Molekul di Alam SemestaDari Helium Hidrida hingga Asam Amino

Dasar nyata

• Ion helium hidrida (HeH⁺): molekul pertama yang terbentuk di alam semesta. Baru terdeteksi pertama kali pada 2019, di nebula planetari.

• Hidrogen molekuler (H₂): molekul paling melimpah di alam semesta. Sebelum bintang pertama lahir, gas membutuhkannya untuk memancarkan panas agar bisa runtuh.

• Hidroksil (OH): pada 1963, molekul pertama yang terdeteksi di ruang antarbintang oleh teleskop radio.

• Karbon monoksida (CO): molekul paling melimpah kedua di awan molekuler; astronom radio memakainya untuk memetakan awan hidrogen molekuler yang tak terlihat.

• Air (H₂O): melimpah dalam butiran es antarbintang, komet, dan cakram planet. Sebagian air Bumi mungkin berasal dari asteroid.

• Amonia (NH₃): terdeteksi pada 1968, molekul poliatomik pertama yang ditemukan di ruang antarbintang.

• Metana (CH₄): Titan punya danau dan hujan yang terbuat dari metana.

• Debu silikat (SiO₄): komponen utama debu antarbintang, yang kemudian menggumpal menjadi planet berbatu.

• Hidrogen sianida (HCN): sangat beracun, namun mungkin bahan baku kunci untuk membuat basa nukleat dan asam amino ketika kehidupan bermula.

• Formaldehida (H₂CO): molekul poliatomik organik antarbintang pertama, terdeteksi pada 1969.

• Hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH): termasuk molekul besar paling umum di ruang antarbintang, diperkirakan mengunci porsi besar karbon kosmos.

• Fulerena (C₆₀): ditemukan di nebula planetari pada 2010, dan termasuk molekul antarbintang terbesar yang diketahui.

• Glikolaldehida (C₂H₄O₂): salah satu molekul gula paling sederhana, ditemukan di awan gas dekat pusat Bima Sakti.

• Olivin ((Mg,Fe)₂SiO₄): mineral utama mantel atas; kristalnya juga ditemukan di debu komet.

• Piroksen ((Mg,Ca)SiO₃): mineral umum dalam basal dan batuan Bulan.

• Magnetit (Fe₃O₄): mineral alami paling kuat magnetnya; beberapa bakteri dan burung migrasi juga membawa mikrokristalnya.

• Kuarsa (SiO₂): mineral khas kerak benua dan komponen utama pasir.

• Feldspar (KAlSi₃O₈): kelompok mineral paling melimpah di kerak Bumi.

• Zirkon (ZrSiO₄): sangat awet. Zirkon dari Australia menunjukkan bahwa air cair mungkin sudah ada di Bumi 4,4 miliar tahun lalu.

• Berlian (C): atom karbon yang dipadatkan rapat dalam pola tetrahedral, zat alami terkeras. Beberapa meteorit menyembunyikan nanoberlian yang lebih tua daripada tata surya.

• Mineral lempung (Al₂Si₂O₅(OH)₄): permukaan lempung mungkin membantu fragmen RNA awal berbaris dan saling tersambung.

• Kalsit (CaCO₃): komponen batu kapur dan banyak cangkang; mata trilobit adalah kristal kalsit.

• Apatit (Ca₅(PO₄)₃): komponen anorganik utama enamel gigi dan tulang.

• Pirit (FeS₂): dijuluki "emas bodoh". Satu hipotesis asal-usul kehidupan menyatakan reaksi metabolisme pertama terjadi pada permukaan besi sulfida.

• Glisin (C₂H₅NO₂): asam amino paling sederhana; Rosetta juga mendeteksinya di komet 67P.

• Adenin (C₅H₅N₅): salah satu basa nukleat DNA dan RNA; dapat dirakit dari 5 molekul hidrogen sianida.

• Ribosa (C₅H₁₀O₅): kerangka gula RNA; dapat terbentuk saat formaldehida berpolimerisasi di permukaan mineral.

• Nukleotida (NMP): unit dasar asam nukleat: sebuah basa, sebuah ribosa, dan sebuah fosfat yang tergabung.

• Asam lemak (RCOOH): jika ditaruh di air, secara spontan membentuk vesikel berlapis ganda, yang mungkin menjadi membran sel pertama.

• RNA: molekul yang dapat menyimpan informasi sekaligus mengkatalisis reaksi, bintang hipotesis dunia RNA.

