Struktur dan Fungsi Protein Protein merupakan makromolekul yang sangat serbaguna pada makluk hidup dan melakukan fungsi yang sangat vital dalam seluruh sistem biologis Proteins disusun oleh 20 jenis asam amino 3.2 Struktur primer: asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida membentuk rantai polipeptida 3.3 Struktur sekunder: ikatan polipeptida terlipat menjadi struktur yang reguler seperti alpha helix, beta sheet, & loops 3.4 Struktur tersier: protein yang larut dalam air terlipat menjadi struktur yang kompak dengan inti yang non-polar 3.5 Struktur Kwartener: rantai-rantai polipeptida dapat membentuk menjadi struktur multi-sub-unit 3.6 untaian asam amino dari suatu protein menentukan struktur 3-dimensinya. 1

Sifat dan Fungsi protein Protein adalah polimer linear, disusun oleh unit monomer asam amino – secara spontan melipat menjadi struktur 3-dimensi 1. 2. Protein memiliki sejumlah gugus fungsi - alkohol, thiol, thioether, asam karbosilat, karboksiamida, & beberapa gugus basa - contoh. Penting untuk fungsi enzim 3. Protein dapat berinteraksi satu dengan yang lain, & dengan mkaromolekul biologis lain untuk membentuk susunan kompleks – mesin makromolekuler 4. Beberapa protein cukup kaku, tetapi, yang lain fleksibilitas terbatas – komponen struktur pada bagian v yang bekerja sebagai engsel, pegas & handle (engkol) atau tuas menunjukkan cytoskeleton 2

Struktur menggambarkan Fungsinya Struktur protein Memungkinkan replikasi DNA tanpa memisahkan mesin pengreplikasi 3

Sebuah susunan protein kompleks Hasil miroskop elektron 4 Hasil miroskop elektron dari jaringan serangga Susunan heksagonal dari dua jenis filamen protein

Fleksibilitas dan Fungsi Ion besi terikat pada lactoferrin: perubahan konformasi, perbedaan antara bentuk yang berbeda 5

ASAM AMINO 6

C Khiral, Protein subunits: -amino acids: isomer L & D Hanya asam L-amino yang ditemukan dalam proteins. C Khiral, isomer L & Gugus D R tidak simetris, kecuali glisin = Rantai samping Gugus Amino Gugus asam karboksiilat Bayangan cermin 7

Hanya asam L-amino dalam protein Atom -karbon Tetrahedral 8 Pusat khiral C : Konfigurasi S. (sinister atau kiri) Berlawan arah jarum jam  Pusat khiral  konfigurasi S Gugus Amino: Substituen dengan Prioritas teratas (menurut no. atom)

Keadaan Ionisasi sebagai suatu fungsi pH pH fisiologis ([H+]) 9

Asam amino sederhana Ball & stick Stereo-kimia Proyeksi Fischer 10

Rantai samping: Alifatik/Lurus M: thioether (-S-) Ile: Pusat Khiral ke-2 Rantai samping lurus: hidrofobik 11

Rantai samping: Alifatil/Lurus (ball & stick) 12

Rantai samping: Alifatik/Lurus (stereo-kimia) Met Val Leu Ile 13

Rantai samping: Alifatik/Lurus (Proyeksi Fischer) 14

Prolin: struktur siklik Structur Ring : Proline secara konformasi dibatasi, pengaruhnya pada arsitektur protein 15

Rantai samping: Aromatik 16

(-CH2-) Rantai samping: Aromatik Cincin indole - Gugus Hidroksil (-OH) yang reaktif Cincin fenil hydrophobic Gugus metilen (-CH2-) 2 cincin menyatu + 17 gugus NH

Rantai samping Aromatik Trp Phe Tyr Tyr & Trp adalah kurang hidrofobik karena gugus -OH & -NH 18

Rantai samping Aromatik Cincin aromatik memiliki electron  terdelokalisasi, menyerap cahaya UV Sifat Hidrofobik & Hidrofilik 19

Spektra serapan dari Trp & Tyr Beer’s law: A = cl. Digunakan untuk memperirakan kons.protein 20

Gugus hidroksil Alifatik Alanine terhidroksil Valin dengan gugus hidroksil menggantikan gugus metil Pusat Ke-2 khiral 21

Sistein (Cysteine) Mirip Serine dengan gugus sulfhydryl, atau thiol (-SH) menggantikan gugus hidroksil (-OH) -SH lebih reaktif dari -OH. -SH pairs dari ikatan disulfida (aka bridges), kunci utama dalam stabilisasi protein 22

Asam amino basa Rantai samping Polar Lys & Arg memiliki Muatan positif Pada pH netral His bisa bermuatan positif dekat pH fisiologis Rantai samping diakhiri dengan gugus amino Lys 23

Arg & His R-group caps Aromatic ring (Histidine) (Arginine) 24

Ionisasi 25 Dekat pH fisiologis

Rantai samping Karbosilat & Karboksamida 26

pKa dari rantai samping yang dapat terionisasi 27

pKa dari bebrapa asam amino 28

Singkatan asam amino 29

Homoserine Pembentukan siklik oleh homoserine dapat memutuskan ikatan peptida (suatu pengecualian) 30

P R O T E I N 31

Ikatan Peptida (Peptide bond): Ikatan antara asam amino Struktur primer: Ikatan Peptida (Peptide bond): Ikatan antara asam amino antara gugus -karboksil dari satu AA & gugus -amino dari AA yang lain 2 asam amino Lepas H2O Dipeptida 32

Rantai Polipeptida memiliki arah 33 N-Terminal C-Terminal

Rantai Utama atau “tulang belakang” utama: bagian yang berulang sampaing (R-group) sebagai pembeda: bagian bervasiasi Asam amino pada rantai polipeptida mengandung, disebut residu, yang 1 gugus karbonil; penerima ikatan hidrogen yang baik, 1 gugus NH (keculai Prolin); pemberi ikatan hidrogen yang b34aik

Cross links Umumnya pada protein ekstraseluler (luar sel) 35

Ikatan Peptida adalah Datar Enam atoms (Ca, C, O, N, H, Ca) berada pada bidang dalam sepangan asam amino datar, 36

Ikatan Peptida: sifat ikatan rangkap Mencegah rotasi pada ikatan ini Panjang ikatan: Dua konfigurasi (cis & trans). C-N C-N C-N peptide = 1.32 A ikatan tunggal = 1.49 A ikatan rangkap = 1.27 A Hanya trans yang digunakan 37

Panjang Ikatan pada ikatan peptida 38

Posisi Peptida Trans & cis Konfigurasi Cis memiliki hambatan sterik Posisi trans sangat diinginkan Hambatan (efek) sterik 39

Trans & cis untuk Prolin N pada Proline N terikat pada 2 karbon tetrahedral: Hambatan sterik pada kedua bentuk, kurang diinginkan untuk trans 40

Rotasi ikatan pada sutau polipeptida Gugus amino pada C & gugus karbonil pada C merupakan ikatan tunggal, jadi memungkinkan terjadinya perputaran rotasi atau Kekebasan dalam perputaran memungkinkan protein melipat dalam banyak cara Sudut dihedral: ukuran rotasi tenang suatu ikatan antara -180o & +180o 41

Konformasi terbatas menghendaki pelipatan protein, Ramachandran diagram Kebanyakan kombinasi sudut (75%) dikecualikan hambatan sterik oleh Warna Hijau tua sangat diinginkan Pengecualian sterik: adalah prinsip pengorganisasian yang kuat. Konformasi terbatas menghendaki pelipatan protein, entropi yang inginkan dari terlalu banyak konformasi menghambat pelipatan 42