Apa itu molekul protein?
Protein
Protein (asal kata "protos" dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Metabolit primer
Protein merupakan suatu senyawa makromolekul yang tersusun atas atom C, H, O, N, dan S.
Molekul
Dalam teori kinetika gas, istilah "molekul" sering digunakan untuk partikel gas apapun tanpa memperdulikan komposisinya. Menurut definisi ini, atom gas mulia dianggap sebagai molekul sebagai molekul monoatomik.
Protein
Sumber protein
Kolesterol
Kolesterol adalah metabolit yang mengandung lemak sterol () yang ditemukan pada membran sel dan disirkulasikan dalam plasma darah. Merupakan sejenis lipid yang merupakan molekul lemak atau yang menyerupainya. Kolesterol ialah jenis khusus lipid yang disebut steroid. Steroids ialah lipid yang memiliki struktur kimia khusus. Struktur ini terdiri atas 4 cincin atom karbon.
Sintesis protein
Jauh sebelum DNA dinyatakan menjadi materi genetik sebagai unit pewarisan sifat, protein telah diyakini sebagai molekul pengatur metabolisme pada suatu sel. Pada masa itu protein dikenal sebagai molekul organik yang penting yang berperan dalam proses perubahan suatu molekul kecil menjadi molekul kompleks. Pada tahun 1878, teminologi enzim digunakan untuk menyebut katalis biologi yang berperan dalam mempercepat proses biokimia dalam sel. Enzim kemudian disebut sebagai protein atau bagian dari protein oleh Emil Fischer seorang ahli biokimia dari Jerman pada tahun 1900. Penelitian tentang molekul-molekul materi genetik menjadi mudah dengan ditemukannya struktur komponen asam nukleat sebagai materi genetik oleh Watson dan Crick. Weisman dan DeVries menunjukkan konsep awal yang menunjukkan pengatur aktifitas di dalam sel terletak pada sitoplasma. Pada awal 1900an Driesch, Verwon, dan Wilson menunjukkan bahwa inti sel merupakan tempat berkumpulnya enzim dan menjadi pusat aktifitas protein. Mazia pada tahun 1952 menunjukkan bahwa inti sel lebih berfungsi sebagai tempat pergantian daripada sebagai tempat penghasil aktifitas seluler.
Kromosom
Kromosom (, warna; dan "soma", badan) merupakan struktur di dalam sel berupa deret panjang molekul yang terdiri dari satu molekul DNA dan berbagai protein terkait yang merupakan informasi genetik suatu organisme, seperti molekul kelima jenis histon dan faktor transkripsi yang terdapat pada beberapa deret, dan termasuk gen unsur regulator dan sekuens nukleotida. Kromosom yang berada di dalam nukleus sel eukariota, secara khusus disebut kromatin.
ChEBI
ChEBI adalah singkatan dalam bahasa Inggris dari Chemical Entities of Biological Interest (Entiti kimia yang mempunyai kaitan menarik dengan biologi), yaitu suatu database dan yang berfokus pada senyawa kimia 'kecil', yang merupakan bagian dari upaya . Istilah "entiti molekuler" (""molecular entity"") merujuk kepada apapun, yang berupa "atom, molekul, ion, , , , , , dsb. yang berbeda secdara konstitutional atau isotopik, dapat diidentifikasi sebagai suatu entiti yang bisa dibedakan secara terpisah". Entiti molekuler ini dapat merupakan produk alamiah atau produk sintetik yang memiliki potensi bioaktivitas. Molekul-molekul yang secara langsung dikodekan oleh genom, misalnya asam nukleat, protein dan peptida diturunkan dari pemotongan ("cleavage") , menurut aturannya tidak dimasukkan ke dalam ChEBI.
Protoplasma
Protein adalah makromolekul yang terdiri atas asam-asam α-amino yang saling berikatan dengan ikatan kovalen di antara gugus α-karboksil asam amino dengan gugus α-amino dari asam amino yang lain. Ikatan di antara asam amino disebut ikatan peptida.
Beberapa unit asam amino yang berikatan dengan ikatan peptida disebut polipeptida. Molekul protein dapat terdiri atas satu atau sejumlah rantai polipeptida dan setiap rantai dapat terdiri atas ratusan hingga jutaan residu asam amino.
Dinein
Dinein adalah protein motor di dalam sel yang mengubah energi kimia yang terkandung di dalam ATP menjadi energi mekanis gerakan. Dinein mengangkut berbagai muatan sel melalui mikrotubulus sitoskeleton menuju ujung negatif mikrotubulus, yang biasanya mengarah ke inti sel, berkebalikan dengan arah gerakan kinesin. Dinein dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu dinein sitoplasma dan dinein aksonema. Molekul dinein merupakan kompleks protein yang tersusun dari subunit polipeptida.
Biologi molekular
Dalam proses elektroforesis, sampel molekul ditempatkan ke dalam sumur ("well") pada gel yang ditempatkan di dalam larutan penyangga, dan listrik dialirkan kepadanya. Molekul-molekul sampel tersebut akan bergerak di dalam matriks gel ke arah salah satu kutub listrik sesuai dengan muatannya. Dalam hal asam nukleat, arah pergerakan adalah menuju elektrode positif, disebabkan oleh muatan negatif alami pada rangka gula-fosfat yang dimilikinya. Untuk menjaga agar laju perpindahan asam nukleat benar-benar hanya berdasarkan ukuran (yaitu panjangnya), zat seperti natrium hidroksida atau formamida digunakan untuk menjaga agar asam nukleat berbentuk lurus. Sementara itu, protein didenaturasi dengan deterjen (misalnya natrium dodesil sulfat, SDS) untuk membuat protein tersebut berbentuk lurus dan bermuatan negatif.
Sel (biologi)
Retikulum endoplasma kasar disebut demikian karena permukaannya ditempeli banyak ribosom. Ribosom yang mulai mensintesis protein dengan tempat tujuan tertentu, seperti organel tertentu atau membran, akan menempel pada retikulum endoplasma kasar. Protein yang terbentuk akan terdorong ke bagian dalam retikulum endoplasma yang disebut "lumen". Di dalam lumen, protein tersebut mengalami pelipatan dan dimodifikasi, misalnya dengan penambahan karbohidrat untuk membentuk glikoprotein. Protein tersebut lalu dipindahkan ke bagian lain sel di dalam vesikel kecil yang menyembul keluar dari retikulum endoplasma, dan bergabung dengan organel yang berperan lebih lanjut dalam modifikasi dan distribusinya. Kebanyakan protein menuju ke badan Golgi, yang akan mengemas dan memilahnya untuk diantarkan ke tujuan akhirnya.
Difusi
Difusi khusus terjadi ketika sel ingin mengambil nutrisi atau molekul yang "hydrophilic" atau berpolar dan ion. Difusi seperti ini memerlukan protein khusus yang memberikan jalur kepada partikel-partikel tersebut ataupun membantu dalam perpindahan partikel. Hal ini dilakukan karena partikel-partikel tersebut tidak dapat melewati membran plasma dengan mudah. Protein-protein yang turut campur dalam difusi khusus ini biasanya berfungsi untuk partikel spesifik.
Reseptor (biokimia)
Dalam biokimia dan farmakologi, reseptor adalah molekul protein yang menerima sinyal kimia dari luar sel. Ketika sinyal kimia semacam itu berikatan dengan reseptor, mereka menyebabkan beberapa bentuk respons seluler/jaringan, misalnya perubahan aktivitas listrik sel. Reseptor dapat terikat pada membran sel, sitoplasma, atau nukleus, yang masing-masing hanya dapat dilekati oleh jenis molekul sinyal tertentu. Molekul pemberi sinyal yang melekat pada suatu reseptor disebut ligan, yang dapat berupa suatu peptida atau molekul kecil lain seperti neurotransmiter, hormon, obat, atau toksin.
Biomolekul
Protein merupakan polimer asam-asam amino, karbohidrat merupakan polimer monosakarida, asam nukleat merupakan polimer mononukleatida. Monomer lipid ada bermacam-macam, bergantung pada jenis lipidnya, diantaranya asam lemak, kolin, etanolamin, serin dan lain-lain.
