BIOMOLEKUL SEL PEPTIDA DAN PROTEIN

Protein Berasal dr kata protos/proteus Sbg zat utama dalam pembentukan dan pertumbuhan Komponen utama sel Enzim suatu protein yg berfungsi sbg Biokatalis. Contoh protein: eritrosit, antigen dll Tumbuhan membentuk protein dr CO2, H2O dan senyawa N Komponen rata2 protein adalah C 50%, H 7%, O2 23%, N 16%, S 0-3% dan P 0-3% Hidrolisis oleh asam/enzim akan menghasilkan asam amino Terdapat 20 jenis asam amino yg trdapat dlm protein yg diikat oleh ikatan peptida

Protein adalah suatu polipeptida yang mempunyai bobot molekul yg sgt bervariasi, dari 5000 hingga lebih 1 juta Protein ada yg mudah larut dlm air (hidrofilik), seperti putih telur mudah larut dan bereaksi, ada yang sukar larut dan bereaksi dalam air (hidro fobik), seperti kuku, rambut, dll. Ikatan Peptida didefinisikan sbg ikatan amida yang di bentuk oleh gugus α-amino dari suatu asam amino dan gugus karboksilat dr asam amino lainnya

Asam2 amino dlm peptida di sebut sbg unit peptida atau residu asam amino Suatu peptida yg di bentuk dr 2 residu asam amino di sebut dipeptida, apabila 3 di sebut tripeptida, dst. Polipeptida adalah suatu peptida dengan banyak residu asam amino. Perbedaan polipeptida dgn protein adalah umumnya polipeptida dgn minimal 50 residu as. Amino di sebut protein

H O H2N C C OH R STRUCTUR ASAM AMINO Non-ionized form Amino group Carboxyl group OH Figure: 3.3a, left Caption: All amino acids have the same general structure. Here is the non- ionized form. R Side chain

FORMATION OF A DIPEPTIDE BY WAY OF A PEPTIDE BOND H H H O H H O O O H2N C C + H2N C C H2N C C N C C + H2O OH OH OH H Amino group CH3 H Peptide bond CH3 Carboxyl group Figure: 3.9a Caption: (a) When the carboxyl group on one amino acid reacts with the amino group on a second amino acid, a peptide bond forms.

. A peptide bond is a covalent bond formed between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of a second amino acid This is a condensation reaction Formed between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of another Water is eliminated Energetically very unfavorable

For example, a pentapeptide:

POLYPEPTIDE CHAIN N-terminus C-terminus Glisin Alanin Serin Tirosin OH H CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 OH C OH H3C CH3 SH O Figure: 3.9b Caption: (b) Amino acids can be linked into long chains by peptide bonds.  OH Glisin Alanin Serin As. Aspartat Fenilalanin Tirosin Sistein Valin

Peranan Protein Katalis, enzim merpkan protein katalis yg mampu meningkatkan laju reaksi sampai 1012 Transportasi dan penyimpanan, byk ion dan molekul kecil yg di angkut dlm darah/sel dgn cara berikatan dgn protein pengangkut. Contoh, hemoglobin pengangkut O2, protein ferritin dpt membawa dan menyimpan Fe Fungsi mekanik, protein sbg pembentuk struktur. Contoh protein kolagen menguatkan kulit, gigi serta tulang. Membran yg mengililingi sel jg merupakan protein pembentuk struktur

Pergerakan, kontraksi otot terjadi karena adanya interaksi protein filamen, yaitu aktin dan miosin. Miosin jg memiliki aktivitas enzim yg dpt memudahkan perubahan ATP menjadi mekanik Pelindung, Antibodi merupakan protein Proses informasi, rangsangan luar sperti intensitas cahaya di deteksi oleh protein ttt yg meneruskan sinyal ke dalam sel. Contoh rodopsin yg terdpt dlm membran retina

20 Amino Acids Note: Variable R Group

Urutan Asam Amino Dlm Peptida Dua dipeptida yg berlainan dpt di bentuk dr dua asam amino yg berlainan. Misalnya glisin dan alanin dpt membentuk dua dipeptida, dgn kependekan Gly-Ala dan Ala-Gly

