34
MAKALAH
KIMIA ORGANIK 2
"ASAM AMINO & PROTEIN : STRUKTUR DAN KEGUNAAN"
KELOMPOK 4
Dianira Geovana Maengkom (13 533 039)
Brillian Rattu (13 533 015)
Dosen Pembimbing :
DR.Emma J. Pongoh, M.Si
UNIVERSITAS NEGERI MANADO
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA
PEBRUARI 2015
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang karena kasih karunia Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah berjudul "Asam Amino dan Protein : Struktur dan Fungsi". Adapun penulisan makalah ini untuk menyelesaikan salah satu tugas Kimia Organik 2 .Kami ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak khususnya dosen pembimbing, Ibu. DR. Emma.J.Pongoh,M.Si serta orang tua.
Dengan kerendahan hati penulis mohon perkenaan para pembaca untuk memberikan saran dan kritik. Harapan kami makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Terima kasih.
Tondano, Pebruari 2015
Penyusun
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR 2 DAFTAR ISI 3 BAB 1 PENDAHULUAN 4
BAB 2 PEMBAHASAN 6 a.Protein 6 b.Asam Amino 7 c.Klasifikasi berdasarkan Rantai Samping 8 d.Titik Isolistrik dan Elektroforesis 8 e.Asam Amino Esensial 9
f.Peptida………………… ……………………………………………………………...9
g.Enzim…………………………………………………………………………………..12
h.Penentuan Struktur Primer dari Protein………………………………………12
i.Analisis Gugus Ujung…………………………………………………………………12
j.Hidrolisis Sebagian dan Penentuan Akhir Reaksi……………………………………...12
BAB 3 PENUTUP 13
a.Kesimpulan 14 b.Saran 14 DAFTAR PUSTAKA 15
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Ada tiga kelompok polimer biologi yaitu polisakarida, protein, dan asam nukleat. Sebagai salah satu kelompok biopolimer, protein, mempunyai bermacam-macam fungsi. Sebagai enzim dan hormon, katalis protein yang mengatur setiap reaksi dalam tubuh ; sebagai bagian dari daging yang menyediakan banyak manfaat pada setiap gerakan; sebagai kulit dan rambut(penutup bagian luar); sebagai molekul hemoglobin yang berperan dalam transfer semua oksigen penting ke seluruh bagian tubuh; sebagai antibodi yang memberikan perlindungan terhadap penyakit dan kombinasinya dengan substansi lain dalam tulang sebagai struktur penyangga.
Protein mempunyai banyak ukuran dan bentuk. Bahkan ada pula beberapa protein yang mempunyai berat molekul yang sangat berat. Lisosom, salah satu enzim merupakan protein yang relative berukuran kecil tapi mempunyai berat molekul 14,600. Berat molekul dari banyak protein memang sangat berat dan besar. Bentuk tampilan luar dari protein, misalnya lisosom yang berbentuk bulat dan hemoglobin ke double heliks dari α-keratin ( rambut dan kuku ) dan lembaran tipis fibroin. Dan karena perbedaan dari segi ukuran, bentuk, dan fungsi umumnya protein teutama dilihat dari struktur dan pemahaman properti.
Protein adalah poliamida, dan unit monomeri terdiri dari 20 perbedaan α- asam amino, diantaranya yaitu sebagai berikut :
Sedangkan untukstruktur protin biasanya dibagi menjadi empat tingkat organisasi. Struktur primer adalah sebutan untuk urutan asam amino khas dari rantai polipeptida. Struktur sekunder meliputi bagian-bagian dari rantai polipeptida yang distabilkan oleh suatu pola teratur dari ikatan-ikatan hidrogenantara gugus CO dan gugus NH dari tulang punggung, misalnya α-heliks. Struktur tersier berlaku pada struktur tiga dimensi yang distabilkan oleh gaya dispersi, ikatan hidrogen, dan gaya antarmolekul lainnya. Dan struktur terakhir yaitu kuartener adalah susunan keseluruhan rantai polipeptida.
B. Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :
Mengetahui pengertian protein, asam amino dan peptida
Mengetahui sifat-sifat protein, klasifikasi dan struktur protein
Mengetahui cara menganalisis gugus ujung untuk penentuan asam amino
C. Rumusan Masalah
Apa pengertian protein, asam amino dan peptida ?
Apa sifat-sifat protein, klasifikasi dan struktur protein ?
Bagaimana cara menganalisis gugus ujung untuk penentuan asam amino?