Sintesis protein
Sintesis protein (disebut juga biosintesis protein) adalah proses pembentukan partikel protein dalam bahasan biologi molekuler yang didalamnya melibatkan sistesis RNA yang dipengaruhi oleh DNA. Dalam proses sintesis protein, molekul DNA adalah sumber pengkodean asam nukleat untuk menjadi asam amino yang menyusun protein tetapi tidak terlibat secara langsung dalam prosesnya. Molekul DNA pada suatu sel ditranskripsi menjadi molekul RNA. Molekul RNA inilah yang ditranslasi menjadi asam amino sebagai penyusun protein. Dengan demikian molekul RNA lah yang terlibat secara langsung dalam proses sintesis protein. Hubungan antara molekul DNA, RNA, dan asam amino dalam proses pembentukan protein dikenal dengan istilah "Dogma sentral biologi” yang dijabarkan dengan rangkaian proses DNA membuat DNA dan RNA, RNA membuat protein, yang dinyatakan dalam persamaan DNA » RNA » Protein. Seperti kebanyakan dogma, terdapat pengecualian pada proses pembentukan protein berdasarkan bukti-bukti yang ditemukan setelahnya, sehingga dogma ini akhirnya disebut sebagai aturan.
Partikel
Dalam ilmu fisika, partikel (atau korpuskula dalam teks yang lebih tua) adalah objek terlokalisasi kecil yang dapat memiliki beberapa sifat fisik atau kimia seperti volume atau massa. Partikel sangat bervariasi dalam ukuran atau kuantitas, mulai dari partikel subatom seperti elektron, hingga partikel mikroskopis seperti atom dan molekul, hingga partikel makroskopis seperti serbuk dan material butiran lainnya. Partikel juga bisa digunakan untuk membuat model ilmiah dari objek yang lebih besar tergantung pada kerapatannya, seperti manusia yang bergerak dalam kerumunan atau benda langit yang bergerak.
Kiral
Molekul kiral adalah molekul yang mempunyai bayangan cermin tidak superimposabel (tidak dapat bertumpukan ). Suatu molekul organik disebut molekul kiral jika terdapat minimal 1 atom C yang mengikat empat gugus yang berlainan . Molekul-molekul kiral memiliki sifat optis, yang artinya suatu molekul kiral memiliki kemampuan untuk memutar bidang cahaya terpolarisasi pada alat yang disebut polarimeter. Perbedaan antara molekul kiral dan akiral adalah bahwa hanya senyawa kiral yang tidak dapat berhimpit .
Serum darah
Beberapa jenis globulin diproduksi di dalam hati, sementara yang lain diproduksi di dalam sistem kekebalan. Semua jenis serum protein yang lain diproduksi di dalam hati. Arti kata globulin menunjukkan sekelompok protein heterogen dengan berat molekul tertentu yang cukup tinggi, dengan kecepatan terlarut (en:"solubility rate") dan laju migrasi elektroforetik (en:"electrophoretic migration rate") yang lebih rendah daripada albumin. Rasio normal di dalam darah sekitar 2 hingga 3,5 g/dl.[[Berkas:Electrophoresis.png|jmpl|Ilustrasi skema gel protein hasil elektroforesis, lihat pula [[Berkas:Blood_values_sorted_by_mass_and_molar_concentration.png]]] [[Elektroforesis protein serum]] ([[bahasa Inggris|en]]:"serum protein electrophoresis", "SPEP") adalah [[uji laboratorium]] untuk menentukan jenis globulin (alfa-1, alfa-2, beta dan gamma) dan albumin. Cara yang digunakan adalah pengambilan serum darah dari bekuan darah, kemudian diletakkan di atas medium yang dibubuhi "agarose gel", kemudian dipaparkan ke [[arus listrik]]. "Protein serum total" atau "protein plasma total" atau "protein total" adalah hasil uji laboratorium yang mengukur jumlah protein pada [[plasma darah]] atau serum darah.
Biokimia
Biokimia merupakan ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen seluler, seperti protein, karbohidrat, lipid, asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Saat ini biokimia lebih terfokus secara khusus pada kimia reaksi termediasi enzim dan sifat-sifat protein.
Biologi
Pada tahun 1940-an, dan awal tahun 1950-an, penelitian berhasil membuktikan bahwa asam deoksiribonukleat (ADN) merupakan komponen kromosom yang mengandung satuan pewarisan yang kini disebut gen. Pemusatan perhatian pada model organisme baru seperti virus, dan bakteri serta penemuan struktur untai ganda ADN pada tahun 1953 menandai jalannya peralihan ke masa genetika molekuler. Kode genetik berhasil dipecahkan oleh Har Gobind Khorana, Robert W. Holley, dan Marshall Warren Nirenberg setelah memahami bahwa ADN mengandung kodon. Akhirnya, Proyek Genom Manusia diluncurkan pada tahun 1990 dengan tujuan untuk memetakan semua genom manusia DNA. Proyek ini selesai pada tahun 2003, dan merupakan langkah pertama dalam menggabungkan pengetahuan biologi dengan definisi tubuh manusia, dan organisme lain secara fungsional, dan molekuler.
Protein
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.
Hemoglobin
Pada pusat molekul terdapat cincin heterosiklik yang dikenal dengan "porfirin" yang menahan satu atom besi; atom besi ini merupakan situs/loka ikatan oksigen. Porfirin yang mengandung besi disebut heme. Nama "hemoglobin" merupakan gabungan dari "heme" dan "globin"; globin sebagai istilah generik untuk protein globular. Ada beberapa protein mengandung heme, dan hemoglobin adalah yang paling dikenal dan paling banyak dipelajari.
Lipoprotein
Lipoprotein adalah stukrur biokimia yang berisi protein dan lemak, yang terikat pada protein, yang memungkinkan lemak untuk bergerak melalui air pada bagian dalam dan di luar sel. Protein berfungsi untuk mengemulsi lipid (jika tidak disebut molekul lemak). Banyak enzim, transporter, protein struktural, antigen, adenin, dan racun merupakan lipoprotein. Contohnya termasuk lipoprotein densitas tinggi (HDL) dan lipoprotein densitas rendah (LDL), yang memungkinkan lemak untuk dibawa dalam aliran darah, protein transmembran dari mitokondria dan kloroplas, dan lipoprotein pada bakteri.
Inti sel
Meskipun bagian dalam nukleus tidak mengandung badan yang dibatasi oleh membran, isi nukleus tidak seragam dan memiliki beberapa badan subnukleus yang terbentuk dari protein-protein unik, molekul RNA, serta gugus DNA. Contoh utama dari badan subnukleus adalah nukleolus, yang terutama terlibat dalam pembentukan ribosom. Setelah diproduksi oleh nukleolus, ribosom diekspor ke sitoplasma untuk menjalankan fungsi translasi mRNA.
Titin
Titin , juga dikenal sebagai konektin, adalah suatu protein yang pada manusia, dikodekan oleh gen "TTN". Titin adalah sebuah protein raksasa, panjangnya lebih dari 1 µm, fungsinya yaitu sebagai molekul pegas yang bertanggung jawab atas elastisitas pasif otot. Protein ini terdiri dari 244 domain protein terlipat secara individual yang dihubungkan dengan urutan peptida yang tidak terstruktur. Domain ini terbuka saat protein diregangkan dan terlipat kembali saat ketegangan dihilangkan.
Protein membran
Protein membran adalah protein yang berinteraksi dengan, atau bagian dari, membran biologis. Protein membran ini memuat protein membran integral yang tertahan secara permanen atau bagian dari membran dan protein membran periferal yang hanya sementara menempel pada lipid dwilapis atau pada protein integral lainnya. Protein membran integral terbagi menjadi protein transmembran yang membentang melintasi membran dan protein monotopik integral yang hanya menempel pada satu sisi membran. Protein membran merupakan jenis protein umum bersama dengan protein globular terlarut, protein menyerabut, dan protein takteratur. Protein membran menjadi target lebih dari 50% obat medis modern. Diperkirakan bahwa 20–30% gen pada keseluruhan genom menyandikan protein membran.
Peroksisom
Peroksisom tidak memiliki DNA dan ribosom sehingga tidak dapat mensintesis protein sendiri. Oleh karena itu dilakukan impor protein melalui membran. Hanya protein tertentu yang dapat masuk ke peroksisom, yaitu protein yang memiliki sekuen tiga asam amino spesifik (serin-lisin-leusin) pada ujung C atau ujung N (Protein Targeting Signal/PTS). Protein reseptor impor peroksisom yang terlibat dalam transpor protein ke dalam peroksisom adalah peroksin (Pex).
Protein reseptor impor peroksisom yang larut dalam sitosol (Pex2 atau Pex5) mengenali protein peroksisom di sitosol yang mengandung tiga sekuens asam amino spesifik di ujung N atau ujung C. Pex2 atau Pex5 mengangkut protein ke dalam peroksisom dengan bantuan protein membran peroksisom. Kemudian di dalam peroksisom protein dilepaskan lalu Pex2 atau Pex5 kembali ke sitosol.
