Tujuan perkuliahan

Dapat menjelaskan struktur dan sifat asam aminoMenerangkan struktur, tata nama dan sifat peptidaMenjelaskan Struktur, penggolongan dan sifat protein

Protein

Sehingga :

komponen utama sel hewan atau manusia

zat- yang dibentuk oleh zat-zat hidup

Apa pentingnya protein

Lebih separo zat-zat yang berbentuk padat di dalam jaringan-jaringan manusia adalah protein

Bertanggung jawab menggerakkan otot-otot

Hemoglobin mengangkut oksigen dari paru-paru ke jaringan ke seluruh tubuh

Enzim sebagai biokatalisator

ANTIGEN

Zat yang berperan melawan bakteri penyakit

Apa pentingnya protein

Komposisi unsur kimia yang membentuk protein

Bobot molekul

Terdiri dari molekul-molekul yang besar dengan berat molekul berkisar antara 12.000 sampai dengan jutaan

Protein

PROTEIN NABATI : protein yang berasal dari tumbuhan

Tumbuhan memperoleh protein dari CO2, H2O dan senyawa nitrogen

Protein

Suatu polipeptida yang mempunyai bobot molekul yang sangat bervariasi mulai dari 12.000 hingga jutaan

Struktur protein

Struktur primerStruktur sekunderStruktur tersierStruktur kuarterner

Struktur Primer :
menunjukkan jumlah jenis dan urutan asam amino dalam molekul protein

Struktur sekunder

Struktur tersier

Struktur kuarterner

PROTEIN

POLIMER

ASAM AMINO

ASAM AMINO

SIFAT-SIFAT ASAM AMINO

BERSIFAT OPTIK AKTIF

TITIK LELEH TINGGI

JIKA DILARUTKAN DALAM AIR DAPAT BERTINDAK SEBAGAI ASAM DAN BASA (ZWITTER ION). PH DIMANA ASAM AMINO MEMBENTUK ZWITTER ION DISEBUT PH ISOELEKTRIK

PEPTIDA

TERBENTUK DARI DUA ASAM AMINO ATAU LEBIH

CONTOH PEMBENTUKAN IKATAN PEPTIDA

PENGGOLONGAN PROTEIN

BERDASARKAN BENTUK DAN SIFAT-SIFAT FISIK TERTENTU

BERDASARKAN FUNGSI BIOLOGISNYA

ENZIM

PROTEIN TRANSPORT

PROTEIN NUTRIEN

PROTEIN KONTRAKTIL

PROTEIN STRUKTUR

PROTEIN PERTAHANAN

PROTEIN REGULATOR

PROTEIN GLOBULAR

PROTEIN SERABUT

PROTEIN GABUNGAN

Kita berdiskusi di kelas kooperatif

ASAM AMINO, PEPTIDA DAN PROTEIN

PROTEIN

*MAKROMOLEKUL YANG PALING BANYAK DITEMUKAN DALAM SEL (50% BERAT KERING BADAN ORANG DEWASA ADALAH PROTEIN)

*SUSUNAN SEJUMLAH ASAMA AMINO DALAM URUTAN YANG KHAS MELALUI IKATAN PEPTIDA DENGAN FUNGSI YANG KHAS PULA SEHINGGA PROTEIN JUGA DISEBUT SEBAGAI POLIPEPTIDA.

SANGAT BERVARIASI DIMANA RATUSAN JENIS PROTEIN YANG BERBEDA DAPAT DITEMUKAN DALAM SATU SEL DENGAN FUNGSI YANG BERBEDA PULA.

Jumlah residu as amino jumlah rantai

Insulin 51 2

Haemoglobin 574 4

Lisosim 129 1

Ribonuklease 124 1

*

MEMPUNYAI BERBAGAI PERANAN BIOLOGIS.

PROTEIN DIOKSIDASI DAN DISINTESA SETIAP HARI SECARA TERUS MENERUS PADA ORANG DEWASA (DIPERBAHARUI)

TURN OVER PROTEIN 400 GR/HR 75-80% DIPAKAI KEMBALI UNTUK SINTESA PROTEIN.

PROTEIN HARUS DIKOMSUMSI SETIAP HARI UNTUK MENUTUPI KEHILANGAN SEWAKTU TURN OVER.