BAB II
PEMBAHASAN
Protein
Sebutan protein pertama-tama dipakai pada tahun 1838, berasal dari kata Yunani, proteios, yang berarti "pertama". Dalam kehidupan, protein mempunyai fungsi yang sangat penting. Semua enzim tumbuhan dan hewan adalah protein. Protein bersama-sama dengan lipid dan tulang membentuk kerangka tubuh hewan. Ia juga membentuk otot, antibodi, dan berbagai hormon(Fessenden)
Enzim, yaitu katalis reaksi biokimia, hampir semuanya protein. Protein juga membantu berbagai fungsi lain seperti pengangkutan, dan penyimpanan zatvital, gerakan terkoordinasi, penyangga mekanis, dan perlindungan terhadap penyakit. Tubuh manusia diperkirakan mengandung 100.000 jenis protein, masing-masing mempunyai fungsi fisiologis sendiri-sendiri( Chang, Raymond 2004)
Pada akhir tahun 1800, telah diidentifikasi bahwa unit protein yang terkecil adalah asam α-amino. Sekarang telah diketahui bahwa ada 20 macam asam amino terdapat dalam protein sebagai hasil langsung dari . Berikut ini adalah asam amino yang lazim ditemukan dalam protein :
Alanin (Ala)
Arginin (Arg)
Asparagin (Asn)
Asam aspartat (Asp)
Sistein (Cys)
Asam glutamat (Glu)
Glutamin (Gln)
Glisin (Gly)
Histidin (His)
Isoleusin (Ile)
Leusin (leu)
Lisin (Lys)
Metionin (Met)
Fenilalanin (Phe)
Prolin (Pro)
Serin (Ser)
Treosin (Thr)
Triptofan ( Trp )
Tirosin ( Tyr )
Valin (Val)
Tabel 1.1 Asam Amino yang terdapat dalam Protein
Struktur
Asam amino netral
Nama
Singkatan
pKa1
α-CO2H
pKa2 +
α-NH3
pKa3
Gugus R
pI
G or Gly
2.3
9.6
6.0
A or Ala
2.3
9.7
6.0
V or Val
2.3
9.6
6.0
L or Leu
2.4
9.6
6.0
I or Iie
2.4
9.7
6.1
Y or Tyr
2.2
9.1
10.1
5.7
V or Phe
1.8
9.1
5.5
W or Thrp
2.4
9.4
5.9
S or Ser
2.2
9.2
5.7
P or Pro
2.0
10.6
6.3
O or Hyp
1.9
9.7
6.3
C or Cys
1.7
10.8
8.3
5.0
Cys-Cys
1.6
2.3
7.9
9.9
5.1
N or Asn
2.0
8.8
5.4
Q or Gln
2.2
9.1
5.7
Asam amino asam
D or Asp
2.1
9.8
3.9
3.0
Asam amino basa
K or Lys
2.2
9.0
10.5
9.8
R or Arg
2.2
9.0
12.5
10.8
Pada tahun 1902, Emil Fischer dan Franz Hofmeister secara terpisah menemukan bahwa asam-asam α amino dalam membentuk protein terikat satu sama lain dengan ikatan amida. Ikatan amida ini disebut : Ikatan peptida, dibentuk oleh gugus amino dari suatu asam amino dan gugus karboksil dari asam amino lainnya.
Turunan Asam amino yang Terdapat dalam protein
Nama
Rumus
Asal protein
Sistin
Keratin (rambut, kuku, bulu, dll)
Hidroksiprolin
Kolagen, elastin
Tiroksin
Tiroglobulin
Peptida adalah suatu senyawa yang dibentuk dari asam α amino yang terikat oleh suatu ikatan peptida. Asam-asam amino dalam suatu peptida disebut sebagai unit peptida atau residu asam amino. Suatu peptida yang dibentuk dari dua residu asam amino disebut peptida, apabila dari tiga asam amino disebut tripeptida, dan sebagianya. Polipetida adalah suatu peptida dengan banyak residu asam amino. Perbedaan antara poipeptida dan protein adalah berdasarkan perjanjian, umumnya polipeptida dengan 50 residu asam amino disebut protein.
Asam Amino
Protein mempunyai massa molar yang tinggi, mulai dari sekitar 5000 g sampai 1 x 107 g, tetapi persen komposisi berdasar massa dari unsur-unsur di dalam protein ternyata konstan: karbon, 50 sampai 55 persen; hidrogen, 7 persen; oksigen, 23 persen; nitrogen, 16 persen; dan sulfur, 1 persen.
