OlehLeilyana Purnamasari1111016100012

BIOKIMIAASAM AMINO DAN PROTEIN

ENZIM

PROTEIN

• Biopolimer yang terdiri dari banyak satuan Asam Amino yg dihubungkan oleh ikatan peptida.Fungsi:

a. Beberapa protein merupakan komponen utama dalam jaringan struktur (otot, rambut, kuku, kulit)

b. Sebagai protein aktif [enzim, hormon, haemoglobin, toksin dll ]

Sifat-sifat protein1. Ionisasi

Protein yang larut dalam air dalam suasana asam akan membentuk ion (+) sedangkan dalam suasana basa akan membentuk ion (-).

2. Denaturasiperubahan konformasi alamiah menjadi suatu konformasi yang tidak menentu.*perubahan suhu, pH atau reaksi dengan senyawa lain

Penggolongan Protein

• Protein Fibrous (Serat) Protein yang terdapat pada hewan, tidak larut dalam air. Misal : keratin, kolagen, sutra

• Proterin GlobularProtein yang larut dalam air. Misal : enzim, hormon, hemoglobin, mioglobin, ovalbumin (pada putih telur)

Struktur protein meliputi:1. Struktur primer protein

merupakan struktur yang sederhana dengan urutan-urutan asam amino yang tersusun secara linear yang mirip seperti tatanan huruf dalam sebuah kata dan tidak terjadi percabangan rantai.

2. Struktur sekunder protein merupakan kombinasi antara struktur primer yang linear distabilkan oleh ikatan hidrogen antara gugus =CO dan =NH di sepanjang tulang belakang polipeptida.

3. Struktur tersier protein adalah lapisan yang tumpang tindih di atas pola struktur sekunder yang terdiri atas pemutarbalikan tak beraturan dari ikatan antara rantai samping (gugus R) berbagai asam amino.

4. Struktur kuarterner protein adalah gambaran dari pengaturan sub-unit atau promoter protein dalam ruang. Struktur ini memiliki dua atau lebih dari sub-unit protein dengan struktur tersier yang akan membentuk protein kompleks yang fungsional.

Bentuk struktur primer 

Bentuk struktur sekunder  

Bentuk struktur tersier Bentuk struktur kuartener

Asam amino adalah senyawa penyusun protein. Asam amino mempunyai satu gugus karboksil dan satu gugus amino. Pada umumnya gugus amino terikat pada posisi dari gugus karboksil.

R CH COOH

asamNH2

basa

R CH COO-

NH3

asam -amino ion switter pH : 7,4

(Amfoter)

R H, C - : kiral

ASAM AMINO???

Gugus karboksil

Gugus amino

Struktur Asam Amino

Suatu asam amino-α terdiri atas: Atom C α. Disebut α karena bersebelahan

dengan gugus karboksil (asam). Atom H yang terikat pada atom C α. Gugus karboksil yang terikat pada atom C

α. Gugus amino yang terikat pada atom C α. Gugus R yang juga terikat pada atom C α.

C

COO-

CH2OH

+H3N H C

COO-

CH2OH

NH3+H

L-serine D-serine

CONTOH ASAM AMINO

Didasarkan pada struktur D – gliseraldehidjika gugus NH3

+ terletak disebelah kanan diberi awalan DSedangkan jika NH3

+ dikiri diberi awalan L

Sifat-Sifat Asam Amino

1. Umumnya larut dalam air, namun tidak larut dalam pelarut organik non-polar seperti eter aseton dan kloroform

2. Asam amino memiliki titik lebur yang lebih tinggi dibandingkan dengan asam karboksilat dan amina

3. Asam amino bersifat amfoter yang dapat berperan sebagai asam (mendonorkan proton pada basa kuat) dan dapat berperan sebagai basa (menerima proton dari asam kuat)

Penggolongan Asam Amino

Penggolongan asam amino didasarkan pada sifat dari rantai samping (-R). Berdasarkan sifat rantai samping R, asam amino dapat digolongkan menjadi :

1. Asam amino dengan R non polar [hidrofobik]

2. Asam amino dengan R polar tidak bermuatan

3. Asam amino dengan R polar bermuatan (+) atau (-)

• Muatan total asam amino dalam larutan akan menentukan kelarutannya, sebagai fungsi pH. pH dimana asam amino mempunyai muatan = 0 (tidak bermuatan) disebut pH isoelektrik (pI). Pada pI, kelarutan asam amino <<<, oleh karena itu pada pI asam amino akan mengendap.

