Pembentukan asam amino merupakan salah satu proses fundamental dalam biokimia kehidupan. Asam amino adalah blok bangunan dasar (monomer) yang menyusun protein, molekul vital yang menjalankan hampir semua fungsi dalam sel, mulai dari katalisis reaksi (enzim) hingga struktur sel dan regulasi genetik. Secara umum, semua asam amino proteinogenik (yang digunakan untuk membuat protein) memiliki struktur inti yang serupa, terdiri dari atom karbon alfa (Cα) yang mengikat gugus amino (-NH2), gugus karboksil (-COOH), atom hidrogen (-H), dan rantai samping unik yang disebut gugus R.
Proses bagaimana organisme, terutama organisme autotrof dan heterotrof, memperoleh atau mensintesis asam amino sangat bervariasi. Bagi organisme yang mampu mensintesis sendiri asam amino yang dibutuhkan, proses ini seringkali melibatkan jalur metabolisme yang kompleks yang berakar pada molekul prekursor sederhana yang berasal dari glikolisis, siklus Krebs, atau jalur pentosa fosfat.
Pembentukan asam amino di alam dapat dibagi menjadi dua kategori besar berdasarkan kebutuhan organisme: asam amino esensial dan asam amino non-esensial.
Asam amino non-esensial adalah asam amino yang dapat diproduksi oleh tubuh manusia dan sebagian besar hewan dari molekul prekursor yang tersedia melalui metabolisme energi normal. Sintesis ini melibatkan reaksi transfer gugus amino (transaminasi) atau reduksi keto-asam.
Asam amino esensial (seperti Leusin, Lisin, dan Triptofan) tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia, atau proses sintesisnya sangat terbatas dan tidak memadai untuk memenuhi kebutuhan tubuh. Oleh karena itu, pembentukan asam amino jenis ini sepenuhnya bergantung pada asupan diet. Proses "pembentukan" pada tingkat fisiologis manusia hanya terjadi melalui pencernaan protein makanan menjadi asam amino bebas, yang kemudian diabsorpsi oleh usus halus. Jika diet kekurangan protein yang memadai, sintesis protein baru akan terhambat, menyebabkan malnutrisi protein.
Perbedaan mendasar antara 20 asam amino proteinogenik terletak pada gugus R. Sintesis gugus R ini seringkali menjadi bagian paling kompleks dari keseluruhan proses biosintesis. Misalnya, sintesis asam amino dengan rantai samping yang mengandung belerang (seperti Metionin dan Sistein) memerlukan jalur spesifik yang melibatkan molekul donor belerang. Sintesis asam amino aromatik (Fenilalanin, Tirosin, Triptofan) pada tumbuhan dan mikroorganisme melibatkan prekursor unik yang disebut shikimate pathway, sebuah jalur yang sama sekali tidak dimiliki oleh mamalia.
Singkatnya, pembentukan asam amino adalah topik yang luas, meliputi reaksi anabolik canggih pada mikroorganisme untuk membangun semua 20 jenis asam amino dari nol, hingga sekadar proses pemecahan dan penyerapan diet pada manusia untuk memenuhi kebutuhan asam amino esensial sambil melakukan modifikasi sederhana untuk asam amino non-esensial. Keseimbangan yang tepat dari kedua proses ini sangat penting untuk menjaga homeostasis protein dalam tubuh.