Unit struktur dasar dari protein ialah asam amino. Asam amino ialah senyawa yang mengandung sedikitnya satu gugus amino (-NH2) dan sedikitnya satu gugus karboksil (-COOH):
Asam Amino sebagai ion dipolar
Asam amino mempunyai sebuah asam karboksilat dan gugus amino dalam sebuah molekul. Akibatnya, suatu asam amino akan mengalami reaksi asam-basa dalam molekulnya untuk membentuk suatu ion dipolar, yaitu suatu ion yang mempunyai muatan positif dan negatif. Ion dipolar disebut jugaa zwitter ion (Kata Jerman untuk zwitter = hibrida ).
Suatu ion dipolar mempunyai sebuah muatan negatif dan muatan positif sehingga muatan listriknya netral. Ion dipolar bersifat amfoter, dapat bereaksi dengan asam dan basa.
Reaksi Dengan Asam :
Reaksi Dengan Basa :
Kimia Ruang (Streokimia)
Pada tahun1851, Louis Pasteur menemukan bahwa asam-asam amino adalah optis aktif. Kemudian diketahui bahwa optis aktif ini terjadi karena karbon α dari tiap asam α amino adalah suatu kiral selain glisin. Dua dari 20 asam amino yaitu isoelusin dan treonin mempunyai dua karbon kiral.
Karbon α dari asam amino genetic mempunyai konfigurasi yang sama seperti L-gliseraldehida, suatu senyawa yang konfigurasinya adalah (S)
Dua dari 20 asam amino yaitu isoleusin dan treonin mempunyai dua karbon kiral. Konfigurasi karbon α dari kedua asam amino ini sama dengan yang dijumpai dalam asam amino lain dan L-gliseraldehida. Dalam isoleusin, kiral karbon kedua adalah (S), sedangkan dalam treonin (R).
Klasifikasi yang berdasarkan Rantai Samping
ASAM AMINO NETRAL , BASA, DAN ASAM
Asam Amnio Netral :
Nonpolar : alanin, glisin, isoleusin, metionin, fenilalanin, prolin, triptofan, dan valin
Polar : asparagin, sistein, glutamin, serin, treonin, dan tirosin.
Asam Amino Basa : Arginin, lisin dan histidin
Asam Amino Asam : Asam aspartat dan asam glutamat
Asam Amino Netral. Termasuk golongan ini adalah asam-asam yang tidak mempunyai gugus karboksil maupun gugus fungsi basa dalam rantai sampingnya lima belas dari 20 asam amino termasuk golongan ini. Asam amino netral ini dibagi dalam asam amino polar dan nonpolar.
Sembilan dari asam amino ini nonpolar. Empat dari sembilan asam amino ini (alanin, valin, leusin, dan isoleusin) mempunyai rantai cabang hidrokarbon. Sebuah asam amino (prolin) sangat unik sebab gugus α-aminonya terikat pada cincin. Dua dari asam amino non polar (fenilalanin dan triptofan) mempunyai cincin aromatik pada cabangnya.
Beberapa Asam Amino Netral dengan Rantai cabang Nonpolar :
Asam amino netral yang non polar umumnya adalah yang paling sukar larut dalam air dari 20 jenis asam amino ini. Pada pH 6-7 mereka berada sebagai ion dipolar yang netral.
Asam amino Basa. Tiga asam amino yang basa adalah arginin, histidin, dan lisin. Masing-masing dari asam amino ini mempunyai gugus fungsi yang dapat bereaksi dengan proton pada pH 6-7 dan membentuk senyawa ion yang bermuatan positif. Oleh karena itu, pada pH 6-7 suatu asam amino mempunyai dua muatan positif dan satu muatan negatif atau akhirnya sebuah muatan positif.
Beberapa Asam amino basa dengan asam :
Asam amino Asam. Dua dari 20 asam amino digolongkan sebagai asam karena mempunyai gugus karboksil pada rantai cabangnya. Pada pH 6-7, rantai cabang karboksil ini akan melpaskan protonnya ke air untuk membentuk suatu senyawa dengan dua muatan negatif dan sebuah muatan positif. Oleh karena itu, pada pH 6-7 asam amino asam mempunyai muatan negatif.
Reaksi dari Asam Amino Asam dengan Air :
Titik Isolistrik dan Elektroforesis
Muatan akhir dari suatu asam amino beragam sesuai dengan perubahan pH larutan.
pH dimana asam amino mempunyai muatan listrik yang netral disebut titik isolistrik dari asam amino tersebut. Untuk alanin, titik isolistriknya pada pH 6,0. Titik isolistrik untuk asam amino yang asam terletak kira-kira pada pH = 3. Diperlukan larutan yang lebih asam untuk asam amino untuk asam amino golongan ini untuk menambah proton gugus karboksilat.
