ko_bu_tiah

BAB I

PENDAHULUAN

I. A Latar Belakang

Asam amino adalah senyawa yang memiliki gugus amino (-NH2) dan asam karboksilat

(-CO2H) pada molekul yang sama. Tetapi bagi kimiawan, istilah ini biasanya diartikan sebagai

asam amino yang terbentuk dan digunakan dalam makhluk hidup. Bab ini dimulai dengan

membahas struktur dan kimia asam amino alami.

Kemudian akan kita lihat bagaimana kombinasi asam amino alami membentuk molekul

besar (peptida), dan molekul yang lebih besar lagi (protein). Selain itu akan disinggung pula

beberapa peptida dan protein penting yang menjelaskan hubungan antara struktur molekul dan

fungsi faali.

I. B Tujuan Penulisan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam tugas makalah ini adalah :

Agar mengetahui perubahan yang terjadi di sekitar kita

Untuk lebih memahami Ilmu Kimia Organik secara umum, khususnya dalam materi

Asam Amino dan Peptida

Lebih menyadari pentingnya pendidikan, melatih kami dalam pembuatan-pembuatan

makalah secara kelompok, sehingga menjadi bekal bagi masa yang akan datang.

Untuk memenuhi syarat tugas dari mata kuliah Kimia Organik pada semester dua oleh

dosen Dr. Tiah Rachmatiah, M.Si.,Apt

Asam Amino & Peptida Farmasi 2013, ISTN

I. C Metode Penulisan

Metode penulisan yang digunakan untuk penulisan makalah ini berdasarkan pada :

1. Studi kepustakaan (Morryson and Boyd “Amino Acid and Proteins” Hal

2. Studi kepustakaan (Fessenden & Fessenden Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid II Bab

19 “Asam Amino dan Protein ; Hal 363 – 377)

I. D Rumusan Masalah

Berdasarkan keseluruhan kajian teoritis dan hasil Studi yang kami rangkum pada uraian

latar belakang di atas, maka permasalahan yang dapat kami tentukan dalam rumusan masalah

pada makalah ini seperti :

1. Menentukan asam amino dan peptida.

2. Membuat pemahaman tentang asam amino dan peptida.

I. E Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang terdapat dalam makalah ini yaitu tentang asam amino

(rantai samping alifatik, rantai samping hidrosiklik, rantai samping aromatik, rantai samping

asam dan basa, rantai samping amida, rantai samping mengandung belerang), stereoisomer, ion

zwitter, titik isolistrik dan peptida.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Protein termasuk dalam kelompok senyawa yang terpenting dalam organisme hewan.

Sesuai dengan peranan ini, kata protein berasal dari kata Yunani proteios, yang artinya

“pertama”. Protein adalah poliamida, dan hidrolisis protein menghasilkan asam-asam amino.

O O

NHCHC NHCHC H2O, H+ H2NCHCO2H +H2NCHCO2H dst. kalor

R R’ R R’Suatu protein asam-asam amino

Hanya dua puluh asam amino yang lazim dijumpai dalam protein tumbuhan dan hewan,

namun kedua puluh asam amino ini dapat digabungkan menurut berbagai macam cara. Pertama-

tama akan dibahas asam amino, kemudian bagaimana kombinasi asam-asam ini dapat

menghasilkan produk yang begitu beranekaragam.

II. A Struktur Asam Amino

Asam-asam amino yang terdapat dalam protein adalah asam α-aminokarboksilat. Variasi

dalam struktur monomer-monomer ini terjadi dalam rantai samping.

CO2HGugus α-amino

H2N C H variasi struktur terjadi dalam rantai samping R

Asam amino tersederhana adalah asam aminoasetat (H2NCH2CO2H), yang disebut glisina

(glycine), yang tidak memiliki rantai samping dan karena itu tidak mengandung satu karbon


kiral. Semua asam amino lain memiliki rantai samping, dan karena itu karbon α-nya bersifat

kiral. Asam amino yang berasal dari protein termasuk dalam deret-L – artinya, gugus-gugus di

sekeliling karbon α mempunyai konfigurasi yang sama seperti dalam L-gliseraldehida. (Fakta

yang menarik adalah bahwa asam α-amino rasemik ditemui dalam meteorit berkarbon tertentu).

CHO CO2H HO C H H2N C H

CH2OH R L-gliseraldehida suatu asam L-amino

Asam amino tidak selalu bersifat seperti senyawa-senyawa organik. Misalnya, titik lelehnya di

atas 200oC, sedangkan kebanyakan senyawa organik dengan bobot molekul sekitar itu berupa

cairan pada temperatur kamar. Asam amino larut dalam air dan pelarut polar lain, tetapi tidak

larut dalam pelarut nonpolar seperti dietil eter atau benzena. Asam amino mempunyai momen

dipol yang besar. Juga, mereka kurang bersifat asam dibandingkan sebagian besar asam

karboksilat dan kurang basa dibandingkan sebagian besar amina.