Proteomika
Proteomika merupakan kajian secara molekular terhadap keseluruhan protein yang dihasilkan dari ekspresi gen di dalam sel, terutama mengenai struktur dan fungsinya. Keseluruhan protein di dalam sel diistilahkan sebagai "proteom".Istilah "proteomik" pertama kali dikenal pada tahun 1997, yang juga dibuat berdasarkan analogi genetika untuk ilmu yang mempelajari mengenai gen. Untuk istilah "proteom" sendiri berasal dari gabungan istilah protein dan genom yang dikemukakan oleh Marc Wilkins pada tahun 1994 pada saat mengambil gelar PhD. Salah satu alat yang umumnya digunakan untuk ilmu ini adalah "matrix-assisted laser desorption/ionization" (MALDI).
Nukleoprotein
Ribonukleoprotein (RNP) adalah kompleks RNA dan protein. Enzim telomerase, RNase P, hnRNP dan RNP nuklear (snRNPs), serta ribosom adalah ribonukleoprotein. Ribosom terdiri atas satu molekul dari 50 protein ribosom atau lebih bersama dengan tiga macam molekul RNA dalam prokariota atau empat macam dalam eukariota.
Asam ribonukleat
Asam ribonukleat (ARN, ) adalah molekul polimer yang terlibat dalam berbagai peran biologis dalam mengkode, dekode, regulasi, dan ekspresi gen. RNA dan DNA adalah asam nukleat, dan, bersama dengan protein dan karbohidrat, merupakan empat makromolekul utama yang penting untuk semua bentuk kehidupan yang diketahui. Seperti DNA, RNA dirakit sebagai rantai nukleotida, tetapi tidak seperti DNA, RNA lebih sering ditemukan di alam sebagai untai tunggal yang melipat ke dirinya sendiri, daripada untai ganda berpasangan. Organisme seluler menggunakan RNA duta () untuk menyampaikan informasi genetik (menggunakan huruf G, U, A, dan C untuk menunjukkan basa nitrogen guanin, urasil, adenin, dan sitosin ()) yang mengarahkan sintesis protein spesifik. Banyak virus mengkodekan informasi genetik mereka menggunakan genom RNA.
Protoplasma
Protoplasma terdiri dari campuran molekul kecil seperti ion, asam amino, monosakarida dan air, dan makromolekul seperti asam nukleat, protein, lipid dan polisakarida. Pada eukariota protoplasma yang mengelilingi inti sel dikenal sebagai sitoplasma dan bahwa di dalam inti sebagai nukleoplasma tersebut. Dalam prokariota bahan di dalam membran plasma adalah sitoplasma bakteri, sementara di bakteri gram negatif wilayah di luar membran plasma tetapi di dalam membran luar periplasma tersebut.
Protein membran integral
Jenis protein membran integral yang paling umum adalah protein transmembran, yang membentang pada keseluruhan membran biologis. Protein membran laluan tunggal hanya sekali melintasi membran, sedangkan protein membran laluan ganda menjalin masuk dan keluar, melintasi beberapa kali. Protein transmembran laluan tunggal dikategorisasikan sebagai tipe I, yang memiliki posisi dengan ujung karboksil menghadap sitosol, atau tipe II, yang memiliki posisi dengan ujung amino menghadap sitosol. Protein tipe III memiliki domain transmembran ganda dalam polipeptida tunggal, sedangkan tipe IV terdiri dari beberapa polipeptida berbeda tersusun bersama di dalam saluran melintasi membran. Protein tipe V tertahan pada lipid dwilapis melalui pelekatan lipid secara kovalen. Protein tipe VI memiliki domain transmembran dan penahan lipid.
Rantai berat
Rantai berat (en:heavy chain, immunoglobulin heavy chain) adalah dua rantai protein yang identikal pada molekul antibodi yang mengandung jumlah asam amino paling banyak, sehingga mempunyai berat molekul lebih besar. Rantai berat merupakan polipeptid (en:"polypeptide") berukuran besar, sejenis protein seperti protein motor (misalnya myosin, kinesin atau dynein).
Asam ribonukleat
Beberapa molekul RNA berperan aktif dalam sel dengan mengkatalis reaksi biologis, mengendalikan ekspresi gen, atau merasakan dan mengkomunikasikan tanggapan terhadap sinyal seluler. Salah satu dari proses aktif ini adalah sintesis protein, fungsi yang universal dimana molekul mRNA mengarhkan perakitan protein pada ribosom. Proses ini menggunakan molekul RNA transfer () untuk memberikan asam amino ke ribosom, di mana RNA ribosomal () kemudian menghubungkan asam amino bersama-sama untuk membentuk protein.
Molekul
Massa molekul dapat dihitung dari rumus kimia dan dinyatakan dalam satuan massa atom konvensional sama dengan 1/12 massa atom karbon-12 (isotop C) netral. Untuk padatan jaringan, istilah unit rumus digunakan dalam perhitungan stoikiometri.
Metabolomika
Metabolomika (dari bahasa Inggris "metabolomics") merupakan satu disiplin kajian dalam biologi molekular yang memusatkan perhatian pada keseluruhan produk proses enzimatik yang terjadi di dalam sel. Proses enzimatik dalam sel merupakan proses biokimiawi yang saling berkaitan dan menghasilkan karbohidrat, asam lemak, alkohol, protein, dan berbagai senyawa metabolit sekunder lainnya, yang semuanya disebut sebagai metabolom, termasuk di dalamnya senyawa perantara reaksi enzimatiknya. Metabolomika sulit dipelajari mengingat banyaknya jumlah dan jenis senyawa metabolit yang dapat ada walau hanya di dalam 1 reaksi metabolisme sederhana. "Nuclear magnetic resonance" (NMR) merupakan salah satu alat yang awalnya digunakan untuk menganalisa suatu sampel dengan menggunakan C-glukosa. Akan tetapi, penggunaan metode ini masih memiliki banyak keterbatasan, terutama dari sensitivitas dan jumlah senyawa yang dapat diidentifikasi dalam suatu sampel. Berdasarkan keterbatasan ini, dikembangkan metode lain yang memiliki sensitivitas yang tinggi dan dapat mendeteksi berbagai jenis senyawa (protein), yaitu spektrometri massa. Metode ini menggunakan resolusi massa yang sangat tinggi yang mampu mendeteksi massa atom (satuan masaa atom, Dalton). Selain itu, spektrometri massa ini juga mampu membedakan isomer dari suatu senyawa berdasarkan pola fragmentasinya. Data yang didapat kemudian dianalisis dengan menggunakan bioinformatika.
Protein membran
Protein integral dan periferal mungkin mengalami modifikasi pasca-translasi, dengan penambahan rantai asam lemak, prenil, atau GPI (glikosilfosfatidilinositol) yang mungkin tertahan pada lipid dwilapis. secA merupakan protein membran terkenal yang telah divisualisasi pada tingkat molekul tunggal yang mengikat dan melepas translokon, protein membran integral.
Sambungan ketat
Sambungan ketat terdiri dari jaringan untai penyegel yang bercabang, setiap untai bekerja secara independen dari yang lain. Oleh karena itu, efisiensi persimpangan dalam mencegah bagian ion meningkat secara eksponensial dengan jumlah untai. Setiap untai terbentuk dari deretan protein transmembran yang tertanam di kedua membran plasma, dengan domain ekstraseluler bergabung satu sama lain secara langsung. Setidaknya ada 40 protein yang berbeda yang menyusun sambungan ketat, tipe utama adalah claudin dan occludin. Protein-protein ini berhubungan dengan protein membran periferal seperti ZO-1 yang terletak di sisi intraseluler membran plasma, yang menjangkar untai ke komponen aktin dari sitoskeleton. Dengan demikian, sambungan ketat menggabungkan bersama sitoskeleton sel yang berdekatan.
Lambang unsur
Rumus molekul adalah rumus yang menyatakan jumlah atom-atom dari unsur-unsur yang menyusun satu molekul senyawa. Jadi rumus molekul menyatakan susunan sebenarnya dari molekul zat.
Contoh:
a. Rumus molekul air yaitu H2O yang berarti dalam satu molekul air terdapat dua atom hidrogen dan satu atom oksigen.
b. Rumus molekul glukosa C6H12O6 yang berarti dalam satu molekul glukosa terdapat 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen.
