Protein I (Struktur) Laboratorium FisIologi Ternak dan BIokimia FAKULTAS PETERNAKAN UNIVERSITAS PADJADJARAN Protein I (Struktur)

A. FUNGSI BIOLOGI PROTEIN PROTEIN ADALAH MAKRO MOLEKUL B.M. 5000 spi 1 JUTA DITEMUKAN PADA SETIAP BAGIAN DARI SEL 50% BOBOT KERING SEL A. FUNGSI BIOLOGI PROTEIN ENZIM PROTEIN STRUKTURAL PROTEIN MOTIL PROTEIN NUTRIEN PROTEIN HORMON PROTEIN TRANSPOR PROTEIN ANTIBODI PROTEIN LAIN : MONELIN RASA AMAT MANIS PLASMA DARAH BEBERAPA JENIS IKAN ANTI BEKU RESILIN, PERSENDIAN (ELASTIS) SAYAP INSEKTA PROTEIN BERSIFAT RACUN

B. BERAT MOLEKUL BEBERAPA PROTEIN BM INSULIN (SAPI) RIBONUKLEASE (PANCREAS SAPI) LISOSINI (PUTIH TELUR) MIOGLOBIN (JANTUNG KUDA) KHIMOTRIPSIN (PANCREAS SAPI) HEMOGLOBIN (MANUSIA) SERUM ALBUMIN (MANUSIA) HEKSOKINASE - GLOBULIN (KUDA) GLUTAMAT DEHIDROGENASE (HATI SAPI) 5.733 12.640 13.930 16.890 22.600 64.500 68.500 102.000 149.900 1.000.000

C. PENGGOLONGAN PROTEIN BERDASARKAN FUNGSI BIOLOGIS CONTOH ENZIM - RIBONUKLEASE - TRIPSIN PROTEIN TRANSPORT - HEMOGLOBIN - ALBUMIN SERUM - MIOGLOBIN - 1 – LIPOPROTEIN PROTEIN NUTRIEN - GLIADIN (GANDUM) - OVALBUMIN (TELUR) - KASEIN (SUSU) - FERITIN PROTEIN KONTRAKTIL - AKTIN - MIOSIN - TUBULIN - DYNEIN PROTEIN STRUKTURAL - KERATIN - FIBROIN - KOLAGEN - ELASTIN - PROTEOGLIKAN PROTEIN PERTAHANAN - ANTIBODI - FIBRINOGEN - TROMBIN - TOKSIN BOTOLINUS - TOKSIN DIFTERI - BISA ULAR PROTEIN PENGATUR - INSULIN - KORTIKOTROPIN - GH

PROTEIN ASAM AMINO C,H,N,O,S,P, Fe,Cu,Zn,I HIDROLISIS HIDROLISIS (MAKRO MOLEKUL) (UNIT MOLEKUL) (UNSUR) SEMUA JENIS PROTEIN DENGAN FUNGSI YANG BERANEKA HANYA DIBANGUN DARI 20 A.A. SAJA TIAP JENIS PROTEIN MENGANDUNG PROPORSI A SAM AMINO YANG BERBEDA NYATA DENGAN JENIS LAIN BEBERAPA PROTEIN MENGANDUNG GUGUS KIMIA LAIN DISAMPING A.A.  PROTEIN SEDERHANA HANYA MENGANDUNG ASAM AMINO, TIDAK GUGUS KIMIA LAIN  PROTEIN KONYUGASI MENGHASILKAN KOMPONEN KIMIA LAIN DISAMPING ASAM AMINO SETELAH DIHIDROLISIS GUGUS PROSTETIK

D. PROTEIN KONYUGASI GOLONGAN GG.PROSTETIK CONTOH LIPOPROTEIN LIPID 1- LIPOPROTEIN DARAH GLIKOPROTEIN KARBOHIDRAT  - GLOBULIN DARAH FOSFOPROTEIN GG.FOSFAT KASEIN - SUSU HEMOPROTEIN HEME HEMOGLOBIN FLAVOPROTEIN FLAVIN - NUKLEOTIDA SUKSINAT - DEHIDROGENASE METALOPROTEIN BESI, SENG FERITIN, ALKOHOL DEHIDROGENASE

