20 ASID AMINO PROTEIN DAN FUNGSINYA - BIOLOGI - 2026

The asid amino adalah sebatian organik yang protein bentuk yang amino rantai asid. Seperti namanya, ini mengandungi kedua-dua kumpulan asas (amino, NH2) dan kumpulan asid (karboksil, COOH).

Subunit ini adalah kunci untuk pembentukan beratus-ratus ribu protein yang berbeza dalam organisma yang berbeza seperti bakteria dan gajah atau kulat dan pokok.

Gambarajah Ven untuk asid amino (Sumber: Amino_Acids_Venn_Diagram.png: Klaus Hoffmeierdivatif kerja: solde9 / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Lebih daripada 200 asid amino berbeza telah dijelaskan, tetapi para sarjana subjek telah menentukan bahawa protein semua makhluk hidup (sederhana atau kompleks) selalu terdiri daripada 20 yang sama, yang digabungkan bersama untuk membentuk urutan linear yang khas.

Oleh kerana semua asid amino mempunyai "tulang belakang" utama yang sama, rantai sampingannya membezakannya; oleh itu, molekul-molekul ini boleh dianggap sebagai "abjad" di mana bahasa struktur protein "ditulis".

Tulang belakang biasa untuk semua 20 asid amino terdiri daripada kumpulan karboksil (COOH) dan kumpulan amino (NH2) yang dihubungkan melalui atom karbon, yang dikenali sebagai α-karbon (20 asid amino biasa adalah asid α-amino).

20 asid amino dan strukturnya

Α-karbon juga disatukan oleh atom hidrogen (H) dan rantai sisi. Rantai sampingan ini, juga dikenali sebagai kumpulan R, berbeza dari segi ukuran, struktur, cas elektrik dan kelarutan mengikut setiap asid amino yang dimaksudkan.

Bagaimana asid amino dikelaskan?

20 asid amino yang paling biasa, iaitu asid amino protein, boleh dibahagikan kepada dua kumpulan: penting dan tidak penting. Yang terakhir disintesis oleh tubuh manusia, tetapi yang pertama mesti diperoleh dengan makanan dan diperlukan untuk fungsi sel.

Asid amino penting untuk manusia dan haiwan lain adalah 9:

- histidin (H, His)

- isoleusin (I, Ile)

- leucine (L, Leu)

- lisin (K, Lys)

- metionin (M, Met)

- fenilalanin (F, Phe)

- threonine (T, Thr)

- triptofan (W, Trp) dan

- valine (V, Val)

Asid amino tidak penting adalah 11:

- Alanine (A, Ala)

- arginine (R, Arg)

- asparagine (N, Asn)

- asid aspartik (D, Asp)

- sistein (C, Cys)

- asid glutamat (E, Glu)

- glutamin (Q, Gln)

- glisin (G, Gly)

- proline (P, Pro)

- serine (S, Ser) dan

- tirosin (Y, Tyr)

Sebagai tambahan kepada klasifikasi ini, 20 asid amino protein (yang mana mereka membentuk protein) dapat dipisahkan mengikut ciri kumpulan R mereka dalam:

- Asid amino bukan polar atau alifatik : glisin, alanin, prolin, valine, leucine, isoleucine dan methionine.

- Asid amino dengan kumpulan R aromatik : fenilalanin, tirosin dan triptofan.

- Asid amino polar yang tidak diisi : serine, threonine, cysteine, asparagine dan glutamine.

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

- Asid amino polar bermuatan negatif : asid aspartat dan asid glutamat.

Asid amino 20 protein

Berikut adalah penerangan ringkas mengenai ciri dan fungsi utama setiap sebatian penting ini:

1. Glycine (Gly, G)

Ini adalah asid amino dengan struktur termudah, kerana kumpulan Rnya terdiri daripada atom hidrogen (H), jadi ukurannya juga kecil. Ia telah diasingkan buat kali pertama pada tahun 1820 dari gelatin, tetapi ia juga sangat banyak dalam protein yang membentuk sutera: fibroin .

Glycine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ia bukan asid amino penting untuk mamalia, kerana ia dapat disintesis oleh sel-sel haiwan ini dari asid amino lain seperti serine dan threonine.