NEGATIF NITROGEN BALANCE PERTUMBUHAN ABNORMAL

OVER DISIMPAN DALAM BENTUK LEMAK (PEMBOROSAN)

NILAI GIZI PROTEIN:

-JUMLAH KOMSUMSI

-DAYA SERAP TUBUH

-KOMPOSISI ASAM AMINO

(ESENSIAL DAN NON ESENSIAL)

KEBUTUHAN PROTEIN DIPENGARUHI OLEH BBRP SITUASI SEPERTI:

MASA PERTUMBUHAN AKTIFITAS

- HAMIL DAN MENYUSUI,

- SAKIT,DLL

*

FUNGSI BIOLOGI PROTEIN

FUNGSI BIOLOGI:

1. SEBAGAI ENZIM

* PROTEIN KHUSUS YG MEMPUNYAI AKTIVITAS KATALISIS (BIOKATALISATOR)

* LEBIH DARI 2000 JENIS ENZIM SUDAH DIKETAHUI DG FUNGSI YG KHAS.

EX : UREASE UREA AMONIAK + CO2

2. PROTEIN SIMPANAN

PADA TANAMAN / TUMBUHAN

EX : PROTEIN : JAGUNG, GANDUM, BERAS, KACANG2AN,

Pada hewani OVALBUMIN, KASEIN

3. PROTEIN TRANSPORT

MEMBAWA MOLEKUL / ION SPESIFIK MELALUI DARAH DARI SATU ORGAN KE ORGAN LAIN.

EX : LIPOPROTEIN

HAEMAGLOBIN

4. PROTEIN KONTRAKTIL

PROTEIN YANG MEMBERIKAN KEMAMPUAN KEPADA SEL DAN ORGANISME UNTUK BERKONTRAKSI, MENGUBAH BENTUK / BERGERAK

EX : AKTIN DAN MIOSIN KONTRAKSI OTOT/ KERANGKA

TUBULIN PROTEIN PEMBENTUK MIKROTUBUL

5. PROTEIN PERTAHANAN

PROTEIN YANG BERFUNGSI UNTUK MEMPERTAHANKAN ORGANISME DARI SERANGAN SPECIES LAIN ATAU LUKA

EX : FIBRINOGEN DAN TROMBIN, ANTIBODY, BISA ULAR

*

6. PROTEIN STRUKTURAL

MEMBANGUN STRUKTUR BIOLOGI, KEKUATAN , DAN

PROTEKSI

EX :PROTEIN SERABUT KOLAGEN TULANG RAWAN/URAT,

KULIT

ELASTIN PADA PERSENDIAN DAPAT MEREGANG

KEDUA DIMENSI

KERATIN PROTEIN STRUKTURAL PADA RAMBUT,

KUKU, BULU BURUNG

FIBROIN SUTRA, JARING LABA-LABA

7. PROTEIN PENGATUR

MENGATUR AKTIVITAS SELULER ATAU FISIOLOGI

EX :HORMON INSULIN METABOLISME GULA

HORMON PARATIROID MENGATUR TRANSPORTASI

Ca++, P.

*

SIFAT ASAM AMINO

1. MEMPUNYAI STRUTUR UMUM

COOH

l

NH2 C H

l

R

R DIBEDAKAN :

- STRUKTUR

KELARUTAN - MUATAN LISTRIK

- UKURAN

(karboksil)

(Amina)

(Gugus samping)

(hidrogen)

*

2. MEMPUNYAI ATOM C ASIMETRIK KECUALI GLISIN

COOH COOH

NH2 C H H C NH2

CH3 CH3

ISOMER OPTIK ( STEREO ISOMER )

UMUMNYA ASAM AMINO YG ADA DI ALAM BENTUK L

RASEMASI

3. ASAM AMINO LARUT DALAM AIR TETAPI TIDAK LARUT DALAM PELARUT NON POLAR

D ALA

L ALA

*

4. DALAM LARUTAN DAPAT TERIONISASI

SEBAGAI ASAM ( DONOR PROTON )

SEBAGAI BASA ( AKSEPTOR PROTON)

SIFAT INI DAPAT BERFUNGSI UNTUK :

- MENENTUKAN ASAM AMINO PENYUSUN PROTEIN

- MEMISAH ASAM AMINO PENYUSUN PROTEIN

H H

R C COO - R C COO - + H +

NH3+ NH2

H H

R C COO - + H + R C COOH

NH3+ NH3+

SENYAWA AMPOTER

*

PENGGOLONGAN ASAM AMINO BERDASARKAN POLARITAS GUGUS R PADA PH 7

1. ASAM AMINO DENGAN GUGUS R NON POLAR

Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Met, Phe, Trp.

