ASAM AMINO DAN PROTEIN Protein adalah poliamida, hidrolisis protein

menghasilkan asam-asam amino

NHCHC NHCHC

O O

H2O,H+

Kalor

R R'

H2N CH C

R

OH

O

+ H2N CH C

R'

OH

O

dst

Asam-asam amino

H2N CH C

R

OH

O

Struktur Umum Asam Amino

Variasi struktur terjadi pada rantai samping (R)

Gugus α-amino

MDA ‘05

Klasifikasi asam amino berdasarkan rantai samping…

Asam amino netral: Non polar: alanin, glisin, isoleusin, leusin, metionin,

fenilalanin, prolin, triptofan dan valin Polar: asparagin, sistein, glutamin, serin, treonin,

tirosin Asam amino basa: arginin, lisin, histidin Asam amino asam: asam aspartat, asam glutamat

Beberapa struktur asam amino

H2N CH C

CH2CH2CO2H

OH

O

H2N CH C

(CH2)4NH2

OH

O

H2N CH C

CH

OH

O

CH3

CH3

H2N CH C

CH2OH

OH

O

Asam glutamat

(AA asam)

Lisina

(AA basa)

Valina

(AA netral, R non polar)

Serina

(AA netral, R polar)

Pentingnya rantai samping….

Menentukan sifat protein secara keseluruhan baik struktur atau pun kelarutan

Protein yang mengandung AA dengan R memiliki gugus –OH, -SH atau gugus polar lain dapat berikatan hidrogen

Protein yang mengandung AA dengan R polar akan cenderung lebih mudah larut dalam pelarut polar, dsb

Asam amino esensial

H2N CH C

R

OH

O

+ C C

R'

OH

Oenzim transaminasi

banyak tahap

O

C C

R

OH

OO

+ H2N CH C

R'

OH

O

Asam amino dapat disintesis dari ”persediaan” senyawa organiknya berdasarkan reaksi transaminasi

Asam amino yang diperlukan untuk sintesis protein dan ini tidak dapat disintesis sendiri oleh organisme itu tetapi harus terdapat dalam makanannya disebut asam amino esensial

asam amino lama asam keto lama asam keto baru asam amino baru

Asam amino sebagai ion dipolar

Ion dipolar tidak bersifat seperti senyawa organik lainnya. Td tinggi > 200oC, larut dalam air dan pelarut polar, tidak larut

dalam pelarut non polar. Memiliki momen dipol yang besar Kurang asam dibandingkan sebagian besar asam karboksilat

dan kurang basa dibandingkan sebagian besar amina

Asam: melepaskan proton

H2N CH CO

R

O

H

Basa: menerima proton

H3N CH CO

R

O

Ion dipolar/zwitter ion

Ion dipolar bersifat amfoter…

H3N CH CO

R

O

+ H H3NCHCOH

R

O

kation

anion

NH2 CH CO

R

O

OH H2NCHCO

R

O

H2O

H

+ +

Titik Isolistrik

H3N CH C

CH3

O

O

+ H2O H2N CH C

CH3

O

O

+ H3O

Muatan akhir dari asam amino beragam sesuai dengan perubahan pH larutan

Mis. Alanin dalam larutan berair pH 7 mengemban muatan negatif netto

pH saat AA tidak bermuatan (muatan netto=0) disebut titik/pH isolistrik Titik isolistrik dapat ditentukan dengan elektroforesis dan titrasi Titik isolistrik AA asam sekitar pH 3, AA basa sekitar pH 9-10

Alanin pada pH 7

Reaksi asam aminoAsilasi

H3N CH C

CH3

O

O

+ CH3CH2OHH

H3N CH C

CH3

OCH2CH3

O

+ H2O

CH3COCCH3 + NH3CHCO2

CH2CH(CH3)2

O O

CH3C NHCHCO2H

CH2CH(CH3)2

O

+ CH3CO2H

Gugus amino dari asam amino dapat diasilasi dengan mudah dengan suatu halida asam atau anhidrida asam untuk menghasilkan amida

N-asil (produk) sering digunakan sebagai gugus blokade dalam sintesis

Anh asam asetat leusina N-asetileusin (85%) Esterifikasi

Reaksi dengan ninhidrin

AA bereaksi dengan ninhidrin membentuk produk ungu Ruhemann. Reaksi ini digunakan untuk mendeteksi adanya AA pada kertas kromatografi

O

O

OH

OH

H2NCH

R

CO2H

+

O

O

N

O

O

RCH

O

+ + CO2 + H2O

Ungu Ruhemann

Oksidasi sistein menjadi sistin

NH3

[O]