• pH isoelektrik untuk asam amino dengan R tidak terionisasi berkisar 5.5 – 6.5. pH isoelektrik untuk asam amino dengan R terionisasi.

pH Isoelektrik Asam Amino

Asam Amino Gugus Terionisasi pH Isoelektrik

As. Aspartat Karboksil 2,98

As. Glutamat Karboksil 3,08

Histidin Imidazol 7,64

Sistein Tiol 5,05

Tirosin Fenol 5,63

Lisin Amino 9,47

Arginin Amino 10,76

Fungsi pH Isoelektrik (pI)

– Untuk mengkristalkan asam amino/protein pengendapan isoeletrik

– Dengan mengetahui titik isoelektrik dapat meramalkan proses migrasi protein dalam medan elektrikum Dasar untuk pemisahan asam amino dengan elektroforesis

Macam Asam AminoAda 20 macam asam amino, yang masing-masing

ditentukan oleh jenis gugus R atau rantai samping dari asam amino. Jika gugus R berbeda maka jenis asam amino berbeda.No Nama Singkatan

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Alanin (alanine)

Arginin (arginine)

Asparagin  (asparagine)

Asam aspartat (aspartic acid)

Sistein (cystine)

Glutamin (Glutamine)

Asam glutamat (glutamic acid)

Glisin (Glycine)

Histidin (histidine)

Isoleusin (isoleucine)

Leusin (leucine)

Lisin (Lysine)

Metionin (methionine)

Fenilalanin (phenilalanine)

Prolin (proline)

Serin (Serine)

Treonin (Threonine)

Triptofan (Tryptophan)

Tirosin (tyrosine)

Valin (valine)

Ala

Arg

Asn

Asp

Cys

Gln

Glu

Gly

His

Ile

Leu

Lys

Met

Phe

Pro

Ser

Thr

Trp

Tyr

Val

Ikatan Peptida • Ikatan yang menghubungkan 2 asam amino

melalui gugus karboksil dari satu asam amino dengan gugus amino dari asam amino yang lain.

+H3N CH2 C O-O

+H3N CH CO

OCH3

glysin alanin

+

+H3N CH2

CHN

O

C C O-

O

+ H2O

CH3ikatan peptida

gly - ala(glysinalanin)

C-terminalN-terminal

Berdasarkan konvensi ikatan peptida ditulis dengan asam amino yg mempunyai NH3

+ bebas (sebelah kiri) dan Asam Amino dengan gugus COO- bebas (sebelah kanan).

Molekul yang mengandung 2 asam amino dengan 1 ikatan peptida disebut dipeptida.

Molekul mengandung 3 asam amino disebut tripeptida. Selanjutnya terdapat pula tetrapeptida, pentapeptida, dst.

Lanjutan…

Pemisahan Protein dan Asam Amino

a. ElektroforesisCara ini didasarkan pada kecepatan bergerak yang berbeda-beda dari protein dalam medan listrik, pada pH tertentu.

b. KromatografiPenentuan dan pemisahan campuran protein dengan cara kromatografi dilakukan berdasarkan prinsip-prinsip kromatografi pada umumnya yaitu dengan mempertimbangkan adanya dua fase yaitu fase gerak dan fase diam. 

c. Pengendapan protein sebagai garamSebagian besar protein dapat diendapkan dari larutan air dengan penambahan asam tertentu, seperti, asam trikloroasetat dan asam perkolat.