AA BERSAMA-SAMA BERANTAI MEMBENTUK PROTEIN INI BERBEDA INI SAMA PROTEIN DENGAN RATUSAN ATAU RIBUAN MOLEKUL AA AA BERSAMA-SAMA BERANTAI MEMBENTUK PROTEIN 20 AA DIKETEMUKAN DI DALAM PROTEIN, DINAMAKAN MONOMER  SUATU RANTAI PROTEIN-PROTEIN DINAMAKAN POLYMER  SETIAP AA DIBENTUK DARI C, H, O, N KADANG-KADANG S : C2H5O2N GLYCINE C6H14O2N2 LYSINE C3H7O2NS CYSTEINE

ASAM AMINO  ASAM AMINO MEMPUNYAI GUGUS AMINO DAN GUGUS KARBOKSILAT TERIKAT PADA  - ATOM KARBON YANG SAMA ACID GROUP (CARBOXYL) O O – H C (1) H H – C – N BASIC GROUP (AMINO) (2)  H R  MOLEKUL YANG MEMPUNYAI SIFAT ASAM DAN BASA DISEBUT : AMPHOTERIC  PERBEDAAN AA k/ BEDA R GROUP prepared by : drh. Erni Rosilawati, MS

L – ASAM  - AMINO ( LEAVO = KIRI) D – ASAM  AMINO ( DEXTRO = KANAN) MOLEKUL-MOLEKUL AMPHOTERIC MUNGKIN MEMBENTUK “ INTERNAL SALTS”, DISEBUT : ZWITTERIONS O C C – N H R + O-– PADA MOLEKUL ASAM  AMINO TERDAPAT ATOM C ASIMETRIK PADA RUMUS RUANG (STEREO) POSISI –NH2 ADA DUA (MEMILIKI 2 ISOMER RUANG) R R H2N – C – H H – C – NH2 C C O OH O OH L – ASAM  - AMINO ( LEAVO = KIRI) D – ASAM  AMINO ( DEXTRO = KANAN)

 DI ALAM BANYAK DITEMUKAN : L – ASAM  - AMINO ATOM C PADA KE 20 AA ASIMETRIS, KECUALI PADA AA GLISINA (GUGUS R-NYA ADALAH GUGUS H) H NH2 – C – H H C O OH GLISINA

SINGKATAN AA ASAM AMINO SINGKATAN LAMBANG ALANIN ARGININ ASPARGIN ASAM ASPARTAT SISTEIN GLUTAMIN ASAM GLUTAMAT GLISIN HISTIDIN ISOLEUCIN LEUCIN LISIN METIONIN FENILALANIN PROLIN SERIN TREONIN TRIPTOFAN TIROSIN VALIN ALA ARG ASN ASP CYS GLN GLU GLY HIS ILE LEU LYS MET PHE PRO SER THR TRP TYR VAL A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V

KE – 20 AA TERNYATA BERSIFAT OPTIKA  MAMPU MEMUTAR BIDANG SINAR TERPOLARISASI KE KIRI ATAU KE KANAN  ALAT YANG DAPAT MEMBACA BESARNYA PUTARAN : POLARIMETER, DENGAN RUMUS: LAMBANG PUTARAN KHAS 25OC = KONDISI SUHU PENGAMATAN D = PANJANG GELOMBANG aO = PUTARAN KHAS p = PANJANG TABUNG POLARIMETER (dm) c = KONSENTRASI DALAM gr/ml Andi Mushawwir, S.Pt., MP.

 PUTARAN KHAS BEBERAPA AA L-ALANIN L-ARAGININ L-ISOLEUCIN L-PENILALANIN L-HISTIDIN L-GLUTAMAT L-PROLIN + 1,8 + 12,5 +12,4 - 34,5 - 38,5 + 12,0 - 86,2

-------- HN – CH – C – NH – CH – C CH – C ---------- GAMBAR IKATAN PEPTIDA -------- HN – CH – C – NH – CH – C CH – C ---------- R1 O NH R3 R2 RESIDU ASAM AMINO-1 IKATAN PEPTIDA ASAM AMINO-2 ASAM AMINO-3  ASAM AMINO BERIKATAN (SECARA KOVALEN) SATU DENGAN YANG LAIN DALAM VARIASI URUTAN YANG BERMACAM-MACAM MEMBENTUK SUATU RANTAI POLIPEPTIDA

