Aa, peptida, dan protein

103
Asam amino, peptida & protein Asam amino, peptida & protein AA protein

description

 

Transcript of Aa, peptida, dan protein

Asam amino, peptida & proteinAsam amino, peptida & protein

AA protein

Hidrolisis protein menghasilkan asam amino,Hidrolisis protein menghasilkan asam amino, hal ini merupakan Bukti bahwa molekul hal ini merupakan Bukti bahwa molekul penyusun protein adalah asam aminopenyusun protein adalah asam amino Asam amino sederhana mempunyai gugusAsam amino sederhana mempunyai gugus fungsi amina dan gugus fungsi karboksilatfungsi amina dan gugus fungsi karboksilat

HH22NN –– C C –– COOHCOOH

Perbedaan asam amino yang satu dengan Perbedaan asam amino yang satu dengan yang lainnya disebabkan oleh rantai yang lainnya disebabkan oleh rantai samping Rsamping R

H

R

Asam AminoAsam Amino

merupakan unit merupakan unit penyusun protein penyusun protein

Struktur:Struktur:

satu atom C sentral yang satu atom C sentral yang mengikat secara mengikat secara kovalent: kovalent: gugus amino, gugus amino, gugus karboksil, gugus karboksil, satu atom H dan satu atom H dan rantai samping (gugus rantai samping (gugus

R)R)

STRUKTUR ASAM STRUKTUR ASAM AMINOAMINO

H2NAminogroup

C

Side chain

R

H

C

O

OH

Carboxylgroup

Non-ionized form

STRUCTUR ASAM AMINO

• Gugus R rantai samping yang berbeda-beda pada setiap jenis asam amino• Gugus R yang berbeda-beda tersebut menentukan:

-. Struktur-. Ukuran -. Muatan elektrik-. Sifat kelarutan di dalam air

Asam amino dengan singkatannya

Asam aminoAsam amino SingkatanSingkatanAsam amino Asam amino SingkatanSingkatan

AlaninAlanin Ala Ala - Metionin- MetioninMetMet

ArgininArginin Arg Arg - Fenil alanin- Fenil alaninFenFen

AsparaginAsparagin Asn Asn - Prolin - Prolin ProPro As.aspartatAs.aspartat Asp Asp - Serin- Serin

SerSer SisteinSistein Sis Sis - Treonin - Treonin TreTre GlutaminGlutamin Gln Gln - Triptopan - Triptopan

TrpTrp As.glutamatAs.glutamat Glu Glu - Tirosin- Tirosin TirTir Glisin Glisin Gli Gli - Valin- Valin ValVal HistidinHistidin His His Isolesin Isolesin Ile Ile LesinLesin les les Lisin Lisin lis lis

Penggolongan asam Penggolongan asam aminoamino

20 asam amino utama penyusun protein Dibagi berdasar sifat gugus R:

1. Asam amino dengan gugus R non polar alifatik

2. Asam amino dengan gugus R polar tak bermuatan

3. Asam amino dengan gugus R polar bermuatan negatif (asam)

4. Asam amino dengan gugus R polar bermuatan positif (basa)

5. 5Asam amino dengan gugus R aromatis

Asam amino standarAsam amino standar Asam amino yang menyusun Asam amino yang menyusun

protein organisme ada 20 protein organisme ada 20 macam disebut sebagai macam disebut sebagai asam amino standarasam amino standar

Diketahui asam amino ke 21 Diketahui asam amino ke 21 disebut disebut selenosisteinselenosistein (jarang ditemukan) Terdapat (jarang ditemukan) Terdapat di beberapa enzim seperti di beberapa enzim seperti gluthatione peroxidasegluthatione peroxidase

Selenenosistein mempy Selenenosistein mempy kode genetik: UGA kode genetik: UGA biasa biasa utk stop kodon utk stop kodon tjd pd tjd pd mRNA dgn struktur 2nd yg mRNA dgn struktur 2nd yg banyak.banyak.

Asam amino

Klasifikasi Asam aminoKlasifikasi Asam amino Diklasifikasikan berdasar gugus R (rantai Diklasifikasikan berdasar gugus R (rantai

samping)samping) Biasanya sifat-sifat seperti: Biasanya sifat-sifat seperti:

hidrofobik/hidrofilik, polar/non polar, hidrofobik/hidrofilik, polar/non polar, ada/tidaknya gugus terionisasiada/tidaknya gugus terionisasi

AROMATIK

POLAR

ACIDIC (-)BASIC (+)

NON POLAR

Asam amino non polarAsam amino non polar

Memiliki gugus R alifatik Memiliki gugus R alifatik Glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin dan prolinGlisin, alanin, valin, leusin, isoleusin dan prolin Bersifat hidrofobik. Semakin hidrofobik suatu Bersifat hidrofobik. Semakin hidrofobik suatu

a.a spt Ile (I) a.a spt Ile (I) biasa terdapat di bagian dlm biasa terdapat di bagian dlm protein.protein.

Prolin berbeda dgn a.a Prolin berbeda dgn a.a siklis. Tapi siklis. Tapi mempunyai byk kesamaan sifat dgn kelompok mempunyai byk kesamaan sifat dgn kelompok alifatis ini.alifatis ini.

Umum terdapat pada protein yang Umum terdapat pada protein yang berinteraksi dengan lipidberinteraksi dengan lipid

Asam amino polarAsam amino polar

Memiliki gugus R yang tidak bermuatanMemiliki gugus R yang tidak bermuatan Serin , threonin, sistein, metionin, asparagin, Serin , threonin, sistein, metionin, asparagin,

glutaminglutamin Bersifat hidrofilik Bersifat hidrofilik mudah larut dalam air mudah larut dalam air Cenderung terdapat di bagian luar proteinCenderung terdapat di bagian luar protein Sistein berbeda dgn yg lain, karena ggs R Sistein berbeda dgn yg lain, karena ggs R

terionisasi pada pH tinggi (pH = 8.3) sehingga terionisasi pada pH tinggi (pH = 8.3) sehingga dapat mengalami oksidasi dengan sistein dapat mengalami oksidasi dengan sistein membentuk ikatan disulfide membentuk ikatan disulfide