Ia mengambil bahagian secara langsung dalam beberapa "saluran" dalam membran sel yang mengawal laluan ion kalsium dari satu sisi ke sisi lain. Ini juga berkaitan dengan sintesis purin, porphyrins dan beberapa neurotransmitter penghambat dalam sistem saraf pusat.

1. Alanine (Ala, A)

Asid amino ini, juga dikenali sebagai asid 2-aminopropanoik , mempunyai struktur yang agak sederhana, kerana kumpulan Rnya terdiri daripada kumpulan metil (-CH3), jadi ukurannya juga agak kecil.

Alanina (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ia adalah sebahagian daripada banyak protein dan, kerana dapat disintesis oleh sel-sel tubuh, ia tidak dianggap penting, tetapi penting secara metabolik. Ia sangat kaya dengan fibroin sutera, dari mana ia pertama kali diasingkan pada tahun 1879.

Alanin dapat disintesis dari piruvat, sebatian yang dihasilkan oleh jalur metabolik yang dikenali sebagai glikolisis , yang melibatkan pemecahan glukosa untuk mendapatkan tenaga dalam bentuk ATP.

Ia mengambil bahagian dalam kitaran glukosa-alanin, yang berlaku di antara hati dan tisu haiwan lain, dan merupakan jalan katabolik yang bergantung pada protein untuk pembentukan karbohidrat dan untuk pengeluaran tenaga.

Ia juga merupakan sebahagian daripada reaksi transaminasi, dalam glukoneogenesis dan dalam penghambatan enzim glikolitik piruvat kinase, dan juga pada autofagik hepatik.

1. Proline (Pro, P)

Proline ( asid pirolidin-2-karboksilat ) adalah asid amino yang mempunyai struktur tertentu, kerana kumpulan Rnya terdiri daripada cincin pirolidin, yang dibentuk oleh lima atom karbon yang dihubungkan bersama, termasuk atom karbon α.

Proline (Sumber: Pengunggah asal adalah Paginazero di Wikipedia Itali. / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Dalam banyak protein, struktur kaku asid amino ini sangat berguna untuk memperkenalkan "kelainan" atau "lipatan." Seperti halnya serat kolagen pada kebanyakan haiwan vertebrata, yang terdiri dari banyak residu proline dan glisin.

Pada tanaman telah ditunjukkan bahawa ia mengambil bahagian dalam pemeliharaan homeostasis selular, termasuk keseimbangan redoks dan keadaan tenaga. Ia boleh bertindak sebagai molekul isyarat dan memodulasi fungsi mitokondria yang berbeza, mempengaruhi percambahan sel atau kematian, dll.

1. Valine (Val, V)

Ini adalah asid amino yang lain dengan kumpulan alifatik R, yang terdiri daripada tiga atom karbon (CH3-CH-CH3). Namanya IUPAC adalah asid 2-3-amino-3-butanoik , walaupun ia juga boleh didapati dalam literatur sebagai asid α-aminovalerian .

Valine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Valine disucikan untuk pertama kalinya pada tahun 1856 dari ekstrak pankreas berair manusia, tetapi namanya diciptakan pada tahun 1906 kerana kesamaan strukturnya dengan asid valerik yang diekstrak dari beberapa tumbuhan.

Ini adalah asid amino penting, kerana ia tidak dapat disintesis oleh tubuh, walaupun tidak berfungsi untuk melakukan banyak fungsi lain selain menjadi bagian dari struktur banyak protein globular.

Dari penurunannya, asid amino lain seperti glutamin dan alanin, misalnya, dapat disintesis.

1. Leucine (Leu, L)

Leucine adalah asid amino penting yang lain dan merupakan sebahagian daripada kumpulan asid amino rantaian bercabang, bersama dengan valine dan isoleucine. Kumpulan R yang mencirikan sebatian ini adalah kumpulan isobutil ( CH2-CH-CH3-CH3 ), jadi ia sangat hidrofobik (menolak air).

Leucine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ia ditemui pada tahun 1819 sebagai sebahagian daripada protein serat otot haiwan dan bulu domba.

Ia sangat banyak terdapat dalam protein seperti hemoglobin dan berpartisipasi secara langsung dalam pengaturan pergantian dan sintesis protein, kerana ia adalah asid amino aktif dari sudut pandang isyarat intraselular dan ekspresi genetik. Dalam banyak kes, ia adalah penambah rasa untuk beberapa makanan.