IKATAN PEPTIDA MERUPAKAN IKATAN ANTARA GUGUS  - KARBOKSIL DARI ASAM AMINO YANG SATU DENGAN GUGUS  - AMINO DARI ASAM AMINO YANG LAINNYA MAKA ILLUSTRASI PROTEIN SEBAGAI BERIKUT : C N H O R1 R3 R2 IKATAN PEPTIDA IKATAN PEPTIDA

 BANYAK PERBEDAAN DIANTARA PROTEIN  PERBEDAAN PROTEIN MENGANDUNG PERBEDAAN KOMBINASI ASAM-ASAM AMINO, ABAB BERBEDA DENGAN BABA B B A A CONTOH : TELUR DAGING WOOL ENZIM HEMOGLOBIN MANUSIA 578 AS. AMINO BM. 63000 INSULIN 51 AS. AMINO BM. 6000 SUATU ENZIM UREASE DARI KACANG-KACANGAN 4500 ASAM AMINO BM. 473000

PART OF PORPHYRIN MOLECULE PART OF PURINE MOLECULE ASAM-ASAM AMINO TIDAK HANYA DIPERGUNAKAN UNTUK MEMBENTUK PROTEIN-PROTEIN, TAPI BEBERAPA JUGA MERUPAKAN AWAL UNTUK SINTESIS KOMPONEN-KOMPONEN DI DALAM SEL, CONTOH : AMINO ACIDS ASPARTIC ACID GLISINE GLUTAMIC ACID PART OF PORPHYRIN MOLECULE PART OF PYRIMIDINE MOLECULE PART OF PURINE MOLECULE CYTOCHROMES NUCLEIC ACIDS HEMOGLOBIN

CONTOH LAIN : GLISINE DIPERLUKAN UNTUK MENSINTESIS MAKRO MOLEKUL HEM DARI HEMOGLOBIN TRIPTOPAN SENYAWA PADA SISTEM SYARAF TIROSIN KOMPONEN KULIT, yi. MELANIN ASAM AMINO ESENSIAL (BAGI HEWAN ATAU MANUSIA) SEL TUBUH HEWAN/MANUSIA TIDAK DAPAT MENSINTESIS AA YANG DIPERLUKAN OLEH JARINGAN TUBUHNYA SENDIRI  AA JENIS INI HARUS DIDATANGKAN D ARI LUAR (MAKANAN)  AA INI DISEBUT AA ESENSIAL CONTOH : HISTIDIN, METIONIN, VALIN, ISOLEUCIN, TREONIN, LISIN, TRIPTOPAN, ARGININ HANYA ESENSIAL PADA MASA BAYI

AA NON PROTEIN AA YANG TIDAK TERGOLONG PADA 20 AA PEMBENTUK PROTEIN DISEBUT AA NON PROTEIN. FUNGSINYA BEBERAPA SUDAH ADA YANG DIKETAHUI H CH3 C4 3CH2 NH H5 2CHCOOH CH2 N 5 CHOH H (CH2)2 4 – HIDROKSI PROLIN 2 CHNH2 1 COOH 5 - HIDROKSILISIN

 KEDUA AA INI DITEMUKAN PADA KOLAGEN DARI JARINGAN PENGIKAT CH3 NH (CH2)4 CHNH2 COOH 6 2 1 6 – N – METILISIN AA INI DITEMUKAN PADA MIOSIN YAITU PROTEIN OTOT UNTUK KONTRAKSI BERDASARKAN KENYATAAN DI ATAS MAKA YANG MEMBEDAKAN KE 20 AA TERSEBUT ADALAH GUGUS R-NYA SIFAT – KIMIA FISIK DARI KE-20 ASAM -AMINO TERLETAK PADA GUGUS R-NYA SIFAT-SIFAT GG.R DARI 20 AA INI PADA LARUTAN BER- pH 7, SBB :