CO2H

RCO2H RNH2 H2NCH pKa = 5 5 pKb = 5 4 R pKa = 5 10 pKb = > 12

Mengapa asam amino menunjukkan sifat-sifat yang tak biasa ini? Karena suatu asam amino

mengandung suatu gugus amino yang bersifat basa dan gugus karboksil yang bersifat asam

dalam molekul yang sama. Suatu asam amino mengalami reaksi asam-basa internal yang


menghasilkan suatu ion dipolar, yang juga disebut zwitterion (dari kata Jerman zwitter,

“hibrida”). Karena terjadinya muatan ion, suatu asam amino mempunyai banyak sifat garam.

Tambahan pula, pKa suatu asam amino bukanlah pKa dari gugus – CO2H, melainkan dari gugus

-- NH3 + . pKb bukan dari gugus amino yang bersifat basa, melainkan dari gugus – CO2 – yang

bersifat basa sangat lemah.

CO2H CO2-

H2N C H H3N+ C H

R R suatu ion dipolar

TABEL 19.1 Asam Amino yang lazim terdapat dalam protein

Nama Singkatan Struktur

alanina ala CH3CHCO2H

NH2

arginina* arg H2NCNHCH2CH2CH2CHCO2H

NH NH2

asparagina asn O

H2NCCH2CHCO2H

NH2

asam aspartat asp HO2CCH2CHCO2H

NH2

sisteina (cysteine) cys HSCH2CHCO2H

NH2

asam glutamat glu HO2CCH2CH2CHCO2H

NH2


glutamina gln O

H2NCCH2CH2CHCO2H

NH2

glisina gly CH2CO2H

NH2

histidina* his

Tabel 19.1 memaparkan daftar lengkap kedua puluh asam amino yang lazim terdapat dalam protein. ˂Meskipun asam-asam amino berbeda dalam bentuk ion-ion dipolar (H3N+ ˗˗CH2CO2

-), struktur-struktur mereka biasanya diwakili oleh bentuk non ioniknya (H2NCH2CO2H), seperti ditunjukkan dalam tabel itu˃. Singkatan nama asam amino itu juga dimasukkan dalam tabel ini. Penggunaan singkatan ini akan dibahas nanti dalam bab ini.

II. B Asam amino esensial

Beberapa asam amino dapat disintesis oleh suatu organisme dari :persediaan” senyawa organiknya. Satu cara sintesis semacam itu adalah pengubahan suatu asam amino yang terdapat berlebih menjadi asam amino yang diinginkan oleh suatu reaksi transaminasi. Mekanisme untuk reaksi ini dipaparkan dalam Sub-Bab 11.6

GUGUS

Tidak semua asam amino dapat diperoleh dengan antarpengubahan (interkonversi) dari asam amino lain atau dengan sistesis dari senyawa lain dalam sistem binatang. Asam amino yang diperlukan untuk sintesis protein dan ini tidak disintesis sendiri oleh organisme itu tetapi harus terdapat dalam makanannya. Senyawa semacam ini dirujuk sebagai asam amino esensial. Asam amino yang esensial bergantung pada spesi hewan itu dan bahkan bergantung pada perbedaan individu.

Asam amino yang biasanya dianggap esensial untuk manusia diberi tanda bintang dalam tabel 19.1. Dari asam-asam amino ini, triptofan (tryptophan), fenilalanina, metionina, dan histidina dapat diubah secara enzimatik dari (R) ke (S) : jadi, suatu campuran resemik asam-asam amino ini dapat dimanfaatkan keseluruhannya. Asam amino esensial lain harus disediakan dalam konfigurasi (S)-nya dalam makanan untuk digunakan dalam biosintesis protein.


Suatu contoh perbedaan individu dalam kebutuhan akan asam amino, dapat dilihat pada tirosina. Asam amino ini tidak dianggap sebagai asam amino esensial karena, dalam kebanyakan orang, tirosina dapat disintesis dari fenilalanina. Sebagian kecil individu yang mewarisi suatu kondisi yang dikenal dengan fenilketonuria (PKU), yang artinya “fenil keton dalam urine”, tidak mempunyai enzime fenilalanina hidroksilasi yang diperlukan untuk pengubahan ini. Pada orang-orang tersebut, fenilalaninanya diubah menjadi asam fenilpiruvat. Makanan seorang penderita PKU harus mengandung tirosina dan banyaknya fenilalanina haruslah terbatas. Kalau tidak, akan menumpuk asam fenilpiruvat secara berlebihan dalam otak, yang menimbulkan keterbelakangan mental.

