ASAM AMINO, PEPTIDA DAN PROTEIN
Dr. H. JIMMI COPRIADY, M.Si
ASAM AMINO
Asam amino dapat diperoleh dari hidrolisis protein dengan katalisator asam
Protein + H2O + H+ Asam amino Struktur umum asam amino
R= gugus samping
perbedaan antar asam amino terletak pada gugus samping (mempengaruhi kelarutan)
Beberapa asam amino dalam protein:
Nama Singkatan Struktur gugus R
Alanin Ala CH3 -
arginin Arg H2N-C-NH-CH2-CH2-CH2- NH
asparagin asp H2N-CO-CH2-
COOH
CH2N
R
H
Beberapa asam amino dalam protein
Nama singkatan Struktur gugus R
Asam aspartat asp HOOCCH2 -
Sistein cys HSCH2 -
Asam glutamat glu HOOC-CH2-CH2 -
Glutamin gln H2N-CO-CH2-CH2 -
Glisin gly H-
Leusina Leu (CH3)2 –CH-CH2 -
Lisin Lys H2N-(CH2)4 -
metionin met CH3-S-CH2-CH2-
Serin ser HO-CH2-Treonin thr CH3-CH-
OH
valin val (CH3)2CH-
Asam amino menunjukkan sifat fisis yang tidak biasa layaknya senyawa-senyawa organik lainnya:
1. Mempunyai titik leleh tinggi >200oC, sedangkan senyawa organik dengan bobot molekul sekitar itu berupa cairan pada suhu kamar (titik leleh < 200oC)
2. Larut dalam air dan pelarut polar lain, tetapi tidak larut dalam pelarut non polar
3. Mempunyai momen dipol yang besar
4. Bersifat kurang asam dibandingkan dengan sebagian besar asam karboksilat dan kurang basa dibandingkan dengan sebagian besar amina
Sifat-sifat yang tidak biasa ini disebabkan karena:
Asam amino mengandung gugus amina yang bersifat basa dan gugus karboksilat yang bersifat asam dalam molekul yang sama.
Karena itu akan terjadi reaksi asam basa internal yang menghasilkan suatu ion dipolar yang disebut zwitter ion
Karena terjadinya muatan ion, suatu asam amino mempunyai banyak sifat garam
COOH COO-
H2N – C – H H3N+ – C – H
R R
suatu ion dipolar
Asam amino esensial Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak
dapat dibuat oleh organisme, karenanya makanan harus mengandung asam amino itu untuk dibuat protein oleh organisme
Dari 20 asam amino ada 10 asam amino esensial yaitu: valin, lesin, isolesin, treonin, fenilalanin, triptophan, lisin, arginin,histidin dan metionin
Sintesis asam amino
TIDAK DIFOKUSKAN
(HANYA FOTOKOPI HANDOUT)
Pengaruh gugus samping Berdasarkan atas struktur gugus samping asam amino dapat dibedakan
menjadi: Asam amino asam (2 asam amino) asam Asam amino basa (3 asam amino) basa Asam amino alifatik (6 asam amino) Asam amino hidroksil (2 asam amino) Asam amino amida (2 asam amino) netral Asam amino aromatik (3 asam amino) Asam amino belerang (2 asam amino)
Rantai samping asam amino-asam amino yang membentuk protein menentukan sifat/interaksi protein dengan lingkungannya Ex: protein yang tersusun dari asam amino” polar seperti hormon akan larut dalam air
protein yang tersusun dari asam amino” non polar seperti otot tidak larut dalam air
Reaksi-Reaksi Asam AminoA. Keamfoteran Asam Amino
Asam amino (dalam bentuk ion dipolar) dapat bereaksi baik dengan asam (menghasilkan kation) maupun basa (menghasilkan anion)
Titik isoelektrik (TI) adalah pH di mana ion dipolar itu secara listrik netral dan tidak bermigrasi ke anoda maupun katoda. TI bergantung pada keasaman atau kebasaan suatu rantai samping.