Sel (biologi)
Pada sel prokariota (dari bahasa Yunani, "pro", 'sebelum' dan "karyon", 'biji'), tidak ada membran yang memisahkan DNA dari bagian sel lainnya, dan daerah tempat DNA terkonsentrasi di sitoplasma disebut "nukleoid". Kebanyakan prokariota merupakan organisme uniseluler dengan sel berukuran kecil (berdiameter 0,7–2,0 µm dan volumenya sekitar 1 µm) serta umumnya terdiri dari selubung sel, membran sel, sitoplasma, nukleoid, dan beberapa struktur lain.
Replikasi DNA
Protein DnaA membentuk struktur kompleks yang terdiri atas 30 hingga 40 buah molekul, yang masing-masing akan terikat pada molekul ATP. Daerah ori akan mengelilingi kompleks DnaA-ATP tersebut. Proses ini memerlukan kondisi superkoiling negatif DNA (pilinan kedua untai DNA berbalik arah sehingga terbuka). Superkoiling negatif akan menyebabkan pembukaan tiga sekuens repetitif sepanjang 13 pb yang kaya dengan AT sehingga memungkinkan terjadinya pengikatan protein DnaB, yang merupakan enzim helikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi ATP hasil hidrolisis untuk bergerak di sepanjang kedua untai DNA dan memisahkannya.
Retikulum endoplasma
Jaring-jaring endoplasma adalah jaringan keping kecil-kecil yang tersebar bebas di antara selaput selaput di seluruh sitoplasma dan membentuk saluran pengangkut bahan. Jaring-jaring ini biasanya berhubungan dengan ribosom (titik-titik merah) yang terdiri dari protein dan asam nukleat, atau RNA. Partikel-partikel tadi mensintesis protein serta menerima perintah melalui RNA tersebut (Time Life, 1984).
Biologi molekular
Gel yang digunakan biasanya merupakan polimer bertautan silang ("crosslinked") yang porositasnya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Untuk memisahkan protein atau asam nukleat berukuran kecil (DNA, RNA, atau oligonukleotida), gel yang digunakan biasanya merupakan gel poliakrilamida, dibuat dengan konsentrasi berbeda-beda antara akrilamida dan zat yang memungkinkan pertautan silang ("cross-linker"), menghasilkan jaringan poliakrilamida dengan ukuran rongga berbeda-beda. Untuk memisahkan asam nukleat yang lebih besar (lebih besar dari beberapa ratus basa), gel yang digunakan adalah agarosa (dari ekstrak rumput laut) yang sudah dimurnikan.
Sel (biologi)
Semua sel dibatasi oleh suatu membran yang disebut membran plasma, sementara daerah di dalam sel disebut sitoplasma. Setiap sel, pada tahap tertentu dalam hidupnya, mengandung DNA sebagai materi yang dapat diwariskan dan mengarahkan aktivitas sel tersebut. Selain itu, semua sel memiliki struktur yang disebut ribosom yang berfungsi dalam pembuatan protein yang akan digunakan sebagai katalis pada berbagai reaksi kimia dalam sel tersebut.
Transfer RNA
Transfer RNA (transfer-Ribonucleic acid) atau asam ribonukleat transfer adalah molekul yang menginterpretasikan pesan genetik berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA dengan cara mentransfer asam-asam amino ke ribosom dalam proses translasi. Dengan kata lain, tRNA merupakan molekul pembawa asam-asam amino yang akan disambungkan menjadi rantai polipeptida. Hal ini karena kemampuan tRNA dalam membentuk kompleks dengan asam-asam amino.
Asam amino yang dibawa tRNA spesifik, oleh karena itu ada sekitar 20 macam tRNA yang masing-masing membawa asam amino yang spesifik karena di alam ada sekitar 20 asam amino yang menyusun protein. Asam amino yang dibawa oleh tRNA sesuai dengan antikodon yang merupakan komplemen dari kodon mRNA dan akan berpasangan secara antiparalel saat translasi. Saat translasi, dua molekul tRNA akan menempel pada ribosom untuk satu molekul mRNA, dan dua asam amino yang dibawa oleh kedua tRNA tersebut akan dirangkaikan menjadi polipeptida. Inilah prinsip sintesis rantai polipeptida.
tRNA ialah salah satu dari molekul-molekul RNA selain mRNA dan rRNA yang dimiliki oleh semua organisme seluler dan berperan dalam ekspresi gen . tRNA dan rRNA adalah molekul RNA yang bukan genom (bukan molekul yang diterjemahkan).
Struktur primer tRNA merupakan rantai nukleotida linear dengan ukuran panjang 73 sampai 93 nukleotida dengan berat molekul total antara 25 sampai 30 kilo dalton. Pada molekul tRNA terdapat jenis-jenis basa yang tidak umum atau termodifikasi. Misalnya pseudourasil dan dihidrourasil yang merupakan modifikasi dari basa urasil.
Massa molekul relatif
Berat molekul atau biasa disebut molekul relatif (Mr) adalah berat suatu molekul dalam satuan massa atom (sma). Berat molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan berat seluruh atom yang menyusunnya. Berat molekul merupakan variabel yang penting karena berhubungan langsung dengan sifat-sifat fisika polimer. Pada umumnya, polimer dengan berat molekul tinggi bersifat lebih kuat, tetapi berat molekul yang terlalu tinggi menyebabkan kesukaran dalam prosesnya. Kelarutan merupakan prasyarat untuk menetapkan berat molekul. Untuk menetapkan berat molekul senyawa sederhana digunakan teknik spektrometri massa, penurunan titik beku, kenaikan titik didih, dan ketika hadir gugus fungsi yang cocok. Teknik kovensional dari spektrometri massa tidak banyak lagi digunakan dalam bidang polimer di luar karakterisasi produk-produk degradasi polimer karena syarat-syarat pengukurannya untuk sampel yang mudah menguap. Akhir-akhir ini telah ditemukan beberapa perkembangan baru yang menarik dalam desorpsi medan yang telah memperluas spektrometri massa ke dalam daerah makromolekul. Namun perkembangan demikian masih dalam fase awal dan tidak memiliki pemakaian rutin dari metode-metode yang lebih tradisional dalam penetapan berat molekul.
Biomolekul
Berat molekul (BM) protein berkisar antara 5000 sampai lebih dari 1 juta; berat molekul berbagai jenis asam nukleat berkisar sampai beberapa miliar, karbohidrat (polisakarida) dapat memiliki berat molekul sampai jutaan. Molekul lipid jauh lebih kecil (BM 750 sampai 1500). Tetapi karena lipid umumnya terbentuk dari ribuan molekul sehingga membentuk struktur berukuran besar yang berfungsi seperti sistem makromolekuler, struktrur lipid juga dapat dianggap sebagai makromolekul.
Abiogenesis
Sebagian besar asam amino, yang sering dijuluki "bahan dasar kehidupan", berhasil disintesiskan dalam percobaan Miller-Urey dan percobaan lain yang menyimulasikan kondisi awal Bumi. Bahan biokimia lain yang penting seperti nukleotida dan sakarida dapat muncul dengan cara yang mirip. Dalam semua organisme, bahan biokimia tersebut diorganisasi menjadi molekul yang lebih kompleks, seperti protein, polisakarida, dan asam nukleat. Tiga molekul tersebut penting untuk fungsi kehidupan dan ada di semua organisme. Pembentukan makromolekul tersebut diperantarai oleh asam nukleat dan enzim, yang disintesis melalui jalur biokimia yang dikatalis oleh protein. Molekul organik mana yang pertama muncul dan bagaimana mereka membentuk organisme pertama masih diperdebatkan.
Molekul
Definisi molekul telah berkembang seiring peningkatan pengetahuan tentang struktur molekul. Definisi sebelumnya kurang tepat, mendefinisikan molekul sebagai "partikel terkecil dari zat kimia murni yang masih mempertahankan komposisi dan sifat kimianya". Definisi ini sering terpatahkan karena banyak zat dalam pengalaman biasa, seperti batuan, garam, dan logam, terdiri dari jaringan kristal besar dari atom atau ion yang berikatan secara kimia, namun tidak terbuat dari molekul diskrit.
Saluran ion
Saluran ion merupakan protein membran integral, biasanya terbentuk dari perakitan sejumlah protein tunggal. Perakitan "subunit ganda" ini biasanya melibatkan susunan melingkar dari protein identik atau homolog yang terkemas erat mengitari pori berisi air melintasi bidang membran atau lipid dwilapis. Untuk kebanyakan saluran ion berpintu tegangan, subunit pembentuk pori disebut subunit α, sedangkan subunit pembantu dilambangkan β, γ, dan seterusnya.
