Berbagi Inspirasi

Kalau melihat struktur rantai utamanya, rantai terdiri dari gugus asam karboksilat (-COOH) dan amina. Gugus amina terikat pada atom karbon yang berada di posisi alfa (sebelah atom karbon yang mengikat atom oksigen). Kedua gugus fungsi ini dapat menangkap dan melepas atom hidrogen sehingga menjadi bermuatan. Gugus COOH dapat menjadi ion negatif, gugus amina dapat menjadi bermuatan positif seperti pada gambar. 

Oleh karena itu, asam amino dapat menjadi zwitter ion. Zwitterion adalah ion yang memiliki dua muatan berbeda, positif dan negatif, dalam satu molekul. Jadi, molekul asam amino dapat bermuatan positif, dan dapat juga bermuatan negatif.

Kapankah molekul asam amino bermuatan positif, kapan bermuatan negatif?

Nah, untuk menjawab ini, kita harus mengingat kembali pelajaran tentang asam dan basa. Banyak teori tentang asam basa, tapi yang paling lazim dibahas adalah menyangkut ion H+ dan OH-. Sederhanana, asam berarti di dalam larutan banyak terdapat ion H+, basa berarti banyak terdapat OH-.

Ketika di dalam larutannya banyak H+ maka ion H+ akan terikat ke atom oksigen pada gugus asam karboksilat yang sedang dalam keadaan menjadi ion negatif. Maka muatan totalnya akan menjadi +1.

Ketika berada di dalam larutan yang terdapat banyak ion OH-, maka atom H yang terikat pada gugus amina dapat tertarik oleh OH- membentuk air. Maka muatan totalnya menjadi -1.

Namun muatannya yang sebenarnya bergantung juga oleh rantai samping (R) asam amino tersebut. 

Asam amino yang lazim ditemukan pada protein terdiri dari 20 jenis dan dapat dikelompokkan menjadi 4 kelompok yaitu :

Asam amino nonpolar alifatik

Terdiri dari 7 asam amino. Disebut asam amino nonpolar alifatik karena rantai sampingnya (yang ditandai dengan kotak merah) berupa rantai karbon, yang cenderung bersifat nonpolar.

Glycine (Gly / G)

Alanine (Ala / A)

Isoleucine (Ile / I)

Leucine (Leu / L)

Methionine (Met / M)

Valine (Val / V)

Proline (Pro / P)

Nama asam amino pada gambar diatas menggunakan bahasa inggris. Tiga huruf pertama di dalam kurung adalah singkatan yang lazim digunakan untuk menunjukkan asam amino. Biasanya sistem penyingkatan digunakan pada penjabaran sekuens protein. Untuk sekuens/rantai protein yang dituliskan seluruh sekuensnya biasanya digunakan sistem 1 huruf agar lebih mudah.
Glycine adalah asam amino yang paling sederhana, dengan rantai samping hanya berupa satu atom hidrogen. Karena itu, glysine tidak memiliki atom C kiral, tidak seperti asam amino lain yang memiliki C kiral. Atom C kiral adalah atom C yang keempat tangannya mengikat rantai/atom berbeda.
Proline adalah satu-satunya asam amino yang rantai sampingnya membentuk siklik dengan rantai utama. Hal ini menyebabkan atom-atom pada rantai proline tidak dapat berotasi dengan bebas.

Asam Amino Aromatik

Asam amino aromatik adalah kelompok asam amino yang rantai sampingnya memiliki gugusan aromatik alias cincin benzena. Dua dari tiga asam amino ini merupakan asam amino esensial.

Tryptophan (Trp / W)

Phenylalanine (Phe / F)

Tyrosine (Tyr / Y)

Tryptophan dan phenilalanine merupakan asam amino essensial. Phenylalanine dapat diperoleh dalam jumlah cukup dari susu, telur, pemanis buatan, dan sumber protein lainnya. Tyrosin dapat dibuat dari phenylalanine. Namun dalam keadaan tertentu, tyrosine tambahan dari diet dapat dibutuhkan.
Permasalahan dalam metabolisme phenylalanine dan tyrosin dapat menyebabkan beberapa penyakit.

Jika di dalam tubuh kita kekurangan, kerusakan, mutasi pada gen yang mengkode enzim phenylalanine hydroxylase, maka metabolisme phenylalanine dan tyrosine akan terganggu. Tyrosine dibentuk dari asam amino phenylalanine melalui reaksi hidroksilasi (penambahan gugus OH) yang dikatalisasi oleh enzim phenylalanine hydroxylase. Penyakit akibat kekurangan atau kerusakan enzim phenylalanine hydroxylase dikarenakan mutasi pada gen yang mengkode enzim ini disebut phenylketonuria (fenilketonuria dalam bahasa indonesia).
Jika enzim tersebut tidak berfungsi dengan baik, phenylalanine yang diperoleh dari diet (makanan dan minuman) akan menumpuk  dalam aliran darah dan jaringan lainnya. Jika konsentrasi phenylalanine dalam darah sudah mencapai batas maksimum yang dapat ditoleransi tubuh, phenylalanine akan mengakibatkan kerusakan pada syaraf dan otak.
Penyakit phenylketonuria ini adalah penyakit keturunan. Gen pembawa penyakit ini resesif, hanya timbul jika kedua orang tua memiliki gen tersebut. Gejala penyakit ini diantaranya keterbelakangan mental, kesulitan berinteraksi, hiperaktif, tremor, kejang, ruam kulit, ukuran kepala dibawah normal. Untuk lebih jelas, anda bisa merujuk ke link MedlinePlus berikut. Penyakit ini dapat disembuhkan, disertai dengan pengaturan asupan makanan yang ketat, harus mengandung phenylalanine dalam jumlah yang sangat sedikit.