1. Isoleucine (Ile, I)

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

Isoleucine (Sumber: Taekyubabo, melalui Wikimedia Commons)

Seperti leucine, ia adalah asid amino penting, yang rantai sisinya terdiri daripada rantai bercabang dengan 4 atom karbon (CH3-CH-CH2-CH3).

Amat biasa dalam protein selular, dan dapat mewakili lebih dari 10% berat badan mereka. Ia juga berfungsi dalam sintesis glutamin dan alanin, serta keseimbangan asid amino rantaian bercabang.

1. Methionine (Bertemu, M)

Methionine, juga disebut asid γ-metilthiol-α-aminobutyric , adalah asid amino yang ditemui pada dekad pertama abad ke-20, diasingkan dari kasein, protein yang terdapat dalam susu lembu.

Methionine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ini adalah asid amino penting, ia adalah hidrofobik, kerana kumpulan Rnya terdiri daripada rantai alifatik dengan atom sulfur (-CH2-CH2-S-CH3).

Sangat penting untuk sintesis banyak protein, termasuk hormon, protein dari kulit, rambut dan kuku haiwan. Ini dipasarkan dalam bentuk tablet yang berfungsi sebagai relaksan semula jadi, berguna untuk tidur dan, sebagai tambahan, untuk menjaga keadaan rambut dan kuku yang baik.

1. Phenylalanine (Phe, F)

Asid fenilalanin atau β-fenil-α-aminopropionik , adalah asid amino aromatik yang kumpulan Rnya adalah cincin benzena. Ia ditemui pada tahun 1879 di sebuah kilang keluarga Fabaceae dan hari ini ia dikenali sebagai sebahagian daripada banyak resin semula jadi seperti polistirena.

Phenylalanine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Sebagai asid amino hidrofobik, fenilalanin terdapat di hampir semua domain protein hidrofobik. Di banyak tumbuhan, asid amino ini penting untuk sintesis metabolit sekunder yang dikenali sebagai fenilpropanoid dan flavonoid.

Pada haiwan, fenilalanin juga terdapat dalam peptida yang sangat penting seperti vasopressin, melanotropin, dan enkephalin, semuanya penting untuk fungsi saraf.

1. Tyrosine (Tyr, Y)

Tyrosine ( asid β-parahydroxyphenyl-α-aminopropionic ) adalah asid amino aromatik lain, yang kumpulan Rnya adalah cincin aromatik yang berkaitan dengan kumpulan hidroksil (-OH), sebab itulah ia mampu berinteraksi dengan unsur yang berbeza. Ia ditemui pada tahun 1846 dan umumnya diperoleh dari fenilalanin.

Tyrosine (Sumber: NEUROtiker / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Ia bukan asid amino penting, tetapi ia mungkin berlaku jika jalan biosintetiknya gagal. Ia mempunyai banyak fungsi dalam tubuh manusia, di antaranya penyertaannya sebagai substrat untuk sintesis neurotransmitter dan hormon seperti adrenalin dan hormon tiroid menonjol.

Sangat penting untuk sintesis melanin, molekul yang memberi kita perlindungan terhadap sinar ultraviolet matahari. Ia juga menyumbang kepada penghasilan endorfin (penghilang rasa sakit endogen) dan antioksidan seperti vitamin E.

Ia bertindak secara langsung dalam fosforilasi protein, serta penambahan kumpulan nitrogen dan sulfur.

1. Tryptophan (Trp, W)

Asid amino ini, juga dikenali sebagai asid 2-amino-3-indolylpropionic , adalah sebahagian daripada kumpulan asid amino penting dan juga asid amino aromatik, kerana kumpulan Rnya terdiri daripada kumpulan indole.

Tryptophan (Sumber: Pengunggah asal adalah Paginazero di Wikipedia Itali. / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

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

Asid amino ini juga digunakan oleh sel sebagai pendahulu pembentukan kofaktor NAD, yang berpartisipasi dalam reaksi enzimatik pengurangan oksidasi berganda.

Pada tumbuh-tumbuhan, triptofan adalah salah satu pendahulu utama untuk sintesis auxin hormon tumbuhan , yang mengambil bahagian dalam pengaturan pertumbuhan, perkembangan dan fungsi fisiologi lain dalam organisma ini.

