Asam amino dapat dihubungkan bersama untuk membentuk rantai yang mengandung apa saja dari dua hingga ribuan unit. Rantai pendek dikenal sebagai peptida, sedangkan rantai yang lebih panjang disebut polipeptida, yang meliputi protein. Urutan asam amino hanyalah urutan unit-unit ini dalam rantai polipeptida. Dalam kasus protein, urutan menentukan struktur tiga dimensi molekul, yang pada gilirannya sangat penting untuk fungsi protein. Urutan asam amino dalam protein yang ditemukan dalam organisme hidup dikodekan dalam DNA organisme itu.
Struktur Asam Amino
Semua asam amino memiliki struktur umum yang terdiri dari atom karbon dengan gugus amino (NH2) di satu sisi, gugus karboksil (COOH) di sisi lain, dan apa yang disebut gugus R, atau rantai samping. “R” adalah singkatan dari radikal, yang dalam konteks ini berarti bagian dari molekul. Ini adalah komposisi rantai samping yang membedakan asam amino yang berbeda satu sama lain. Dalam yang paling sederhana, glisin, hanya terdiri dari atom hidrogen, tetapi yang lain, rantai sampingnya lebih kompleks. Misalnya, dalam tirosin, ia memiliki struktur cincin, dan dalam lisin, ia terdiri dari rantai hidrokarbon yang panjang — molekul yang terdiri dari tulang punggung karbon dengan atom hidrogen yang terpasang.
Bagaimana Bentuk Urutan
Gugus amino bersifat basa dan bermuatan positif, sedangkan gugus karboksil bersifat asam dan bermuatan negatif. Karena asam dan basa bereaksi satu sama lain, hal ini memungkinkan gugus amino dari satu asam amino untuk berikatan dengan gugus karboksil yang lain. Ini dikenal sebagai ikatan peptida, dan melepaskan molekul air sebagai produk sampingan. Proses kimia seperti ini dikenal sebagai reaksi kondensasi, karena bagian dari setiap molekul telah hilang dalam proses: H dari NH2, dan OH dari gugus COOH bergabung membentuk air (H2O). Sebenarnya, unit asam amino yang membentuk peptida dan protein harus disebut residu asam amino, tetapi mereka biasanya hanya disebut sebagai asam amino.
Deskripsi Urutan
Rantai unit-unit ini biasanya akan memiliki gugus amino di satu ujung, dan gugus karboksil di ujung lainnya. Untuk konsistensi, urutan digambarkan dari kiri ke kanan, dengan ujung amino, yang dikenal sebagai ujung-N, di sebelah kiri, dan ujung karboksil, atau ujung-C di sebelah kanan. Akan tetapi, juga dimungkinkan untuk ujung-ujung rantai polipeptida yang berlawanan untuk membentuk ikatan peptida, menghasilkan molekul siklik.
Protein, dan polipeptida lainnya, oleh karena itu dapat dijelaskan oleh urutan unit asam amino. Untuk singkatnya, nama-nama satuan biasanya disingkat menjadi tiga huruf atau hanya satu huruf. Misalnya, dalam sistem tiga huruf, arginin adalah Arg, leusin adalah Leu dan prolin adalah Pro. Dalam sistem satu huruf, huruf untuk satuan ini berturut-turut adalah R, L dan P. Oleh karena itu, urutan asam amino tertentu dapat direpresentasikan sebagai Leu-Arg-Leu-Pro-Arg-Pro, atau sebagai LRLPRP.
Bentuk dan Fungsi Protein
Urutan unit dalam protein dikenal sebagai struktur primernya. Namun, ikatan juga dapat terbentuk antara rantai samping pada rantai polipeptida, menyebabkannya terlipat dalam berbagai cara, dan antara rantai samping dari rantai polipeptida yang berdekatan. Jenis ikatan ini berkontribusi pada apa yang dikenal sebagai struktur protein sekunder, tersier dan kuaterner, yang menentukan keseluruhan bentuk tiga dimensi molekul. Ikatan antara rantai samping biasanya lebih lemah daripada ikatan peptida, dan faktor-faktor seperti panas, dan berbagai bahan kimia, dapat memutuskannya, menyebabkan protein kehilangan bentuknya, tetapi mempertahankan struktur primernya. Ini dikenal sebagai denaturasi.
Meskipun ada lebih dari 100 asam amino yang diketahui, hanya sekitar 20 yang ditemukan dalam protein yang membentuk organisme hidup. Namun demikian, 20 ini dapat membentuk ribuan urutan yang berbeda, dengan panjang yang bervariasi. Banyak protein terdiri dari lebih dari satu rantai polipeptida, dan dapat membentuk molekul besar dengan kompleksitas yang sangat besar.
Protein, Gen, dan DNA
DNA suatu organisme dapat dianggap sebagai seperangkat instruksi untuk menyusun semua protein yang dibutuhkannya. Urutan asam amino yang diperlukan untuk setiap protein dikodekan dalam DNA dalam bentuk kelompok tiga nukleotida yang dikenal sebagai kodon, yang masing-masing mewakili unit asam amino tertentu. Proses transkripsi DNA dan translasi RNA memungkinkan unit-unit ini untuk dirakit menjadi urutan yang benar untuk membentuk protein yang diperlukan ketika sel membelah.
Pertama, DNA ditranskripsi untuk membuat untai messenger RNA, atau mRNA. mRNA bergerak keluar dari nukleus dan masuk ke sitoplasma sel ke ribosom, di mana translasi terjadi. mRNA bertindak sebagai template untuk asam amino, memungkinkan mereka untuk bergabung bersama. Untuk setiap kodon, RNA transfer, atau tRNA, membawa asam amino bebas yang sesuai dari sitoplasma ke ribosom di mana mereka bergabung dengan rantai yang ada. Saat mRNA diterjemahkan, unit-unit tersebut bergabung untuk membentuk urutan spesifik untuk protein itu.