Ikatan peptida terbentuk dari : COOH asam amino pertama dengan NH2 dari asam amino berikutnya. NH2 – CH - COOH NH2 – CH – COOH H CH3 (Glisin) (Alanin) O - C – NH – NH2 – CH – C - NH – CH – COOH Glisilalanin (Gly-Ala) H CH3

Alanin Glisin Alanilglisin NH2 – CH – COOH CH3 NH2 – CH - COOH H + O (Ala-Gly)

Sisa asam amino dg gugus karboksil yg bebas di tulis di sebelah kanan dari rumus dan disebut asam amino C-terminal Sedangkan sisa asam amino dengan gugus α-amino bebas yg di tulis di sebelah kiri di sebut asam amino N-terminal Dalam pemberian nama, asam amino C-terminal di anggap sbg induk. Asam amino lain termasuk asam amino N-terminal merupakan subsitusi pada induk dan di beri nama dg akhiran il. subsitusi asam amino di tulis berturut-turut dengan urutan pertama adalah asam amino N-terminal

Seryltirosylalanylglysylleucine Asam Amino N-teminal Asam Amino C-teminal Ala-Gly Gly-Glu-Ala Gly-His-Glu-Cys Ser-Tyr-Ala-Gly-Leu Seryltirosylalanylglysylleucine

SUMMARY OF PROTEIN STRUCTURE H H H O H H O O O H2N C C + H2N C C H2N C C N C C + H2O OH Amino group OH OH H CH3 H Peptide bond CH3 Carboxyl group N-terminus C-terminus H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H N C C N C C N C C N C C N C C N C C N C C N C C OH H CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 OH C OH H3C CH3 SH Figure: 3.9a-c Caption: (a) When the carboxyl group on one amino acid reacts with the amino group on a second amino acid, a peptide bond forms.  (b) Amino acids can be linked into long chains by peptide bonds.  (c) The sequence of amino acids in a polypeptide chain is numbered from the N-terminus (or amino-terminus) to the C-terminus (or carboxyl-terminus). O OH N-terminus C-terminus H2N Gly Ala Ser Asp Phe Val Tyr Cys COOH 1 2 3 4 5 6 7 8

Klasifikasi Protein Protein Serat molekul protein ini terdiri dari beberapa rantai polipeptida yg memanjang dan dihubungkan satu dengan lain oleh beberapa ikatan silang hingga merupakan bentuk serat atau serabut yg stabil

merupakan bentuk protein yg tidak larut yg ditemukan dlm kulit, rambut, jaringan pengikat, dan tulang. Dapat dibagi: a. Kolagen yaitu protein pokok dari jaringan pengikat, tulang, gigi, dan tendon. b. Keratin yaitu protein pokok dari kulit, kuku, sayap, dan rambut.

2. Protein Bujur Telur (Globular) yaitu protein yg bentuknya bujur telur atau bulat lonjong, umumnya larut dlm air. Pada umumnya gugur R yg polar terletak di sebelah luar rantai polipeptida, sedang yg hidrofobik terletak di sebelah dalam molekul protein. Pada umumnya larut dlm air, larutan asam, basa dan dalam etanol

Golongan ini dibagi dlm beberapa jenis, yaitu: Albumin, dpt diidentifikasi krn larut dlm air dan lar.garam. Terdapat dlm darah (protein serum) dan putih telur (albumin telur) Globulin, tdk larut dlm air, ttp larut dlm larutan asam encer. Ɣ-Globulin adalah campuran protein yg dpt diisolasi dr serum darah dan mengandung antibodi

c. Histon dan Protamin adalah protein basa yg larut dlm air c. Histon dan Protamin adalah protein basa yg larut dlm air. Dibanding dgn protein yg lain, histon dan protamin Dpt menghasilkan kosentrasi asam amino yg besar Protamin mengandung arginin 70-80% dr kadar seluruh as.amino. Histon di bedakan dr protamin dr bayaknya jenis asam amino yg di kandung. Histon dan Protamin biasa di temukan bergabung dengan asam nukleat