1. NON – POLAR, HIDROFOBIK  TIDAK DAPAT MEMBENTUK IKATAN HIDROGEN DENGAN H2O ALANIN (Ala/A) ISOLEUSIN (Ileu/I) LEUSIN (Leu/L) METIONIN (Met/M) FENILALANIN (Phe/F) PROLIN (Pro/p) TRIPTOFAN (Trip/W) VALIN (Val/V) 2. POLAR, TETAPI TIDAK BERMUATAN  DAPAT MEMBENTUK IKATAN HIDROGEN DENGAN H2O ASPARAGIN (Asn/N) SISTEIN (Cys/C) GLUTAMIN (Gln/Q) GLISINA (Gly/G) SERINA (Ser/S) TREONIN (Thr/T) TIROSIN (Tyr/Y) 3. GUGUS R BERMUATAN NEGATIF ASAM ASPARTAT (Asp/D) ASAM GLUTAMAT (Glu/E) 4. GUGUS R BERMUATAN POSITIF ARGININ (Arg/R) HISTIDIN (His/H) LISINA (Lys/K)

INDOL H SIFAT YANG BERBEDA-BEDA DARI GUGUS R AMAT PENTING KARENA AKAN BERPERANAN DALAM MEMBICARAKAN PEPTIDA DAN TERHADAP PROTEIN PRIMER, SEKUNDER, TERSIER DAN KUARTER KELOMPOK (1)  8 AA PROLIN, GUGUS -AMINONYA DISUBSTITUSI OLEH GUGUS R-NYA SEHINGGA TIDAK BEBAS DAN TERBENTUKALAH STRUKTUR AROMATIK TRIPTOFAN, GUGUS R-NYA MENGANDUNG GUGUS INDOL YANG BANYAK DITEMUKAN PADA BERBAGAI ZAT BIOLOGI INDOL H KELOMPOK (2)  7 AA GUGUS R-NYA WALAUPUN TIDAK BERMUATAN, TETAPI POLAR, BERARTI DAPAT BERINTERAKSI DENGAN MOL. H2O MEMBENTUK IKATAN HIDROGEN DAN DIKATAKAN HIDROFILIK (SUKA AIR), ARTINYA AKAN LARUT DALAM AIR

1. AA DENGAN GUGUS R NON POLAR COOH I H2N – C – H CH H3C CH3 VALIN COOH I H2 N– C – H COOH I H2N – C – H CH2 CH3 ALANIN CH COOH I H2 N– C – H H3C CH3 COOH I C – H HN CH2 H2C CH2 PROLIN H – C – CH3 LEUCIN CH2 CH2 CH3 COOH I H2 N C H S METIONIN CH3 TRIPTOFAN COOH I H2N– C – H CH2 C= CH NH ISOLEUCIN COOH I H2N– C – H C FENILALANIN

2. AA DENGAN GUGUS R POLAR TAK BERMUATAN COOH I H2N C – H COOH I H2N C – H COOH I H2N- C – H H CH2OH H C – OH GLISINE COOH I H2N C – H CH2 SH SISTEIN SERIN CH3 TREONIN COOH I H2N C – H C TIROSIN OH COOH I H2N C – H COOH I H2N – C – H CH2 O H2N C GLUTAMIN CH2 C H2N O ASPARGIN

3. AA DENGAN GUGUS R BERMUATAN NEGATIF COOH I H2N – C – H CH2 COO- ASAM ASPARTAT

4. AA DENGAN GUGUS R BERMUATAN POSITIF COOH I H2N C – H C- H2 LISIN N+H3 H2N - C – H ARGININ N- H NH2 C=N+H2 HISTIDIN H2N – C – H CH2 C – NH CH C – N+ H

OH O- + H+ - CH2 – C O NH2 O- ASPARAGIN ASAM. ASPARTAT - CH2 – CH2 – C YANG MENGANDUNG GUGUS HIDROKSIL IALAH AA SERIN, THREONINA DAN TIROSINA GUGUS HIDROKSIL TIROSINA ADA PADA FENOL YANG BERFUNGSI SEBAGAI DONOR PROTON YANG LEMAH ATAU DIKATAKAN ASAM LEMAH OH O- + H+ PROTON ASPARAGIN DAN GLUTAMIN MENGANDUNG GUGUS AMIDA  GUGUS R. AA INI MIRIP DENGAN GUGUS R PADA ASAM ASPARTAT DAN ASAM GLUTAMAT PADA KELOMPOK (3) - CH2 – C O NH2 O- ASPARAGIN ASAM. ASPARTAT - CH2 – CH2 – C O NH2 O- GLUTAMIN ASAM. GLUTAMAT

