PROTEIN ASAM AMINO

PROTEIN ASAM AMINOPROTEIN PERKAKAS MOLEKULER SELPROTEIN berasal dari bahasa Yunani proteiosTempat pertama.Protein meliputi lebih dari 50% bobot kering sebagian besar sel, dan molekul ini sangat berguna sebagai alat bantu dalam hampir setiap hal yang dilakukan organisme (tabel 1)Gambaran umum fungsi proteinTable 1

3Protein digunakan untuk dukungan struktural, penyimpanan, transpor substansi lain, pengiriman signal dari satu bagian organisme ke bagian lain, pergerakan, dan pertahanan melawan substansi asing.

Selain itu, sebagai enzim, protein juga mengatur metabolisme dengan secara selektif mempercepat reaksi kimia di dalam sel.Protein merupakan molekul yang mempunyai struktur paling rumit. Seseuai dengan fungsinya yg beragam, molekul protein sangat beragam strukturnya, setiap jenis protein memiliki bentuk tiga dimensi atau konformasi yg unik.Meski beragam semua molekul protein merupakan polimer yg dibangun dari kumpulan 20 asam amino yg sama. Polimer asam amino disebut polipeptida. Suatu protein td satu atau lebih polipeptida yg terlipat dan terbelit PolipeptidaPolipeptida polimer asam amino yang dihubungkan dalam urutan yg spesifikProteinTerdiri dari satu atau lebih polipeptidaMonomer asam aminoAsam amino Molekul organik yang memiliki gugus karboksil dan gugus amino Bagian pusat asam amino tdp suatu asam atom karbon asimetrik. Keempat pasangan yg berbeda adalah gusus amino, gugus karboksil, atom hidrogen, dan berbagai gugus yg dismbolkan dng R. Gugus R itu, yg jg disebut rantai samping, berbeda dengan asam amino. Gb 2 menunjukkan ke 20 asam amino yg dignk oleh sel untuk membangun ribuan proteinnya. Disini ggs amino dan ggs karboksil semuanya digambarkan terionisasi.Gugus R bisa sesederhana seperti atom hidrogen, misal pd asam amino glisin (suatu asam amino yg tdk memiliki karbon asimetrik20 asam amino penyusun protein. Asam amino dikelelompokkan menurut sifat dan ciri rantai sampingnya (gugus R) warna putih.

OOHH3N+CCOOHCH3H3N+CHCOOCH3CH3CH3CCOOHH3N+CHCH3CH2CHH3N+CH3CH3CH2CHCHH3N+CCH3CH2CH2CH3N+HCOOCH2CH3N+HCOOCH2NHHCOOH3N+CCH2H2CH2NCCH2HCNonpolarGlycine (Gly)Alanine (Ala)Valine (Val)Leucine (Leu)Isoleucine (Ile)Methionine (Met)Phenylalanine (Phe)COOTryptophan (Trp)Proline (Pro)H3CFigure 2SO O

OOHCH2CCHH3N+OOH3N+OHCH3CHCCHOOSHCH2CHH3N+COOH3N+CCCH2OHHHHH3N+NH2CH2OCCCOONH2OCCH2CH2CCH3N+OOOPolarElectricallycharged OOCCH2CCH3N+HOOOOCCH2CCH3N+HOOCH2CH2CH2CH2NH3+CH2CCH3N+HOONH2CNH2+CH2CH2CH2CCH3N+HOOCH2NH+NHCH2CCH3N+HOOSerine (Ser)Threonine (Thr)Cysteine (Cys)Tyrosine(Tyr)Asparagine(Asn)Glutamine(Gln)AcidicBasicAspartic acid (Asp)Glutamic acid (Glu)Lysine (Lys)Arginine (Arg)Histidine (His)Sifat fisik dan kimia rantai samping akan menentukan karakteristik yg unik dari suatu asam amino ttt. Pd gb 2 asam amino dikelompokkan sesuai dng sifat rantai sampingnya. Satu kelompok td as amino dng rantai samping nonpolar, yg bersifat hidrofobik. Kelompok lain td asam amino dng rantai samping polar, yg bersifat hidrofilik. Asam amino bersifat asam atau asidik adalah asam amino dng rantai samping yg umumnya bermuatan negarif akibat kehadiran suatu gugus karboksil yg umumnya terurai pd pH seluler. Asam amino bersifat basa atau basik adalah asam amino dng rantai samping yg umumnya bermuatan positifBagaimana asam amino berikatan membentuk polimer?Ketika dua asam amino diposisikan sdmkan rupa shg ggs karboksil dari asam amino berdekatan dng ggs amino dari as amino yg lain, suatu enzim akan menyatukan kedua asam amino melalui reaksi dehidrasi. Ikatan kovalen yg dihslkan adalah ikatan peptida. Jk dilakukan berulang-ulang akan menghasilk polipeptida. (gb 3)Polimer asam amino Amino acidsAre linked by peptide bondsOHDESMOSOMESDESMOSOMESDESMOSOMES