(-S-S-) (-S-S-) sistin (tdk tmsk dlm a.a. standar sistin (tdk tmsk dlm a.a. standar karena selalu tjd dari 2 buah molekul sistein dan karena selalu tjd dari 2 buah molekul sistein dan tidak dikode oleh DNA)tidak dikode oleh DNA)

Asam amino dengan gugus R Asam amino dengan gugus R aromatikaromatik

Fenilalanin, tirosin dan triptofanFenilalanin, tirosin dan triptofan Bersifat relatif non polar Bersifat relatif non polar hidrofobik hidrofobik Fenilalanin bersama dgn V, L & I Fenilalanin bersama dgn V, L & I a.a plg a.a plg

hidrofobikhidrofobik Tirosin Tirosin gugus hidroksil , triptofan gugus hidroksil , triptofan cincin cincin

indolindol Sehingga mampu membentuk ikatan hidrogen Sehingga mampu membentuk ikatan hidrogen

penting untuk menentukan struktur ensim penting untuk menentukan struktur ensim Asam amino aromatik mampu menyerap sinar Asam amino aromatik mampu menyerap sinar

UV λ 280 nm UV λ 280 nm sering digunakan utk sering digunakan utk menentukan kadar proteinmenentukan kadar protein

Asam amino dengan gugus R Asam amino dengan gugus R bermuatan positifbermuatan positif

Lisin, arginin, dan histidinLisin, arginin, dan histidin Mempunyai gugus yg bsft basa pd rantai Mempunyai gugus yg bsft basa pd rantai

sampingnyasampingnya Bersifat polar Bersifat polar terletak di permukaan terletak di permukaan

protein dapat mengikat air.protein dapat mengikat air. Histidin mempunyai muatan mendekati Histidin mempunyai muatan mendekati

netral (pd gugus imidazol) dibanding netral (pd gugus imidazol) dibanding lisin lisin gugus amino gugus amino arginin arginin gugus guanidino gugus guanidino

Krn histidin dpt terionisasi pada pH Krn histidin dpt terionisasi pada pH mendekati pH fisioligis mendekati pH fisioligis sering berperan sering berperan dlm reaksi ensimatis yg melibatkan dlm reaksi ensimatis yg melibatkan pertukaran protonpertukaran proton

Asam amino dengan gugus R Asam amino dengan gugus R bermuatan negatifbermuatan negatif

Aspartat dan glutamatAspartat dan glutamat Mempunyai gugus karboksil pada rantai Mempunyai gugus karboksil pada rantai

sampingnya sampingnya bermuatan (-) / acid pada pH bermuatan (-) / acid pada pH 77

Asam amino non standar Merupakan asam Merupakan asam

amino diluar 20 mcm amino diluar 20 mcm as. Amino standar as. Amino standar

Terjadi karena Terjadi karena modifikasi yang modifikasi yang terjadi setelah suatu terjadi setelah suatu asam amino standar asam amino standar menjadi protein.menjadi protein.

Kurang lebih 300 Kurang lebih 300 asam amino non asam amino non standar dijumpai pada standar dijumpai pada selsel

modifikasi serin yang mengalami fosforilasi oleh protein kinase

•modifikasi prolin dlm proses modifikasi posttranslasi, oleh prokolagen prolin hidroksilase.

•Ditemukan pada kolagen untuk

menstabilkan struktur

• Dari modifikasi Glu oleh vit K.

• karboksi glutamat mampu mengikat Ca penting utk penjendalan darah.

• Ditemukan pd protein protombin

•Modifikasi lisin. Terdapat di kolagen dan miosin (protein kontraksi pd otot) dan berperan untuk sisi terikatnya polisakarida

•Beberapa ditemukan asam amino nonstandar yang tidak menyusun protein merupakan senyawa antara metabolisme (biosintesis arginin dan urea)

Dari 20 asam amino pembangun rotein, ada Dari 20 asam amino pembangun rotein, ada delapan delapan

diantaranya yang tidak dapat disintesis oleh diantaranya yang tidak dapat disintesis oleh

manusia dewasa (asam amino esensial), manusia dewasa (asam amino esensial), Asam Asam amino non proteinamino non protein

Ada beberapa asam amino yang bukan Ada beberapa asam amino yang bukan merupakan penyusun protein dan strukturnya merupakan penyusun protein dan strukturnya bukan asam bukan asam αα-amino.-amino.

Beberapa diantaranya mempunyai peran Beberapa diantaranya mempunyai peran penting dalam metabolisme selpenting dalam metabolisme sel

HH22NCHNCH22CH – C – OH CH – C – OH H H22NCHNCH22CHCH22CHCH22 – C – OH – C – OH

OO

Asam Amino EssensialAsam Amino Essensial

NamaNama Rantai SisiRantai Sisi

FenilalaninFenilalanin Aromatik non-Aromatik non-polarpolar

PhePhe FF

IsoleusinIsoleusin Rantai bercabangRantai bercabang IleIle II

LeusinLeusin Rantai bercabangRantai bercabang LeuLeu LL

LisinLisin Positif basaPositif basa LysLys KK

MetioninMetionin Polar tak Polar tak bermuatanbermuatan

MetMet MM

TreoninTreonin Polar tak Polar tak bermuatanbermuatan

ThrThr TT

TriptofanTriptofan Aromatik polarAromatik polar TrpTrp WW

ValinValin Rantai bercabangRantai bercabang ValVal VV

Arginin Arginin (separuh (separuh ess.)ess.)

Positif basaPositif basa ArgArg RR

Histidin Histidin (separuh (separuh ess.)ess.)

Positif basaPositif basa HisHis HH

Asam Amino Non-EssensialAsam Amino Non-Essensial

NamaNama Rantai SisiRantai Sisi

AlaninAlanin Non-polar alifatikNon-polar alifatik AlaAla AA

AsparaginAsparagin Polar tak Polar tak bermuatanbermuatan

AsnAsn NN

AspartatAspartat Negatif asamNegatif asam AspAsp DD

GlisinGlisin Non-polar alifatikNon-polar alifatik GlyGly GG

GlutamatGlutamat Negatif asamNegatif asam GluGlu EE

GlutaminGlutamin Polar tak Polar tak bermuatanbermuatan

GlnGln QQ

ProlinProlin Non-polar siklikNon-polar siklik ProPro PP

SerinSerin Polar tak Polar tak bermuatanbermuatan

SerSer SS

SisteinSistein Polar tak Polar tak bermuatanbermuatan

CysCys CC

TirosinTirosin Aromatik polarAromatik polar TyrTyr YY

HOCHHOCH2 2 – C – C– C – C –– C – NH–CHC – NH–CH22CHCH22 – C – OH – C – OH

CH3 H

CH2 OHO O

Asam pantotenat

Pengaruh gugus rantai samping

Berdasarkan struktur rantai samping, asam amino dibedakan menjadi; asam amino asam, asam amino basa dan asam amino netral.