1. Serine (Ser, S)

Serine, atau asid 2-amino-3-hydroxypropanoic , adalah asid amino tidak penting yang boleh dihasilkan dari glisin. Kumpulan Rnya adalah alkohol formula -CH2OH, jadi ia adalah asid amino polar tanpa cas.

Serina (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Fungsi ini penting dalam banyak protein penting dan diperlukan untuk metabolisme lemak, asid lemak, dan membran sel. Menyertai pertumbuhan otot dan kesihatan sistem imun mamalia.

Fungsi mereka juga berkaitan dengan sintesis sistein, purin dan pirimidin (asas nitrogen), ceramide, dan phosphatidylserine (fosfolipid membran). Dalam bakteria, ia mengambil bahagian dalam sintesis triptofan dan ruminansia dalam glukoneogenesis.

Ia adalah sebahagian daripada kawasan aktif enzim dengan aktiviti hidrolitik yang dikenali sebagai serin protease dan juga mengambil bahagian dalam fosforilasi protein lain.

1. Threonine (Thr, T)

Asid threonine atau threo-Ls-α-amino-β-butyric adalah asid amino penting lain yang merupakan sebahagian daripada sebilangan besar protein selular pada haiwan dan tumbuhan. Ini adalah salah satu asid amino terakhir yang dijumpai (1936) dan mempunyai banyak fungsi penting dalam sel, termasuk:

- Ini adalah tempat yang mengikat untuk rantai karbohidrat glikoprotein

- Ini adalah laman pengiktirafan untuk protein kinase dengan fungsi tertentu

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

- Secara farmakologi ia digunakan sebagai makanan tambahan, kecemasan dan antidepresan

Threonine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Kumpulan R threonine, seperti serine, mengandungi kumpulan -OH, jadi alkohol dengan struktur -CH-OH-CH3.

1. Cysteine ​​(Cys, C)

Asid amino tidak penting ini ditemui pada tahun 1810 sebagai penyusun utama protein yang terdapat di tanduk haiwan yang berbeza.

Cysteine ​​(Sumber: Pengunggah asal adalah Paginazero di Wikipedia Itali. / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Kumpulan Rnya terdiri daripada kumpulan thiol atau sulfhydryl (-CH2-SH), jadi sangat penting untuk pembentukan jambatan disulfida intra- dan intermolekul dalam protein di mana ia dijumpai, yang sangat penting untuk pembentukan struktur. tiga dimensi ini.

Asid amino ini juga terlibat dalam sintesis glutathione, methionine, asid lipoik, tiamin, koenzim A, dan banyak molekul lain yang penting secara biologi. Selain itu, ia adalah sebahagian dari keratin, protein struktur yang sangat banyak terdapat pada haiwan.

1. Asparagine (Asn, N)

Asparagine adalah asid amino tidak penting, tergolong dalam kumpulan asid amino polar yang tidak diisi. Ini adalah asid amino pertama yang dijumpai (1806), diasingkan dari jus asparagus.

Asparagine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ia dicirikan oleh kumpulan R adalah karboksamida (-CH2-CO-NH2), sehingga dapat dengan mudah membentuk ikatan hidrogen.

Ia aktif dalam metabolisme sel dan fisiologi badan haiwan. Ia berfungsi dalam pengaturan ekspresi gen dan sistem kekebalan tubuh, selain turut serta dalam sistem saraf dan detoksifikasi amonia.

1. Glutamin (Gln, G)

Kumpulan R glutamin digambarkan oleh beberapa pengarang sebagai amida rantai sisi asid glutamat (-CH2-CH2-CO-NH2). Ini bukan asid amino penting, kerana terdapat jalan untuk biosintesisnya dalam sel haiwan.

Glutamine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Ia mengambil bahagian secara langsung dalam pergantian protein dan dalam pemberian isyarat sel, dalam ekspresi gen dan dalam sistem imun mamalia. Ia dianggap sebagai "bahan bakar" untuk memperbanyak sel dan berfungsi sebagai penghambat kematian sel.

Glutamine juga terlibat dalam sintesis purin, pyrimidines, ornithine, citrulline, arginine, proline, dan asparagine.