3. Protein Gabungan Adalah protein yg bergabung dengan senyawa bukan protein. Misalnya protein dalam hemoglobin bergabung dengan besi yg mengandung heme bukan protein. Bagian bukan protein dalam protein gabungan di sebut gugus prostetik. Contoh lain adalah nukleoprotein, mukoprotein, lipoprotein

Struktur Protein Struktur Primer Struktur primer menunjukkan jumlah, jenis, dan urutan as.amino dlm molekul protein atau menunjukkan urutan atau orde dr asam amino dlm rantai protein Menunjukkan ikatan peptida yg urutannya diketahui

2. Struktur Sekunder Bentuk dr rantai yg panjang yg di jadikan satu oleh ikatan hidrogen antara proton (N-H) dr amida dan gugus karbonil amida (C=O) Apabila ikatan H ini terbentuk antara gugus2 dlm satu rantai polipeptida, maka akan terbentuk struktur heliks (keratin pada kuku, kulit, dan rambut) Kalau terbentuk antara 2 atau lebih rantai polipeptida maka terbentuk konfigurasi α yaitu bukan bentuk heliks tetapi rantai sejajar yg berkelok-kelok dan disebut struktur lembaran berlipat (pleated sheet structure) (serat sutera)

Ikatan H antara Proton Amida dan Oksigen Karbonil Amida C = O C = O H N

Struktur Sekunder Protein

3. Struktur Tersier Ikatan yg menunjukkan kecendrungan polipeptida membentuk lipatan atau gulungan dan membentuk struktur yg lbh kompleks Struktur ini di mantapkan oleh adanya beberapa ikatan antara gugus R pada molekul asam amino

Jenis-jenis Struktur Tersier Ikatan Elektrostatik Ikatan hidrogen Interaksi hidrofob antara rantai samping non polar Interaksi dipol-dipol Ikatan disulfida yaitu suatu ikatan kovalen disulfide –S–S– + ionic –COO– H3N– Ikatan H C=O HO– hydrophobic –CH3 H3C–

4. Struktur Kuaterner Struktur yg menunjukkan derajad persekutuan unit2 protein Sebagian besar protein globular terdiri atas beberapa rantai polipeptida yang terpisah. Rantai polipeptida ini saling berinteraksi membentuk persekutuan/ikatan Contoh enzim fosforilase terdiri atas dua unit protein yang bila terpisah menjadi tidak aktif dan klu bergabung akan aktif

PROTEIN STRUCTURE TABLE 3.2 A Summary of Protein Structure Level Description Stabilized by: Example: Hemoglobin Primary The sequence of amino acids Peptide bonds Gly Ser Asp Gls Secondary Formation of -helices and -pleated sheets Hydrogen bonding between peptide groups along the peptide backbone Tertiary Overall three- dimensional shape of a polypeptide Bonds and other interactions between R-groups, or between R-groups and the peptide backbone Table 3.2 Caption: A summary of protein structure Quaternary Shape produced by combinations of polypeptides Bonds and other interactions between R-groups, and between peptide backbones of different polypeptides

Sifat-Sifat Protein Ionisasi - Protein dpt larut dlm air dan mmpunyai muatan positif dan negatif - Dlm basa (-) dan asam (+) - Titik Isolistrik muatan seimbang - pH diatas isolistrik muatan (-), dibawah (+) - Untuk mengendapkan dgn logam (Ag+, Ca++, Zn++ Hg++, Fe++,Cu++ dan Pb++) pH di atas isolistrik, sedangkan ion negatif (ion salisilat, triklorasetat, pikrat, tanat, dan sulfosalisilat) pH di bawah isolistrik

Titik Isolistrik Protein Sumber pH Isolistrik Albumin Telur Insulin Albumin Serum Kasein Gelatin Globulin Serum Fibroin Gliadin Telur Pankreas Darah Susu sapi Kulit sapi Sutera Terigu 4,55 – 4.90 5,30 - 5,35 4,88 4,60 4,80 – 4,85 5,40 – 5,50 2,0 - 2,40 6,50

2. Denaturasi Perubahan konformasi alamiah protein menjadi suatu konformasi yg tdk menentu, disebut Denaturasi Konformasi protein berubah oleh perubahan suhu, pH, ion2 logam menyebabkan aktivitas biokimianya berkurang Bersifat reversibel, kadang2 tidak Protein mengalami koagulasi pd suhu 50oC atau lebih