CO2H

H2N CH

CH2CH2CO2H Asam glutamatAs.amino asam

CO2H

H2N CH

(CH2)4NH2

CO2H

H2N CH CH3

Asam amino basa

Kelebihan gugus –COOH pada suatu asam amino, Kelebihan gugus –COOH pada suatu asam amino, menjadikan asam amino bersifat asam menjadikan asam amino bersifat asam

Kelebihan gugus –NHKelebihan gugus –NH22, menjadikan asam amino , menjadikan asam amino bersifat basa bersifat basa

Asam amino yang tidak mengandung kelebihan Asam amino yang tidak mengandung kelebihan keduanya, maka asam amino besifat netralkeduanya, maka asam amino besifat netral

Stereo kimia asam aminoStereo kimia asam aminoasam amino & protein merupakan senyawa optik aktif asam amino & protein merupakan senyawa optik aktif

dengan dengan pusat kiral pada atom karbon alfa dan mempunyai pusat kiral pada atom karbon alfa dan mempunyai

konfoguarasi Lkonfoguarasi L

CC HH22N N CC H H H H22NN H H

H

R

COOH

NH2

COOH

R

COOH

RProyeksi FischerL – Asam amino (S Asam)

Pengertian konfigurasi L, berdasarkan pada Pengertian konfigurasi L, berdasarkan pada konfigurasi gliseralkonfigurasi gliseraldehida yang dilukiskan dalam proyeksi Fischer.dehida yang dilukiskan dalam proyeksi Fischer.

Apabila gugus NHApabila gugus NH22 yang dilukiskan dalam proyeksi yang dilukiskan dalam proyeksi Fischer terFischer terletak disebelah kiri, maka konfigurasinya adalah L letak disebelah kiri, maka konfigurasinya adalah L atau Satau S

CHOCHO COOH COOH

HOHO HH HH22NN HH

CHCH22OHOH R R Setiap asam Setiap asam α-α-amino mempunyai satu atau lebih amino mempunyai satu atau lebih

atom C tak simetris, kecuali glisinatom C tak simetris, kecuali glisin Semua asam amino mempunyai konfigurasi L Semua asam amino mempunyai konfigurasi L

sehingga disebut asam amino L atau alfasehingga disebut asam amino L atau alfa Jumlah stereo isomer dari asam amino ditentukan Jumlah stereo isomer dari asam amino ditentukan

oleh jumlah atom C tak simetrisnya oleh jumlah atom C tak simetrisnya

L – gliseraldehida L – asam amino

NH2

COOH

H

RD-asam amino

Sifat Keasaman dan Kebasaan asam Sifat Keasaman dan Kebasaan asam α – aminoα – amino Asam amino mempunyai gugus amina (NHAsam amino mempunyai gugus amina (NH22) dan gugus ) dan gugus

karboksil (COO ) di dalam satu molekul sehingga asam karboksil (COO ) di dalam satu molekul sehingga asam amino dapat bersifat amfoteramino dapat bersifat amfoter

Asam amino bersifat asam atau memberikan proton, Asam amino bersifat asam atau memberikan proton, jika dalam kondisi basa kuatjika dalam kondisi basa kuat

Asam amino bersifat basa atau menerima proton, jika Asam amino bersifat basa atau menerima proton, jika dalam kondisi asam kuatdalam kondisi asam kuat

R – CH – COR – CH – CO22H R – CHCOO R – CH – H R – CHCOO R – CH – COOCOO

+NH3 NH2+NH3 H+

Asam amino pada

pH rendah (2)

Bentuk ion dipol

Netral (1)

Asam amino pada

pH tinggi (3)

pH makin tinggi

OH H+

Titik IsoelektrikTitik Isoelektrik pH dimana asam amino tidak bergerak baik ke pH dimana asam amino tidak bergerak baik ke

elektroda positipelektroda positip(anoda) maupun elektroda negatip (katoda) (anoda) maupun elektroda negatip (katoda) disebut titik isoelktrik.disebut titik isoelktrik.

Penentua titik isoelektrik glisin adalah sebagai Penentua titik isoelektrik glisin adalah sebagai berikut : berikut :

HH33NN++CHCH22COOH HCOOH H33NN++CHCH22COOCOO-- + H + H++

HH33NN++CHCH22COOCOO- - H H22NCHNCH22COOCOO-- + H + H++

KKa 1a 1==

KKa 2 a 2 ==

Ka 1

Ka 2

[H+] [H3N+CH2COO-]

[H3N+CH2COOH]pKa 1 = 2,35

[H+] [H2NCH2COO-]

[H3N+CH2COO-pKa 2 = 9,78

Titik isoelektrik glisin = =Titik isoelektrik glisin = = 6,06 6,06

Sintesis Asam AminoSintesis Asam Amino

R–CHX–COOH R–CHNHR–CHX–COOH R–CHNH22–COOH–COOH

XCH(COXCH(CO22CC22HH33))2 2 RCHNHRCHNH22COOHCOOH

R – CHO RCCHNHR – CHO RCCHNH22COOH COOH

RCOCOOH RCHNHRCOCOOH RCHNH22COOH COOH

pKa1 + pKa2

2

1. NH3

2. - OH

1. Ftalimida

2.NaOC2H3RX3.H2O, kalor

1.NH3 - H2O

2.HCN 3.H2O, H+

H2, NH3, Pd

(A): Cas bersih +1

(B) Tiada cas bersih

(C) Cas bersih -1100%

B

100%C

100%A

50%A/50%B

50%B/50%C

2 kawasan/zon penimbal

Alanina adalah penimbal yang baik pada pH 2.34 & 9.60

Tidak bertindak sebagai penimbal yang baik dalam sel ie pH7.4

Alanina adalah penimbal yang baik pada pH 2.34 & 9.60

Tidak bertindak sebagai penimbal yang baik dalam sel ie pH7.4

2.34

9.60

pI = ½(pKa1 + pKa2)