2. ASAM AMINO DENGAN GUGUS R POLAR TIDAK BERMUATAN

Gly, Ser,Thr, Cys, Tyr, Asn, Gln.

3. ASAM AMINO DENGAN GUGUS R BERMUATAN NEGATIF (-)

Asp dan Glu

4. ASAM AMINO DENGAN R BERMUATAN (+)

Lys, Arg, His

*

ASAM AMINO DG R NON POLAR

( Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Met, Phe, Trp )

2. ASAM AMINO DENGAN GUGUS R POLAR TIDAK BERMUATAN

(Gly, Ser,Thr, Cys, Tyr, Asn, Gln)

3. ASAM AMINO DENGAN GUGUS R BERMUATAN NEGATIF (-)

(Asp dan Glu )

4. Asam amino dengan R bermuatan (+)

(Lys, Arg, His)

SIFAT ASAM BASA (MENGION) ASAM AMINO

pK 1

Pk 2

pI

*

BEBERAPA INFORMASI:

1. AS. AMINO ALANIN MEMPUNYAI 2 KUTUB YG DAPAT MENGION:

1. GUGUS KARBOKSIL PADA pH 2,34.

2. GUGUS AMINA PADA Ph 9,69.

2. ASAM AMINO MEMPUNYAI 2 DAERAH BERDAYA BUFFER YANG BAIK YAITU PADA DAERAH YANG RELATIF DATAR PADA GRAFIK (Ph 2 3 dan Ph 9 10) DAN MEMPUNYAI DAYA BUFFER TERBURUK PADA Ph 6,02 (PI)

3. PADA pH 6,02 MUATAN AS. AMINO = 0 (ZWITTER ION/ MENGION SEMPURNA). PADA SAAT INI A. AMINO AKAN MENGENDAP. pH INI DISEBUT pH ISOELEKTRIK (PI).

PI = (Pk1 + Pk2)/2

pH DIBAWAH PI -- MUATAN A.AMINO + (POSITIF)

pH DIATAS PI -- MUATAN A.AMINO - (NEGATIF)

pH = PI ------- MUATAN A. AMINO (0) (NETRAL)

4. AS. AMINO YG BERBEDA DAPAT DIPISAHKAN DARI YG LAIN

ATAS KECEPATAN MIGRASI MASING2 AS. AMINO JIKA MOLEKUL

INI DITEMPATKAN PD SUATU MEDAN LISTRIK PD PH TERTENTU.

*

HARGA PK BAGI GUGUS MENGION ASAM AMINO

A.AMINO pK1 pK2 pK 3

(COOH) ( NH3+) ( R )

GLISIN 2,34 9,6

ALANIN 2,34 9,69

LEUSIN 2,36 9,6

SERIN 2,21 9,15 13,6 (OH)

THREONIN2,3310,43

GLUTAMIN2,17 9,13

ASPARTAT2,09 9,82 3,86 (COOH)

GLUTAMAT2,19 9,67 4,25 (COOH)

HISTIDIN1,82 9,17 6,0 (NH+)

SISTEIN1,7110,78 8,33 (SH)

TIROSIN2,2 9,11 10.07 (OH)

LISIN2,18 8,95 10,53 (NH3+)

ARGININ2,17 9,04 12,48 (NH3+)

METODA PEMISAHAN

ASAM AMINO

1. ELEKTROFORESIS KERTAS 2. KHROMATOGRAFI PENUKAR ION

3. AMINO ACID ANALYZER

*

BEBERAPA REAKSI SPESIFIK ASAM AMINO

1. REAKSI PEMBENTUKAN IKATAN PEPTIDA

R1 O H H H20

H2N C - C + N C COOH -------

H OH H R2

R1 O H

H2N - C - C - N - C - COOH

H H R2

dipeptida, tripeptida, tetrapeptida, pentapeptida, oligopeptida, polipeptida.