Proteomika
Beberapa jenis metode telah dikembangkan untuk mempelajari protein. Di mulai pada 1 abad lalu, proteomika menggunakan analisis 2D berupa gel elektroforesis poliakrilamida. Dengan menggunakan teknik ini, protein dalam suatu sampel dapat dipisahkan, diindentifikasi, dan diukur berdasarkan berat molekulnya. Dengan menggunakan analisis ini, berbagai jenis protein yang dihasilkan oleh beragam bakeri, seperti "Escherichia coli", telah berhasil dipisahkan dan dipurifikasi. Teknologi lain yang dikembangkan adalah spektrometri massa yang bersifat sangat sensitif. Di samping itu, Kromatografi cair berperforma tinggi (HPLC) juga dapat digunakan di mana sampel yang digunakan diinjeksikan ke dalam kolom bertekanan tinggi dan protein yang terkandung di dalamnya akan berikatan dengan matriks yang ada.
Biokimia
Ada empat kelas molekul utama dalam biokimia yaitu: karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat. Banyak molekul biologi merupakan "polimer": dalam kasus ini, monomer adalah mikromolekul yang relatif kecil yang bergabung menjadi satu untuk membentuk makromolekul-makromolekul, yang kemudian disebut sebagai "polimer". Ketika banyak monomer bergabung untuk mensintesis sebuah polimer biologis, mereka melalui proses yang disebut dengan sintesis dehidrasi.
Geometri koordinasi
Geometri koordinasi dari sebuah molekul adalah pola geometri yang dibentuk oleh atom di sekitar atom pusat pada sebuah molekul secara tiga dimensi. Geometri molekul menentukan beberapa sifat zat termasuk reaktivitas, polaritas, wujud zat, warna, magnetisme dan aktivitas biologisnya.
Dalam bidang kompleks koordinasi anorganik, adalah pola geometris yang dibentuk oleh atom-atom dalam ligan yang terikat ke atom pusat dalam molekul atau kompleks koordinasi kompleks. Susunan geometris akan bervariasi sesuai dengan jumlah dan jenis ligan yang terikat pada pusat logam, dan preferensi koordinasi atom pusat, biasanya logam dalam kompleks koordinasi. Jumlah atom terikat, (yaitu jumlah ikatan-σ antara atom pusat dan ligan) disebut bilangan koordinasi.
Mol
Mol adalah satuan pengukuran dalam Sistem Satuan Internasional (SI) untuk jumlah zat. Satuan ini didefinisikan sebagai jumlah zat kimia yang mengandung jumlah partikel representatif, misalnya atom, molekul, ion, elektron, atau foton, yang setara dengan jumlah atom dalam 12 gram karbon-12 (C), isotop karbon dengan berat atom standar definitif 12. Jumlah ini dinyatakan sebagai bilangan Avogadro, dengan nilai pendekatan . Mol adalah salah satu satuan dasar SI, dan dilambangkan dengan mol.
Thomas Robert Cech
Pada tahun 1982, Tom Cech dan kelompok risetnya mengumumkan bahwa molekul RNA dari "Tetrahymena thermophila", organisme kolam sel tunggal, memotong dan bergabung dalam ikatan kimia bila tidak ada protein. Kemudian ARN tak terbatas sebagai pembawa pasif informasi genetik, namun bisa pula berperan aktif dalam metabolisme sel. Penemuan RNA yang menyambung sendiri ini menyediakan pengecualian pada kepercayaan yang lama dipegang bahwa reaksi biologis selalu dikatalisis oleh protein. Di samping itu, telah ditandai menyediakan skenario baru dan masuk akal untuk asal usul kehidupan; sebab RNA bisa bertindak sebagai molekul pembawa informasi maupun katalis, barangkali sistem yang pertama kali bereproduksi sendiri hanya terdiri atas RNA. Hanya setahun kemudian diakui bahwa katalis RNA, atau "ribozim," bisa menyediakan kelas baru bagi agen farmasi yang amat spesifik, yang bisa membelah dan kemudian membuat virus RNA maupun RNA lain yang terlibat dalam penyakit tak aktif.
Ikatan hidrogen
Dalam kimia, ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antarmolekul atau antar dipol-dipol yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Walaupun lebih kuat dari kebanyakan gaya antarmolekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari ikatan kovalen dan ikatan ion. Dalam makromolekul seperti protein dan asam nukleat, ikatan ini dapat terjadi antara dua bagian dari molekul yang sama dan berperan sebagai penentu bentuk molekul keseluruhan yang penting.
Titin
Titin adalah protein terbesar yang diketahui; varian manusianya terdiri dari 34.350 asam amino, dengan berat molekul isoform "kanonik" dewasa dari protein sekitar 3.816.188,13 Da. Homolog protein ini pada tikus bahkan lebih besar lagi, terdiri dari 35.213 asam amino dengan MW 3.906.487,6 Da. Protein ini memiliki titik isoelektrik teoritis 6,01. Rumus kimia empiris proteinnya adalah CHNOS. Protein ini memiliki teori indeks ketidakstabilan (II) 42,41, dan karena itu diklasifikasikan sebagai protein tidak stabil. Paruh waktu protein in vivo, waktu yang dibutuhkan setengah dari jumlah protein dalam sel untuk dipecah setelah sintesisnya di dalam sel, diperkirakan sekitar 30 jam (dalam retikulosit mamalia).
Protein
Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom. Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.
Dari makanan kita memperoleh protein. Di sistem pencernaan protein akan diuraikan menjadi peptid yang strukturnya lebih sederhana terdiri dari asam amino. Hal ini dilakukan dengan bantuan enzim. Tubuh manusia memerlukan 9 asam amino. Artinya kesembilan asam amino ini tidak dapat disintesis sendiri oleh tubuh "esensial", sedangkan sebagian asam amino dapat disintesis sendiri atau "tidak esensial" oleh tubuh. Keseluruhan berjumlah 21 asam amino. Setelah penyerapan di usus maka akan diberikan ke darah. Darah membawa asam amino itu ke setiap sel tubuh. Kode untuk asam amino tidak esensial dapat disintesis oleh DNA. Ini disebut dengan transkripsi DNA. Kemudian karena hasil transkripsi di proses lebih lanjut di ribosom atau retikulum endoplasma, disebut sebagai translasi.
Famili protein
Seperti halnya banyak istilah biologi, penggunaan "famili protein" sedikit bergantung pada konteksnya; istilah ini mungkin menyatakan kelompok besar protein dengan tingkat kesamaan urutan terdeteksi serendah mungkin, atau kelompok protein sangat sempit dengan urutan, fungsi, atau struktur tiga dimensi yang hampir identik, atau semua jenis kelompok di antara keduanya. Untuk membedakan situasi tersebut, istilah superfamili protein seringkali digunakan untuk protein yang jauh terkait dengan keterkaitan tidak terdeteksi oleh kesamaan urutan, tetapi hanya dari sifat struktur bersama. Istilah lainnya seperti "kelas", "kelompok", "klan", "subfamili" protein telah diciptakan lebih dari bertahun-tahun, tetapi semuanya mengalami keambiguan penggunaan serupa. Dalam penggunaan umum, superfamili (homologi struktural) memuat famili (homologi urutan) yang memuat subfamili. Oleh karena itu, superfamili, seperti protease klan PA, memiliki urutan terkonservasikan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan salah satu famili yang dimuatnya, famili C04. Sepertinya tidak mungkin definisi yang pasti akan disetujui dan definisi diserahkan kepada pembaca untuk melihat dengan tepat bagaimana istilah-istilah ini digunakan dalam konteks tertentu.
Biologi
Biologi molekuler mempelajari biologi dalam tingkatan molekul. Bidang ini bersentuhan dengan bidang biologi lainnya, terutama genetika, dan biokimia. Biologi molekuler mencoba memahami interaksi antara berbagai sistem sel, termasuk hubungan antar ADN, ARN, dan sintesis protein. Selain itu, bidang ini juga membelajari bagaimana interaksi tersebut diatur.
Biologi molekular
Setelah penyisipan ke dalam sel, protein yang disandi oleh potongan DNA tadi dapat diekspresikan oleh sel bersangkutan. Berbagai jenis cara dapat digunakan untuk membantu ekspresi tersebut agar protein bersangkutan didapatkan dalam jumlah besar, misalnya "inducible promoter" dan "specific cell-signaling factor". Protein dalam jumlah besar tersebut kemudian dapat diekstrak dari sel bakteri atau eukaryota tadi.
