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.