Rantai panjang, atau polimer, asam amino disebut protein (walaupun protein tidak perlu hanya asam amino). Asam amino dihubungkan oleh apa yang disebut “ikatan peptida”. Urutan asam amino ditentukan oleh urutan nukleotida ("alfabet") genetik dalam gen DNA, yang pada gilirannya menentukan bagaimana protein terlipat dan fungsi.
Produksi Protein dari Asam Amino
Proses menghubungkan asam amino menjadi protein dimulai di inti sel. Messenger RNA (mRNA) untuk suatu gen dibuat menggunakan rangkaian DNA sebagai cetakan. MRNA kemudian melakukan perjalanan di luar nukleus ke produsen protein yang disebut "ribosom." Di sinilah protein dibuat. Di ribosom, transfer RNA (tRNA) kemudian menempelkan asam amino ke mRNA. Pada dasarnya mRNA digunakan sebagai cetakan untuk membangun protein.
Ikatan Peptida Antara Asam Amino
Asam amino bergabung dari ujung ke ujung dalam polimer linier panjang. Secara khusus, gugus asam karboksilat (-CO) dari satu asam amino menempel pada gugus amino (-NH) asam amino berikutnya. Ikatan ini disebut “ikatan peptida”. Rantai asam amino seperti itu disebut “polipeptida.”
Rantai Samping Asam Amino
Asam amino memiliki rantai samping yang terikat pada atom karbon pusat. Rantai samping ini memiliki karakteristik elektrostatik (ikatan) yang berbeda. Ini penting dalam bagaimana protein linier awalnya terlipat ketika dilepaskan dari template mRNA-nya.
Urutan Asam Amino dan Lipatan Protein
Bentuk protein ditentukan oleh urutan asam amino. Ikatan dalam rantai polipeptida panjang memungkinkan rotasi bebas atom, yang memberikan tulang punggung protein fleksibilitas yang besar. Kebanyakan rantai polipeptida, bagaimanapun, hanya melipat menjadi satu bentuk, dan kebanyakan dari mereka melakukannya secara spontan.
Rantai dan Lipat Samping
Lipatan ditentukan oleh urutan rantai samping asam amino. Rantai samping ini berinteraksi dengan masing-masing dan air di dalam sel. Rantai samping kutub cenderung berputar menghadap air. Rantai samping nonpolar berubah menjadi pusat bola protein, menjadi hidrofobik (tidak menyukai air). Oleh karena itu, distribusi situs polar dan nonpolar merupakan salah satu faktor terpenting yang mengatur pelipatan protein.
Jumlah Kombinasi Asam Amino
20 asam amino digunakan untuk membuat protein. Meskipun ada 20^n polipeptida berbeda yang panjangnya n asam amino, sebagian kecil dari protein yang dihasilkan akan stabil. Sebagian besar akan memiliki banyak bentuk dengan tingkat energi yang hampir setara. Mampu berubah bentuk dengan mudah untuk mengadopsi tingkat energi yang berbeda, karena itu mereka tidak akan cukup stabil untuk berguna bagi organisme. Karena itu, satu asam amino di tempat yang salah dapat membuat protein tidak berguna. Oleh karena itu, sebagian besar mutasi pada DNA tidak menguntungkan organisme. Hanya melalui sejumlah besar percobaan dan kesalahan protein yang berguna berevolusi.