• ATP: mata uang energi sel. Total ATP yang dibuat dan dipecah tubuh manusia setiap hari mendekati berat badannya sendiri.

• DNA: molekul genetik yang lebih stabil daripada RNA; semua organisme seluler hidup memakainya untuk menyimpan gen.

• Klorofil (C₅₅H₇₂MgN₄O₅): menyerap cahaya merah dan biru serta memantulkan hijau, dengan satu atom magnesium di pusatnya.

• Hemoglobin (Hb): membawa oksigen pada atom besi, itulah yang membuat darah merah.

• Formamida (HCONH₂): memanaskan formamida di atas katalis mineral dapat menghasilkan keempat basa nukleat dan prekursor banyak asam amino sekaligus.

• Urea (CO(NH₂)₂): pada 1828 Wöhler mensintesis urea dari bahan anorganik, bukti pertama bahwa senyawa organik tak harus berasal dari makhluk hidup.

• Alanin (Ala): salah satu asam amino dengan hasil tertinggi dalam eksperimen Miller–Urey 1953; juga ditemukan di meteorit Murchison.

• Asam aspartat (Asp): ditemukan baik dalam eksperimen Miller–Urey maupun di meteorit; juga menjadi titik awal pembuatan banyak asam amino lain.

• Serin (Ser): namanya berasal dari sutra (Latin "sericum"); pertama kali diisolasi dari serisin, protein sutra.

• Asam glutamat (Glu): komponen utama MSG adalah natrium glutamat, yang memberi makanan rasa "umami".

• Valin (Val): anemia sel sabit disebabkan oleh satu asam glutamat dalam hemoglobin yang digantikan valin.

• Guanin (G): pertama kali diisolasi dari kotoran burung (guano), dari situlah namanya berasal.

• Sitosin (C): membentuk tiga ikatan hidrogen dengan guanin, yang terkuat di antara pasangan basa.

• Urasil (U): basa yang khas RNA. Sitosin menjadi urasil saat kehilangan gugus amino; urasil juga terdeteksi di meteorit Murchison.

• Leusin (Leu): salah satu asam amino paling umum dalam protein; tubuh manusia tidak dapat membuatnya.

• Isoleusin (Ile): punya atom yang persis sama dengan leusin, tersusun berbeda; keduanya isomer.

• Prolin (Pro): rantai sampingnya melingkar kembali bergabung ke rantai utama, bertindak seperti "tekukan" pada rantai protein; kolagen sangat kaya akan prolin.

• Treonin (Thr): baru ditemukan pada 1935, yang terakhir dari 20 asam amino standar yang ditemukan.

• Homokiralitas (L / D): kehidupan hanya memakai asam amino kidal kiri dan gula kidal kanan. Meteorit Murchison memiliki sedikit lebih banyak asam amino kidal kiri, mengisyaratkan bahwa kecenderungan ini mungkin berasal dari antariksa.

• Fosfolipid (PL): satu ujungnya menyukai air dan ujung lainnya menolaknya, sehingga mereka tersusun sendiri menjadi lapisan ganda. Setiap membran sel masa kini terbuat darinya.

• Gugus besi–belerang (Fe–S): termasuk kofaktor protein tertua; strukturnya sangat mirip mineral besi sulfida mata air panas, mendukung hipotesis bahwa kehidupan bermula di ventilasi hidrotermal laut dalam.

• Ribozim (RNA*): RNA dengan kemampuan katalitik. Cech dan Altman memenangkan Hadiah Nobel Kimia 1989 karena menemukannya.

• Peptida (Gly-Ala): rantai pendek asam amino yang tergabung dengan melepas air. Pembasahan dan pengeringan berulang di tepi kolam mata air panas dapat menghubungkan asam amino dengan sendirinya.

• tRNA: RNA kecil berbentuk daun semanggi yang mengenali satu kodon di satu ujung dan membawa asam amino di ujung lainnya, "penerjemah" kode genetik.

• NAD⁺: koenzim pembawa elektron, dengan nukleotida lengkap dalam molekulnya; mungkin peninggalan dunia RNA.

• Koenzim A (CoA): pusat metabolisme, dibutuhkan baik oleh metabolisme asam lemak maupun siklus asam sitrat.

• Sistein (Cys): asam amino yang mengandung belerang; dua sistein dapat membentuk ikatan disulfida. Mengeriting rambut berarti memutus dan membentuk ulang ikatan-ikatan ini.