Akuagliseroporin
Akuagliseroporin adalah protein yang dikenal bagian dari famili protein akuaporin yang menyalurkan air, gliserol, dan zat terlarut kecil takbermuatan lainnya. Akuagliseroporin merupakan satu-satunya protein mamalia yang dapat menyerap gliserol melalui membran plasma. Akuagliseroporin ditemukan di banyak spesies, seperti bakteri, tumbuhan, dan manusia. Karena di alam ditemukan di mana-mana, protein ini sangat penting dalam agrikultur dan kedokteran. Protein ini diidentifikasi sebagai kemungkinan sumber kontaminasi metaloid pada agrikultur karena akuagliseroporin menyalurkan As(III) dan Sb(III) pada ragi dan kemungkinan sumber masuknya metaloid ke dalam sumber makanan manusia.
Colostrum Bone Protein
Colostrum Bone Protein (CBP) atau yang dikenal dengan Colostrum Basic Protein / Peptide adalah ekstrak protein molekul rendah dari kolostrum dengan ukuran molekul 1-30Da. Colostrum Bone Protein (CBP) adalah bahan fungsional bioaktif yang memiliki manfaat bagi kesehatan tulang. Colostrum Bone Protein (CBP) telah dikaji keamanannya untuk digunakan sebagai bahan makanan dan diizinkan untuk digunakan di banyak negara Asia lainnya sebagai bahan pangan.
Hemoglobin
Hemoglobin adalah metaloprotein (protein yang mengandung zat besi) di dalam sel darah merah yang berfungsi sebagai pengangkut oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh, pada mamalia dan hewan lainnya. Hemoglobin juga pengusung karbon dioksida kembali menuju paru-paru untuk dihembuskan keluar tubuh. Molekul hemoglobin terdiri dari globin, apoprotein, dan empat gugus heme, suatu molekul organik dengan satu atom besi.
Biokimia
Proses yang mirip digunakan untuk memecah protein. Pertama-tama, protein akan terhidrolisa menjadi komponen-komponennya, yaitu asam amino. Amonia bebas (NH), berada dalam bentuk ion amonium (NH) di dalam darah, akan berbahaya bagi tubuh, maka harus dikeluarkan. Organisme uniseluler hanya tinggal melepaskan saja amonia ini keluar tubuh. Di dalam tubuh mamalia, amonia akan diubah menjadi urea, lewat siklus urea.
Kehidupan
Kehidupan seperti yang kita kenal sekarang ini menyintesis protein, yang merupakan polimer dari asam amino menggunakan instruksi yang dikodekan oleh gen-gen seluler—yang merupakan polimer dari asam deoksiribonukleat (DNA). Sintesis protein juga memerlukan perantara polimer asam ribonukleat (RNA). Salah satu kemungkinan adalah bahwa gen muncul pertama dan kemudian protein. Kemungkinan lain adalah bahwa protein muncul lebih dulu dan lalu gen. Namun, karena gen diperlukan untuk membuat protein, dan protein juga diperlukan untuk membuat gen, mempertimbangkan masalah yang mana yang muncul lebih dulu seperti mempermasalahkan ayam atau telur.
Molekul
Ketika mencoba untuk menentukan secara ketat apakah susunan atom "cukup stabil" untuk dianggap sebagai molekul, IUPAC menyarankan agar "sesuai dengan depresi pada permukaan energi potensial yang cukup dalam untuk membatasi setidaknya satu keadaan vibrasi". Definisi ini tidak bergantung pada sifat interaksi antara atom, namun hanya pada kekuatan interaksi. Sebenarnya, ini termasuk spesies yang terikat lemah yang secara tradisional tidak dianggap sebagai molekul, seperti helium dimer, He, yang memiliki satu keadaan ikatan vibrasi dan terikat secara longgar sehingga hanya dapat diamati pada suhu yang sangat rendah.
Biologi molekular
Salah satu teknik dasar biologi molekular adalah kloning ekspresi, yang digunakan misalnya untuk mempelajari fungsi protein. Pada teknik ini, potongan DNA penyandi protein yang diinginkan ditransplantasikan ke suatu plasmid (DNA sirkuler yang biasanya ditemukan pada bakteri; dalam teknik ini, plasmid disebut sebagai vektor ekspresi).
Molekul
Molekul disatukan oleh ikatan kovalen atau ikatan ion. Beberapa jenis unsur nonlogam hanya ada sebagai molekul di lingkungan. Sebagai contoh, hidrogen hanya ada sebagai molekul hidrogen. Sebuah molekul senyawa terbuat dari dua unsur atau lebih.
Kromatin
Histon merupakan protein yang terdiri dari lima subunit yaitu histon H1, H2A, H2B, H3 dan H4. Subunit-subunit ini kaya akan asam amino yang bermuatan positif atau bersifat basa seperti lisin dan arginin. Histon ini akan bereaksi dengan asam deoksiribonukleat melalui interaksi antara protein yang bermuatan positif dengan fosfodiester dari asam deoksiribonukleat yang bermuatan negatif. Asosiasi antara satu histon dengan satu segmen asam deoksiribonuleat disebut nukleosom. Asosiasi nukleosom merupakan tahap awal pengemasan asam deoksiribonukleat ke dalam bentuk yang padat. Tiap inti nukleosom terdiri atas suatu kompleks dari delapan protein histon (histon oktamer) dan DNA rantai ganda dengan panjang 147 pasang nukleotida. Kompleks histon oktamer ini masing-masing terdiri atas 2 molekul histon H2A, H2B, H3, dan H4. Modifikasi histon memengaruhi perubahan bentuk kromatin.
Kimia
"Molekul" adalah bagian terkecil dan tidak terpecah dari suatu senyawa kimia murni yang masih mempertahankan sifat kimia dan fisik yang unik. Suatu molekul terdiri dari dua atau lebih atom yang terikat satu sama lain.
Protein membran integral
Protein Structure Initiative (PSI), didanai oleh National Institute of General Medical Sciences Amerika Serikat (NIGMS), bagian dari Institut Kesehatan Nasional, di tengah tujuannya untuk menentukan struktur protein tiga dimensi dan mengembangkan teknik untuk penggunaan dalam biologi struktur, termasuk untuk protein membran. Pemodelan homologi dapat digunakan untuk menyusun model resolusi atom protein integral "target" melalui sekuens asam amino dan struktur tiga dimensi eksperimental dari protein homolog. Prosedur ini telah digunakan secara ekstensif pada ligan-reseptor terhubung-protein G (GPCR) dan kompleksnya.
Membran sel
Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak. Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponen-komponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semipermanen
komponen muchus membran sel semipermanen di lapisan membran
Kromatin
Kromatin ("Chroma": berwarna; "tin": benang) adalah kompleks dari asam deoksiribonukleat, protein histon dan protein non histon yang ditemukan pada inti sel eukariota. Kromatin merupakan bahan yang mudah diwarnai oleh suatu zat pewarna. Pada berbagai sel eukariota tingkat tinggi, ada dua bentuk kromatin pada tahap interfase yaitu eukromatin dan heterokromatin. Kromatin terfragmentasi dan menggumpal selama mitosis atau meiosis untuk membentuk wujud seperti batang yang disebut kromosom. Kromosom yang berkembang dari kromatin terbukti tersusun dari sejumlah besar protein dan asam-asam nukleat yang sekarang dikenal sebagai asam deoksiribonukleat. Dua pasang dari tiap protein histon tersebut yaitu histon H2A, H2B, H3 dan H4 membentuk oktamer dengan 145 hingga 147 pasangan basa asam deoksiribonukleat yang membungkusnya membentuk inti nukleosom.
Asam deoksiribonukleat
Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah 0,34 nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.
Docking (molekuler)
Untuk melakukan skrining, harus memiliki bentuk protein yang diinginkan. Untuk mendapatkan bentuk protein yang diinginkan, terdapat tiga teknik yaitu kristalografi yaitu proses untuk mendapatkan kristal protein lalu ditembakkan menggunakan sinar X pada suatu film, spektroskopi NMR yaitu melihat resonansi inti magnet yang direasikan dengan protein, dan mikroskop elektron. Teknik ini masing-masing memiliki kelemahan dan kelebihan seperti jumlah sampel, keakuratan, dan sebagainya. Saat ini telah ada pangkalan data protein yaitu RCSB yang lengkap, disimpan dalam ekstensi .pdb, beserta substrat protein tersebut. Dua hal yang menunjang keberhasilan "docking" adalah algoritme yang digunakan dan fungsi penilaian.
