Asam amino adalah senyawa organik yang berfungsi sebagai bahan penyusun protein. Setiap asam amino mengandung gugus amino, gugus karboksil, atom hidrogen, dan rantai samping unik (gugus R) yang terikat pada karbon alfa pusat. Dua puluh asam amino standar dikodekan oleh kode genetik.
Klasifikasi berdasarkan Properti Rantai Samping
Asam Amino Hidrofobik Nonpolar
Asam amino ini memiliki rantai samping yang bersifat hidrofobik dan cenderung berkumpul di bagian dalam protein. Mereka termasuk glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin, metionin, prolin, fenilalanin, dan triptofan. Prolin unik karena rantai sampingnya membentuk cincin dengan gugus amino.
Polar, Asam Amino Tak Bermuatan
Asam amino ini memiliki rantai samping yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Mereka termasuk serin, treonin, sistein, tirosin, asparagin, dan glutamin. Sistein dapat membentuk ikatan disulfida yang menstabilkan struktur protein.
Asam Amino (Dasar) Bermuatan Positif
Asam amino ini memiliki rantai samping yang bermuatan positif pada pH fisiologis. Mereka termasuk lisin, arginin, dan histidin. Histidin memiliki pKa yang mendekati pH fisiologis, sehingga memungkinkannya bertindak sebagai donor atau akseptor proton di situs aktif enzim.
Asam Amino Bermuatan Negatif (Asam)
Asam amino ini memiliki rantai samping yang bermuatan negatif pada pH fisiologis. Mereka termasuk asam aspartat dan asam glutamat. Gugus karboksilnya sering terlibat dalam jembatan garam dan pengikatan logam.
Properti Khusus
Titik Isoelektrik
Setiap asam amino memiliki karakteristik titik isoelektrik (pI) — yaitu pH yang tidak membawa muatan bersih. Pada nilai pH di bawah pI, asam amino bermuatan positif; di atas pI, ia bermuatan negatif.
Aktivitas Optik
Semua asam amino standar kecuali glisin adalah kiral, yang ada sebagai enansiomer L dan D. Hanya asam L-amino yang dimasukkan ke dalam protein oleh ribosom.
Relevansi Praktis Sifat Asam Amino dalam Kerja Protein
Titik isoelektrik (pI) setiap asam amino menentukan muatan bersih protein pada pH tertentu dan mengatur metode pemisahan berbasis muatan seperti kromatografi pertukaran ion dan elektroforesis zona kapiler (CZE), di mana protein dan peptida bermigrasi pada kecepatan berbeda sesuai dengan rasio muatan terhadap ukurannya. Pilih kolom penukar kation (resin bermuatan negatif) ketika pI protein target berada di atas pH buffer (protein bersih positif), atau kolom penukar anion ketika pI berada di bawah pH buffer (protein bersih negatif). Misalnya, jika suatu protein memiliki pI 5,5, gunakan pertukaran anion pada pH 8,0 untuk mengikat protein bermuatan negatif. Hidrofobisitas rantai samping asam amino mendorong pemisahan HPLC fase terbalik — kolom C18 menahan residu nonpolar lebih kuat, sehingga urutan elusi berkorelasi dengan indeks hidrofobisitas (skala Kyte-Doolittle). Leusin dan isoleusin memiliki hidrofobisitas tertinggi, sedangkan arginin dan lisin paling hidrofilik. Modifikasi pasca-translasi (PTM) mengubah sifat asam amino tertentu. Fosforilasi serin, treonin, atau tirosin menambah muatan negatif dan dideteksi oleh pergeseran massa (+80 Da) atau antibodi anti-fosfo pada Western blotting. Glikosilasi asparagin (terkait-N) atau serin/treonin (terkait-O) meningkatkan berat molekul dan hidrofilisitas, yang dapat dimanfaatkan untuk pemurnian dengan kromatografi afinitas lektin. Ubiquitinasi menargetkan residu lisin dan menandai protein untuk degradasi proteasomal — terdeteksi oleh pergeseran massa sebesar 8,5 kDa per molekul ubiquitin. Ikatan peptida terbentuk antara gugus karboksil dari satu asam amino dan gugus amino dari asam amino lainnya, sehingga melepaskan air — reaksi kondensasi ini dikatalisis oleh ribosom selama translasi dan memerlukan energi GTP.
Aplikasi Dunia Nyata
Insulin manusia rekombinan diproduksi di E. coli sebagai protein fusi. Setelah pemurnian dengan kromatografi penukar ion yang memanfaatkan pI insulin (5.3), protein dilipat kembali dan ikatan disulfida antara residu sistein (CysA6-CysA11, CysA7-CysB7, CysA20-CysB19) dibiarkan terbentuk melalui oksidasi terkontrol. Insulin yang terlipat dengan benar dipisahkan dari bentuk yang salah lipatan dengan HPLC fase terbalik berdasarkan perbedaan hidrofobisitas permukaan.
