur), serta protista, yang terdiri atas alga dan protozoa. Salah satu karakteristik sel eukariot merupakan adanya organel-organel subseluler dengan fungsi-fungsi metabolisme yg telah terspesialisasi. Tiap organel ini terbungkus dalam suatu membran. Sel eukariot dalam biasanya lebih akbar daripada sel prokariot. Diameternya berkisar menurut 10 hingga 100 µm. Seperti halnya sel prokariot, sel eukariot diselimuti sang membran plasma. Pada tanaman serta kebanyakan fungi serta protista masih ada juga dinding sel yang bertenaga pada sebelah luar membran plasma. Di pada sitoplasma sel eukariot selain terdapat organel serta ribosom, pula dijumpai adanya serabut-serabut protein yang dianggap sitoskeleton. Serabut-serabut yang terutama berfungsi buat mengatur bentuk dan konvoi sel ini terdiri atas mikrotubul (tersusun dari tubulin) dan mikrofilamen (tersusun dari aktin).
.jpg "Perkembangan Biologi Molekuler")
Gambar Diagram skematik sel eukariot (hewan)
Sebagian besar organisme eukariot bersifat multiseluler dengan grup-kelompok sel yang mengalami diferensiasi selama perkembangan individu. Peristiwa ini terjadi karena pembelahan mitosis akan menghasilkan sejumlah sel dengan perubahan pola ekspresi gen sehingga memiliki fungsi yg berbeda dengan sel asalnya. Dengan demikian, kandungan DNA dalam sel-sel yang mengalami diferensiasi sebenarnya hampir selalu sama, namun gen-gen yg diekspresikan tidak sama antara satu dan lainnya.
Diferensiasi diatur oleh gen-gen pengatur perkembangan. Mutasi yg terjadi dalam gen-gen ini bisa menyebabkan abnormalitas fenotipe individu, contohnya tumbuhnya kaki di tempat yang seharusnya dipakai buat antena dalam lalat Drosophila. Tetapi, justru menggunakan memeriksa mutasi dalam gen-gen pengatur perkembangan, kita dapat memahami berlangsungnya proses perkembangan embrionik.
Pada organisme multiseluler koordinasi aktivitas sel di antara berbagai jaringan serta organ diatur sang adanya komunikasi di antara sel-sel tersebut. Hal ini melibatkan molekul-molekul frekuwensi misalnya neurotransmiter, hormon, serta faktor pertumbuhan yang disekresikan oleh suatu jaringan serta diteruskan pada jaringan lainnya melalui reseptor yang masih ada pada bagian atas sel.
Organel subseluler
Pada eukariot terdapat sejumlah organel subseluler seperti nukleus, mitokondria, kloroplas, retikulum endoplasmik, dan mikrobodi. Masing-masing akan kita bicarakan sepintas berikut adalah.
Nukleus mengandung sekumpulan DNA seluler yang dikemas dalam beberapa kromosom. Di dalam nukleus terjadi transkripsi DNA menjadi RNA serta prosesing RNA. Selain DNA, pada pada nukleus jua terdapat nukleolus yang merupakan tempat berlangsungnya sintesis rRNA serta perakitan ribosom secara parsial.
Mitokondria adalah tempat berlangsungnya respirasi seluler, yg melibatkan oksidasi nutrien menjadi CO2 dan air menggunakan membebaskan molekul ATP. Secara evolusi organel ini dari menurut simbion-simbion prokariotik yg tetap mempertahankan beberapa DNA, RNA, dan mesin buatan proteinnya. Meskipun demikian, sebagian akbar proteinnya disandi oleh DNA di dalam nukleus. Sementara itu, kloroplas merupakan tempat berlangsungnya proses fotosintesis pada tanaman dan alga. Pada dasarnya kloroplas memiliki struktur yang menyerupai mitokondria menggunakan sistem membran tilakoid yg berisi klorofil. Seperti halnya mitokondria, kloroplas pula memiliki DNA sendiri sebagai akibatnya kedua organel ini tak jarang dinamakan organel otonom.
