Struktur mioglobin.docx

7/27/2019 Struktur mioglobin.docx

1/3

. Struktur Hemoglobin

Hemoglobin adalah metaloprotein pengangkut oksigen yang mengandung besi dalam sel merah dalam darah

mamalia dan hewan lainnya. Hemoglobin adalah suatu protein dalam sel darah merah yang mengantarkan oksigen dari paru-

paru ke jaringan di seluruh tubuh dan mengambil karbondioksida dari jaringan tersebut dibawa ke paru untuk dibuang ke

udara bebas.

Molekul hemoglobin terdiri dari globin, apoprotein, dan empat gugus heme, suatu molekul organik dengan satu

atom besi. Mutasi pada gen protein hemoglobin mengakibatkan suatu golongan penyakit menurun yang disebut

hemoglobinopati, di antaranya yang paling sering ditemui adalah anemia sel sabit dan talasemia.

Hemoglobin tersusun dari empat molekul protein (globulin chain) yang terhubung satu sama lain. Hemoglobin

normal orang dewasa (HbA) terdiri dari 2 alpha-globulin chains dan 2 beta-globulin chains, sedangkan pada bayi yang masih

dalam kandungan atau yang sudah lahir terdiri dari beberapa rantai beta dan molekul hemoglobinnya terbentuk dari 2 rantai

alfa dan 2 rantai gama yang dinamakan sebagai HbF. Pada manusia dewasa, hemoglobin berupa tetramer (mengandung 4

subunit protein), yang terdiri dari masing-masing dua subunit alfa dan beta yang terikat secara nonkovalen. Subunit-

subunitnya mirip secara struktural dan berukuran hampir sama. Tiap subunit memiliki berat molekul kurang lebih 16,000

Dalton, sehingga berat molekul total tetramernya menjadi sekitar 64,000 Dalton.

Pada pusat molekul terdapat cincin heterosiklik yang dikenal dengan porfirin yang menahan satu atom besi; atom

besi ini merupakan situs/loka ikatan oksigen. Porfirin yang mengandung besi disebut heme Tiap subunit hemoglobin

mengandung satu heme, sehingga secara keseluruhan hemoglobin memiliki kapasitas empat molekul oksigen. Pada molekul

heme inilah zat besi melekat dan menghantarkan oksigen serta karbondioksida melalui darah, zat ini pula yang menjadikan

darah kita berwarna merah.

Hemoglobin juga berperan penting dalam mempertahankan bentuk sel darah yang bikonkaf, jika terjadi gangguan

pada bentuk sel darah ini, maka keluwesan sel darah merah dalam melewati kapiler jadi kurang maksimal. Hal inilah yang

menjadi alasan mengapa kekurangan zat besi bisa mengakibatkan anemia. Nilai normal hemoglobin adalah sebagai berikut :

Anak-anak 1113 gr/dl

Lelaki dewasa 1418 gr/dl

Wanita dewasa 1216 gr/dl

Jika nilainya kurang dari nilai diatas bisa dikatakan anemia, dan apabila nilainya kelebihan akan mengakibatkan polinemis.

B. Struktur Mioglobin

Mioglobin(BM 16700, disingkat Mb) merupakan protein pengikat oksigen yang relatif sederhana, ditemukan

dalam konsentrasi yang besar pada tulang dan otot jantung, membuat jaringan ini berwarna merah yang berfungsi sebagai

penyimpan oksigen dan sebagai pembawa oksigen yang meningkatkan laju transpor oksigen dalam sel otot. Mamalia yang

menyelam seperti ikan paus yang menyelam dalam waktu lama, memiliki mioglobin dalam konsentrasi tinggi dalam ototnya.

Protein seperti mioglobin juga banyak ditemukan pada organisme sel tunggal. Mioglobin merupakan polipeptida tunggal

dengan 153 residu asam amino dan satu molekul heme. Komponen protein dari mioglobin yang disebut globin, merupakan

rantai polipeptida tunggal yang berisi delapan -heliks (Gambar 1). Sekitar 78% residu asam amino dari protein ditemukan

dalam -heliks ini.


2/3

Gambar 1. Struktur mioglobin. Segmen delapan -heliks (terlihat sebagai silinder) diberi label A sampai H. Residu non

heliks pada lipatan diberi label AB, CD, EF dan seterusnya menandakan segmen yang disambung. Heme terikat pada ruang

yang terbentuk oleh heliks E dan F, meskipun residu asam amino dari segmen lain juga berpartisipasi

Lipatan rantai globin membentuk celah yang hampir terisi gugus heme. Heme bebas [Fe2+] mempunyai afinitas tinggi

terhadap O2 dan dioksidasi searah membentuk hematin [Fe3+]. Hematin tidak dapat mengikat O2. Interaksi nonkovalen

antara sisi asam amino rantai dan cincin porfirin nonpolar yang mengandung celah sisi ikat oksigen meningkatkan afinitas

heme terhadap O2. Peningkatan afinitas melindungi Fe2+ dari oksidasi dan memungkinkan pengikatan oksigen yang

reversibel. Semua asam amino yang berinteraksi dengan heme nonpolar kecuali dua histidin, yang berikatan langsung

dengan atom besi heme dan histidin yang lain menstabilkan sisi ikat oksigen. Ketika oksigen terikat pada heme bebas, aksis

dari molekul oksigen posisinya pada sudut ikatan Fe-O (Gambar 2a), berlawanan dengan hal ini, ketika CO2 berikatan

dengan heme bebas Fe, C dan O berada pada garis lurus (Gambar 2b). Kedua kasus tersebut mencerminkan geometri orbital

hibridisasi masing-masing ligan. Pada mioglobin, His64 (His E7), pada sisi ikat O2 heme, terlalu jauh untuk berkoordinasi

dengan heme besi, tetapi berinteraksi dengan ligan yang terikat pada heme. Residu ini disebut distal hi s, yang tidak berefek

pada pengikatan oksigen (Gambar 2c) tetapi dapat menghalangi pengikatan linier CO, menjelaskan pengurangan pengikatan

CO ke heme.