OHCH2CNHCHOHOHOHPeptidebondOHOHOHHHHHHHHHHHHHNNNNNSHSide chainsSHOOOOOH2OCH2CH2CH2CH2CH2CCCCCCCCCCPeptidebondAmino end(N-terminus)Backbone(a)Figure 3(b) Carboxyl end(C-terminus)Pd salah ujung rantai polipeptida tdp satu ggs karboksil bebas. Dng dmk rantai tsb memiliki polaritas dng ujung amino (terminal N) dan ujung karboksil (terminal C).Urutan berulang atom-atom berwarna ungu pd gb 3 disebut tulang belakang polipeptida. Pd tl belakang berulang terikat berbagai macam tambahan, yg merupakan rantai samping asam amino.Panjang polipeptida berkisar mulai dari hanya bbrp monomer sampai keseribu atau lebih monomer Dua model konformasi protein

(a) A ribbon model(b) A space-filling modelGrooveGrooveFigure 4Konformasi fungsional suatu protein , lisozimLisozim tdp dlm keringat,saliva, air mata dan suatu enzim yg membantu mencegah infeksi dng cara mengikat dan memutus molekul spesifik pd permukaan berbagai jenis bakteri. Dalam pita lisozim terlihat bahwa rantai polipeptida tunggal yg digbk oleh pita melipat dan melilit untuk membentuk protein fungsional. Garis hitam menyimbolkan satu jenis ikatan kimia yg menstabilkan bentuk protein.Dalam model pengisian ruang menunjukkan bentuk keseluruhan lisozim adalah globular. Lekukan pd permukaan lisozim adalah bagian protein yg mengenali dan berikatan dng molekul target pd dinding bakteri.

Ketika sebuah sel mensintesis suatu polipeptida rantai itu umumnya melipat secara spontan untuk mengambil konformasi fungsional protein tsb. Pelipatan digerakkan dan diperkuat oleh pembentukan berbagai macam ikatan diantara bagian tsb. Dng dmk fungsi suatu protein kemampuan suatu protein reseptor untuk mengidentifikasi dan menyatu dengan suatu mesenjer kimia tertentu. Tdp tiga tingkatan struktur yg saling berimpitan- struktur primer, sekunder dan tertier

4 tingkatan struktur protein Struktur primer Adalah urutan uniknya yg td asam amino.Figure 5Amino acid subunits

+H3NAmino endoCarboxyl endocGlyProThrGlyThrGlyGluSeuLysCysProLeuMetValLysValLeuAspAlaValArgGlySerProAlaGlylleSerProPheHisGluHisAlaGluValValPheThrAlaAsnAspSerGlyProArgArgTyrThrlleAlaAlaLeuLeuSerProTyrSerTyrSerThrThrAlaValValThrAsnProLysGluThrLysSerTyrTrpLysAlaLeuGluLleAspGb 5. struktur primer protein. Urutan asam amino yg unik atau struktur primer dari enzim lisozim. Nama asam amino diberikan sesuai dng singkatan nama tiga huruf (rantai digambarkan dlm model berkelok-kelok untuk membuat keseluruhan urutan mudah dilihat. Bentuk lisozim sesungguhnya dpt dilihat pd gb 4. Rantai polipeptida yg td 129 asam aminoStruktur primer suatu protein yg tepat tdk ditentukan oleh ikatan acak asam amino akan tetapi oleh informasi genetik yg diwarisi.Perubahan yg sedikit sekalipun dlm struktur primer akan dpt mempengaruhi konformasi protein dan kemampuannya untuk digunakan. Gb 6Struktur hemoglobin dan penyakit anemia sel sabitFibers of abnormalhemoglobin deform cell into sickle shape.