TI asam amino netral (ex: Alanin) Apabila alanin dilarutkan dalam air, maka terjadilah kesetimbangan sebagai
berikut: COO- COO-
H3N+ – C – H + H2O H2N – C – H + H3O+
CH3 CH3
tak bermuatan netto muatan negatif netto
Apabila pada larutan ini diberi asam, akan memperbesar jumlah H3O+, akibatnya kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri
Pada pH tertentu akan dijumpai keadaan dimana semua alanin memiliki struktur sebagai ion dipol disebut sebagai titik isoelektrik
TI asam amino asam (ex: asam glutamat) Apabila asam glutamat dilarutkan dalam air, maka
terjadilah kesetimbangan sebagai berikut: COO- COO-
H3N+ – C – H + H2O H2N – C – H + H3O+
HOOC-CH2CH2 -OOCCH2CH2
tak bermuatan netto muatan negatif netto
Apabila pada larutan ini diberi asam, akan memperbesar jumlah H3O+, akibatnya kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri
Pada pH tertentu akan dijumpai keadaan dimana semua asam glutamat memiliki struktur sebagai ion dipol disebut sebagai titik isoelektrik.
Titik isoelektrik asam amino basa (ex: lisin) Apabila lisin dilarutkan dalam air maka terjadilah
kesetimbangan sebagai berikut: COO- COO-
H3N+ – C – H + H2O H3N+ – C – H + OH-
(CH2)4NH2 (CH2)4NH3+
tak bermuatan netto muatan positif netto
Apabila pada larutan ini diberi basa, maka akan terjadi penambahan jumlah ion OH-, akibatnya kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri
Pada pH tertentu akan dijumpai keadaan dimana semua lisin memiliki struktur sebagai ion dipol disebut sebagai titik isoelektrik
Titik isoelektrik beberapa asam aminoNama Struktur Titik isoelektrik
Netral
Alanin
Glutamin
H3C-CH-COOH NH2
H2N-CO-CH2-CH2CH-COOH
NH2
6,00
5,65
Asam
Asam glutamat
Asam aspartat
HO2C-CH2-CH2-CH-COOH
NH2
HO2C-CH2-CH-COOH
NH2
3,22
2,77
Basa
Lisin
Arginin
H2N(CH2)4-CH-COOH
NH2
H2N-C-NH(CH2)3-CH-COOH
NH NH2
9,74
10,76
B. Asilasi Asam Amino
→ Menggunakan suatu halida asam atau anhidrida asetat.
→ Satu atom H pada gugus amina (─NH2) diubah menjadi gugus asil (─COCH3).
C. Reaksi dengan Ninhidrin
→ Uji asam amino (uji positif: biru-ungu)
PEPTIDA Peptida adalah senyawa amida yang dibentuk dari dua atau lebih
asam amino dan dihubungkan oleh ikatan peptida.
H2N-CH-COOH + H2N-CH2-COOH → H2N-CH-CO--NH-CH2-COOH
CH3 CH3 ik. peptida alanin glisin alanilglisin (suatu dipeptida)
Peptida yang terdiri dari 3 asam amino disebut tripeptida, 4 asam amino tetrapeptida, 5 asam amino pentapeptida dst.
Menurut perjanjian yang dikatakan senyawa peptida adalah apabila senyawa tersebut tersusun dari 2 s/d 50 unit asam amino, sedangkan senyawa yang tersusun dari > 50 unit asam amino disebut PROTEIN.
Tata Nama Peptida Untuk asam amino yang gugus karboksilnya bereaksi dengan -NH2 diberi akhiran
–il dan urutan penamaan dimulai dari residu N-ujung Ex: 1. H2N-CH-CO-NH-CH-COOH 2. H2N-CH-CO-NH-CH2-CO-NH-CH-COOH
CH3 CH2CO2H CH3 (CH2)4NH2 alanilasamaspartat alanilglisillisin
(ala-asp) (ala-gly-phe)
Urutan residu asam amino sangat mempengaruhi aktifitas dari senyawa peptida atau protein
Sebagai contoh: Arg-pro-pro-gly-phe-ser-pro-phe-arg Bradikinin (nonapeptida) –
dihasilkan dlm aliran darah dari proteinalfa-2-globulinArg-pro-pro-gly-phe-ser-phe-arg Baguskinin (oktapeptida)
Bradikinin dapat menurunkan tekanan darah, dia dapat membuat pembuluh darah mengembang, sehingga aliran darah meluas dan tekanan menurun, sedangkan Baguskinin tidak aktif.
Tyr-gly-gly-phe-met enfekalin metionin Tyr-gly-gly-phe-leu enfekalin lesin dihasilkan oleh tubuh
Pentapeptida yang berperan di dalam otak yang berhubungan dengan perasaan (emosi)-perasaan riang atau senang dan meredakan rasa sakit
Penetapan Struktur PeptidaPenetapan struktur peptida dapat dilakukan dengan cara analisis residu ujung.