Gambar 2. Efek sterik pengikatan ligan ke heme pada mioglobin. (a) Oksigen terikat pada heme dengan O2 (b) Karbon

dioksida terikat pada heme bebas. (c) Ilustrasi yang memperlihatkan susunan residu asam amino mengelilingi heme

mioglobin. Pengikatan O2 merupakan ikatan hidrogen pada distal His, His E7 (His64), yang memfasilitasi pengikatan O2

Pada satu waktu atau yang lain, semua orang pernah mengalami sensasi sesaat harus berhenti, "menangkap nafas," hingga

cukup O2 dapat diserap oleh paru-paru dan diangkut melalui aliran darah. Bayangkan apa jadinya kehidupan jika kita harus

bergantung hanya pada paru-paru dan air dalam darah kita untuk mengangkut oksigen melalui tubuh kita.

O2 hanya sedikit larut (


3/3

Di tengah-tengah heme adalah Fe (II) atom. Empat dari enam koordinasi situs sekitar atom ini ditempati oleh atom

nitrogen dari cincin porfirin planar. Situs koordinasi kelima ditempati oleh atom nitrogen dari rantai samping histidin pada

salah satu asam amino dalam protein. Situs koordinasi terakhir adalah tersedia untuk mengikat molekul O2. Oleh karena

itu heme adalah bagian oksigen pembawa dari molekul hemoglobin dan mioglobin. Hal ini menimbulkan pertanyaan: Apa

fungsi dari protein globular atau "globin" sebagian dari molekul-molekul?

Struktur mioglobin menunjukkan bahwa kelompok heme pembawa oksigen yang terkubur di dalam bagian protein molekul

ini, yang membuat pasangan kelompok hemes dari datang terlalu dekat bersama-sama. Hal ini penting, karena protein ini

perlu untuk mengikat O2 reversibel dan Fe (II) heme, dengan sendirinya, tidak bisa melakukan ini. Ketika tidak ada globin

untuk melindungi heme, bereaksi dengan oksigen membentuk teroksidasi Fe (II I) atom bukan sebuah Fe (II)-O2 kompleks.

Hemoglobin terdiri dari empat rantai protein, masing-masing tentang ukuran molekul myoglobin, yang melipat untuk

memberikan struktur yang terlihat sangat mirip dengan mioglobin. Dengan demikian, hemoglobin memiliki empat

kelompok heme terpisah yang dapat mengikat molekul O2. Meskipun jarak antara atom besi dalam hemoglobin hemes

berdekatan sangat besar antara 250 dan 370 nm tindakan mengikat molekul O2 di salah satu dari empat hemes dalam

hemoglobin mengarah ke peningkatan yang signifikan dalam afinitas untuk mengikat O2 pada yang lain hemes.

Ini interaksi kerjasama antara situs mengikat berbeda membuat hemoglobin protein oksigen transportasi luar biasa baik

karena memungkinkan molekul untuk mengambil sebagai oksigen sebanyak mungkin sekali tekanan parsial gas inimencapai tingkat ambang batas tertentu, dan kemudian melepaskan oksigen sebanyak mungkin ketika tekanan parsial O2

turun secara signifikan di bawah level ini ambang batas. Para hemes jauh terlalu jauh untuk berinteraksi langsung. Tapi,

perubahan yang terjadi pada struktur globin yang mengelilingi heme ketika mengambil sebuah molekul O2 secara mekanis

ditransmisikan ke globins lain protein ini. Perubahan ini membawa sinyal yang memfasilitasi keuntungan atau kerugian dari

molekul O2 oleh hemes lainnya.

Gambar dari struktur protein sering menyampaikan kesan tetap, struktur kaku, di mana sisi-rantai residu asam amino

terkunci pada posisinya. Tidak ada yang bisa jauh dari kebenaran. Perubahan yang terjadi dalam struktur hemoglobin

ketika oksigen mengikat hemes begitu besar bahwa kristal hemoglobin terdeoksigenasi hancur bila terkena oksigen. Bukti

lebih lanjut untuk fleksibilitas protein dapat diperoleh dengan mencatat bahwa tidak ada jalan dalam struktur kristal

myoglobin dan hemoglobin sepanjang yang molekul O2 dapat melakukan perjalanan untuk mencapai kelompok heme.

Fakta bahwa protein ini reversibel mengikat oksigen menunjukkan bahwa mereka harus menjalani perubahan sederhanadalam perubahan konformasi mereka yang telah disebut gerakan pernapasan. yang membuka dan kemudian menutup

jalur sepanjang yang molekul O2 perjalanan karena memasuki protein. Simulasi komputer dari gerakan dalam protein

menunjukkan bahwa interior protein memiliki "fluiditas," signifikan dengan kelompok-kelompok yang bergerak dalam

protein sebanyak 20 nm.

Documents

Struktur mioglobin.docx