Dalam suatu campuran, pada pH tertentu beberapa asam amino dapat berbentuk anion, kation, atau ion dipolaryang netral. Campuran asam amino dapat dipisahkan karena kecenderungannya untuk bergerak ke arah elektrode dalam larutan dari berbagai keasaman. Elektroforesis adalah suatu proses pemisahan ion dan partikel netral berdasarkan ada atau tidaknya gaya tarik dari partikel-partikel ini ke arah elektrode pada pH larutan tertentu. Apabila sepasang elektrode ditempatkan dalam larutan asam amino, anion dari asam amino (muatan negatif) akan bergerak ke arah katode yang bermuatan negatif . Sedangkan ion dipolar pada titik isolistriknya netral sehingga tak bergerak ke arah katode ataupun anode.
Asam Amino Esensial
Beberapa asam amino tak dapat disintesis dalam tubuh binatang sehingga harus disintesis dalam makanan. Asam amino ini disebut asam amino esensial. Kebutuhan untuk asam amino tertentu berbeda berdasarkan spesies, umur, dan jenis makanan. Misalnya, histidin sangat dibutuhkan oleh anak kecil dan semua anjing, tetapi tak dibutuhkan oleh orang dewasa. Sedangkan sistein adalah contoh dari asam amino yang harus ada. Kebutuhan dari sistein tergantung pada banyaknya jumlah metionin maka sistein menjadi asam amino esensial. Akan tetapi, apabila jumlah metionin banyak, kelebihannya akan diubah menjadi sistein.
Salah satu asam amino esensial diantaranya yaitu fenilalanin. Namun, tak semua mahluk dapat menyintesis tirosin dari fenilalanin. Satu dari 10.000 mahluk mempunyai penyakit turunan yang disebut fenilketonurin atau PKU ( berarti ada fenilketon dalam urine ). Orang- orang ini tidak mempunyai enzim fenilalanin hidroksilase yang diperlukan untuk mengubah fenilalanin menjadi tirosin. Manusia dapat dihindarkan dari penyakit ini dengan mengatur makanan. Oleh sebab itu, adalah suatu keharusan bahwa sindroma PKU didiagnosis sedini mungkin, setelah bayi lahir.
REAKSI DARI ASAM AMINO
Esterifikasi dan Asilasi
Asam amino mengadakan reaksi yang khas dari asam karboksilat dan amina. Selain reaksi asam-basa yang telah dibicarakan, gugus karboksil dari asam amino dapat diesterifikasi dengan mereaksikan dengan alkohol memakai asam sebagai katalisator. Gugus amino dapat diasilasi dengan reagen yang aktif seperti halida asam atau anhidrida suatu asam.
Reaksi dengan Ninhidrin
Reaksi asam amino untuk membentuk suatu senyawa berwarna sangat penting dalam analisis pemisahan. Asam amino sendiri tidak berwarna dan tidak dapat dideteksi secara visual pada kromatografi atau cara analisis lainnya.
Reaksi warna yang penting dari asam amino adalah reaksinya dengan inhidrin karena intensitas warna yang terbentuk pada reaksi ninhidrin ini sebanding dengan konsentrasi asam aminonya sehingga reaksi ini dapat dipakai untuk analisis kuantitatif.
Oksidasi sistein menjadi sistin
Gugus sulfhidrid (-SH) dari sistein mudah dioksidasi menjadi gugus disulfida (-SS-), suatu reaksi yang menggabungan dua sisa sistein membentuk asam amino sistin. Reaksi dapat menghasilkan suatu ikatan kovalen yang menghubungkan dua rantai polipeptida yang berlainan membentuk suatu protein.
Protein dari rambut, α-keratin, mengandung 11-14% sistin. Reaksi kimia dari penggeritingan rambut adalah berdasarkan pemecahan dan pembentukan ikatan disulfida dari sistein. Demikian juga prinsip kerja dari zat penghilang rambut (depilatories).