= ½(2.34 + 9.60) = 5.97

Reaksi-reaksi Asam AminoReaksi-reaksi Asam Amino Reaksi esterifikasi : Reaksi esterifikasi :

HH33NN++CHCOOH + R – OH CHCOOH + R – OH HH33NN++CHCOOHCHCOOH

Reaksi pembentukan amida :Reaksi pembentukan amida :

HH33NN++CHCOOH + CHCHCOOH + CH33C – Cl C – Cl CHCH33CNHCHCOOHCNHCHCOOH

Analisis Asam AminoAnalisis Asam Amino Tes warna dengan Ninhidrin adalah analisis Tes warna dengan Ninhidrin adalah analisis

asam amino yang sederhana dan cukup sensitip asam amino yang sederhana dan cukup sensitip dengan memberikan warna biru-violet.dengan memberikan warna biru-violet.

R Rester

alkohol

asam amino

R

O

R

O

OH

C

C

C

O

O

N C

C

C

O

O

+ RCHNH2COOH

asam amino

C

C

C

O

O

OH

Ninhidrin

Kompleks ninhidrin as. amino biru-violet

• Tes warna dengan ninhidrin hanya berlaku untuk amina primer

• Ketajaman warna bergantung pada konsentrasi asam amino yang ada dalam larutan

Analisis dengan Cara KromatografiAnalisis dengan Cara Kromatografi Kromatografi kertasKromatografi kertas Kromatografi lapis tipisKromatografi lapis tipis Kromatografi penukar ionKromatografi penukar ion HPLCHPLC Asam amino analiser (AAA)Asam amino analiser (AAA)

Contoh dengan kromatografi kertasContoh dengan kromatografi kertas

Rf = (asam amino) x

Y = jarak eluen

XY

MFW 23-08 MFW 26-08Batas awal eluen

PeptidaPeptida Senyawa peptida merupakan hasil polimerisasi dari Senyawa peptida merupakan hasil polimerisasi dari

asam aminoasam amino Molekul-molekul asam amino terikat satu sama lain Molekul-molekul asam amino terikat satu sama lain

yang dihubungkan oleh ikatan peptidayang dihubungkan oleh ikatan peptida Ikatan peptida terbentuk antara gugus NHIkatan peptida terbentuk antara gugus NH22 dari asam dari asam

amino yg satu dengan gugus COOH dari asam amino amino yg satu dengan gugus COOH dari asam amino yg lain.yg lain.

NHNH2 2 CH – C – OH + NHCH – C – OH + NH2 2 CH – C – OH CH – C – OH

NHNH2 2 CH – C – NHCH – C – NH CH – C – OH CH – C – OH

R1

O O

R2

R1 R2

O O

Ikatan peptidaPeptida

Pembentukan Ikatan Peptida Pembentukan Ikatan Peptida (Reaksi Kondensasi)(Reaksi Kondensasi)

Dipeptida

Dua Asam Amino Dua Asam Amino Dihubungkan oleh Ikatan Dihubungkan oleh Ikatan

PeptidaPeptida

Reaksi Reaksi kondensasikondensasi Terbentuk antara gugus karboksil di suatu Terbentuk antara gugus karboksil di suatu

asam amino dengan gugus amino asam amino asam amino dengan gugus amino asam amino lainnyalainnya

Menghasilkan airMenghasilkan air Dalam perhitungan energi tidak Dalam perhitungan energi tidak

menguntungkanmenguntungkan

Ikatan Peptida Ikatan Peptida

42

FORMATION OF A DIPEPTIDE BY WAY OF A PEPTIDE BOND

H2N

H

H

C CO

OH

Carboxylgroup

H2N

H

CH3

C CO

OHAminogroup

+ H2N

H

H

C

O

C N CC

HH

CH3

OH

O

Peptidebond

+ H2O

PeptidPeptida:a:

Protein dibina oleh tindak balas kondensasi antara asid-asid amino

Tindak balas kondensasi adalah antara kumpulan karboksil dan kumpulan amino

H2O

Sejenis ikatan amida:Ikatan peptida

Peptida kecil yang mengandungi kurang daripada 12 asid amino: oligopeptida peptida yang lebih panjang dipanggil polipeptida.

H2O

Hujung amino/Residu Hujung-N

Hujung yang kutub

Hujung karboksil/Residu Hujung-C

Hujung yang kutub

Kumpulan R mungkin bersifat kutub mempengaruhi cas

Ingat bahawa struktur peptida atau protein: Ada tulang belakang dan rantai sisi

Tulang belakang: unit-unit amida dan karbon-

Rantai Sisi

Contoh, suatu pentapeptida:Contoh, suatu pentapeptida:

PolipeptidaPolipeptida

49

Asam-asam amino bersambungan membentuk suatu polipeptida melalui ikatan peptida. Urutan (sekuens) asam amino dari suatu rantai menjadi struktur primer suatu protein

Ikatan PeptidaIkatan Peptida

Rantai Polipeptida

Ikatan peptida menghubungkan gugus karboksil dari satu asam amino dengan gugus amino dari asam amino lainnya

Polimer Asam Amino Polimer Asam Amino disebut…disebut…

Di-, tri-, tetra-, pentapeptida, dst., atauDi-, tri-, tetra-, pentapeptida, dst., atau Secara umum, Secara umum, peptidapeptida or or oligopeptidaoligopeptida

(hingga sepanjang 30 asam amino)(hingga sepanjang 30 asam amino) Polimer yang lebih besar disebut Polimer yang lebih besar disebut

polipeptidapolipeptida (hingga sepanjang 100 (hingga sepanjang 100 asam amino), atauasam amino), atau

Protein, dari sepanjang 70 asam aminoProtein, dari sepanjang 70 asam amino Urutan asam amino penyusunnya Urutan asam amino penyusunnya

ditulis dari ujung amino ke arah ujung ditulis dari ujung amino ke arah ujung karboksi (dari kiri ke kanan)karboksi (dari kiri ke kanan)