H2O

*

Contoh: pentapeptida

2. REAKSI WARNA DENGAN NINHIDRIN

O O

H

l C OH C OH

R C COOH + C - C

l C OH C

NH2 ll ll H

O O

ASM AMINO NINHIDRIN NINHIDRIN

TEREDUKSI

+ NH3+ + CO2 + R COOH + NINHIDRIN -- PIGMEN

WARNA UNGU/ BIRU

Ciri khas reaksi ini mengeluarkan gas co2

AS.AMINO DG NINHIDRIN BERLEBIHAN MEMBENTUK SENYAWA BERWARNA UNGU/BIRU

*

O O

ll ll

C C

C = N C + 3H2O + H+

C C

ll l

O O -

- Dapat mendeteksi asam amino secara kolorimetrical

- Prolin dan Hidroksiprolin kuning

- Asparagin coklat

Senyawa berwarna ungu/ biru

- MENENTUKAN / MENDETEKSI ASAM AMINO SECARA KUANTITATIF

*

H H

HOOC - CH CH2 - CH2 - C - N - CH - C - N - CH2 - COOH

NH2 O CH2 O

SH

GLUTATION ( GLUTAMILSISTEINILGLISIN)

CONTOH LAINNYA:

INSULIN 2 RANTAI POLIPEPTIDA (51 RESIDU ASAM AMINO)

HAEMOGLOBIN 4 RANTAI POLIPEPTIDA (574 AS. AMINO)

GRAMISIDIN 10 RESIDU ASAM AMINO ANTIBIOTIK

ENKIFALIN 10 RESIDU ASAM AMINO OBAT BIUS (ANALGESIK)

Tyr Gly Gly - Phe Met Tyr Gly Gly Phe Leu

BRADIKININ 9 ASAM AMINO PENGHAMBAT PEMBENGKAKAN JARINGAN

Arg Pro Pro- Gly Phe Ser Pro Phe - Arg

Contoh: tripeptida

*

3. REAKSI PEMBENTUKAN SISTIN DARI 2 AS.AMINO SISTEIN IKATAN DISULFIDA

COOH COOH

l l

NH2 C CH2 SH + SH CH2 C NH2 ---

l l

H H

COOH COOH

l l

NH2 C CH2 S - S CH2 C NH2

l l

H H

IKATAN DISULFIDA

*

ANION o KATION

+

-

. . . . . . . .

.. . .. . .

T 1

T 2

SEMPROT DG NINHIDRIN

KERTAS FILTER YG DIBASAHI BUFFER PADA pH tertentu

Spot mengandung campuran asam amino

------- -------

1. ELEKTROFORESIS KERTAS

TEKNIK PEMISAHAN ASAM AMINO

COCOKKAN DG MARKER

2. CHROMATOGRAPHY PENUKAR ION

PENGGOLONGAN PROTEIN BERDASARKAN BENTUK/STRUKTUR DAN SIFAT FISIK TERTENTU

PROTEIN GLOBULAR

PROTEIN SERABUT

1. ALPHA HELIKS

2. TRIPLE HELIKS

3. BETA PLEATED SHEET

1. BETA PLEATED SHEET PARALEL

2. BETA PLEATED SHEET ANTI PARALEL

*

PROTEIN GLOBULAR

PROTEIN YANG DITANDAI DG RANTAI POLIPEPTIDA YG BERLIPAT DAN MELINGKAR MEMBENTUK GLOBULAR PADAT DAN KOMPAK, DENGAN AKSIO RASIAL < 10, YAITU 3 4

O R2

NH3+ C C NH3+ COOH

C NH3+ C C

R1 O R3

TERMINAL AMINO

TERMINAL KARBOKSIL

Dst, dst

S -S

S-S

*

PROTEIN GLOBULAR

SIFAT:

MEMPUNYAI KELARUTAN YANG TINGGI DALAM AIR

BANYAK DISUSUN OLEH ASAM AMINO POLAR (HIDROFILIK)

JIKA ADA ASAM AMINO HIDROFOBIK TERSEMBUNYI DIBAHAGIAN DALAM.