SINTESIS ASAM AMINO
Potassium Phthalimide
Metode ini, dimodifikasi oleh Gabriel yang mensitesis amina, menggunakan potassium phthalimide dan diethyl-bromomalonate untuk membuat ester malinoc imido. Berikut ini adalah contoh sintesis methione :
Strecker Sintesis
Resolusi dari DL-Asam Amino
Sintesis Asimetric dari Asam Amino
PEPTIDA
Ikatan Peptida
Peptida adalah ikatan amida yang dibentuk oleh gugus α-amino dari suatu asam amino dan gugus karboksilat dari asam amino lainnya. Beberapa asam amino dari peptida disebut asam amino residu. Peptida yang mengandung 2,3 dan beberapa (3-10), atau banyak asam amino disebut dipeptida, tripeptida, oligopeptida, dan polipeptida.
Oleh karena sifat ikatan rangkap antara karbon amida dan nitrogen, ikatannya lebih pendek daripada ikatan unggal karbon-nitrogen, tetapi lebih panjang daripada ikatan rangkap karbon-nitrogen.
Sifat ikatan rangkap dari karbon amida-nitrogen menghalangi perputaran bebas sekeliling ikatan ini. Akibatnya, dapat terjadi stereoisomerisasi cis dan trans . oleh karena stereoisomer trans mengandung lebih sedikit hambatan sterik daripada isomer cis, konfigurasi trans lebih stabil dan lebih banyak terdapat dalam peptida dan protein.
Urutan asam amino dalam peptida
Dua dipeptida yang berlainan dapat dibentuk dari dua asam amino yang berlainan pula . misalnya glisin dan alanin dapat membentuk dua dipeptida, dengan kependekan Gly-Ala dan Ala-Gly
Dan sesuai kesepakatan konvensi, sisa asam amino dengan gugus karboksil yang bebas ditulis disebalah kanan dari rumus dan disebut asam amino C-terminal. Sedangkan sisa asam amino dengan gugus α-amino bebas yang ditulis disebelah kiri disebut asam amino N-terminal. Kesepakatan ini berlaku tanpa melihat panjang peptida yang berbentuk memanjang, bukan suatu siklik.
Sedangkan dalam pemberian nama peptida, asam amino C-terminal dianggap sebagai induk. Asam amino lain termasuk asam amino N-terminal merupakan substitusi pada induk, diberi nama dengan akhiran il. Substitusi asam amino ditulis berturut-turut dengan urutan pertama adalah asam amino N-terminal.
Ser-Tyr-Ala-Gly-Leu
Seryltyrosylalanylglycylleucine
Isolasi dan Sifat-Sifat dari Protein
Protein mempunyai struktur yang unik (khas) dan berat molekul yang spesifik. Meskipun demikian, protein sangat sukar dimurnikan karena protein terdapat dalam bentuk kompleks bersama lipid dan karbohidrat, juga sebagai campuran dengan protein lainnya. Faktor lain yang membuat protein sukar dimurnikan karena bentuknya yang mudah sekali rusak oleh panas, asam, basa, dan pelarut organik. Apabila bentuk alamiah suatu protein sudah rusak, dikatakan bahwa protein terdenaturasi. Protein yang terdenaturasi masih mengandung urutan asam amino yang asli, tetapi sudah kehilangan struktur tiga dimensinya yang unik, dimana kerap kali terjadi aktivitas biologisnya.
Struktur Insulin Sapi
Pada tahun 1940, dengan adanya perkembangan teknik kromatografi maka protein yang dahulu tidak dapat dipisahkan , sekarang dapat diisolasi dan dimurnikan. Dengan berhasilnya protein dipisahkan dan dimurnikan, maka para ahli kimia dapat mempelajari cara penentuan urutan asam amino dari protein.
Laporan pertama mengenai struktur protein berasal dari insulin sapi yang ditemukan oleh ahli kimia Inggris Frederik Sanger dkk pada tahun 1955. Untuk penemuannya ini, Sanger menerima hadiah Nobel pada tahun 1958. Insulin sapi mengandung dua rantai peptida, salah satu diantaranya mengandung 21 asam amino dan lainnya 30 asam amino.kedua rantai peptida ini terikat bersama-sama oleh dua ikatan disulfida(ikatan disulfida ketiga bergantung pada dua sistein di dalam rantai peptida yang 21 asam amino.
Klasifikasi Protein
Menurut klasifikasi asli yang dimodifikasi, protein dapat dibagi menjadi tiga goglongan : protein serat, protein bujur telur, dan protein gabungan.
Protein serat adalah bentuk protein yang tidak larut yang ditemukan dalam kulit, rambut, jaringan pengikat, dan tulang. Protein ini dapat lagi dibagi menjadi kolagen yaitu protein pokok dari jaringan pengikat, tulang, gigi,dan tendon; dan keratin yaitu protein pokok dari kulit, kuku, sayap dan rambut.