Protein yg terdenaturasi pd titik isolistriknya, msh dpt larut pd pH di luar titik isolistrik Denaturasi di sebabkan oleh pH, suhu tinggi, logam berat, gerakan mekanik, alkohol, aseton, eter dan deterjen

Proses Denaturasi Protein

3. Viskositas Adalah tahanan yg terjadi oleh adanya gesekan antara molekul2 di dlm zat cair yg mengalir Viskositas protein dlm air lbh besar dr air sebagai pelarut Alat utk mengukur Viskometer Ostwald Protein mmpunyai viskositas/kekentalan yg lbh besar dr air

Viskositas di ukur berdasarkan kecepatan aliran dlm suatu pipa tertentu, makin lambat berarti Vskositas besar Viskositas protein tgt jenis protein, bentuk molekul, kosentrasi, serta suhu larutan Berbanding lurus dgn kosentrasi dan terbalik dgn suhu, bentuk panjang nilai viskositas lebih besar dr bentuk bulat Viskositas terkecil protein pd titik isolistrik

4. Kristalisasi Proses kristalisasi protein tidak sama, ada yg mudah dan sulit Beberapa enzim (pepsin, tripsin, katalase, dan urease) mudah dikristalkan, tetapi albumin pd serum atau telur sulit mengalami kristal Kristalisasi dgn penambahan garam amonium sulfat atau NaCl pd titik isolistrik atau penambahan aseton atau alkohol Kristalisasi adalah usaha utk menurunkan kelarutan.

5. Sistim Koloid Protein yg dpt menembus membran atau kertas perkamen adalah protein yg dpt mengkristal dan disebut kristaloid dan yg tk dpt disebut koloid. Pengertian koloid dihubngkan dengan besarnya molekul atau bobot molekul yg besar. Sistem koloid adalah sistem yg heterogen, terdiri dr 2 fase yaitu partikel kecil yg terdispersi dan medium atau pelarutnya Partikel koloid mmpunyai ukuran 1 – 100mμ

Protein tereduksi menjadi peptida yang lebih sederhana dan asam amino Hidrolisis protein Protein tereduksi menjadi peptida yang lebih sederhana dan asam amino - Membutuhkan asam/basa, air dan panas (6M HCl, 110o, 16-72 jam, air) Serupa dengan pemecahan protein oleh enzym Terjadi dlm sel untuk menghslkan asam amino untuk sintesa protein dan jaringan lain

Hidrolisis peptida dengan asam

Pemurnian Protein Menentukan bahan alam yg akan di proses Mengeluarkan protein dari bahan alam tersebut (biasa cara mekanik) Melarutkan dlm pelarut Fraksionasi, yaitu memisahkan masing2 protein dlm campuran sec. fraksi demi fraksi dgn pengendapan dan kromatografi

Menentukan Bahan Alam Penentuan ini didasarkan pd kadar protein Bahan yg di pilih biasanya mempunyai kadar protein tinggi Analisis kadar protein ini di lakukan utk memperoleh data tentang kadar protein yg akan di murnikan

Mengeluarkan Protein Bahan Alam Memecahkan sel2 jaringan dgn cara mekanik,misalnya dgn menghancurkan atau melumatkan Melarutkan dlm air /pelarut lain, sehingga di dapat beberapa protein,dijaga suhu dan pH agar protein tdk rusak (biasa suhu rendah) Suhu 40oC protein mudah terdenaturasi Biasa di lakukan pd pH netral dgn larutan buffer

Fraksionasi Memisahkan masing2 protein dlm campuran secara fraksi demi fraksi dgn cara pengendapan dan kromatografi Pengendapan dilakukan dgn amoniumsulfat kosentrasi tinggi atau larutan jenuh Pengendapan jg dgn pengaturan pH titik isolistrik protein yg diinginkan. Pd titik ini kelarutan protein terndah dan mengendap Penggunaan pelarutan organik jg dpt dilakukan pd suhu yg rendah agar tk terjadi denaturasi

Dipisahkan dengan cara kromatografi