GUGUS

II. D Pentingnya struktur rantai-samping

Bagaimana polimer yang tersusun dari dua puluh asam amino yang mirip satu sama lain itu, dapat mempunyai anekaragam sifat? Sebagian jawabannya terletak pada sifat dasar rantai samping dalam asam-asam amino itu. Perhatikan dalam Tabel 19.1 bahwa beberapa asam amino mempunyai rantai samping yang mengandung gugus karboksil; senyawa ini dikelompokkan sebagian asam amino asam. Asam amino yang mengandung rantai samping dengan gugus amino dikelompokkan sebagai asam amino basa. Rantai samping asam dan basa ini membantu menetapkan struktur dan kereaktivan protein dalam mana mereka terdapat. Sisa asam amino dikelompokkan sebagai asam amino netral. Rantai samping asam amino netral juga penting. Misalnya, beberapa rantai samping mengandung ˗OH, ˗SH, atau gugus polar lain yang dapat berikatan-hidrogen, yang akan berperanan penting dalam struktur protein keseluruhan.

GUGUS

Karakter suatu protein berubah jika suatu gugus asam karboksilat dalam suatu rantai samping diubah menjadi amida. Perhatikan perbedaan dalam rantai-samping glutamina dan asam glutamat.

GUGUS


Rantai samping tiol dalam sisteina memainkan peranan yang unik dalam struktur protein. Tiol dapat bereaksi kopling oksidatif untuk menghasilkan disulfida (Sub-Bab 7.16). Kopling antara dua satuan sisteina ini menghasilkan suatu asam amino baru yang disebut sistina dan memberikan cara hubungan-silang rantai-rantai protein. “Pengeritingan rambut” (permanent wave) melibatkan pemutusan beberapa hubungan-silang S-S yang baru dalam posisi lain dari rantai protein.

Urutan asam amino dalam suatu molekul protein menentukan hubungan rantai samping satu sama lain dan karenanya menentukan bagaimana protein itu berinteraksi dengan dirinya dan dengan lingkungannya. Misalnya, suatu hormon atau protein lain yang larut dalam air mengandung banyak asam amino dengan rantai samping polar, sedangkan suatu protein otot yang tak larut mengandung lebih banyak asam amino dengan rantai-samping nonpolar.

Pentingnya rantai samping asam amino digambarkan oleh suatu penyakit yang dikenal dengan sebutan anemia sel-sabit (sickle-cell anemia). Beda antara hemoglobin normal dan hemoglobin sel sabit ialah bahwa suatu molekul protein terdiri dari 146 satuan asam amino, satu satuan tunggal telah diubah dari asam glutamat (dengan suatu rantai samping asam) menjadi valina (dengan rantai samping nonpolar). Galat kecil dalam proteinnya ini menyebabkan hemoglobin tersebut kurang larut dan dengan demikian kurang mampu menjalankan tugas mengangkut oksigen ke sel-sel tubuh seperti telah digariskan.

II. E Sintesis Asam Amino

Asam amino biasa merupakan senyawa yang agak sederhana, dan sintesis campuran rasemik dari kebanyakan asam amino ini dapat dicapai dengan teknik-teknik standar. Campuran rasemik kemudian dapat dipisahkan untuk menghasilkan asam amino enantiomer murni.

Sintesis Strecker dari asam amino, yang dikembangkan dalam tahun 1850, merupakan rentetan dua-tahap. Tahap pertama ialah reaksi antara suatu aldehida dan suatu campuran amonia dan HCN untuk menghasilkan suatu aminonitril. Hidrolisis aminonitril itu menghasilkan asam amino.

GUGUS

Jalur sintetik lain menuju asam amino ialah dengan aminasi suatu asam α-halo dengan amonia berlebih. (Perlu digunakan NH3 berlebih untuk menetralkan asam dan meminimalkan alkilasi-berlebih. Lihat Sub-Bab 15.5A).


GUGUS

Sintesis ftalimida Gabriel (Sub-Bab 15.5A) merupakan jalur yang lebih bagus sekali menuju asam amino. Keuntungan sintesis ini terhadap aminasi langsung ialah bahwa tidak terjadi alkilasi-berlebih.

GUGUS

Aminasi reduktif suatu asam α-keto merupakan suatu prosedur lain untuk memperoleh asam amino rasemat. (Ingat, gugus karboksil tidak mudah direduksi).

GUGUS

Reaksi-reaksi yang menghasilkan asam α-amino diringkaskan dalam Tabel 19.2.