Primary structureSecondaryand tertiarystructuresQuaternary structureFunctionRed bloodcell shapeHemoglobin AMolecules donot associatewith oneanother, eachcarries oxygen.Normal cells arefull of individualhemoglobinmolecules, eachcarrying oxygen 10 m10 m Primary structureSecondaryand tertiarystructuresQuaternary structureFunctionRed bloodcell shapeHemoglobin SMolecules interact with one another tocrystallize into a fiber, capacity to carry oxygen is greatly reduced. subunit subunit12345673456721Normal hemoglobinSickle-cell hemoglobin. . .. . .Figure 5.21Exposed hydrophobic regionValThrHisLeuProGlulGluValHisLeuThrProValGlu

OC helix pleated sheetAmino acidsubunitsNCH

COCNH

COH

RCNH

COH

CRNH

H

RCORCH

NH

COH

NCORCH

NH

H

CRCOCOCNH

H

RCCONH

H

CRCONH

RCH

CONH

H

CRCONH

RCH

CONH

H

CRCONH

H

CRNH

OOCNCRCH

OCH

RNH

OCRCH

NH

OCH

CRNH

CCNRH

OCH

CRNH

OCRCH

H

CRNH

COCNH

RCH

CONH

C

Struktur SekunderAdalah lilitan dan lipatan polipeptidaTermasuk helix and the lembaran berlipat-lipatH

H

Figure 5.20Struktur TertiarLapisan yg tumpang tindih diatas pola struktur sekunderSemua bentuk 3 dimensi polipeptidaPemutarbalikan tak beraturan dr ik antara rantai samping (ggs R) berbagai asam aminoCH2CH

OHOCHOCH2CH2NH3+C-OCH2OCH2SSCH2CHCH3CH3H3CH3CHydrophobic interactions and van der Waalsinteractions PolypeptidebackboneHyrdogenbondIonic bondCH2Disulfide bridgeStruktur quarternerDua atau lebih subunit polipeptida berhubungan membentuk struktur fungsional

PolypeptidechainCollagen Chains ChainsHemoglobinIronHemeStruktur quartener protein. Pd tingkatan ini dua atau lebih subunit polipeptida berhubungan untuk membentuk suatu protein fungsional.Kolagen adl proteinserat yg td 3 polipeptida heliks yg mengalami superlilitan untuk membentuk struktur pelintiran talidng kekuatan yg luar biasa. Meliputi 40% protein dlm tubuh manusia, kolagen menguatkan jar ikat pd kulit, tulang,ligamen, tendonHaemoglobin. Protein globular dng 4 subunit polipeptida, dua dari satu jenis () dan dua dari jenis lain (). 4 tingkatan struktur protein

+H3NAmino endAmino acidsubunitshelixTingkatan struktural dlm diagram transtiretin, suatu protein darah yg mengangkut hormon dan vitamin.Struktur primer adl urutan asam amino yg terikat scr kovalen dlm suatu polipeptidaStruktur sekunder adl pembengkokan dan pembentukan ikatan hidrogen dari suatu tl belakang polipeptida untuk membentuk dan lembaran berlipatStruktur tertier adl keseluruhan konformasi / bentuk suatu polipeptida stl diperkuat dng interaksi antara rantai samping / ggs R asam aminoStruktur quartener adl hub antara 2 atau lebih polipeptida yg menyusun suatu protein

Apa yg menentukan konformasi protein ?Konformasi Protein Tgt dari kondisi fisik dan kimia lingkungan proteinJika pH, konsentrasi garam,suhu, atau aspek lain dari lingkungan diubah, protein bisa terbuka dan kehilangan konformasi aslinya DenaturasiProtein kehilangan konformasi aslinya. Stl berubah bentuk protein terdenaturasi menjadi inaktif scr biologis. Agen pendenaturasi berupa bahan kimia yg mengganggu ikatan hidrogen, ik ionik dan jembatan disulfida yg mempertahankan bentuk protein