Dalam mencari algoritme ada tiga hal yang harus diperhatikan yaitu fleksibilitas substrat, dan fleksibilitas reseptor.
Ian R. Gibbons
Ketika berada di Harvard, Gibbons meneliti struktur silia dan flagela protozoa yang disebut "Tetrahymena" dengan mikroskop elektron. Pada 1963, ia menemukan novel protein pada mikrotubulus dan mempublikasikan gambarnya. Dua tahun kemudian, ia memurnikan dua wilayah protein, dikenal sebagai dua "lengan"-nya, yang dinamai "dinein". Selama tahun akhirnya di Harvard, Gibbons mendemonstrasikan bahwa protein penyusun mikrotubulus berbeda dari aktin, bahwa protein penyusun mikrotubulus berasosiasi dengan nukleotida guanina sementara protein penyusun aktin berasosiasi dengan nukleotida adenina, tetapi ia tertahan untuk menamainya; Hideo Mohri dari Universitas Tokyo kemudian menamainya tubulin.
Kinetika enzim
Enzim biasanya merupakan molekul protein yang memanipulasi molekul lain — substrat enzim. Molekul target tersebut berikatan dengan suatu situs aktif enzim dan berubah menjadi produk melalui serangkaian tahap yang dikenal sebagai mekanisme enzimatik
Penanda genetik
Yang dimaksud dengan penanda molekul adalah penanda yang mengandalkan sifat-sifat aplikatif DNA atau cDNA. Jadi, penanda biokimia tidak termasuk di dalamnya meskipun sebenarnya juga merupakan molekul. Penanda molekul bersifat stabil karena DNA bersifat baka dan tidak terpengaruh lingkungan. Penanda ini mulai dipakai semenjak ditemukannya secara berturut-turut enzim endonuklease restriksi, teknik "Southern blot", dan PCR pada dasawarsa 1970-an. Teknik elektroforesis gel, yang juga menjadi prasyarat penggunaan penanda ini, telah dipakai bertahun-tahun sebelumnya. Dukungan dari bidang automasi, robotika, dan bioinformatika terhadap teknik sekuensing pada tahun 1990-an hingga awal abad ke-21 menjadikan penanda molekul menjadi hal yang relatif ekonomis untuk dikerjakan.
Genom
Genom (Ing. "genome"), dalam genetika dan biologi molekular modern, adalah keseluruhan informasi genetik yang dimiliki suatu sel atau organisme, atau khususnya keseluruhan asam nukleat yang memuat informasi tersebut. Secara fisik, genom dapat terbagi menjadi molekul-molekul asam nukleat yang berbeda (sebagai kromosom atau plasmid), sementara secara fungsi, genom dapat terbagi menjadi gen-gen. Istilah genom diperkenalkan oleh Hans Winkler dari Universitas Hamburg, Jerman, pada tahun 1920, mungkin sebagai gabungan dari kata "gen" dan "kromosom" atau dimaksudkan untuk menyatakan kumpulan gen.
Biokimia
Asam nukleat merupakan makromolekul biokimia yang kompleks, terdiri dari rantai-rantai nukleotida yang menyimpan informasi genetik. Jenis asam nukleat yang paling umum adalah asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan di segala jenis sel makhluk hidup dan virus. Disamping sebagai penyimpan informasi genetik, asam nukleat juga berperan dalam penyampai pesan kedua, serta pembentuk molekul dasar untuk adenosin trifosfat.
Gaya London
Molekul non polar terdiri atas inti-inti atom dan elektron-elektron. Inti-inti atom dan elektron-elektron selalu dalam keadaan bergerak. Andaikata atom-atom unsur gas mulia dianggap sebagai molekul monoatomik maka distribusi dari rata-rata inti atom dan elektron-elektron yang berlalu dalam keadaan bergerak disekitar inti atom menghasilkan pusat muatan positif dan pusat muatan negatif yang berimpit di satu titik sehingga sehingga molekul monoatomik tersebut bersifat nonpolar. Molekul nonatomik tersebut dapat digambarkan dengan lingkaran yang ditengahnya terdapat tanda ±. Awan elektron atau rapatan elektron dari molekul tersebut dianggap memiliki simetri bola ("Spericelly symmetric")
Rekayasa molekul
Proses rekayasa molekul adalah suatu proses yang sangat rumit dan sulit. Bidang ini memerlukan manipulasi molekul secara manual dengan menggunakan perangkat seperti "scanning tunneling microscope". Tujuan dari rekayasa molekul adalah diperolehnya molekul pembantu termodifikasi yang dapat mereplika diri sendiri. Oleh karenanya, bidang ini dapat dilihat sebagai bidang presisi dari teknik kimia yang meliputi teknik protein (suatu bidang yang menciptakan molekul protein). Teknik protein umum berlangsung secara alami di biokimia.
Ikatan polar molekul anorganik
Molekul yang memiliki atom yang sama seperti Cl, Br, I, dan H bersifat nonpolar karena molekul tersebut tidak memiliki momen ikatan maupun maupun momen pasangan elektron bebas (PEB) sehingga momen dipolnya bernilai 0. Tidak hanya molekul dengan atom-atom yang sama, pada molekul yang memiliki atom-atom yang berbeda pun dapat bersifat nonpolar. Misalnya pada molekul PCl,CO,SF, dan COCl. Pada molekul CO, muatan parsial positif terdapat pada atom karbon sedangkan muatan parsial negatif terdapat pada atom oksigen, sehingga momen ikatan pada CO memiliki arah dari atom C yang bermuatan parsial positif ke atom O yang bermuatan parsial negatif. Momen ikatan pada molekul ini akan saling meniadakan, akibatnya momen dipolnya bernilai nol. Sehingga molekul ini dapat dikatakan sebagai molekul nonpolar.
Genom
Setiap organisme memiliki genom yang mengandung informasi biologis yang diperlukan untuk membangun tubuhnya dan mempertahankan hidupnya serta diwariskan ke generasi berikutnya. Dengan sejumlah interaksi kompleks, urutan nukleotida komponen penyusun asam nukleat digunakan untuk membuat semua protein pada suatu organisme pada waktu dan tempat yang sesuai. Protein ini menjadi komponen pembentuk tubuh organisme atau memiliki kemampuan membuat komponen pembentuk tubuh tersebut atau mendorong reaksi metabolisme yang diperlukan untuk hidup. Kebanyakan genom, termasuk milik manusia dan makhluk hidup bersel lainnya, terbuat dari DNA (asam deoksiribonukleat), namun sejumlah virus memiliki genom RNA (asam ribonukleat).
Polaritas (kimia)
Sebuah molekul terdiri dari satu atau lebih ikatan kimia antara orbital molekul dari berbagai atom. Molekul dapat berupa kutub baik sebagai hasil ikatan polar karena perbedaan elektronegativitas seperti yang dijelaskan di atas, atau sebagai akibat dari pengaturan asimetris ikatan kovalen nonpolar dan pasangan elektron yang tidak terikat yang dikenal sebagai orbital molekul.
Reseptor (biokimia)
Protein reseptor dapat diklasifikasikan berdasarkan lokasinya. Reseptor transmembran meliputi reseptor terhubung dengan saluran ion (ionotropik), reseptor terhubung protein G (metabotropik), dan reseptor terhubung dengan enzim. Reseptor intraseluler adalah yang ditemukan di dalam sel, dan termasuk reseptor sitoplasma dan reseptor inti. Molekul yang ditentukan secara endogen untuk reseptor tertentu disebut sebagai ligan endogennya. Misalnya ligan endogen untuk reseptor asetilkolin nikotinik adalah asetilkolin tetapi reseptor juga dapat diaktifkan oleh nikotin dan diblokir oleh curare.
Enzim
Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai promoter.
Molekul
Ikatan kovalen adalah ikatan kimia yang melibatkan pembagian pasangan elektron di antara atom. Pasangan elektron ini disebut "pasangan bersama" atau "pasangan ikatan", dan keseimbangan stabil dari gaya tarik dan tolak antar atom, ketika mereka berbagi elektron, disebut "ikatan kovalen".
