Asam Amino dan Protein

• DOSEN PENGAMPU

• PROF. DR. SABIRIN MATSJEH

Asam Amino• Senyawa penyusun protein yang terdiri

dari gugus amino dan gugus karboksilat

• Asam amino bersifat larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut organik non polar seperti eter, aseton dan kloroform.

* Asam amino mempunyai titik lebur yang lebih tinggi daripada asam karboksilat oleh karena itu secara struktural asam amino bermuatan dan memiliki polaritas tinggi

amino

NH2

CC

RHO

O

H

Struktur asam amino

karboksilHidrogen

R-group(varian)

Macam asam aminoDikelompokkan menurut sifat atau struktur kimiawinya

1. Asam amino alifatik sederhana

2. Asam amino hidroksi-alifatik

Glisin (Gly, G) Alanin (Ala, A) Valin (Val, V) Leusin (Leu, L) Isoleusin (Ile, I)

Serin (Ser, S) Treonin (Thr, T)

3. Asam amino dikarboksilat (asam)

4. Amida

5. Asam amino basa

6. Asam amino dengan sulfur

Asam aspartat (Asp, D) Asam glutamat (Glu, E)

Asparagin (Asn, N) Glutamin (Gln, Q)

Lisin (Lys, K) Arginin (Arg, R) Histidin (His, H) (memiliki gugus siklik)

Sistein (Cys, C) Metionin (Met, M)

7. Prolin

8. Asam amino aromatik

Prolin (Pro, P) (memiliki gugus siklik)

Fenilalanin (Phe, F) Tirosin (Tyr, Y) Triptofan (Trp, W)

HN

C OH

O

Proline

HN

C OH

O

Proline

Dikelompokkan menurut fungsinya

1. Asam amino esensial

2. Asam amino non esensial

Dewasa:isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, dan valin. Bayi: Histidin dan arginin disebut sebagai "setengah esensial" Bayi primatur: tirosin dan sistein

Selain yang tertulis diatas…!!!

Berdasarkan gugus R-nya1. Gugus R non polar

2. Gugus R polar namun tak bermuatan

3. Gugus R bermuatan negatif4. Gugus R bermuatan positif

PEPTIDE BOND

Carboxyl Group

Amino Group

Reaksi Dehidrasi Reaksi Kondensasi

Occurs Between Amino Acid

Water Release

Chemical Bond

PEPTIDE BOND

•Panjang Gelombang Absorbsi 190-230nm

• Can be broken by amide hydrolysis

• MetastableDapat putus secara spontan oleh keberadaan air

Membebaskan energi bebas 10kj/mol

Berlangsung lambat

• EnzymeBerperan dalam pemutusan dan pembentukan ikatan Peptida=

Resonance forms ofthe peptide group

Resonance forms of a typical peptide group. The uncharged, single-bonded form (typically ~60%) is shown on the left, whereas the charged, double-bonded form (typically ~40%) is on the right.

stabilizes the group

unusually large dipole moment

JENIS-JENIS PEPTIDA

Jumlah Asam Aminodipeptida

tripepida

polipeptida

Bentuk ionisasi

Bentuk kation (dibawah pH 3)

Bentuk isoelektrik

Bentuk anion (diatas pH 10)

Fungsi dan sifat suatu ikatan peptida sangat dipengaruhi oleh urutan dari asam-asam amino nya.

Asam amino sebagai ion dipolar (zwitter ion)

Ion dipolar adalah suatu ion yang mempunyai muatan positif dan muatan negatif yang jumlahnya sama banyak

Asam amino memiliki sebuah asam karboksilat dan gugus amino dalam sebuah molekul, akibatnya asam amino akan mengalami reaksi asam-basa dalam molekulnya untuk membentuk ion dipolar

Pada pH tertentu asam amino dapat berbentuk sebagai zwitterion dimana muatan totalnya = nol

Pembentukan ion dipolar

Basa: menerima proton

Asam: melepaskan proton

Ion dipolar bersifat amfoter karena adanya muatan positif dan negatif sehingga dapat bereaksi dalam asam maupun dalam basa

- Reaksi dengan asam :

Menerima proton Kation

- reaksi dengan basa:

Kehilangan proton Anion

- Titik Isoelektrik (PI)• Adalah pH dimana asam amino berbentuk

sebagai zwitterion• Pada titik isoelektrik muatan antar kedua

gugus seimbang

Metode Pemisahan dan Pengidentifikasian Asam Amino

Elektroforesis Kertas

Merupakan metode yang paling sederhana

Kromatografi Penukar Ion

Merupakan metode yang paling banyak digunakan

PROTEIN

Protein: merupakan polimer kondensasi dari Asam amino.