Retikulum endoplasmik adalah sistem membran sitoplasmik yang meluas serta menyambung menggunakan membran nukleus. Ada dua macam retikulum endoplasmik, yaitu retikulum endoplasmik halus yang membawa poly enzim untuk reaksi biosintesis lemak serta metabolisme xenobiotik serta retikulum endoplasmik kasar yang membawa sejumlah ribosom buat sintesis protein membran. Protein-protein ini diangkut melalui vesikula transpor menuju kompleks Golgi buat prosesing lebih lanjut serta pemilahan sinkron menggunakan tujuan akhirnya masing-masing.
Mikrobodi terdiri atas lisosom, peroksisom, serta glioksisom. Lisosom berisi enzim-enzim hidrolitik yang dapat memecah karbohidrat, lemak, protein, serta asam nukleat. Organel ini bekerja menjadi sentra pendaurulangan makromolekul yg berasal berdasarkan luar sel atau organel-organel lain yg rusak. Sementara itu, peroksisom berisi enzim-enzim yang dapat mendegradasi hidrogen peroksida dan radikal bebas yang sangat reaktif. Glioksisom merupakan peroksisom dalam flora yg mengalami spesialisasi menjadi tempat berlangsungnya reaksi siklus glioksilat.
Makromolekul
Secara garis akbar makromolekul hayati mencakup polisakarida, lemak, protein, serta asam nukleat. Selain itu, terdapat juga makromolekul kompleks, yang adalah adonan dua atau lebih di antara makromolekul tersebut.
Polisakarida
Polisakarida adalah polimer beberapa gula sederhana yg satu sama lain secara kovalen dihubungkan melalui ikatan glikosidik. Makromolekul ini terutama berfungsi sebagai cadangan kuliner serta materi struktural.
Selulosa serta pati (amilum) sangat poly dijumpai pada tumbuhan. Kedua-duanya merupakan polimer glukosa, namun berbeda macam ikatan glikosidiknya. Pada selulosa monomer-monomer glukosa satu sama lain dihubungkan secara linier oleh ikatan 1,4 b glikosidik, sedangkan pada amilum ada 2 macam ikatan glikosidik lantaran amilum mempunyai 2 komponen, yaitu a-amilosa dan amilopektin. Monomer-monomer glukosa dalam a-amilosa dihubungkan sang ikatan 1,4 a glikosidik, sedangkan dalam amilopektin, yang merupakan rantai cabang amilum, ikatannya adalah 1,6 a glikosidik.
Pada flora selulosa adalah komponen utama penyusun struktur dinding sel. Sekitar 40 rantai molekul selulosa tersusun paralel membangun lembaran-lembaran horizontal yg dihubungkan oleh ikatan hidrogen sebagai akibatnya menghasilkan serabut-serabut tak larut yg sangat kuat. Sementara itu, amilum berguna sebagai cadangan kuliner yg dapat dijumpai dalam bentuk butiran-butiran besar pada dalam sel. Adanya 2 macam ikatan glikosidik dalam amilum menjadikan molekul ini nir dapat dikemas menggunakan konformasi yg kompak. Oleh karenanya, amilum mudah larut pada pada air.
Fungi dan beberapa jaringan hewan menyimpan cadangan kuliner glukosa dalam bentuk glikogen, yang memiliki ikatan glikosidik misalnya dalam amilopektin. Polisakarida lainnya, kitin merupakan komponen primer penyusun dinding sel fungi serta eksoskeleton dalam serangga dan Crustacea. Kitin memiliki struktur molekul menyerupai selulosa, hanya saja monomernya berupa N-asetilglukosamin. Mukopolisakarida (glikosaminoglikan) membentuk larutan misalnya gel yg di dalamnya terdapat protein-protein serabut dalam jaringan ikat.
Penentuan struktur polisakarida berukuran besar sangatlah rumit lantaran berukuran dan komposisinya sangat bervariasi. Selain itu, tidak sinkron dengan protein serta asam nukleat, makromolekul ini nir bisa dipelajari secara genetik.