Filogenetika molekuler
Filogenetika molekuler adalah cabang dari filogeni yang menganalisis perbedaan molekul genetik yang dapat diturunkan, terutama dalam urutan DNA, untuk mendapatkan informasi tentang hubungan evolusi organisme. Dari analisis ini, proses di mana keanekaragaman di antara spesies telah tercapai dapat ditentukan. Hasil analisis filogenetik molekuler dinyatakan dalam pohon filogenetik. Filogenetik molekuler adalah salah satu aspek sistematika molekuler, istilah yang lebih luas yang juga termasuk penggunaan data molekuler dalam taksonomi dan biogeografi. Filogenetika molekuler dan evolusi molekuler menunjukkan korelasi satu dengan lainnya. Evolusi molekuler dapat didefinisikan sebagai proses perubahan selektif (mutasi) pada tingkat molekuler (gen, protein, dll) di berbagai cabang di pohon kehidupan (evolusi). Filogenetika molekuler membuat kesimpulan dari hubungan evolusi yang timbul karena evolusi molekuler dan menghasilkan konstruksi pohon filogenetik. Gambar yang ditampilkan di kanan menggambarkan pohon filogenetik kehidupan sebagai salah satu pohon detail pertama, menurut informasi yang diketahui pada 1870-an oleh Haeckel.
Genetika molekuler
Genetika molekular merupakan cabang genetika yang mengkaji bahan genetik dan ekspresi genetik di tingkat subselular (di dalam sel). Subjek kajiannya mencakup struktur, fungsi, dan dinamika dari bahan-bahan genetika serta hasil ekspresinya.
Biologi molekular
Biologi molekular atau biologi molekul merupakan salah satu cabang biologi yang merujuk kepada pengkajian mengenai kehidupan pada skala molekul. Ini termasuk penyelidikan tentang interaksi molekul dalam benda hidup dan kesannya, terutama tentang interaksi berbagai sistem dalam sel, termasuk interaksi DNA, RNA, dan sintesis protein, dan bagaimana interaksi tersebut diatur. Bidang ini bertumpang tindih dengan bidang biologi (dan kimia) lainnya, terutama genetika dan biokimia.
Molekul
"Stabil-tidaknya" susunan atom untuk dianggap sebagai molekul secara inheren merupakan definisi operasional. Secara filosofis, oleh karena itu, sebuah molekul bukanlah entitas fundamental (sebaliknya, misalnya, terhadap partikel dasar); sebaliknya, konsep molekul adalah cara kimiawan untuk membuat pernyataan yang berguna tentang kekuatan interaksi skala atom di dunia yang kita amati.
Hemoglobin
Pada manusia dewasa, hemoglobin berupa tetramer (mengandung 4 subunit protein), yang terdiri dari masing-masing dua subunit alfa dan beta yang terikat secara nonkovalen. Subunit-subunitnya mirip secara struktural dan berukuran hampir sama. Tiap subunit memiliki berat molekul kurang lebih 16,000 Dalton, sehingga berat molekul total tetramernya menjadi sekitar 64,000 Dalton. Tiap subunit hemoglobin mengandung satu heme, sehingga secara keseluruhan hemoglobin memiliki kapasitas empat molekul oksigen:
Sel (biologi)
Komunikasi sel terdiri dari proses transfer sinyal antarsel dalam bentuk molekul (misalnya hormon) atau aktivitas listrik, dan transduksi sinyal di dalam sel target ke molekul yang menghasilkan respons sel. Mekanisme transfer sinyal dapat terjadi dengan kontak antarsel (misalnya melalui sambungan pengomunikasi), penyebaran molekul sinyal ke sel yang berdekatan, penyebaran molekul sinyal ke sel yang jauh melalui saluran (misalnya pembuluh darah), atau perambatan sinyal listrik ke sel yang jauh (misalnya pada jaringan otot polos). Selanjutnya, molekul sinyal menembus membran secara langsung, lewat melalui kanal protein, atau melekat pada reseptor berupa protein transmembran pada permukaan sel target dan memicu transduksi sinyal di dalam sel. Transduksi sinyal ini dapat melibatkan sejumlah zat yang disebut pembawa pesan kedua ("second messenger") yang konsentrasinya meningkat setelah pelekatan molekul sinyal pada reseptor dan yang nantinya meregulasi aktivitas protein lain di dalam sel. Selain itu, transduksi sinyal juga dapat dilakukan oleh sejumlah jenis protein yang pada akhirnya dapat memengaruhi metabolisme, fungsi, atau perkembangan sel.
Biologi perkembangan
Selam paruh kedua abad ke-21 macam-macam molekul yang terlibat dalam perkembangan embrio diidentifikasikan.
Faktor turunan merupakan regulator kunci dari yang gen ditampakkan dalam sel.
Kontrol turunan dalam bermacam-macam tipe sel yang berbeda membuat setiap tipe sel (epitel, otot, neuron, dsb) menunjukkan jumlah berbeda dari protein yang mungkin. Faktor turunan diatur oleh jalan kecil transduksi sinyal yang menyampaikan sinyal dari luar sel ke nukleus sel. Jalan kecil transduksi sinyal sering melibatkan reseptor, enzim, dll seperti protein kinase. 1 kelas gen kunci yang secara berbeda diatur oleh faktor turunan dalam macam-macam sel yang berbeda ialah gen untuk protein adhesi sel. Protein adhesi sel di antara pengatur morfogenesis kunci.
Sistem imun
Baik imunitas bawaan dan adaptif bergantung pada kemampuan sistem imun untuk membedakan molekul "self" dan "non-self". Dalam imunologi, molekul "self" adalah komponen tubuh organisme yang dapat dibedakan dengan bahan asing oleh sistem imun. Sebaliknya, molekul "non-self" adalah yang dianggap sebagai molekul asing. Satu kelas dari molekul "non-self" adalah antigen (kependekan dari bahasa Inggris "antibody generator" atau "pembangkit antibodi") yaitu bahan-bahan yang mengikat reseptor imun tertentu dan membangkitkan respons imun.
Sejarah pemikiran evolusi
Pada dekade-dekade pertengahan dari abad ke-20, biologi molekuler timbul, dan bidang tersebut mempelajari alam kimia gen sebagai sekuensi-sekuensi DNA dan hubungan mereka dengan sekuensi-sekuensi protein melalui kode genetik. Pada saat yang bersamaan, teknik kuat meningkat untuk menganalisis protein, seperti elektroforesis dan pensekuensian protein, membawa fenomena biokimia ke dalam ranah teori evolusi sintetis. Pada awal 1960an, pakar biokimia Linus Pauling dan Emile Zuckerkandl mengusulkan hipotesis jam molekuler: perbedaan sekuensi antara protein homologus dapat dipakai untuk menghitung waktu sejak dua spesies terragamkan. Pada 1969, Motoo Kimura dan lainnya menyediakan basis teoretikal untuk jam molekuler, berpendapat bahwa—di tingkat molekuler terrendah—kebanyakan mutasi genetik tidaklah berbahaya maupun membantu dan bahwa mutasi dan pergerakan genetik (alih-alih seleksi alam) menyebabkan sebagian besar perubahan genetik: teori netral evolusi molekuler. Kajian-kajian protein terbedakan "dalam" spesies juga membuat duta molekuler menyematkan genetik populasi dengan menyediakan perkiraan tingkat heterozigositas dalam populasi alami.
Sintesis protein
Tiga aspek penting dalam mekasnisme sintesis protein adalah: (1) lokasi berlangsungnya sintesis protein pada sel; (2) mekanisme berpindahnya Informasi atau hasil transformasi dari DNA ke tempat terjadinya sintesis protein; dan (3) mekanisme asam amino penyusun protein pada suatu sel berpisah membentuk protein-protein yang spesifik. Sintesis protein berlangsung di dalam ribosom (juga nukleus) dengan menghasilkan protein yang non-spesifik atau sesuai dari mRNA yang di translasi.
Orbital molekul
Orbital molekul adalah orbital-orbital dari dua atom yang saling tumpang tindih agar dapat menghasilkan ikatan kovalen. "Ikatan kovalen yang digambarkan oleh teori tolakan pasangan elektron kulit valensi (Valence Shell Electron-Pair Repulsion-VSEPR), sangat signifikan dalam menjelaskan atau meramalkan struktur geometri suatu molekul sekalipun tidak melibatkan aspek matematik. Perkembangan teori orbital molekuler (Moleculer Orbital Theory-MOT) pada mulanya dipelopori oleh Hund dan Mulliken. Seperti halnya pada senyawa-senyawa sederhana, konsep orbital molekular juga dapat diterapkan pada senyawa kompleks. Namun dapat disederhanakan dengan hanya mempertimbangkan orbital-orbital atomik yang benar-benar berperan dalam pembentukan orbital molekuler (OM) yaitu orbital 3d, 4s, dan 4p bagi atom pusat dari logam transisi seri pertama dan orbital s-p atau bentuk hibridisasinya bagi atom donor dari ligan yang bersangkutan".