• Enzim merupakan biokatalisator yang mempercepat jalannya reaksi tapa ikut bereaksi. Enzim yang berfungsi sebagai biokatalisator tersusun atas senyawa protein dan non protein karena umumnya tidak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.Sifat :

Thermolabil. Mudah rusak bila dipanskan lebih dari 60CMerupakan senyawa protein, sehingga sifat protein masih melekat pada enzim Sebagai biokatalisator , reaksinya menjadi sangat cepat dan berulang ulang. Bekerja didalam sel (endoenzim) dan diluar sel (ektoenzim)

Apa sih enzim dan koenzim itu???

Secara kimiawi enzim tersusun atas dua bagian, yaitu

bagian protein (apoenzim) dan bagian bukan protein

(gugus prostetik).

Apoenzim merupakan bagian enzim aktif yang tersusun

atas protein dan mudah berubah (labil) terhadap faktor

lingkungan, misalnya pH dan suhu.

Sedangkan gugus protestik merupakan gugus yang tidak

aktif, berupa unsur–unsur logam, seperti besi, mangan,

magnesium, atau natrium yang disebut kofaktor. Gugus

prostetik juga dapat berupa bahan organik bukan

protein, seperti vitamin B yang disebut Koenzim.

KLASIFIKASI dan TATA NAMA ENZIM

Penggolongan dan tata nama enzim1. Tata nama berdasarkan substrat

Jika dikatalis adalah glukosa: enzim glukase2. Tata nama berdasarkan jenis ikatan kimia substrat

Jika dikatalis ikatan peptida: enzim peptidase Jika dikatalis ikatan ester: enzim esterease Jika dikatalis ikatan nukleotida: enzim nukleotidase

3. Tata nama berdasarkan jenis reaksi Untuk mengoksidasi glukosa: enzim glukosa oksidase

Enzim yang mengkatalis pemindah gugus dinamai : tranferase, contoh untuk memindahkan gugus NH2: enzim lebih khas dinamai: enzim amino transferase

Nama tiap enzim disesuaikan dengan nama substratnya dengan penambahan ase di belakangnya

Kelas Tipe reaksiOksidoreduktase

Enzim yang mengkatalis reaksi oksidasi-reduksi (memsahkan dan menambahkan elektron atau hidrogen)

Transferase(Kinase)

Memindahkan gugus senyawa kimia

Hidrolase(protease, lipase, amilase)

Enzim yang mengkatalis reaksi hidrolisis (memutuskan ikatan kimia dengan penambahan air)

Ligase(fumarase)

Mengkatalis reaksi pengabungan dua senyawa yang disertai perurairan molekul ATP (membentuk ikatan rangkap)

Isomerase(epimerase)

Mengkatalisir perubahan isomer

Polimerase(tiokinase)

Menggabungkan monomer-monomer sehingga terbentuk polimer

Faktor Yang Mempengaruhi Kerja Enzim

Selain adanya zat penghambat (inhibitor), kerja enzim dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:

1. Zat-zat pengaktif (aktivator)Zat-zat kimia tertentu dapat memacu atau mengaktifkan kegiatan enzim. Contoh: garam-garam dari logam alkali dan logam alkali tanah dengan konsentrasi encer, ion kobalt (Co), mangan (Mn), nikel (Ni), magnesium (Mg), dan klor (Cl).

2. SuhuSetiap enzim mampu bekerja secara efektif pada suhu tertentu dan aktivitasnya akan berkurang apabila berada pada kondisi di bawah atau di atas titik tertentu, suhu optimal yang mendekati suhu tubuh (35 oC - 40 oC). Enzim dapat rusak pada suhu tinggi (>50 oC), dan pada suhu rendah (0 oC), enzim menjadi tidak aktif.

3. pHSebagaimana faktor suhu, enzim juga mempunyai pH tertentu agar dapat bekerja secara efektif. Enzim dapat bekerja optimal pada pH netral (pH = 7), pH basa (>7) atau pH asam (<7) tergantung pada jenis enzim masing-masing

4. Konsentrasi enzimKonsentrasi enzim yang tinggi akan mempengaruhi kecepatan reaksi secara linear (kecepatan bertambah secara konstan)

5. Konsentrasi substratPada konsentrasi substrat yang rendah, kenaikan substrat akan meningkatkan kecepatan reaksi enzimatis hampir secara linear. Jika konsentrasi substrat tinggi, maka peningkatan kecepatan reaksi enzimatis akan semakin menurun sejalan dengan peningkatan jumlah substratnya. 