Protein bujur telur bentuknya bujur telur atau bulat lonjong. Umumnya (tetapi tidak selalu) larut dalam air. Protein ini, menggunakan klasifikasi yang lebih modern, lebih mudah diklasifikasi menurut fungsinya (seperti enzim atau hormon). Cara klasifikasi lama protein bujur telur ini dibagi menjadi beberapa subbab bagian, empat diantaranya adalah :
Albumin, dapat dikasifikasikan karena larut dalam air dan larutan garam. Albumin yang khas terdapat dalam darah (protein serum) dan pada telur (albumin telur).
Globulin, tidak larut dalam air, tetapi larut dalam larutan garam encer. γ-globulin suatu globulin yang khas adalah campuran protein yang dapat diisolasi dari serum darah dan mengandung antibodi.
Histon dan Protamin adalah protein basa yang larut dalam air . Dibandingkan dengan protein yang lain, histon dan protamin menghasilkan konsentrasi asam amino basa yang besar.
Protein Gabungan adalah protein yang bergabung dengan senyawa bukan protein. Misalnya protein dalam haemoglubin bergabung dengan besi yang mengandung heme bukan protein. Bagian nonprotein dalam protein gabungan seperti heme dalam haemoglubin disebut gugus prostetik. Prtein gabungan yang khas lainnya adalah nukleoprotein (protein yang bergabung dengan asam nukleat), mukoprotein (protein yang bergabung dengan polisakarida dalam mukus) dan lipoprotein (protein yang bergabung dengan lipid, seperti kolesterol).
Tingkatan Struktur Protein
Protein dalam bentuk asalnya mempunyai tiga tingkat, kadang-kadang empat tingkat struktur. Tingkat pertama disebut struktur primer, yaitu orde atau urutan dari asam amino dalam rantai protein. Struktur sekunder adalah bentuk dari rantai protein yang panjang yang dijadikan satu ikatan oleh ikatan hidrogen antara protein dari amida dan gugus karbonil amida.
Struktur sekunder kebanyakan protein adalah suatu α-heliks yaitu spiral tangan kanan (right-handed spiral) dengan rantai yang berputar searah jarum jam, apabila dilihat melalui sumbu ke bawah (D-asam amino membentuk heliks angan kiri (left-handed spiral) atau yang berputar berlawan arah jarum jam). Suatu α-heliks mempunyai sisa(residu) 3.6 asam amino tiap putaran, suatu harga yang dihasilkan dari ikatan hidrogen antara dua gugus amida yang jaraknya sepanjang 4 asam amino.
Struktur helks ini menyebabkan molekul menjadi elastis dan fleksibel. Keratin, protein yang terdapat pada rambut, kulit, dan kuku adalah contoh protein dengan molekul yang berbentuk α-helis. Kolagen, protein utama dari jaringan pengikat juga terdiri dari molekul heliks. Akan tetapi anehnya, kolagen adalah heliks tangan kiri (left-handed), buan tangan kanan (right-handed). Dalam kolagen tiga tangan kiri heliks saling mengikat dan menghasilakan tangan kanan heliks yaitu "superheliks" yang disebut tropokolagen. Saling mengikat dari ketiga heliks denagn cara ini memberi kekuatan tambahan pada jaringan.
Struktur sekunder lain adalah β-pleated sheet (lembar yang berlipat β). Istilah diambil karena bentuknya yang menyerupai pleated sheet atau genteng logam yang berkerut. Protein dalam pleated sheet bertahan oleh adanya ikatan hidrogen antara rantai yang berstu. Serat sutera adalah contoh protein dengan struktur pleated sheet.
Struktur tersier misalnya pada protein bujur telur. Bentuk heliks atau struktur pleated sheet sering terganggu, sehingga rantainya akan melipat kembali seperti semula. Bentuk melipat dari bujur telur inilah yang disebut struktur tersier.
Struktur kuartener dari protein adalah penggabungan dua atau lebih macam-macam rantai dari protein rantai banyak. Misalnya hemoglobin mengandung empat molekul protein berlipat yang terpisah.
Enzim
Enzim adalah katalisator biologis. Enzim adalah suatu protein yang aktivitasnya tergantung dari ketahanan struktur sekunder, tersier, dan kuartener. Enzim merupakan protein bujur telur yang berlipat dengan sisa asam amino polardi permukaan luarnya yang memastikan dapat larut dalam cairan tubuh. Enzim sering mengandung suatu gugus prostetik didalam lubang seperti kantung dalam strukturnya. Ukuran dan bentuk dari kantung memudahkan pengenalan dari biomolekul yang spesifik.