COOH I H2N C – H 2H C- H2 S H H S C- H2 SISTEIN H – C – NH2 COOH SISTEIN MENGANDUNG GUGUS SULFIDRIL ATAU TIOL YANG CENDERUNG AKAN MELEPASKAN H+ SISTEIN DAPAT MEMBENTUK SISTIN JIKA DUA MOL SISTEIN BERINTERAKSI MEMBENTUK IKATAN KOVALEN SEBAGAI JEMBATAN DISULFIDA, MISAL PADA PROTEIN COOH I H2N C – H 2H C- H2 S H H S C- H2 SISTEIN H – C – NH2 COOH SISTEIN COOH I H2N – CH JEMBATAN DISULFIDA C- H2 S – S C H2 H – C – NH2 SISTIN COOH

SISTIN DITEMUKAN PADA MAKMOLEKUL INSULIN DAN IMMUNOGLOBULIN DIMANA JEMBATAN DISULFIDA MENGHUBUNGKAN DUA RANTAI POLIPEPTIDA GUGUS R DARI GLISIN BERUPA ATOM HIDROGEN YANG PENGARUHNYA TERHADAP GUGUS  AMINO DAN KARBOKSIL SEDIKIT SEKALI KELOMPOK (3)  2 AA R – KEDUANYA BERMUATAN TOTAL NEGATIF PADA pH 7.0, KEDUANYA MEMILIKI GUGUS KARBOKSIL KEDUA AA INI HANYA SEDIKIT BERBEDA DENGAN ASPARAGIN DAN GLUTAMIN KELOMPOK (4)  3 AA GUGUS R- NYA BERMUATAN TOTAL POSITIF PADA pH 7,0 GUGUS R LISIN MENGANDUNG GUGUS ASAM AMINO PADA POSISI E (UJUNG RANTAI) ARGININ PADA GUGUS R-NYA MENGANDUNG GUGUS GUANIDIUM YAITU SUATU BASA N  BASA GUANIDIUM KIRA-KIRA 1000 KALI LEBIH KUAT DARI BASA NH3 NH+3 H2N C NH2 ION GUANIDIUM (ASAM KONYUGAT BASA GUANIDIN)

HISTIDIN PADA GUGUS R-NYA MENGANDUNG GUGUS INI DAZOL  GUGUS IMIDAZOL INI SEDIKIT SEKALI MENGION DAN DAPAT BEKERJA MENGIKAT ION LOGAM GUGUS IMIDAZOL N : HN AA DALAM LARUTAN JIKA AA DILARUTKAN DALAM AIR, MAKA KEDUA GUGUS FUNGSIONIL AKAN MENGALAMI IONISASI/DISOSIASI MISAL ALANIN H H I R – C – COO- R – C – COO- + H+ NH3 NH2 + AKAN MENGHASILKAN H+ BERARTI SEBAGAI DONOR PROTON, SEHINGGA BERPERAN ASAM

ATAU H H I R – C – COO- +H+ R – C – COOH NH3 NH3 + + AKAN MENERIMA H+ BERARTI SEBAGAI AKSEPTOR PROTON, SEHINGGA BERPERAN BASA COOH COO- I H2N – C – H H3+N – C – H R R BENTUK NON-ORGANIK BENTUK DIPOLAR (ZWITERION) TITIK ISOLISTRIK (TIL) pH TIL

REAKSI SPESIFIK AA AA APAPUN JIKA DIREAKSIKAN DENGAN 2 MOL NINHIDRIN, AKAN MENGHASILKAN PIGMEN BIRU, KECUALI PROLIN DAN HIDROKSIPROLIN AKAN MENGHASILKAN PIGMEN KUNING O C OH NINHIDRIN R – CH – COO- + 2 NH3+ AA O C O C O C N + R C + 3H2O + C H O- O CO2 + H+ PIGMEN BIRU