DenaturationRenaturationDenatured proteinNormal proteinFigure 5.22Asam nukleat polimer informasi Urutan asam amino suatu polipeptida diprogram oleh suatu unit penurunan sifat genetik yg dikenal dng gen. gen td DNA yg tmsk dlm senyawa asam nukleat.Peran asam nukleatTerdapat 2 jenis asam nukleat :Deoxyribonucleic acid (DNA)Ribonucleic acid (RNA)Asam nukleat adl molekul yg membuat organisme hidup dpt mereproduksi komponen kompleksnya dari generasi ke generasi berikutnya.DNA adl materi genetik yg diwarisi organisme dari orangtuanya. Suatu molekul DNA sangat panjang dan umumnya td ratusan atau bahkan ribuan gen.Untaian asam nukleat mrpk polimer nukleotida. Msng2 nukleotida td 3 bag : suatu molekul organik yg disbt basa nitrogen, suatu pentosa, dan ggs fosfat. Tdp dua basa nitrogen : pirimidin dan purin. Pirimidin memiliki cincin enam anggota yg td atom karbon dan atom nitrogen. Anggota pirimidin adlh sitosin (C), timin (T) dan urasil (U). Purin lebih besar dng cincin enam anggota yg menyatu dng cincin 5 anggota. Yg tmsk purin adl adenin (A) dan guanin (G). Pirimidin dan purin yg spesifik berbeda dlm ggs fungsional yg terikat ke cincinnya. A, G, S ditmk pd kedua asam nukleat. Timin DNA sdngkan urasil hanya ditmk pd RNA.

StruKtur asam NukleAtAsam nukleat polymer disebut polinukleotida(a) Polynucleotide, or nucleic acid

3C5 end5C3C5C3 endOHFigure 5.26 OOOOSetiap polinukleotidaTersusun oleh monomer yg disebut nukleotida

NitrogenousbaseNucleosideOOOOPCH25C3CPhosphategroupPentosesugar(b) NucleotideFigure 5.26 O Monomer nukleotida MonomerTersusun oleh nukleosida dan phosphat(c) Nucleoside componentsFigure 5.26 CHCHUracil (in RNA)URibose (in RNA)Nitrogenous bases Pyrimidines

CNNCOHNH2CHCHOCNHCHHNCOCCH3NHNCCHOOCytosineCThymine (in DNA)TNHCNCCNCCHNNH2ONHCNHHCCNNHCNH2AdenineAGuanineGPurinesOHOCH2HHHOHHOHOCH2HHHOHHPentose sugarsDeoxyribose (in DNA)Ribose (in RNA)OHOHCHCHUracil (in RNA)U453OHH2154321Directs RNA synthesisDirects protein synthesis through RNA

123 Synthesis of mRNA in the nucleusMovement of mRNA into cytoplasm via nuclear poreSynthesisof proteinNUCLEUSCYTOPLASMDNAmRNARibosomeAminoacidsPolypeptidemRNAFigure 5.25Gambaran umum secara diagramatis aliran informasi dalam suatu selPd sel eukariotik, DNA dlm nukleus memprogram produksi protein dlm sitoplasma dng cara mendikte sintesis RNA mesenjer (mRNA) yg berpindah ke sitoplasma dan berikatan dng ribosom. Ketika suatu ribosom bergerak di sepanjang mRNA, pesan genetik itu diterjemahkan menjadi suatu polipeptida dng urutan asam amino yg spesifik. Polimer nukleotidaPolimer NukleotidaTerbentuk oleh nukleotida yang dihubungkan oleh gusus OH pada ujung 3 karbon dari satu nukleotida dan phosphate pada ujung 5 karbon berikutnyaThe sequence of bases along a nucleotide polymerIs unique for each gene Heliks ganda dnaMolekul DNA selulerMempunyai 2 polinukleotida yang membentuk spiral disekitar suatu sumbu imajiner untuk membentuk heliks ganda The DNA double helixConsists of two antiparallel nucleotide strands

3 endSugar-phosphatebackboneBase pair (joined byhydrogen bonding)Old strandsNucleotideabout to be added to a new strandA3 end3 end5 endNewstrands 3 end5 end5 endFigure 5.27