Watak PolipeptidaWatak Polipeptida Hanya memiliki satu ujung amino dan satu Hanya memiliki satu ujung amino dan satu

ujung karboksi, sifatnya ditentukan oleh ujung karboksi, sifatnya ditentukan oleh gugus samping asam amino penyusunnyagugus samping asam amino penyusunnya

Semakin panjang molekulnya, semakin Semakin panjang molekulnya, semakin banyak keragaman yang mungkin terbentukbanyak keragaman yang mungkin terbentuk

Jika terdapat sistein dapat terbentuk Jika terdapat sistein dapat terbentuk ikatan ikatan kovalenkovalen intramolekulerintramolekuler, sebagai , sebagai ikatanikatan disulfidadisulfida, yang memiliki sifat menstabilkan , yang memiliki sifat menstabilkan struktur proteinstruktur protein

Molekul yang memiliki aktivitas biologis Molekul yang memiliki aktivitas biologis memiliki panjang antara dua hingga hampir memiliki panjang antara dua hingga hampir 27.000 27.000 residuresidu

Contoh Polipeptida Contoh Polipeptida Berukuran KecilBerukuran Kecil

Dipeptida, aspartilphenylalanil metil Dipeptida, aspartilphenylalanil metil ester, dikenal sebagai ester, dikenal sebagai aspartamaspartam, , pemanis rendah kaloripemanis rendah kalori

Tripeptida, Glu-His-Pro, merupakan Tripeptida, Glu-His-Pro, merupakan hormon pelepas tirotropinhormon pelepas tirotropin

Dua nonapeptida yang berkaitan Dua nonapeptida yang berkaitan (berbeda hanya dua asam amino) (berbeda hanya dua asam amino) memiliki sifat berbeda:memiliki sifat berbeda: Oksitosin, memicu kontraksi uterinOksitosin, memicu kontraksi uterin Vasopresin, mencegah buang air Vasopresin, mencegah buang air

kecil di malam harikecil di malam hari

Oksitosin vs. VasopresinOksitosin vs. Vasopresin

H2NCH2C–NHCH–COOH H2NCHC–NHCH2–COOH

Latihan,

Strukutr hormon peptida oksitoksin disingkat sebagai berikut :

Cys – Tyr – ile – Gly – Asn – Cys – Pro

Gambarkan struktur peptida oksitoksin tersebut

Penentuan Struktur Peptida :

• Menentukan jumlah dan jenis asam amino dalam struktur primer

• Menentukan terminal asam amino

• Menentukan urutan asam amino di dalam rantai

O

CH3 CH3

O

glisil alanin (gly-ala) alanil glisin (ala-gly)

a.a. Cara HidrolisisCara HidrolisisKomposisi asam amino biasanya diperoleh dengan Komposisi asam amino biasanya diperoleh dengan cara menghidrolisis peptida menjadi molekul-molekul cara menghidrolisis peptida menjadi molekul-molekul asam aminoasam amino

b. Cara Sanger b. Cara Sanger Penentuan asam amino dalam peptida yang dilakukan Penentuan asam amino dalam peptida yang dilakukan dengan meraksikan dengan 2,4 – dinitrofluoro dengan meraksikan dengan 2,4 – dinitrofluoro benzena.benzena.

c. Cara Edman c. Cara Edman Pereaksi fenilisosianat bereaksi secara spesifik dengan Pereaksi fenilisosianat bereaksi secara spesifik dengan asam amino terminal – N dari suatu peptida.asam amino terminal – N dari suatu peptida.

ProteinProtein

Penggolongan :Penggolongan : Protein Fibrous (Serat) Protein Fibrous (Serat)

Protein yang tidak larut dalam air. Protein yang tidak larut dalam air.

Misal : keratin, kolagen, sutraMisal : keratin, kolagen, sutra Proterin GlobularProterin Globular

Protein yang larut dalam air. Protein yang larut dalam air.

Misal : enzim, hormon, hemoglobin, Misal : enzim, hormon, hemoglobin, mioglobin, ovalbumin (pada putih mioglobin, ovalbumin (pada putih

telurtelur))

Protein merupakan senyawa polimer alami dimana asam Protein merupakan senyawa polimer alami dimana asam amino sebagai monomernya.amino sebagai monomernya.Asam-asam amino dalam suatu protein dihubungkan oleh Asam-asam amino dalam suatu protein dihubungkan oleh ikatan peptida oleh karena itu protein disebut polipeptida ikatan peptida oleh karena itu protein disebut polipeptida

H

H H H H H HO O O H H O H H O

N C C N NC C C C

H CH3CH2

OH

N-terminus

N C C

CH2

C

O

OH

CH2

N C C

CHCH3H3C

CH2

OH

H H O

N C C

H H O

N C C

H H O

N C C

CH2

SH

OH

C-terminus

POLYPEPTIDE CHAIN

Sebagian Besar Sebagian Besar Protein Berukuran Protein Berukuran

Lebih Besar…Lebih Besar…

Difasilitasi oleh oligomerisasi____________

HomodimerHeteropentamer

Dodecamer

Cara Memperkirakan Jumlah Cara Memperkirakan Jumlah Asam Amino Penyusun Asam Amino Penyusun

ProteinProtein

Pertama, Pertama, rata-rata berat molekulrata-rata berat molekul 20 20 asam amino standar adalah asam amino standar adalah 128128..

Selanjutnya, berat molekul protein Selanjutnya, berat molekul protein yang telah diketahui dibagi dengan yang telah diketahui dibagi dengan 110110 ( (ada kehilangan 1 molekul air, ada kehilangan 1 molekul air, berat molekulnya 18berat molekulnya 18).).