Tyrosine berfungsi dalam pembentukan berbagai hormon, protein, serotonin yang merupakan neurotransmitter (pemberi sinyal ke otak), serta dalam pembentukan melanin yang merupakan pigmen warna tubuh dan rambut. Tyrosine diubah menjadi senyawa dopaquinon yang akan diproses lebih lanjut menjadi melanin. Perubahan Tyrosine menjadi dopaquinon ini dikatalisasi oleh enzim tyrosinase. Nah, jika gen pengkode enzim ini mengalami mutasi, maka tyrosine tidak dapat diubah menjadi dopaquinon karena enzimnya mengalami perubahan, atau enzim diproduksi dengan jumlah sangat sedikit sehingga pembentukan melanin akan terhambat. Jika hal tersebut terjadi maka penderitanya akan mengalami albinism atau albino.

Asam Amino Polar Tak Bermuatan

Asam amino yang tergolong golongan ini sebanyak 5 jenis yaitu Cystein, Serin, Threonin, Asparagine, dan Glutamine. 5 asam amino ini bersifat polar karena rantai sampingnya (R) berupa rantai yang cukup pendek dengan tambahan gugus yang relatif polar yaitu gugus hidroksi (OH) pada serine dan threonine, dan gugus amida (CONH2) pada asparagine dan glutamine, pada sistein terdapat gugus tiol (SH) yang polar.

Asparagine (Asn / N)

Glutamine (Gln / Q)

Serine (Ser /S)

Threonine (Thr / T)

Cysteine (Cys / C)

Diantara 5 asam amino tersebut, Threonine merupakan asam amino esensial.
Sistein, memegang peranan penting dalam memberi bentuk pada protein (globular, atau heliks, atau sheet). Dua molekul sistein dapat teroksidasi menghasilkan cystine, dua molekul sistein yang atom sulfurnya saling berikatan. Ikatan kedua atom sulfur itu disebut ikatan disulfida. Keberadaan ikatan disulfida mengakibatkan timbul beberapa perubahan pada rantai protein, seperti bentuk loop.

Cystine, dua molekul cysteine yang teroksidasi membentuk ikatan disulfida (ditandai dengan lingkaran merah)

Asam Amino Polar Bermuatan

Asam amino ada yang bermuatan positif dan ada juga yang bermuatan  negatif. Muatannya bergantung pada rantai samping.

Bermuatan positif

Arginine (Arg / R)

Lysine (Lys / K)

Histidine (His / R)

Muatan positif akan terjadi saat gugus amina pada asam amino tersebut memperoleh tambahan H sehingga menjadi NH3+.

Bermuatan Negatif

Glutamate

Aspartate

Muatan negatif terjadi saat atom H dari OH rantai samping lepas sebagai proton, menyisakan O-.

Histidine merupakan asam amino esensial pada masa pertumbuhan, sehingga kita butuh asupan histide dari luar. Histidine adalah bahan baku pembuatan histamine. Pernah mendengar tentang histamine? Kalau anti-histamine pernah dengar ya. Histamine adalah salah satu reaksi tubuh terhadap benda/protein asing yang masuk ke dalam tubuh. Histamine sebenarnya memiliki fungsi yang baik, yaitu sebagai salah satu neurotransmitter dan berfungsi juga untuk melebarkan pembuluh darah.

Glutamate, terdengar tak asing, bukan?
Kalau MSG pasti semua orang tau. MSG adalah singkatan dari Mono Sodium Glutamate. Dari namanya, dapat kita ketahui bahwa MSG itu adalah garam natrium (sodium=natrium) dari glutamate. Glutamate sendiri merupakan asam amino non esensial, dapat diproduksi sendiri oleh tubuh. Glutamate merupakan neurotransmitter terpenting dalam fungsi otak. Glutamate memainkan peran penting dalam ilmu kedokteran syaraf, karena jika konsentrasi glutamate di luar sel meningkat tajam, glutamate dan senyawa yang berkaitan tersebut akan menjadi racun untuk neuron (sel syaraf). Glutamate disintesis di dalam sel syaraf di otak, karena glutamate tidak dapat menembus blood-brain-barrier (semacam pambatas antara otak dengan pembuluh darah ke otak, yang menyebabkan tidak semua zat dapat masuk ke dalam otak, termasuk sebagian besar jenis obat-obatan). MSG dan glutamat juga dapat diperoleh dari sumber luar, seperti dalam tomat, keju, rumput laut, dan lain-lain. Orang dewasa rata-rata mengkonsumsi 13 gram glutamate dari protein makanan yang kita makan, sementara konsumsi MSG tambahan pada orang dewasa sebanyak 0,55 gram. Glutamate dari protein alami dan glutamate dari MSG tambahan, diproses lebih lanjut dalam tubuh dengan cara yang sama.

Asam Amino Essensial dan Non-essensial

Di bagian awal tadi sudah sering disebutkan asam amino yang essensial dan yang tidak. Apa saja asam amino yang essensial tersebut?
Mari lihat tabel berikut.


Asam amino essensial adalah asam amino yang kita mutlak butuhkan dari luar tubuh, misalnya dari asupan protein dalam makanan. Jika kekurangan asupan protein yang mengandung asam amino tersebut, kesehatan dapat terganggu.
Asam amino non esensial adalah jenis asam amino yang dapat diproduksi oleh tubuh.
Asam amino esensial bersyarat, maksudnya adalah beberapa jenis asam amino non esensial, namun seringkali kita membutuhkan asupan dari luar. Misalkan saat dalam keadaan sakit, atau dalam masa pertumbuhan.