Polimerisasi ini terbentuk melalui ikatan peptida. • Protein mempunyai molekul besar dengan bobot molekul

bervariasi antara 500 sampai jutaan. Disamping berat molekul yang bervariasi, protein mempunyai sifat yang berbeda-beda pula. Ada protein yang mudah larut dalam air, tetapi ada pula yang sukar larut dalam air. Dengan cara hidrolisis oleh asam atau enzim, protein akan menghasilkan asam-asam amino.

• struktur protein:– Struktur primer– Struktur sekunder : -Helix , -pleeted sheet– Struktur tersier– Struktkur kuarterner : Globular, serabut

Struktur Protein

• Struktur primer– Protein merupakan

makromolekul linier– Protein merupakan

polipeptida (poliamida)

– Disusun oleh asam amino (20 macam)

H2NHC C

HN

HC C

HN

HC C

HN

HC C

O O O O

OH

R1 R2 R3 R4

n

Struktur Sekunder• Struktur yang dikarenakan rotasi ikatan menyebabkan

adanya interaksi antar gugus (mis: ikatan hidrogen antara O pada C=O dengan H pada NH2 pada polipeptida)

• Jika C=O dan NH2 berasal dari satu polipeptida: a helik

• Jika C=O dan NH2 berasal dari polipeptida : b sheet

Ikatan hidrogen ini dapat pula terjadi antara dua rantai polipeptida atau lebih dan akan membentuk konfigurasi α yaitu bukan bentuk heliks tetapi rantai sejajar yang berkelok-kelok dan disebut struktur lembaran berlipat.Ada dua bentuk lembaran berlipat, yaitu bentuk parallel dan bentuk anti parallel.

Struktur Tersier

– Interaksi antar gugus pada rantai samping asam amino (ikt. Hidrogen, interaksi muatan, interaksi van der Waals, ikatan disulfida)

– Denaturasi merusak struktur tersier (interaksi antar rantai samping selain kovalen akan rusak)

Struktur tersier menunjukkan kecenderungan polipeptida membentuk lipatan atau gulungan. Struktur ini dimantapkan oleh adanya beberapa ikatan antara gugus R pada molekul asam amino yang membentuk protein.

Struktur Kuarterner– Struktur fungsional protein– Agregasi 2 atau lebih polipeptida– Interaksi antar gugus pada rantai samping asam

amino (ikt. Hidrogen, interaksi muatan, interaksi van der Waals, ikatan disulfida)

Struktur kuartener menunjukkan derajat persekutuan unit-unit protein. Sebagian besar protein globuler terdiri atas beberapa rantai polipeptida yang terpisah. Sebagai contoh enzim fosforilase terdiri atas dua unit protein yang bila terpisah tidak memperlihatkan aktivitas enzim, tetapi bila bersekutu membentuk enzim yang aktif. Karena kedua unit protein ini sama, maka disebut struktur kuartener homogen. Apabila unit-unit itu tidak sama, misalnya virus mozaik tembakau, disebut struktur kuartener heterogen.

Penggolongan proteinDitinjau dari strukturnya protein dapat dibagi dalam dua

golingan besar, yaitu 1. protein sederhana

adalah protein yang hanya terdiri atas molekul-molekul asam amino. Protein sederhana dapat dibagi lagi dalam dua bagian menurut bentuk molekulnya, yaitu :a. protein fiberb. protein globular

2. protein gabungan adalah protein yang berikatan dengan senyawa yang bukan protein. Gugus bukan protein ini disebut gugus prostetik. Ada beberapa jenis protein gabungan antara lain mukoprotein, glikoprotein, lipoprotein dan nukleoprotein.