Contoh, suatu protein berberat Contoh, suatu protein berberat molekul 55 kD = 55.000 terbentuk molekul 55 kD = 55.000 terbentuk oleh 500 asam amino …oleh 500 asam amino …

Keragaman Lebih Diperluas Keragaman Lebih Diperluas oleh Modifikasi Gugus oleh Modifikasi Gugus

SampingSamping

Tipe modifikasiTipe modifikasi Asam amino yang Asam amino yang pekapeka

MetilasiMetilasi Lys, Glu, ArgLys, Glu, Arg

HidroksilasiHidroksilasi Lys, ProLys, Pro

FosforilasiFosforilasi Thr, Ser, TyrThr, Ser, Tyr

KarbokasilasiKarbokasilasi Asp, GluAsp, Glu

GlikosilasiGlikosilasiAsn (N-linked), Asn (N-linked), Ser, Thr (O-Ser, Thr (O-linked)linked)

IsoprenilasiIsoprenilasi CysCys

OksidasiOksidasi Cys jembatan Cys jembatan disulfidadisulfida

Keragaman Protein Lebih Keragaman Protein Lebih Diperluas oleh Pemanfaatan Diperluas oleh Pemanfaatan

Gugus ProstetikGugus Prostetik

Mempelajari Mempelajari ProteinProtein

Dimulai dengan Dimulai dengan mempelajari mempelajari komposisi asam komposisi asam amino dan urutannya: amino dan urutannya:

Umumnya, Umumnya, Ala, Gly, Leu, Ser, Ala, Gly, Leu, Ser,

Lys banyak (> 7%)Lys banyak (> 7%) Cys, His, Met, Trp Cys, His, Met, Trp

sangat jarang (1-sangat jarang (1-3%)3%)

Struktur Primer Protein (1Struktur Primer Protein (1oo))

Urutan asam amino Urutan asam amino lengkap dari suatu lengkap dari suatu protein.protein.

Protein dengan aktivitas mirip Protein dengan aktivitas mirip sering memiliki urutan asam sering memiliki urutan asam

amino yang miripamino yang miripKeragaman spesies cytochrome c

Asam amino mirip and konservatif

Asam amino tidak konservatif

X = trimethyl lysine

Struktur ProteinStruktur Protein

Ada empat macam struktur protein ; struktur Ada empat macam struktur protein ; struktur primer, sekunder, tersier dan kuarternerprimer, sekunder, tersier dan kuarterner

1. Struktur Primer 1. Struktur Primer Merupakan struktur dasar rantai polimer Merupakan struktur dasar rantai polimer

dimana penentuan susunan asam amino dimana penentuan susunan asam amino dalam struktur primer sama pada dalam struktur primer sama pada penentuan susunan asam amino pada penentuan susunan asam amino pada peptida.peptida.

N C C

O

H

RH

N C C

O

H

RH

N C C

O

H

RH

N C C

O

H

RH

2. Struktur Sekunder 2. Struktur Sekunder Pada struktur ini terdapat interaksi antara asam Pada struktur ini terdapat interaksi antara asam amino di dalam polipeptida, maka rantai amino di dalam polipeptida, maka rantai polipeptida dapat berbentuk spiral atau lembaran polipeptida dapat berbentuk spiral atau lembaran berlipat.berlipat.

3. Struktur Tersier3. Struktur TersierStruktur tersier menunjukkan pelipatan pada Struktur tersier menunjukkan pelipatan pada struktur sekunder untuk membentuk tiga dimensi. struktur sekunder untuk membentuk tiga dimensi. struktur tersier terbentuk karena adanya interaksi struktur tersier terbentuk karena adanya interaksi antara gugus rantai samping (R) dari asam amino.antara gugus rantai samping (R) dari asam amino.

4. Struktur Kuarterner4. Struktur Kuarternerstruktur ini terbentuk karena terjadinya assosiasi struktur ini terbentuk karena terjadinya assosiasi dua molekul protein atau lebih dua molekul protein atau lebih

Struktur Protein Struktur Protein

Struktur Primer

Struktur Sekunder Struktur Tersier Struktur Kuarterner

Struktur sekunder protein: Struktur sekunder protein: --HelixHelix

N-terminus

C-terminus

Struktur protein serat : Struktur protein serat : -Helix-Helix

-Heliks-Heliks

Paling sering ditemukan (Paling sering ditemukan (± ± 25% dari aa penyusun protein 25% dari aa penyusun protein berstruktur ini)berstruktur ini)

Kestabilitannya diperkuat oleh Kestabilitannya diperkuat oleh interaksi van der Waalsinteraksi van der Waals

Ikatan H segarisIkatan H segaris Gugus samping menyembul Gugus samping menyembul

keluar keluar

Peran Gugus Samping Peran Gugus Samping dalam Struktur dalam Struktur -Heliks-Heliks

Proline merupakan penghenti struktur Proline merupakan penghenti struktur heliks, dan menjadi penyebab terbentuknya heliks, dan menjadi penyebab terbentuknya belokanbelokan

Residu aa dengan muatan yang sama dan Residu aa dengan muatan yang sama dan terletak berdekatan menghambat terletak berdekatan menghambat pembentukan sruktur helikspembentukan sruktur heliks

Kandungan glycine yang tinggi Kandungan glycine yang tinggi menyebabkan struktur bergantianmenyebabkan struktur bergantian

Gugus samping yang berukuran besar Gugus samping yang berukuran besar (Tryptophan misalnya) merusak stabilitas (Tryptophan misalnya) merusak stabilitas heliksheliks

Bagan Bola dan Batang dari Bagan Bola dan Batang dari -Heliks, Dilihat dari Ujung-Heliks, Dilihat dari Ujung

1

2

3

4

5

6

9

7

8

-Heliks: -Heliks: Model Model

Pengisian Pengisian RuangRuang

Arg100

Asp103

45

1

87

1211

Perhatikan Jarak Berulang

Sebagian Besar Struktur Sebagian Besar Struktur Protein adalah Protein adalah -Heliks -Heliks

atau Lembaran-atau Lembaran-

Fig. 4-18

- Fig. 6-18c

- Fig. 4-16

Kebolehjadian Peran Asam Kebolehjadian Peran Asam Amino dalam Pembentukan Amino dalam Pembentukan

StrukturStruktur

Struktur sekunder protein: Struktur sekunder protein: --SheetSheet

Antiparallel Antiparallel -Sheet-Sheet

Catatan:1. Ikatan H2. Gugus R3. Lipatan,

most extended4. Jarak R1-R35. Penghubung

belokan-6. Rerata panjang

aa penyusun 6

0.7 nm

Parallel Parallel -Sheet-Sheet

Catatan:1. Ikatan H

terpuntir2. Gugus R3. Lipatan4. Jarak R1-R35. Terhubung oleh

jembatan RH6. Biasanya

memiliki lebih dari 5 rangkaian

7. Rerata panjang aa penyusun 6

0.65 nm

Parallel Parallel --SheetSheet

Antiparallel Antiparallel -Sheet-Sheet

Gugus Samping Bergantian Mengarah ke Atas dan ke Bawah Lembaran -

Ikatan yang berperan pada Ikatan yang berperan pada pembentukan struktur tersierpembentukan struktur tersier