II. F Reaksi Asam Amino

a.Keamfoteran Asam Amino

Suatu asam amino mengandung baik suatu ion karboksilat (-CO2-) maupun suatu ion amonium (-

NH3+) dalam sebuah molekul. Oleh karena itu asam amino bersifat amfoter : asam ini dapat

bereaksi dengan asam apapun dengan basa, masing-masing dengan menghasilkan suatu kation atau suatu anion.

GUGUS

Titik isolistrik. Mungkin orang mengira larutan berair dari apa yang disebut asam amino netral betul-betul bersifat netral. Namun larutan berair dari asam amino netral ini bersifat agak asam karena keasaman gugus –NH3

+ lebih kuat daripada kebasaan gugus –CO2-. Akibat perbedaan

dalam keasaman dan kebasaan ini adalah bahwa suatu larutan berair alanina mengandung lebih banyak anion asam amino daripada kation. Dapat kita katakan bahwa alanina mengemban muatan negatif netto dalam larutan berair.


GUGUS

Jika sedikit HCl atau asam lain ditambahkan ke dalam larutan alanina, kesetimbangan asam-basa bergeser sedemikian rupa sehingga muatan netto pada ion alanina menjadi nol. Pada pH di mana suatu asam tidak mengemban muatan ion netto didefinisikan sebagai titik isolistrik dari asam amino tersebut. Titik isolistrik alanina adalah 6,0.

GUGUS

Titik isolistrik dapat ditentukan dengan elektroforesis (electrophoresis), suatu proses untuk mengukur migrasi ion dalam suatu medan listrik. Proses ini dilakukan dengan menaruh larutan suatu asam amino berair pada suatu adsorben antara sepasang elektroda. Dalam sel ini anion bermigrasi ke arah elektroda positif dan kation ke arah elektroda negatif. Jika alanina atau asam amino netral lain dilarutkan dalam air biasa, ternyata terdapat migrasi netto ion asam amino ke arah elektroda positif. Pada titik isolistriknya, suatu asam amino tidak menunjukkan migrasi netto ke arah elektroda maupun dalam suatu sel elektroforesis.

GUGUS

Titik isolistrik dapat juga ditetapkan dengan titrasi. Gambar 19.1 meunjukkan kurva titrasi untuk titrasi kation bentuk dari glisina, H3N+ -CH2CO2H, dengan basa. Pada saat basa ditambahkan, ion yang terprotonkan sempurna diubah menjadi ion dipolar yang netral, H3N+ -CH2CO2

-. Bila separuh bentuk kation telah dinetralkan, pH akan sama dengan pK1 untuk reaksi itu.

GUGUS

Ketika lebih banyak basa ditambahkan, semua bentuk kation diubah menjadi ion dipolar yang netral. pH pada saat terjadinya hal ini adalah titik isolistrik (sekali lagi, rujuk Gambar 19.1). dengan penambahan basa yang lebih banyak lagi, ion dipolar diubah menjadi anion. Pada titik tengah, pH akan sama dengan pK2.

GUGUS

Titik isolistrik itu ditunjukkan pada kurva titrasi. Titik itu dapat juga dihitung sebagai rata-rata pK1 dan pK2.

Titik isolistrik pI = ...............................


Titik isolistrik suatu asam amino adalah suatu tetapan fisis. Nilainya beranekaragam, tetapi berada dalam salah satu dari tiga kisaran umum. Untuk suatu asam amino netral, titik isolistriknya, yang terutama bergantung pada harga pKa dan pKb dari gugus –NH3

+ dan –C02-

adalah sekitar 5,5 – 6,0.

Adanya gugus karboksil kedua dalam suatu asam amino asam berarti bahwa ada suatu gugus lain yang dapat berinteraksi dengan air. Suatu larutan air dari suatu asam amino asam jelas bersifat asam, dan ion asam aminonya mengemban muatan negatif netto.

GUGUS

Diperlukan konsentrasi H+lebih tinggi untuk memungkinkan asam amino asam sampai ke titik isolistriknya daripada yang diperlukan untuk asam amino netral. Titik isolistrik asam amino asam adalah berkisar pH = 3.

Suatu asam amino basa mempunyai gugus amino kedua yang bereksi dengan air membentuk suatu ion positif. Diperlukan ion-ion hidroksida untuk menetralkan asam amino basa dan untuk membawanya sampai ke titik isolistrik. Untuk asam amino basa titik isolistriknya terletak di atas pH = 7. Titik isolistrik ini berkisar antara 9-10. Titik isolistrik beberapa asam amino representatif dipaparkan dalam Tabel 19.3.


ko_bu_tiah

Documents