Ringkasan dari berbagai tingkat Struktur Protein
Tingkat Struktur
Uraian
Primer
Urutan atau orde dari sisa asam amino dalam rantai protein
Sekunder
Bentuk dari rantai protein tulang belakang
Tersier
Melipatnya rantai protein, kembali seperti bentuknya
Kuartener
Melipatnya dua atau lebih rantai protein
Penentuan Struktur Primer dari Protein
Apabila peptida yang diisolasi itu homogen dan tidak siklik, maka cara umum berkut ini dapat dipakai untuk menentukan urutan asam amino tersebut :
Pemisahan dari ikatan disulfida (apabila ada) dengan gugus –SH dan menutup semua gugus ini.
Analisis gugus ujung
Hidrolisis parsial dari peptida dilanjutkan dengan identifikasi dari bagian-bagiannya dan akhirnya.
Menentukan urutannya
Menghambat (blocking) gugus sulfur dari sistein dan sistin
Langkah pertama dalam mengurut asam amno adalah menghambat gugus disulfida dan gugus SH. Apabila gugus ini tidak dihambat , maka gugus ini akan mengganggu urutan dari reaksi selanjutnya.
Penghambatan dapat dilakukan dengan dua cara. Cara pertama adalah dengan cara mengoksidasi gugus disulfida dengan gugus SH menjadi gugus asam sulfonat. Cara yang lain adalah mereduksi gugus disulfida menjadi gugus SH lalu mereaksikan dengan reagen indoasetat basa, yang bereaksi dengan gugus SH.
Analisis Gugus Ujung
Analisis gugus ujung dipakai untuk mengidentifikasi urutan asam amino pada N-terminal dan C-terminal dari rantai peptida.
Asam amino N-terminal. Ada bermacam-macam reagen yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi asam amino N-terminal .Salah satunya adalah fenil isotiosianat yang dinamakan reagen Edman. Sisa peptida yang didapat dari hidrolisis fenilhidantion dapat didaur ulang melalui urutan reaksi untuk mengidentifikasi asam amino N-terminal yang baru terbentuk. Asam amino ini adalah satu sebelum terakhir dari asam amino dalam rantai peptida asal. Metode fenilisotiosianat telah dijadikan satu ke dalam suatu alat analisis yang disebut automated amino acid sequenators.
Asam amino C-terminal. Contohnya adalah menggunakan karboksipeptidase, suatu enzim yang berperan utama sebagai katalisator hidrolisis asam amino C-terminal dari rantai peptida.
Hidrolisis Sebagian dan Penentuan akhir urutan
Sesudah gugus akhir diidentifikasi , tujuan selanjutnya adalah menentukan keseluruhan asam amino dalam rantai. Hal ini dapat dilakukan dengan hidrolisis sebagian dari peptida dilanjutkan dengan mencocokkan pecahannya untuk menentukan urutan yang lengkap.
Hidrolisis sebagian dapat dilakukan dengan hidrolisis dalam keadaan asam yang sedang (mild asam) atau oleh enzim. Teknik hidrolisis berasam umumnya tidak memuaska, karena pemecahan dari ikatan amida sangat acak dan suatu campuran yang kompleks dari asam amino dan peptida yang kecil akan timbul. Misalnya suatu tetrapeptida akan menghasilkan 4 asam amino, tiga dipeptida, dan dua dipeptida. Apabila suatu peptida besar dihidrolisis dalam keadaan asam, akan terbentuk banyak sekali komponen dalam campuran sehingga pemisahan yang tidak mungkin.
Cara yang lebih baik adalah dengan membelah-belah peptida dengan bantuan enzim yang bertindak pada ikatan amid tertentu. Misalnya, triptin adalah suatu enzim proteolitik (enzim yang mengkatalisis hidrolisis dari protein) biasanya dipakai pada penentuan struktur.Triptin mengkatalisis hidrolisis ikatan amida di bagian karboksil dari lisin atau arginin.