Ikatan yang menstabilkan struktur Ikatan yang menstabilkan struktur tertiertertier

Interaksi Van der Waals: kumpulan sisi tidak kutub

Ikatan hidrogen: jika ikatan sisi mengandungi kumpulan hidroksil atau amino

Ikatan ionik: kumpulan sisi adalah asid atau bes yang boleh memindahkan/menerima proton

Ikatan kovalen: kumpulan sisi adalah sisteina di mana kumpulan sulfur diikat bersama (melalui penyingkiran hidrogen)

Tugasan:

Cari contoh asid-asid amino yang boleh terlibat membentuk ikatan-ikatan yang menstabilkan strukture tersier protein

83

Binding of ProteinBinding of Protein

Myoglobin Ribbon Structure:Myoglobin Ribbon Structure:Displays Backbone But No Side ChainsDisplays Backbone But No Side Chains

Myoglobin – Hydrophobic Myoglobin – Hydrophobic Residues are Predominantly Residues are Predominantly

InternalInternal

Untuk memahami fleksibilitas Untuk memahami fleksibilitas protein, Anda harus memahami protein, Anda harus memahami

struktur proteinstruktur protein

1o 2o 3o 4o

Fungsi Selular ProteinFungsi Selular Protein

Protein berarti “first importance”Protein berarti “first importance” Protein berperan penting dalam Protein berperan penting dalam

proses-proses biologiproses-proses biologi Protein adalah polimer asam aminoProtein adalah polimer asam amino Protein berbagai fungsi biologi :Protein berbagai fungsi biologi :

Enzim – katalisator biologiEnzim – katalisator biologi Antibodi– protein pertahananAntibodi– protein pertahanan Protein Transport Protein Transport Protein regulator (pengatur)Protein regulator (pengatur) Protein strukturalProtein struktural

Klasifikasi ProteinKlasifikasi Protein

a.a. Klasifikasi protein berdasarkan kelarutanKlasifikasi protein berdasarkan kelarutanBerdasarkan kelarutannya protein dapat digolongkan sbb:Berdasarkan kelarutannya protein dapat digolongkan sbb:1. albumin,1. albumin, larut dalam air dan larutan garam, tidak larut dalam air dan larutan garam, tidak

mempunyai asam amino khusus.mempunyai asam amino khusus.2. globulin,2. globulin, sedikit larut dalam air tetapi larut dalam sedikit larut dalam air tetapi larut dalam

garam, tdk mempunyai asam amino khusus.garam, tdk mempunyai asam amino khusus.3. protamin,3. protamin, larut dalam etanol 70 – 80 %, tetapi tidak larut larut dalam etanol 70 – 80 %, tetapi tidak larut

dalam air dan etanol absolut. Kaya akandalam air dan etanol absolut. Kaya akanarginin.arginin.

4. histon,4. histon, larut dalam larutan garamlarut dalam larutan garam5. skeroprotein,5. skeroprotein, tidak larut dalam air atau larutan garam. tidak larut dalam air atau larutan garam. KayaKaya

akan glisin, alanin dan prolin.akan glisin, alanin dan prolin.

Klasifikasi protein berdasarkan fungsi biologinya:Klasifikasi protein berdasarkan fungsi biologinya:1.1. Enzim Enzim

Enzim merupakan golongan protein yang berfungsi Enzim merupakan golongan protein yang berfungsi sebagai katalisator pada reaksi kimia dalam jasad sebagai katalisator pada reaksi kimia dalam jasad hidup.hidup.contoh : contoh : ribonukleasaribonukleasa enzim yg mengkatalisis hidrolisa RNAenzim yg mengkatalisis hidrolisa RNAsitokromsitokrom berperan dalam proses pemindahan berperan dalam proses pemindahan elektronelektrontripsintripsin katalisator pemutusan ikatan peptida katalisator pemutusan ikatan peptida tertentutertentu

dalam polipeptidadalam polipeptida2. Protein Pembangun2. Protein Pembangun

Protein pembangun berfungsi sebagai unsur Protein pembangun berfungsi sebagai unsur pembentuk strukturpembentuk strukturcontoh; protein pembungkus virus, glikoprotein, contoh; protein pembungkus virus, glikoprotein, struktur membran, struktur membran, α-karnitin, sklerotin, fibroin, kolagen, α-karnitin, sklerotin, fibroin, kolagen, elastin, dan mukoprotein.elastin, dan mukoprotein.

3. Protein Kontraktil3. Protein KontraktilMerupakan golongan protein yang yg berperan Merupakan golongan protein yang yg berperan dalam proses gerak. contoh;dalam proses gerak. contoh;- miosin- miosin merupakan unsur filamen yg tdk merupakan unsur filamen yg tdk bergerak bergerak

dalam miofibrildalam miofibril- aktin - aktin merupakan unsur filamen yg merupakan unsur filamen yg bergerak dalambergerak dalam

miofibrilmiofibril- dinein - dinein protein yg terdapat dalam rambut protein yg terdapat dalam rambut getar dangetar dan

flagel (bulu babi) flagel (bulu babi) 4. Protein Pengangkut4. Protein Pengangkut

Protein ini mempunyai kemampuan mengikat Protein ini mempunyai kemampuan mengikat molekul tertentu dan melakukan pengangkutan molekul tertentu dan melakukan pengangkutan berbagai macam zat melalui aliran darah.berbagai macam zat melalui aliran darah.contoh ; hemoglobin, mioglobin, serum albumin, contoh ; hemoglobin, mioglobin, serum albumin, β-β-lipoprotein, seruloplasminlipoprotein, seruloplasmin

Struktur Tersier: Membentuk Struktur Tersier: Membentuk Protein Protein

Unsur Struktur SekunderUnsur Struktur Sekunder Belokan dan putaranBelokan dan putaran Pita dan lembaranPita dan lembaran HeliksHeliks Penghubung struktur acakPenghubung struktur acak

Ikatan kovalenIkatan kovalen Ikatan disulfidaIkatan disulfida Guugus prosthetik (sometimes)Guugus prosthetik (sometimes)