Reagensia Sanger (1-fluoro-2,4-dinitrobenzen)
Dapat diisolasi dan diidentifikasi
NO2
F + H2N-CH-C-O2N
O
R
O2N
NO2
..-
F
NH-CH-CO-
H R
+
NH-CH-CO-
NO2
O2N
RR
O2N
NO2
NH-CH-COOHhidrolisis
Asam amino N-ujungBerwarna kuning merah
Reagensia Edman (fenil isotiosianat)
N=C=S + H2N-C-H..
lebih elektronegatif R'
C=O
C-R''
NH
PEPTIDA
..N-C-NH-CH-C-NH-CH-
SH
R' O R''
PEPTIDA- +
PEPTIDA
OR'
S
NH-C-NH-CH-C---NH-CH-
+ H+ / Asam tidak berair
R''
R''
NH-C-NH-CH-C-NH-CH-
S
R' OH
PEPTIDA+-
..NH
CN
C CH
-R'
HS
OHNH
CH-R''
C=O
PEPTIDA
..
+
+
PEPTIDA
C=O
CH-R''
NH2 OH
S
-R'NHC
N
C CH
NHC
N
C CH
-R'
S
NH2
CH-R''
C=O
PEPTIDA
O
-H+
turunan asam amino feniltiohidantoin (PHT)
dipisahkan dan identifikasi dengan kromatografi
+
Analisis peptida dengan menggunakan enzim (bersifat spesifik)
Suatu polipeptida biasanya dihidrolisis menjadi pecahan-pecahan yang lebih kecil untuk menetapkan rentetan dalam asam amino.
Campuran hidrolisis dipisah-pisahkan dan urutan residu asam amino dalam tiap pecahan ditentukan (misalnya dengan analisis gugus ujung)
Struktur pecahan-pecahan ditentukan seperti teka-teki jigsaw untuk memperoleh struktur keseluruhan
Ex.
Suatu pentapeptida setelah dihidrolisis parsial menghasilkan tripeptida berikut: glu-arg-gly arg-gly-phe gly-glu-arg
Bagaimana struktur pentapeptida tersebut ?
Enzim yang biasa digunakan untuk memaksapisahkan ikatan peptida: kimotripsin R = tyr, phe, trp pepsin R’= tyr-phe-trp tripsin R = lys, arg sianogen bromidaR = met termolisin R’= ile-leu-val
Sintesis peptida
R-CO-Cl + R’NH2 R-CO-NHR’ cara langsung
Tetapi untuk peptida cara diatas tidak bisa dilakukan karena: asam amino dapat bergabung dengan berbagai cara Ex : phe + gly phe-phe gly-phe phe-gly gly-gly
Karena itu dalam sintesis peptida semua gugus reaktif harus diblokade, kecuali gugus amino dan gugus karboksil yang diinginkan saja yang bebas sehingga reaksi dapat dikendalikan
Ex. Sintesis dipeptida ala-gly
H2N-CH-COOH H2N-CH2-COOH
CH3
diblokade
H2N-CH-COOH +
CH3
diblokade
CH2-O-C-NH-CH-C-OH + Cl=C-O-C2H5
O CH3 O
..Tidak bisa lagi menyerang
diaktifkanetilkloroformat
CH2-O-C-Cl
O
benzilkloroformat-HCl
..
OO
CH2-O-C-NH-CH-C-O-C-O-C2H5 + NH2-CH2-COOH
OCH3
Glysin
CH3
CH2-O-C-NH-CH-C-NH-CH2-COOH
O O
..
ala-gly yang gugus aminonya diblokade
H2, Pd
O
NH2-CH-C-NH-CH2-COOH
CH3
ala-gly
Sintesis peptida fase padat
Menggunakan resin polistiren yang mengandung p-(klorometil)stiren
Dalam sintesis ini resin menahan amino C-ujung pada gugus karboksilnya .