.jpg "Perkembangan Biologi Molekuler")
Gambar Perbedaan ikatan glikosidik antara amilum serta selulosa
Lemak (lipid)
Molekul lemak berukuran besar terutama berupa hidrokarbon yang sukar larut dalam air. Beberapa di antaranya terlibat pada penyimpanan dan transpor tenaga, ad interim terdapat pula yang menjadi komponen primer membran, lapisan pelindung, dan struktur sel lainnya.
Struktur umum lemak merupakan gliserida menggunakan satu, dua, atau tiga asam lemak rantai panjang yg mengalami esterifikasi pada suatu molekul gliserol. Pada trigliserida hewan, asam lemaknya jenuh (tanpa ikatan rangkap) sehingga rantai molekulnya berbentuk linier dan bisa dikemas menggunakan kompak membuat lemak berwujud padat dalam suhu ruang. Sebaliknya, minyak flora mengandung asam lemak tak jenuh menggunakan satu atau lebih ikatan rangkap sehingga rantai molekulnya sulit buat dikemas menggunakan kompak, menciptakan lemak yg dihasilkan berwujud cair dalam suhu ruang.
Membran plasma serta membran organel subseluler mengandung fosfolipid, berupa gliserol yg teresterifikasi pada dua asam lemak serta satu asam fosfat. Biasanya, fosfat ini juga teresterifikasi dalam suatu molekul kecil seperti serin, etanolamin, inositol, atau kolin (Gambar 1.4). Membran pula mengandung sfingolipid, contohnya seramid, yg galat satu asam lemaknya dihubungkan sang ikatan amida. Pengikatan fosfokolin pada seramid akan menghasilkan sfingomielin.
.jpg "Perkembangan Biologi Molekuler")
Gambar Struktur molekul fosfolipid, khususnya fosfatidilkolin
Protein
Secara garis akbar bisa dibedakan 2 kelompok protein, yaitu protein globuler serta protein serabut (fibrous protein). Protein globuler dapat dilipat menggunakan kompak dan pada pada larutan lebih kurang berbentuk seperti partikel-partikel bulat. Kebanyakan enzim adalah protein globuler. Sementara itu, protein serabut memiliki nisbah aksial (panjang berbanding lebar) yang sangat tinggi serta seringkali merupakan protein struktural yang penting, misalnya fibroin dalam sutera serta keratin pada rambut serta bulu domba.
Ukuran protein berkisar berdasarkan beberapa ribu Dalton (Da), contohnya hormon insulin yg memiliki berat molekul 5.734 Da, hingga sekitar 5 juta Da misalnya dalam kompleks enzim piruvat dehidrogenase. Beberapa protein berikatan menggunakan materi nonprotein, baik pada bentuk gugus prostetik yg dapat bekerja menjadi kofaktor enzim juga pada asosiasi menggunakan molekul ukuran akbar misalnya pada lipoprotein (dengan lemak) atau glikoprotein (menggunakan karbohidrat).
Protein tersusun dari sejumlah asam amino yang satu sama lain dihubungkan secara kovalen sang ikatan peptida. Ikatan ini menghubungkan gugus a-karboksil dalam suatu asam amino dengan gugus a-amino dalam asam amino berikutnya sehingga membuat suatu rantai molekul polipeptida linier yang mempunyai ujung N serta ujung C. Tiap polipeptida biasanya terdiri atas 100 sampai 1.500 asam amino. Struktur molekul protein seperti ini dinamakan struktur primer.
Polaritas yg tinggi pada gugus C=O dan N-H pada pada tiap ikatan peptida, selain mengakibatkan ikatan tersebut sangat bertenaga, juga memungkinkan terbentuknya sejumlah ikatan hidrogen di antara asam-asam amino pada jarak eksklusif. Dengan demikian, rantai polipeptida dapat mengalami pelipatan menjadi suatu struktur yang dipersatukan sang ikatan-ikatan hidrogen tersebut. Struktur semacam ini merupakan struktur sekunder molekul protein.