Penghambatan aktifitas enzim ada dua tipe:

1. Kompetitifzat penghambat mempunyai struktur yang mirip dengan substrat sehingga dapat bergabung dengan sisi aktif enzim. Terjadi kompetisi antara substrat dengan inhibitor untuk bergabung dengan sisi aktif enzim (misal feed back effect)

2. Non kompetitifzat penghambat menyebabkan struktur enzim rusak sehingga sisi aktifnya tidak cocok lagi dengan substrat

DENATURASI

Jika struktur enzim berubah sehingga substrat tidak dapat terikat, maka aktivitas katalisis enzim hilang dan dikatakan terjadi denaturasi enzim.

Pada umumnya denaturasi menyebabkan enzim tidak dapat kembali

Beberapa faktor yang menyebabkan denaturasi enzim:

1. suhu tinggi2. Oksigen atau bahan pengoksidasi

lainnya3. Bahan pereduksi4. Kation logam berat (Ag+, Hg2+, Pb2+)

FUNGSI DAN MEKANISME KERJA ENZIMEnzim sebagai protein katalis Dixon dan Webb, mendefinisikan enzim

sebagai suatu protein bersifat katalis. Definisi ini disebabkan oleh kemampuannya untuk mengaktifkan senyawa lain secara spesifik.

Definisi lain: enzim adalah suatu katalisator protein yang mempercepat reaksi kimia dalam sistem biologis.

Lanjutan…Interaksi yang spesifik dari enzim dengan suatu

molekul tertentu dan menyebabkan pengaktifan molekul tersebut selanjutnya mengakibatkan perubahan struktur sehingga menimbulkan gagasan akan substrat.

Substrat didefinisikan sebagai senyawa yang dikenali secara spesifik oleh enzim dan selanjutnya diaktifkan sehingga mengalami perubahan kimia.

Mengingat demikian spesifik interaksi antara substrat dan enzim, maka bagian tersebut dinamai sebagai situs aktif (active site) atau lebih tepat lagi situs katalitik (catalytic site)

Pada umumnya terdapat 2 mekanisme kerja enzim mempengaruhi reaksi katalisis

1. enzim meningkatkan kemungkinan molekul-molekul yang bereaksi saling bertemu dengan permukaan yang saling berorientasi.Hal ini terjadi karena enzim mempunyai afinitas yang tinggi terhadap substrat dan kemampuan mengikatnya walaupun sementara

2. Pembentukan ikatan yang sementara (non kovalen) antara substrat dengan enzim menimbulkan penyebaran elektron dalam molekul substrat dan penyebaran ini menyebabkan suatu regangan pada ikatan kovalen spesifik dalam molekul substrat sehingga ikatan kovalen tersebut menjadi mudah pecah

Grafik Michaelis-Menten

Grafik Lineweawer-Burk

Isoenzim???

Teknik pemisahan protein dilakukan dengan metode elektroforesis yaitu pemisahan protein terlarut atau molekul bermuatan lainnya dalam medan listrik.

Dengan teknik ini diketahui bahwa lebih dari satu enzim yang dapat bereaksi dengan substrat yang sama dan mengubahnya menjadi produk yang sama.Enzim ini dinamakan isoenzim

Pentingnya isoenzim : perbedaan respons isozim terhadap faktor lingkungan jika lingkungan berubah isozim yang paling aktif tersebut melaksanakan fungsinya dan membantu organisme untuk bertahan hidup

Aplikasi enzim di bidang medis

Kalangan kedokteran dan kedokteran

hewan memanfaatkan pengetahuan enzim

untuk tujuan DIAGNOSIS dan PENGOBATAN

Wolgemuth (1908):

-> Enzim amilase dalam urine, meningkat

jumlahnya pada radang pankreas

Kay, Kings, Bodansky dan Roberts (1920-1930):

-> Enzim fosfatase alkali, penyakit hati

Sekian dan Terima Kasih

Wassalamualaikum Wr Wb