FUNGSI PROTEIN

1. Sebagai enzim

2. Sebagai alat pengangkut, dilaksanakan oleh jenis protein tertentu diantaranya hemoglobin, mioglobin, dan transferin.

3. Sebagai pengatur pergerakan, dilaksanakan antara lain oleh protein-protein penyusun otot.

4. Sebagai pertahanan tubuh dari pengaruh benda asing berbahaya, seperti virus.

5. Sebagai medium bagi perambatan impuls syaraf.

Protein Serat (Fibrous Proteins)

Rantai polipeptida tersusun dalam untaian/lembaran panjang (fungsi struktural)

Protein serat ini berfungsi sebagai penyokong, pemberi bentuk, dan perlindungan eksternal

Tidak larut dalam air (banyak mengandung residu hidrofobik)

Merupakan protein tersier

Dibedakan berdasarkan protein sekunder-nya yang merupakan konformasi asam amino yang terletak berdekatan pada rantai polipeptida (a Helix, b-Sheet- Silk)

o -keratino β-fibroino Kolageno Elastin

Macam-macam protein serat :

Paralel -Heliks (RH) dengan ikatan silang disulfida (jembatan sistin)

Ikatan H pada rantai dalam Ikatan kovalen cincin dalam

disulfida akan menstabilkan keratin

Tidak larut dalam air (gugus R tinggi)

Liat, bentuk panjang dan kuat Struktur berulang : 0,54 nm Contoh : Hair, Wool, Nails,

Claws, Quills, Horns, Hooves, Skin

a-Keratins

β-fibroin• Fibroin : fibrous protein• Antiparalel β-sheets (β-

keratin) ,Bentuk zigzag• Banyak mengandung AA : Gly and

Ala• No covalent crosslinking like keratins

(cysteine)• Ikatan H antar rantai• Tidak larut dalam air, lentur,

fleksibel, tidak dapat meregang• Struktur berulang : 0,70 nm

Contoh : sutera n jaring laba-laba

Kolagen• Lentur dan dapat meregang• Terdiri dari ~1000 monomer AA• 35% Gly, 11% Ala,

20% Pro dan 4-hidroksiprolin• Fibril kolagen terdiri dari tropokolagen

yang berulang• Struktur Heliks 3 rantai tropokolagen

(lewat crosslink)• Konformasinya kaku dan berbelok-belok,

dan kuat• Triplet Gly-X-Pro (or Gly-X-Hyp) repeats

Contoh : Tendon pada daging Tulang rawan Matrik tulang

AA esensial

Gly

Elastin

Contoh :PersendianJaringan pengikat pada arteri

N

(CH2)3

(CH2)4

C C

O

N

H

H H

(CH2)2 (CH2)2

N

CC

N

CC

HH

= =OO

CHN C

OH

DesmosineElastin network

Dapat meregang ke dua arah, dan lenturSub unit dasar fibril elastin adalah tropoelastinMengandung ~ 800 residu AABanyak mengandung Glisin, lisin dan alaninProlin (sedikit)R lisin dapat diubah menjadi demosin oleh enzimResidu demosin dapat menggabungkan 2,3,4 molekul tropoelastin

Golongan Utama Protein Tumbuhan

Nama Golongan sifat Contoh

Protein Sederhana

Alnumin Larut dalam air dan larutan garam encer terkonyugasi dengan pemanasan

Protein biji kacang-kacangan, visilin, legunin

Globulin Tidak larut dalam air, larut dalam larutan garam

Arakin

Glutelin Larut dalam larutan asam dan basa encer

Protein biji padi-padian: gliadin

Prolamin Larut dalam etanol 70-80%

Histon Larut dalam air, tak larut dalam NH4OH encer. Kaya akan lisina dan arginin

Protein dalam inti sel

Golongan Utama Protein Tumbuhan

Protein terkonyugasi

Lipo protein Mengandung lipid Protein klorplas

Metaloprotein Membentuk kompleks dengan Fe, CO, Zn,Cu,Dan Mo

Nitrat reduktase, fenoloksidase

Kromoprotein Berwarna, mengandung rangkaian kromofor

Fitokrom, sitokrom

Glikogen Mengandung karbohidrat Albumin., Herdeun, Vulgare

Pemurnian enzim karboksilase dari daun komfrey ( Symphyrum officinale)

No Cara/dalam 100gr Protein (mg)

1 Ekstraksi dengan Buffer 2455

2 Pengendapan dengan (NH4)2SO4 40% 107

3 Pemusingan dalam media sukrosa 60

4 Kromatografi DEAE-Selulosa 26