GUGUS AMINO DENGAN 1- FLUORO 2,4 – DINITRO BENZEN (FDNB) AKAN MENGHASILKAN SENYAWA TURUNAN DINITROFENIL (DNP) YANG BERWARNA KUNING-MERAH SPESIFIK NO2 NH3+ R – CH – COO- + O2N F NO2 R O2N NH CH + HF COO- TURUNAN DNP (MERAH – KUNING)

PEPTIDA O C – NH O C – NH NH2 – CH – CH2 OH CH CH2 CH – CH3 CH – H UNIT KERANGKA SUATU PEPTIDA DISEBUT RESIDU AA  DIPEPTIDA DIBANGUN OLEH DUA RESIDU AA  DST UJUNG-UJUNG SUATU PEPTIDA MASIH MEMILIKI GUGUS KARBOKSIL DAN GUGUS AMINO BEBAS DISEBUT : - UJUNG C - UJUNG N PENAMAAN PEPTIDA DIDASARKAN PADA KOMPONEN ASAM AMINONYA. URUTAN DIMULAI DARI RANTAI N-UJUNG O C – NH O C – NH O C – NH NH2 – CH – CH2 OH CH CH2 CH – CH3 CH – H N - UJUNG GLI SER O - C – NH CH – COOH CH2 CH (CH3)2 C- UJUNG OH TIR ALA SERILGLISILTIROSILALANILLESINA LES

SIFAT ASAM-BASA PEPTIDA DITENTUKAN OLEH GUGUS UJUNGNYA NH2 DAN –COOH DAN GUGUS R YANG DAPAT BERIONISASI (1) N-UJUNG (BASA), (2) C-UJUNG (ASAM), (3) GUGUS R (ASAM/BASA) PROTEIN PROTEIN DIBANGUN DARI UNIT KERANGKA 20 RESIDU AA  SIFAT-SIFAT KIMIA FISIK PROTEIN MENGIKUTI SIFAT KIMIA FISIK AA SEBAGAI UNIT KERANGKA PROTEIN STRUKTUR PRIMER H C R2 S N R1 O R4 R3

PROTEIN STRUKTUR SEKUNDER C II O H I N STRUKTUR PRIMER BERPILIN SATU PUTARAN PENUH, MENGANDUNG 3,6 RESIDU AA

PROTEIN STRUKTUR TERSIER COOH NH2

+ PROTEIN STRUKTUR KWARTERER DUA MOL. PROTOMET. PROTEIN STRUKTUR KWARTNER

REAKSI WARNA ASAM AMINO REAKSI NINHIDRIN ASAM AMINO PEPTIDA + NINHIDRIN ZAT WARNA BIRU ANALISA ASAM AMINO BERDASARKAN DAYA LARUT DAN SIFAT ASAM BASANYA KROMATOGRAFI PARTISI KROMATOGRAFI PENUKAR ION KROMATOGRAFI LAPIS TIPIS ELEKTROFORESIS

SUBSTITUSI & TRANSMISI ASAM AMINO DENATURASI PERUBAHAN STRUKTUR PROTEIN AKIBAT PEMANASAN  60 – 70OC PUTIH TELUR CONTOH : PUTIH BENING DIPANASKAN PUTIH PADAT TIDAK DAPAT KEMBALI BENING SUBSTITUSI & TRANSMISI ASAM AMINO ASAM AMINO ESENSIAL DAPAT DIBENTUK (DISUBSTITUSI) DARI ASAM AMINO NON ESENSIAL CONTOH : METIONIN, DISUBSTITUSI DENGAN SISTIN FENILALANIN, DISUBSTITUSI DENGAN TIROSIN ISOLASI/PEMURNIAN PROTEIN RUMIT DAN SULIT CONTOH : ISOLASI PROTEIN YANG ADA DALAM SUKSINAT DEHIDROGENASE (ADA DALAM MITOCHONDRIA) TAHAP PEMURNIAN /ISOLASI PEMECAHAN SEL PEMISAHAN MITOCHONDRIA FRAKSINASI PROTEIN TAHAP DEMI TAHAP

KEEP SPIRIT AND SUCCES