Substitusi nukleofilik pada karbonil Jika karbon karbonil dalam bahan awal terikat pada gugus lepas yang baik, maka reaksi substitusi nukleofilik dimungkinkan. Dalam reaksi substitusi, nukleofil yang masuk membuat ikatan dengan karbon karbonil dan ikatan antara karbon karbonil dan gugus lepas putus. Proses ini tidak terjadi secara bersamaan; Penambahan nukleofil ke senyawa karbonil selalu membentuk spesies dengan empat substituen mengelilingi karbon pusat terlebih dahulu (Gambar 17A). Substitusi nukleofilik pada karbonil adalah reaksi kunci dalam sintesis protein, menghasilkan gugus karboksilat yang diubah menjadi amida. Namun, pembentukan amida tidak terjadi dengan serangan nukleofilik amina dari satu asam amino pada gugus karboksilat asam amino lainnya. Pertama, untuk membuat reaksi yang secara energik menguntungkan, itu harus digabungkan dengan hidrolisis ATP. Kedua, dari perspektif mekanistik, gugus asam karboksilat / karboksilat tidak memiliki gugus keluar yang baik dan begitu pula substrat yang buruk untuk substitusi nukleofilik. Ketiga, asam amino perlu dilampirkan ke makromolekul biologis (tRNA) untuk memastikan bahwa asam amino yang benar ditambahkan ke rantai peptida yang sedang tumbuh. Untuk memenuhi persyaratan ini, ikatan peptida dibuat dalam rangkaian tiga reaksi (Gambar 17B). Gambar 17. Substitusi nukleofilik pada gugus karbonil( SEBUAH) Jika karbonil yang terkena serangan nukleofilik memiliki gugus keluar yang baik, maka substitusi nukleofilik dimungkinkan. Reaksi substitusi berlangsung melalui spesies tetrahedral wajib. ( B) Tiga reaksi substitusi nukleofilik penting dalam pembentukan ikatan amida antara dua asam amino. Reaksi pertama melibatkan substitusi nukleofilik pada gugus fosfat dan reaksi nukleofilik kedua melibatkan substitusi pada karbonil. Pada reaksi pertama, gugus karboksilat menyerang fosfat ATP yang melepaskan pirofosfat - dua gugus fosfat yang dihubungkan bersama melalui atom oksigen penghubung— dan menempelkan AMP ke gugus karboksilat. Langkah ini menguntungkan secara energetik dan mengubah salah satu atom oksigen dari gugus karboksilat dari asam amino menjadi gugus lepas yang baik. Pada reaksi kedua, asam amino dimuat ke tRNA siap untuk pembentukan protein. Pada reaksi ketiga, enzim memastikan bahwa gugus amino dari asam amino yang menyerang tidak terprotonasi,