Gugus amino dari asam amino pertama diblokade dengan t-butiloksikarbonil
CHCH2 CHCH2x
CH2Cl
CH2Cl
Resin
Sintesis ala-gly
H2N-CH-C-OHblokade
(CH3)3-C-O-C-Cl
H O
O
t-butilkloroformat
-HCl (CH3)3-C-O-C-NH-CH2-C-OH + CH2-Cl resin -HCl
O O
O O
(CH3)3-C-O-C-NH-CH2-C-O- CH2---resin
+ asam tak berairuntuk membuang gugus pemblokade
H2N-CH2-C-O- CH2---resin gly
O
(CH3)3-C-O-C-NH-CH-C-OH
O CH3 O
diaktifkan
(CH3)3-C-O-C-NH-CH-C-NH-CH2-C-O-CH2---resin
O CH3 O O
+HF
CH3 O O
H2N-CH-C-NH-CH2-C-OH ala-gly
Biosintesis Peptida
Dilaksanakan oleh asam ribonukleat (RNA) dan enzim RNA disintesis dalam inti sel dibawah pengarahan DNA
mRNA ---- RNA pesuruh---disintesis dibawah pengarahan DNA dalam inti sel bertindak sebagai cetakan-kerja utk sintesis rantai
protein r RNA ---- RNA ribosomal---- bertindak sebagai sebagai tempat
langsungkannya sintesis protein T RNA ---- RNA transport--- bertindak sebagai suatu pembawa asam amino
spesifik untuk pembentukan suatu rantai polipeptida
M-RNA yang disintesis diinti sel, keluar dari inti dan melekat pada ribosom (tempat sintesis protein), kemudian t-RNA yang membawa asam amino juga melekat pada ribosom----- terjadilah proses sintesis
basa basa basa basa
mRNA -- cetakan untuk protein yang akan dibentuk Guanin (G) Sitosin (S) m RNA Urasil (U) Adenin (A)deret tiga basaberurutan (kodon) deret basa pada mRNA merupakan kode yang menentukan urutan dimasukkannya ex : basa UUU = masuk fenilalanin asam amino-asam amino pada protein UUA = leusin dst yang sedabg tumbuh
t RNA yang membawa asam amino mampu mengenali tempat yang cocok karena ia mempunyai/mengemban suatu antikodon (deret tiga basa yang komplementer dengan mRNA)
Protein1. Klasifikasi Protein
Apabila dilihat dari unsur penyusunnya protein dibagi dalam:
A. Protein sederhana
B. Protein majemuk
Protein sederhana apabila dihidrolisis sempurna akan menghasilkan hanya alfa-asam amino seperti albumin dan globulin
Protein majemuk adalah protein yang mengandung gugus non protein di dalamnya seperti gugus gula, lipida, logam-logam dan ester fosfat.Protein golongan ini meliputi :
- nukleoprotein – bersenyawa dengan asam-asam nukleat
- lipoprotein - bersenyawa dengan lipid
- glikprotein - bersenyawa dengan glukosa
- fosfoprotein - bersenyawa dengan ester fosfat
Berdasarkan kelarutannya protein dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu:
A. Protein fibrosa yaitu protein yang tidak larut dalam air
termasuk dalam golongan ini adalah :
1. kolagen: terdapat dalam tulang, gigi dan kulit
2. keratin: terdapat dalam rambut, kuku, wol, kaya sistein
3. Miosin: dijumpai pada otot-otot yang berkontraksi
4. elastin: pada kulit, membentuk urat dan pembuluh darah
B. Protein globular yaitu protein yang larut dalam air atau air yang mengandung garam-garam tertentu. Yang masuk dalam golongan ini adalah:
1. albumin: albumin telur dan serum
2. globulin: globulin serum
3. histon: terdapat dalam jaringan kelenjer dan bersama-sama asam
nukleat; kaya akan lisin dan arginin
4. protamina
Struktur Protein Struktur primer rentetan asam amino-asam amino dalam suatu molekul protein dimana kemungkinan
adanya interaksi antara asam amino” dalam
protein tidak diperhatikan.Jika antaraksi antar asam amino diperhatikan akan ada struktur
sekunder, tersier dan kwartener. Struktur sekunder, tersier dan kwartener disebut struktur yang lebih tinggi dari protein
Urutan rantai samping dalam suatu protein menentukan struktur lebih tingginya (higher structur) yang terjadi oleh ikatan hidrogen dalam (internal), ikatan hidrogen luar (external), gaya van der wals, ik. Ion (jembatan garam), jembatan disulfida dll.
Struktur lebih tinggi dari protein
Struktur sekunder struktur protein yang memperkirakan adanya interaksi antara asam
amino” seperti bentuk spiral (heliks alfa) atau lembaran berlipat beta
Contoh struktur sekunder yang telah diketahui adalah keratin yg dijumpai dlm bulu. Bentuk spiral ini menghasilkan produk yg kuat, lunak (lentur) dan bersifat serat.