Struktur sekunder yg paling dikenal adalah a-heliks. Rantai polipeptida membentuk heliks (spiral) putar kanan dengan 3,6 asam amino per putaran menjadi akibat terjadinya ikatan hidrogen antara gugus N-H pada suatu sisa asam amino (n) serta gugus C=O dalam asam amino yg berjarak tiga sisa dengannya (n+tiga). Struktur a-heliks banyak dijumpai terutama pada protein-protein globuler.
Di samping a-heliks, masih ada jua struktur sekunder yg dinamakan lembaran b (b-sheet). Struktur ini terbentuk karena gugus N-H serta C=O pada suatu rantai polipeptida dihubungkan sang ikatan hidrogen dengan gugus-gugus yang komplementer pada rantai polipeptida lainnya. Jadi, gugus N-H berikatan dengan C=O dan gugus C=O berikatan menggunakan N-H sebagai akibatnya kedua rantai polipeptida tersebut menciptakan struktur misalnya lembaran menggunakan rantai samping (R) mengarah ke atas dan ke bawah lembaran. Jika ke 2 rantai polipeptida memiliki arah yg sama, misalnya menurut ujung N ke ujung C, maka lembarannya dikatakan bersifat paralel. Sebaliknya, bila ke 2 rantai polipeptida mempunyai arah antagonis, maka lembarannya dikatakan bersifat antiparalel. Lembaran b adalah struktur yang sangat kuat serta banyak dijumpai pada protein-protein struktural, contohnya fibroin sutera.
Kolagen, suatu protein penyusun jaringan ikat, mempunyai struktur sekunder yg tidak lazim, yaitu heliks rangkap tiga. Tiga rantai polipeptida saling berpilin sebagai akibatnya menciptakan molekul tadi sangat kuat.
.png "Perkembangan Biologi Molekuler")
Gambar Penampang rantai polipeptida, yg memperlihatkan bahwa struktur a-heliks terbentuk karena gugus C=O pada asam amino ke-n berikatan dengan gugus N-H pada asam amino ke-(n+3).
Beberapa bagian struktur sekunder dapat mengalami pelipatan sehingga terbentuk struktur 3 dimensi yang merupakan struktur tersier molekul protein. Sifat yang menentukan struktur tersier suatu molekul protein sudah ada di dalam struktur primernya. Begitu diperoleh syarat yg sinkron, kebanyakan polipeptida akan segera melipat menjadi struktur tersier yang tepat karena umumnya struktur tersier ini adalah konformasi dengan tenaga yang paling rendah. Akan namun, secara in vivo pelipatan yg tepat acapkali dibantu sang protein-protein tertentu yg dianggap kaperon.
.jpg "Perkembangan Biologi Molekuler")
Gambar Struktur protein sekunder
a) a-heliks b) lembaran b
Ketika pelipatan terjadi, asam-asam amino menggunakan rantai samping hidrofilik akan berada di bagian luar struktur dan asam-asam amino menggunakan rantai samping hidrofobik berada di pada struktur. Hal ini membuahkan struktur tersier sangat stabil. Di antara sejumlah rantai samping asam-asam amino dapat terjadi banyak sekali macam interaksi nonkovalen seperti gaya van der Waals, ikatan hidrogen, jembatan garam elektrostatik antara gugus-gugus yang muatannya antagonis, serta interaksi hidrofobik antara rantai samping nonpolar dalam asam amino alifatik serta asam amino aromatik. Selain itu, ikatan disulfida (jembatan belerang) kovalen bisa terjadi antara dua residu sistein yg di dalam struktur primernya terpisah jauh satu sama lain.