BANYAK MENGANDUNG PROLIN PEMBENKOKAN.

ASAM AMINO Ser, Thr, DAN Asn JUGA MENYEBABKAN PEMBENGKOKAN

MEMPUNYAI FUNGSI SEPERTI: ENZIM, PROTEIN SIMPANAN, HORMON, ANTIBODI TRANSPORT.

CONTOH :

*HAEMOGLOBIN 4 RANTAI POLIPEPTIDA DG 574 ASAM AMINO (ALPHA 1 DAN 2 = 141 AA, BETA 1 DAN 2 = 146 AA).

*INSULIN (2 RANTAI DG 51 ASAM AMINO)

*ADENILAT KINASE 3 RANTAI

Haemoglobin

Alpha1

(141 as.amino)

Alpha2

( 141 as. amino)

Beta 1 (146 as.amino

Beta 2 (146 as.amino)

Ilustrasi 4 rantai polipeptida haemoglobin

S-S

S-S

S

S

S

S

ILUSTRASI LIPATAN 2 RANTAI POLIPEPTIDA INSULIN

A (21 AS.AMINO)

B (30 as.amino)

PROTEIN SERABUT

PROTEIN YANG RANTAI POLIPEPTIDANYA MEMANJANG MEMBENTUK SEPERTI SERAT DAN SALING MELILIT PADA SATU SUMBU DG RASIO AKSIAL > 10

SIFAT SANGAT TIDAK LARUT DALAM AIR SEHINGGA ASAM AMINO PENYUSUNNYA LEBIH BANYAK DARI GOLONGAN ASAM AMINO HIDROFOBIK.

FUNGSI:

PROTEIN STRUKTURAL

PROTEIN PERLINDUNGAN LUAR

PROTEIN KONTRAKTIL

ADA 3 JENIS:

ALPHA HELIKS ALPHA KERATIN (BULU BINATANG, KUKU, WOOL, SAYAP, SISIK, TANDUK, KULIT PENYU)

TRIPLE HELIKS KOLAGEN (TULANG, TUL RAWAN, KULIT, URAT)

BETA PLEETED SHEET PARALEL KERATIN

BETA PLEETED SHEET ANTIPARALEL FIBROIN

*

Alpha heliks

b. Alpha heliks

c. Triple heliks

BETA PLEETED SHEET PRALEL

BETA PLEETED SHEET ANTIPARALEL

IKATAN KOVALEN DAN NON KOVALEN YANG MEMPERTAHANKAN STRUKTUR PROTEIN

IKATAN KOVALEN:

1. IKATAN PEPTIDA

2. IKATAN DISULFIDA

IKATAN NONKOVALEN

1. IKATAN HIDROGEN

2. IKATAN HIDROFOBIK

3. IKATAN ELEKTROSTATIK

COOH COOH

l l

NH2 C CH2 S - S CH2 C NH2

l l

H H

R1 O H

H2N - C - C - N - C - COOH

H H R2

IKATAN PEPTIDA

IKATAN DISULFIDA

IKATAN NONKOVALEN

1. IKATAN HIDROGEN
2. IKATAN HIDROFOBIK/INTERAKSI HIDROFOBIK
3. IKATAN ELEKTROSTATIK

IKATAN HIDROGEN TERJADI ANTARA RESIDU GUGUS R PADA SIMPUL YANG BERDEKATAN DIDALAM RANTAI ATAU ANTAR RANTAI.

RANTAI 1

RANTAI 2

RANTAI 3

IKATAN HIDROFOBIK TERJADI ANTARA RESIDU GUGUS R DARI 2 ASAM AMINO YANG SAMA-SAMA HIDROFOBIKIKATAN ELEKTROSTATIK TERJADI ANTARA GUGUS RDARI ASAM AMINO YANG MUATANNYA BERLAWANAN.

DENATURASI PROTEIN

IKATAN-IKATAN NONKOVALEN YG MEMPERTAHANKAN STRUKTUR PROTEIN DAPAT DIRUSAK OLEH BERBAGAI MANIPULASI SEHINGGA PROTEIN AKAN KEHILANGAN AKTIFITAS BIOLOGISNYA DENATURASI PROTEIN

FISIK SUATU PEROBAHAN KONFORMASI RANTAI POLIPEPTIDA YANG TIDAK MEMPENGARUHI STRUKTUR PRIMER.