• Metionin (Met): asam amino pertama hampir semua protein; itulah yang dikodekan kodon awal AUG.

• Histidin (His): "pembawa" umum di situs aktif enzim, mampu menerima dan melepas proton.

• Lisin (Lys): asam amino esensial yang langka pada biji-bijian, sehingga hidup hanya dari biji-bijian mudah menyebabkan kekurangan.

• Arginin (Arg): tubuh memakainya untuk membuat nitrat oksida, yang membantu pembuluh darah rileks.

• Asparagin (Asn): diisolasi dari sari asparagus pada 1806, asam amino pertama yang pernah ditemukan.

• Glutamin (Gln): asam amino paling melimpah dalam darah, menyuplai energi bagi sel imun dan sel usus.

• Ribosom (rRNA): mesin molekuler yang menerjemahkan RNA pembawa pesan menjadi protein. Katalisnya RNA, bukan protein, sehingga dipandang sebagai fosil hidup dunia RNA.

• Kode genetik (64 → 20): 64 kodon tiga huruf mewakili 20 asam amino ditambah sinyal berhenti, dan hampir semua organisme memakai kode yang sama.

• Protein: memprediksi struktur protein dari urutannya adalah masalah selama setengah abad, dan pada 2020 AlphaFold pada dasarnya menyelesaikannya.

• Fenilalanin (Phe): pada 1961 Nirenberg memakai RNA yang hanya berisi U untuk mensintesis rantai fenilalanin, memecahkan kodon pertama, UUU.

• Tirosin (Tyr): pertama kali diisolasi dari keju, dan namanya berasal dari kata Yunani untuk "keju".

• Triptofan (Trp): yang terbesar di antara asam amino standar; tubuh memakainya untuk membuat serotonin dan melatonin.

• Timin (T): urasil ditambah gugus metil. DNA memakainya sebagai pengganti urasil, yang membuat kesalahan akibat deaminasi sitosin lebih mudah dikenali dan diperbaiki.

• Deoksiribosa (C₅H₁₀O₄): memiliki satu atom oksigen lebih sedikit daripada ribosa, yang membuat DNA jauh lebih stabil daripada RNA.

• Enzim (E): katalis biologis. Beberapa reaksi butuh puluhan juta tahun tanpa enzim dan hanya milidetik dengan enzim.

• Glukosa (C₆H₁₂O₆): produk fotosintesis. Otak manusia memakai sekitar 120 g glukosa per hari.

• Selulosa ((C₆H₁₀O₅)ₙ): senyawa organik paling melimpah di Bumi, tersusun dari glukosa yang berantai. Sapi dan domba butuh mikroba di lambungnya untuk mencernanya.

• Kolagen (Col): protein paling melimpah pada hewan, merekatkan sel menjadi jaringan. Munculnya hewan multiseluler mungkin tak akan mungkin tanpanya.

• Kitin ((C₈H₁₃NO₅)ₙ): komponen utama kerangka luar artropoda dan dinding sel jamur, polisakarida paling melimpah kedua di alam.

• Lignin: membuat batang tumbuhan kaku agar bisa tumbuh tinggi. Endapan batu bara raksasa pada zaman Karbon mungkin terkait dengan jamur pada masa itu yang belum pandai menguraikannya.

Riset terkait

Studi-studi ini berkaitan dengan topik ini tetapi bukan bukti langsung untuk halaman ini.

• Eksperimen Miller–Urey: Seorang mahasiswa pascasarjana menyegel air, metana, amonia, dan hidrogen dalam labu lalu terus memercikinya, dan mendapatkan asam amino penyusun protein.

  Sumber: Miller, Science 1953, "A production of amino acids under possible primitive earth conditions"

• Nukleotida tanpa enzim: Menemukan jalur kimia yang lebih “alami” untuk langsung membuat komponen RNA dalam kondisi primitif.

  Sumber: Powner, Gerland & Sutherland, Nature 2009, "Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions"

• Asam amino di luar angkasa: Asam amino yang berasal dari luar Bumi ditemukan dalam meteorit Murchison. Bahan mentah kehidupan mungkin umum di alam semesta.

  Sumber: Kvenvolden et al., Nature 1970, "Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite"

• Mata air panas laut dalam: Ekosistem yang tidak bergantung pada sinar matahari ada di sekitar mata air panas laut dalam, memberi asal-usul kehidupan lokasi calon baru.

  Sumber: Corliss et al., Science 1979, "Submarine thermal springs on the Galápagos Rift"