1. Lysine (Lys, K)

Asid lisin atau ε-aminokaproik adalah asid amino penting untuk manusia dan haiwan lain. Ia ditemukan pada tahun 1889 sebagai bagian dari kasein, gelatin, albumin telur, dan protein hewani lain.

Lysine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Dalam kumpulan R-nya, lisin mempunyai kumpulan amino bermuatan positif (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +) yang dicirikan oleh hidrofobisinya.

Ia tidak hanya bertindak sebagai mikronutrien untuk sel-sel dalam tubuh, tetapi juga metabolit untuk pelbagai jenis organisma. Ini penting untuk pertumbuhan otot dan pembentukan semula dan juga nampaknya mempunyai aktiviti antivirus, dalam metilasi protein, dan dalam modifikasi lain.

1. Histidin (His, H)

Ini adalah asid amino "separa penting", kerana terdapat jalan untuk sintesisnya pada manusia dewasa, tetapi ia tidak selalu memenuhi keperluan tubuh.

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

Ini adalah asam amino polar yang mempunyai kumpulan R yang dikenal sebagai imidazolium, yang mempunyai struktur siklik dengan dua atom nitrogen yang ciri-cirinya memungkinkan untuk mengambil bahagian dalam reaksi enzimatik yang berlainan di mana pemindahan proton berlaku.

Histidine mengambil bahagian dalam metilasi protein, adalah sebahagian daripada struktur hemoglobin (protein yang membawa oksigen dalam darah haiwan), terdapat dalam beberapa peptida antioksidan dan merupakan pendahulu molekul penting lain seperti histamin.

1. Arginine (Arg, R)

Asid amino bermuatan positif ini pertama kali diasingkan pada tahun 1895 dari protein antler beberapa haiwan. Ia bukan asid amino penting, tetapi sangat penting untuk sintesis urea, salah satu cara nitrogen diekskresikan pada haiwan.

Arginine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Kumpulan Rnya adalah -CH2-CH2-CH2-NH-C-NH-NH2 dan bertindak sebagai antioksidan, pengatur rembesan hormon, detoksifikasi ammonium, pengatur ekspresi gen, takungan nitrogen, dalam metilasi protein, dll. .

1. Asid aspartik (Asp, D)

Asid aspartat mempunyai satu kumpulan R dengan kumpulan karboksil kedua (-CH2-COOH) dan merupakan sebahagian daripada kumpulan asid amino bermuatan negatif.

Asid aspartat (Sumber: Pengunggah asal adalah Paginazero di Wikipedia Itali. / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Fungsi utamanya ada kaitan dengan sintesis purin, pyrimidines, asparagine dan arginine. Ia mengambil bahagian dalam reaksi transaminasi, dalam kitaran urea dan dalam sintesis inositol.

1. Asid glutamat (Glu, E)

Ia juga termasuk dalam kumpulan asid amino bermuatan negatif, dengan kumpulan R struktur -CH2-CH2-COOH, sangat mirip dengan asid aspartik. Ia ditemui pada tahun 1866 dari gluten gandum terhidrolisis dan dikenali sebagai sebahagian daripada banyak protein biasa dalam banyak makhluk hidup.

Asid glutamat (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Asid amino tidak penting ini mempunyai banyak fungsi penting dalam sel haiwan, terutama dalam sintesis glutamin dan arginin, dua asid amino protein yang lain.

Tambahan pula, ia adalah mediator penting dalam penghantaran isyarat rangsangan dalam sistem saraf pusat haiwan vertebrata, jadi kehadirannya dalam protein tertentu sangat penting untuk fungsi otak, untuk perkembangan kognitif, memori dan pembelajaran.

Rujukan

1. Fonnum, F. (1984). Glutamat: neurotransmitter di otak mamalia. Jurnal Neurochemistry, 18 (1), 27–33.
2. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
3. Szabados, L., & Savoure, A. (2010). Proline: asid amino pelbagai fungsi. Trend sains tumbuhan, 15 (2), 89-97.
4. Wu, G. (2009). Asid amino: metabolisme, fungsi, dan pemakanan. Asid amino, 37 (1), 1-17.
5. Wu, G. (2013). Asid amino: biokimia dan pemakanan. CRC Press.