Banyak molekul protein yg tersusun berdasarkan 2 rantai polipeptida (subunit) atau lebih. Subunit-subunit ini bisa sama atau tidak selaras. Sebagai model, molekul hemoglobin memiliki 2 rantai a-globin serta dua rantai b-globin. Interaksi nonkovalen serta ikatan disulfida seperti yang dijumpai pada struktur tersier terjadi jua di antara subunit-subunit tadi, menghasilkan struktur yang dinamakan struktur kuaterner molekul protein. Dengan struktur kuaterner dimungkinkan terbentuknya molekul protein yg sangat besar ukurannya. Selain itu, fungsionalitas yg lebih besar jua dapat diperoleh lantaran adanya penggabungan sejumlah kegiatan yg tidak selaras. Modifikasi hubungan di antara subunit-subunit oleh pengikatan molekul-molekul mini dapat mengarah kepada pengaruh alosterik misalnya yg terlihat dalam regulasi enzim.
Di dalam suatu rantai polipeptida bisa dijumpai adanya unit-unit struktural dan fungsional yang semi-independen. Unit-unit ini dikenal menjadi domain. Apabila dipisahkan dari rantai polipeptida, misalnya melalui proteolisis yang terbatas, domain bisa bertindak menjadi protein globuler tersendiri. Sejumlah protein baru diduga telah berkembang melalui kombinasi baru pada antara domain-domain. Sementara itu, pengelompokan elemen-elemen struktural sekunder yang sering dijumpai pada protein globuler dikenal menjadi motif (struktur supersekunder). Contoh yang generik dijumpai merupakan motif bab, yg terdiri atas 2 struktur sekunder berupa lembaran b yg dihubungkan oleh sebuah a-heliks. Selain domain dan motif, terdapat pula keluarga protein, yg dihasilkan berdasarkan duplikasi dan evolusi gen seasal. Sebagai contoh, mioglobin, rantai a- dan b-globin dalam hemoglobin orang dewasa, serta rantai g-, e-, dan z-globin dalam hemoglobin janin merupakan polipeptida-polipeptida yang berkerabat di dalam famili globin.
Asam amino
Di atas telah dikatakan bahwa protein adalah polimer sejumlah asam amino. Bahkan saat mengungkapkan struktur molekul protein, khususnya struktur sekunder serta tersier, kita telah menyinggung beberapa kata yang berkaitan menggunakan struktur asam amino seperti rantai samping, gugus karboksil, dan gugus amino. Oleh karena itu, berikut ini akan dibahas sekilas struktur molekul asam amino.
Kecuali prolin, dari 20 macam asam amino yang menyusun protein terdapat struktur molekul generik berupa sebuah atom karbon (a-karbon) yg keempat tangannya masing-masing berikatan menggunakan gugus karboksil (COO-), gugus amino (NH3+), proton (H), dan rantai samping (R). Selain dalam glisin, atom a-karbon bersifat khiral (asimetrik) karena keempat tangannya mengikat gugus yg bhineka. Pada glisin gugus R-nya berupa proton sehingga 2 tangan dalam atom a-karbon mengikat gugus yang sama.
Perbedaan antara asam amino yang satu dan lainnya ditentukan oleh gugus R-nya. Gugus R ini bisa bermuatan positif, negatif, atau netral sebagai akibatnya asam amino yang membawanya dapat bersifat asam, basa, atau netral. Pengelompokan asam amino atas dasar muatan dan struktur gugus R-nya bisa dilihat dalam Tabel .
Tabel Pengelompokan asam amino
gugus R
asam amino
lambang
bermuatan negatif
asam aspartat
Asp atau D
asam glutamat
Glu atau E
bermuatan positif
histidin
His atau H
lisin
Lys atau K
arginin
Arg atau R
tidak bermuatan, polar
serin
Ser atau S
treonin
Thr atau T
asparagin
Asn atau N
glutamin
Gln atau Q
sistein
Cys atau C
alifatik, nonpolar
glisin
Gly atau G
alanin
Ala atau A
valin
Val atau V
leusin
Leu atau L
isoleusin
Ile atau I
metionin
Met atau M
prolin
Pro atau P
aromatik
fenilalanin
Phe atau F
tirosin
Tyr atau Y
triptofan
Trp atau W