Struktur tersier
Antaraksi lebih lanjut dari struktur sekunder seperti terlipatnya kerangka untuk membentuk suatu bulatan disebut struktur tersier
Contoh struktur tersier terdapat pada myoglobin (tdd 153 unit asam amino) yaitu protein penyimpan oksigen berbentuk bola (globular) pada otot mamalia
Struktur kwartener
Antaraksi antara sub unit tertentu seperti antara globin-globin dalam hemoglobin disebut struktur kwartener.
Hemoglobin merupakan protein globular pengangkut oksigen dalam darah. Molekul hemoglobin mempunyai 574 residu asam amino. Bagian protein dari haemoglobin tdd dr empat rantai peptida.
Sumber-sumber protein
1. Telur
Telur merupakan sumber makanan yang banyak dimanfaatkan manusia. Bahan makanan ini mengandung protein, lemak, vitamin dan beberapa mineral. Kandungan penyusun protein telur dapat dibagi ke dalam protein putih telur dan protein kuning telur.
2. Daging
Sebagai sumber protein dalam bahan makanan daging memegang peranan yang penting. Daging adalah bagian antara tulang dan kulit dari hewan spt sapi, babi, domba dll. Daging ini sebenarnya merupakan otot-otot yang berisi sel darah.
3. Susu
Susu merupakan larutan yang berisi protein, laktosa, mineral dan vitamin tertentu yang mengemulsi lemak dan kasein. Jika lemak dihilangkan dari susu akan diperoleh susu skim, sedangkan apabila kaseinnya diendapkan residu yang diperoleh disebut serum.
4. Pati dan kacang-kacangan
Disamping ditemukan dalam bahan makanan dari hewan, protein juga dapat diperoleh dalam bahan makanan dari tumbuh-tumbuhan.
Protein dari tumbuhan banyak yang bergabung dengan karbohidrat, lipida dan molekul lain.
Denaturasi Protein
Denaturasi suatu protein adalah hilangnya sifat-sifat struktur lebih tinggi oleh terkacaunya ikatan hidrogen dan gaya-gaya sekunder lain yang mengutuhkan molekul itu.
Akibat suatu denaturasi adalah hilangnya banyak sifat biologis protein itu.
Faktor-faktor yang menyebabkan denaturasi:
1. Pengaruh bahan kimia
2. Tekanan tinggi
3. Penyinaran sinar X dan ultraviolet
4. Pemanasan
Reaksi warna protein
1. Reaksi biuret
Reaksi biuret merupakan reaksi warna yang umum untuk gugus peptida (-CO-NH-) dan protein. Reaksi positif ditandai dengan terbentuknya warna ungu karena terbentuk senyawa komplek antara Cu2+ dan N dari molekul ikatan peptida. Banyaknya asam amino yang terikat pada ikatan peptida mempengaruhi warna reaksi ini. Senyawa dipeptida memberikan warna biru, tripeptida ungu dan tetrapeptida serta peptida komplek memberikan warna merah.
2. Reaksi xantoprotein
Reaksi warna xantoprotein dapat terjadi karena reaksi nitrasi pada cincin benzena dari asam amino penyusun protein. Test dinyatakan positif ditunjukkan dengan warna kuning yang disebabkan terbentuknya suatu senyawa polinitrobenzena dari asam amino protein. Reaksi ini positif utk protein yang mengandung asam amino dengan inti benzena misalnya tirosin, fenilalanin, triptofan.
3. Reaksi ninhidrinReaksi warna protein dengan ninhidrin menunjukkan positif
bila memberikan warna biru atau ungu.
4. Reaksi millonPereaksi millon melibatkan penambahan senyawa Hg ke
dalam protein sehingga pada penambahan logam ini akan menghasilkan endapan putih dari senyawa merkuri. Untuk protein yang mengandung tirosin atau triptofan penambahan pereaksi millon memberikan warna merah. Namun pereaksi ini tdk spesifik karena juga memberikan test positif warna merah dengan adanya senyawa fenol.
5. Reaksi Hopkin-coleReaksi warna protein ini menunjukkan positif apabila
ditandai terbentuknya cincin ungu pada bidang batas antara larutan protein dengan pereaksi. Pembentukan cincin ini dikarenakan terbentuknya kondensasi 2 inti indol dari triptofan dengan aldehid. Aldehid disini diperoleh dari asam glioksalat yang dipakai untuk test adamkiewicz-hopkins.