HAL-HAL YG DAPAT MENYEBABKAN TERJADINYA DENATURASI:

PANAS 50 -60 ASAM BASA KUATPELARUT ORGANIK (ALKOHOL, ASETON DLL)PENGGUNCANGAN YANG INTENSIFDETERGEN, UREA DLL

DENATURASI

RENATURASI

HIDROLISIS PROTEIN

HIDROLISIS PROTEIN BERGUNA UNTUK:

1. MEMUTUS IKATAN KOVALEN PD POLIPEPTIDA

2. MEMISAHKAN ASAM AMINO YG ADA PADA RANTAI POLIPEPTIDA.

ADA 3 CARA UNTUK MENGHIDROLISIS PROTEIN:

1. HIDROLISIS DG ASAM.

6 NHCl, PADA SUHU 110oC SELAMA 20 70 JAM, PADA TABUNG REAKSI YG TERTUTUP RAPI SEHINGGA TDK ADA KONTAK DG OKSIGEN. TERJADI PEMUTUSAN SEMUA IKATAN PEPTIDA, TETAPI BBRP ASAM AMINO MENGALAMI DEAMINASI (Trp, Ser, Tre, Asp, Glu).

2. HIDROLISIS DG BASA

2 4 N NaOH, SUHU 100oC, SELAMA 4 8 JAM.

UNTUK MENDAPATKAN Trp YG RUSAK PADA HIDROLISIS

ASAM.

3. HIDROLISIS DG ENZIM

TIDAK MEMUTUSKAN SEMUA IKATAN PEPTIDA PADA RANTAI POLIPEPTIDA KARENA ENZIM HANYA MEMUTUS PADA ASAM AMINO TERTENTU.

TRIPSIN Lys, Arg

KHEMOTRIPSIN Phe, Trp, Tyr

SIANOGEN BROMIDA Met

THERMOLISIN SEBELUM Ala

PEPSIN Phe, Trp, Tyr

4. MEMUTUS IKATAN DISULFIDA MENGGUNAKAN SENYAWA:

MERKAPTOETANOL

2. ASAM PERFORMAT

3. DITIOREITOL (DTT)

ASAM PERFORMAT

(HCOO-OH)

MERKAPTOETANOL

(HS-CH2-CH2-OH)

DTT (DITIOREITOL)

HS-CH2-CHOH-CHOH-CH2SH

ATAU

C

N

H

3

+

R

H

C

O

O

-

C

C

O

O

-

C

H

3

+

H

3

N

H

C

C

O

O

-

C

H

3

H

N

H

3

+

C

N

H

3

+

R

H

C

O

O

-

C

N

H

2

R

H

C

O

O

H

+

H

+

C

N

H

3

+

R

H

C

O

O

-

C

N

H

3

+

R

H

C

O

O

H

+

H

+

H

C

N

R

2

H

H

C

O

O

-

C

H

+

H

3

N

R

1

C

O

O

H

H

2

O

H

2

O

C

H

+

H

3

N

R

1

C

O

N

H

C

H

R

2

C

O

O

-

+

I

K

A

T

A

N

P

E

P

T

I

D

A

U

J

U

N

G

T

E

R

M

I

N

A

L

K

A

R

B

O

K

S

I

L

U

J

U

N

G

T

E

R

M

I

N

A

L

A

M

I

N

O

H

2

N

C

H

C

C

H

2

O

H

O

C

H

2

S

C

H

3

+

H

2

N

C

H

C

C

H

2

O

H

O

C

O

H

O

H

2

N

C

H

C

C

H

2

O

H

O

C

H

C

H

3

C

H

3

H

2

N

C

H

C

C

H

2

O

H

O

O

H

+

+

H

2

N

C

H

C

C

H

2

N

H

O

C

H

2

S

C

H

3

C

H

C

H

2

C

C

O

O

H

O

N

H

C

H

C

H

2

C

C

H

N

H

O

C

H

3

C

H

3

C

H

C

H

2

C

O

H

O

O

H