Namun sekarang ini telah tersedia bermacam-macam enzim proteolitik. Menggunakan dua atau lebih dari enzim-enzim ini, pecahan dengan golongan yang tumpang tindih dari asam amino bisa didapa. Sesudah pecahan ini diurut (misalnya dengan cara Edman), potongan yang tumpang tindih tersebut dibandingkan, akhirnya urutan asam amino yang lengkap dari protein dapat diperkirakan. Untuk menggambarkan penggunaan yang logis dari langkah akhir ini, misalnya bahwa hidrolisis dari pentapeptida menghasilkan tripeptida berikut ini :
Gly-Glu-Phe Glu-Phe-Gly Phe-Gly-Arg
Dengan mengatur tripeptida sehingga terjadi tumpang tindih antara asam amino yang biasa, kita dapat menentukan urutan dari asam amino pada pentapeptida.
Glu, Phe, dan Gly tumpang tindih
Gly- Glu- Phe
Glu - Phe – Gly
Phe – Gly – Arg
Urutan asam amino dari pentapetida : Gly-Glu-Phe-Gly-Arg
Rangkaian sisa asam amino didalam polipeptida atau protein disebut struktur primer. Peptida sederhana yang mengandung 3 asam amino (tripeptida) mempunyai 6 rangkaian asam amino berbeda; tetrapeptida mempunyai lebih dari 24 rangkaian berbeda. Untuk komponen asam amino dengan 20 asam amino berbeda pada satu rantai dari 100 residu, ada 2100 = 1.27 * 10130 yang mungkin dari rangkaian yang berbeda. Banyak berbagai asam amino penting dapat diputuskan menjadi rantai asam amino berbeda. Sayangnya, ada beberapa variasi metode yang tidak bisa digunakan untuk memutuskan asam amino berbeda pada polipeptida,melainkan dilakukan dengan analisis residu terminal yang merupakan teknik untuk mengidentifikasi N dan C asam amino terminal.
Degradation Edman
Prosedur yang paling sering digunakan untuk mengidentifikasi asam amino N-terminal pada peptida adalah Turunan Edman (Edman Degradation/dikembangkan oleh Pehr Edman dari Universitas Lund, Swedia). Turunan Edman dapat digunakan sebagai metode untuk berbagai peptida berbeda hingga panjang residu 60. Contohnya : N-terminal asam amino dan fenil isothiosianat yang direaksikan membentuk turunan fenilthiocarbamil. Karena ketidakstabilan anilinothioazolinone(ATZ), akan mengakibatkan ketidakteraturan dari turunan fenilthiohidantion (PTH) pada asam amino. Pada proses yang otomatis, turunan PTH juga dapat dilihat melalui kromatografi cair tingkat tinggi (KCKT/HPLC).
Analisis N-terminal Sanger
Metode lain yang dapat digunakan untuk beberapa analisis adalah analisi Sanger N terminal, yang menggunakan 2,4-dinitroflurobenzen (DNFB). Ketika polipeptida ditambah dengan DNFB sedikit, dan diilakukan reaksi substitusi nukleofil aromatik (SNAr), akan menyerang asam amino bebas dari sisa N-terminal. Berikutnya hidrolisis dari polipeptida akan memberikan campuran antara asam amino N-terminal dengan gugus 2,4-dinitrofenil.
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
Protein adalah suatu poliamida dari asam α-amino. Ikatan amida dalam protein disebut ikatan peptida. Peptida (protein) kecil dapat digolongan sebagai dipeptida, tripeptida, sampai polipeptida. Asam amino merupakan ion dipolar yang bersifat amfoter.Alfa karbon dari asam amino yang terdapatdalam protein mempunyai konfigurasi yang sama dengan L-gliseraldehid. Asam amino ada yang netral (polar atau nonpolar), bersifat basa, atau bersifat asam, tergantung dari gugus fungsi pada rantai cabang. Titik isolistrik dari asam amino adalah pH pada saat ion dipolarnya tidak bermuatan, sehingga tidak akan bergerak ke elektrode.
Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat disintesis oleh organisme sehingga harus diberikan melalui makanan. Protein dapat dibagi dalam beberapa golongan serat, bujur telur(misalnya albumin, globulin, histon dan protamin) dan gabungan. Protein juga dapat dibagi atau digolongkan berdasarkan fungsinya seperti enzim dan hormon. Struktur protein juga dibagi menjadi 4 yaitu struktur primer, sekunder, tersier dan kuartener. Struktur primer dari suatu protein adalah urutan dari asam aminonya. Struktur sekunder adalah bagaimana tulang punggung (back bone) mengatur dirinya sendiri (α-heliks, β-pleated sheet). Sedangkan struktur tersier adalah hasil lipatan dari suatu heliks atau struktur lain untuk membentuk struktur protein itu sendiri.
SARAN
DAFTAR PUSTAKA
Fessenden
Salomons. Edisi 9