Ikatan bukan kovalenIkatan bukan kovalen Ikatan dimediasi ion logamIkatan dimediasi ion logam Gugus ProsthetikGugus Prosthetik

Fibrous Protein Yang DikenalFibrous Protein Yang Dikenal

Pada umumnya, fibrous protein adalah Disusun dari struktur sekunder tunggal Tidak larut dalam air (memiliki lebih banyak residu aa

hidrofobik) Berperan penting dalam penyusunan komponen

struktural sel

Rambut Tersusun oleh Rambut Tersusun oleh --KeratinKeratin

Right-hand

Left-hand

Kekuatan adalah Ciri-Ciri Kekuatan adalah Ciri-Ciri --KeratinsKeratins

Lilitan ganda (lilitan yang melilit Lilitan ganda (lilitan yang melilit kembali, coiled-coil) meningkatkan kembali, coiled-coil) meningkatkan kekuatan kekuatan -helix-helix

Gugus samping hidrofobik (Ala, Val, Leu, Gugus samping hidrofobik (Ala, Val, Leu, Ile, Met, dan Phe) saling mengikatIle, Met, dan Phe) saling mengikat

Ikatan kovalen disulfida antar rangkaian Ikatan kovalen disulfida antar rangkaian makin meningkatkan kekuatan keratins makin meningkatkan kekuatan keratins (tanduk badak memiliki 18% ikatan S-S)(tanduk badak memiliki 18% ikatan S-S)

Rambut ikal juga memiliki ikatan disulfida

-Keratin:-Keratin: Fibrous Protein Fibrous Protein

RambutRambut WoolWool KukuKuku CakarCakar DuriDuri TandukTanduk KulitKulit

Panjang dan kuatPanjang dan kuat Ikatan disulfida Ikatan disulfida

antar antar -heliks-heliks Dapat membentuk Dapat membentuk

2 2 -heliks dalam -heliks dalam pilinan yang dipilinpilinan yang dipilin

Beberapa Heliks Berputar Ke Beberapa Heliks Berputar Ke KiriKiri

Proline tidak sesuai untuk pilinan Proline tidak sesuai untuk pilinan ke kanan. Akan tetapi, polyproline ke kanan. Akan tetapi, polyproline dapat membentuk pilinan ke kiri dapat membentuk pilinan ke kiri dengan 3 residu aa/putarandengan 3 residu aa/putaran

Modifiksi menjadi Modifiksi menjadi hidroksiprolinehidroksiproline dapat memfasilitasi pembentukan dapat memfasilitasi pembentukan ikatan hidrogen, dan ikatan hidrogen, dan meningkatkan stabilitas struktur meningkatkan stabilitas struktur heliks, contoh pada kolagen heliks, contoh pada kolagen ……

Modifikasi pasca-translasi ini Modifikasi pasca-translasi ini membutuhkan membutuhkan vitamin Cvitamin C sebagai sebagai ko-substrat bagi 3 enzim yang ko-substrat bagi 3 enzim yang terlibat dalam hydroksilasi terlibat dalam hydroksilasi proline dan lysineproline dan lysine

9

KolagenKolagen

Heliks memilin ke kiri Heliks memilin ke kiri dengan 3 residu dengan 3 residu aa/putaranaa/putaran

1/3 Gly, 1/5 Pro atau 1/3 Gly, 1/5 Pro atau HypHyp

Pengulangan triplet Pengulangan triplet Gly-X-Pro (atau Gly-X-Gly-X-Pro (atau Gly-X-Hyp)Hyp)

3 rangkaian 3 rangkaian terpilin terpilin ke kiri membentuk ke kiri membentuk pilinan ke kananpilinan ke kanan

LH RHLebih Kuat daripada Baja

Denaturasi ProteinDenaturasi Protein Terjadi bila suatu protein yang berada dalam Terjadi bila suatu protein yang berada dalam

bentuk aslinya;bentuk aslinya; - dipanaskan, berada dalam pH ekstrim, atau- dipanaskan, berada dalam pH ekstrim, atau diberi bahan kimia misalnya urea.diberi bahan kimia misalnya urea. Denaturasi menyebabkan struktur tersier Denaturasi menyebabkan struktur tersier

hilang.hilang. Bila protein tersebut dikembalikan ke kondisi Bila protein tersebut dikembalikan ke kondisi

faali, maka akan melipat kembali secara faali, maka akan melipat kembali secara spontan ke konformasi aslinya (reversible), spontan ke konformasi aslinya (reversible), serta kembali berfungsi (renaturasi).serta kembali berfungsi (renaturasi).

Bila dipanaskan berlebihan, maka akan Bila dipanaskan berlebihan, maka akan merusakmerusak

Struktur primer,disebut koagulasi Struktur primer,disebut koagulasi (irreversible).(irreversible).

H

H H H H H HO O O H H O H H O

N C C N NC C C C

H CH3 CH2

OH

N-terminus

N C C

CH2

C

O

OH

CH2

N C C

CH

CH3H3C

CH2

OH

H H O

N C C

H H O

N C C

H H O

N C C

CH2

SH

OH

C-terminus

H2N

H

H

C CO

OHCarboxylgroup

H2N

H

CH3

C CO

OHAminogroup

H2N

H

H

C

O

C N CC

HH

CH3

OH

O

Peptidebond

+ H2O

H2N Gly Ala Ser Asp

N-terminus

21 3 54 6 7 8

Phe Val Tyr Cys

C-terminus

COOH

+

SUMMARY OF PROTEIN STRUCTURE

TABLE 3.2 A Summary of Protein Structure

Level Description

Primary

Secondary

Tertiary

The sequence ofamino acids

Formation of-helices and -pleated sheets

Overall three-dimensional shape of a polypeptide

Quaternary Shape produced bycombinations ofpolypeptides

Stabilized by:

Peptide bonds

Hydrogen bonding betweenpeptide groups along thepeptide backbone

Bonds and other interactionsbetween R-groups, or between R-groups and thepeptide backbone

Bonds and other interactionsbetween R-groups, and between peptide backbonesof different polypeptides

Gly Ser Asp Gls

Example: Hemoglobin

PROTEIN STRUCTURE

Several common functional groups Several common functional groups in a single biomolecule.in a single biomolecule.

102

103