[H]O2CCHCH2S SCH2CHCO2

NH3NH3

2 HSCH2CHCO2

Sintesis asam amino

RCHCO2H

X

(1) NH2 RCHCO2H

NH2

(2) H

XCH(CO2C2H5)2(1) K ftalamida

(2) NaOC2H5, RX(3) H2O

RCHCO2H

NH2

O

RCH(1) NH3, -H2O

(2) HCN(3) H2O, H

RCHCO2H

NH2

O

RCCO2HH2, NH3, Pd

RCHCO2H

NH2

Reaksi substitusi Sintesis strecker

Aminasi reduktif

Peptida Yaitu amida yang dibentuk oleh 2 asam amino atau lebih Ikatan amida antara suatu gugus α-amino dari satu asam amino dan

gugus karboksil dari asam amino lain disebut ikatan peptida Contoh alanilglisin (dipeptida)

H2N CH C

CH3

OH

O

+ H2N CH2 C OH

O

- H2OH2N CH C

CH3

NH

O

CH2 C OH

O

Alanin glisin alanilglisin

alanin

Peptida lain yang berasal dari alanin dan glisin adalah glisilalanin

NH2 CH2 C

O

HN CH C

CH3

OH

O

Ikatan peptida

glisin

N-ujung di kiri

C-ujung di kanan

Ikatan dalam peptida

Ikatan amida memiliki karakter ikatan rangkap yang disebabkan oleh tumpang tindih parsial orbital p darigugus karbonil dengan pasangan elektron menyendiri dari nitrogen.

H3C N

O

H2C N

O

Ikatan dalam peptida

C

H2N

HR

C

O

N

H

C

H R

C

O

OH

Atom-atom yang terikat pada gugus karbonil dan pada N semuanya terletak dalam satu bidang, rantai samping R berada pada sisi yang berseberangan dari bidang itu

1,32 A

Panjang ikatan C-N yang lazim dalam amina adalah 1,47A

Penetapan struktur peptida Ahli kimia dapat menentukan banyaknya

residu asam amino, identitas residu asam amino dari suatu peptida dengan cara hidrolisis dan dilanjutkan dengan kromatografi atau elektroforesis

Untuk menetukan rentetan asam-asam amino dalam suatu peptida dapat dilakukan dengan cara analisis residu ujung

Analisis residu ujung (ujung N) Reagensia Edman

N C S + NH2CHC SISA PEPTIDA

O

HCl

CH3NO2

N

C

C

S

NH

CHR

O

+ SISA PEPTIDA

Fenil isotianat N-ujung

Suatu feniltiohidantoin

Ini hanya bisa dilakukan sampai sekitar 20-30 siklus, selanjutnya tidak akurat lagi, dikembangkan penaanilisis AA sequenator

Reagensia Sanger (1-flouro-2,4-dinitrobenzena)

NO2

FO2N

+ NH2CHC

R

SISA PEPTIDA

O

NO2

O2N NHCHC SISA PEPTIDA

O

R

H2O,H

NO2

O2N NHCHCOH

O

R

+ ASAM ASAM AMINO

Reagensia Sanger tidak dapat mendegradasi peptida menjadi satu asam amino tiap kali

Analisis residu C-ujung dengan enzim

NHCHCOH

O

R

SISA PEPTIDA + H2O

karboksipeptidase

NH2CHCOH

O

SISA PEPTIDA +

R

Rentetan asam amino Suatu polipeptida besar biasanya harus

dihidrolisis menjadi pecahan yang lebih kecil untuk menentukan rentetan asam-asam amino

Pecahan-pecahan residu asam amino ditentukan dengan analisi residu ujung

Selanjutnya residu-residu tersebut diurutkan

Contoh Bagaimana struktur pentapeptida yang

menghasilkan tripeptida berikut bila dihidrolis parsial?

gly-glu-arg glu-arg-gly arg-gly-phe

Jawab:

gly-glu-arg

glu-arg-gly

arg-gly-phe

Jadi penpeptida tersebut adalah gly-glu-arg-gly-phe

Enzim spesifik dan reagensia proteolitik untuk memaksa pisah ikatan peptida dalam

Kimotripsin: R= tyr, phe, trp Pepsin: R= tyr, phe, trp Tripsin: R= lys, arg BrCN: R= met Termolisin: R= ile,leu, val

Letak pemaksapisahan

NHCHC

R

NHCHC

R'

O O

Sintesis Peptida Sintesis amida biasa:

RCOCl + R’NH2 RCONHR’ Namun sintesis peptida secara langsung

menimbulkan masalah karena terdapat banyak cara asam-asam amino untuk bergabung

Gly + ala gly-ala atau ala-gly atau

gly-gly atau ala-ala Karena itu, maka gugus reaktif lain di blokade

(termasuk rantai samping)

Gugus blokade (umumnya gugus karbamat)

CH2OCCl + H2NCH2COH- HCl

O O

CH2OC

O

NHCH2COH

O

HNCH2COH

O O

ClCOC2H5+- HCl

HNCH2CO

O O

COC2H5

benzil kloroformat glisin gugus karbamat b benziloksikarbonilglisin

Glisin yang aminonya etil kloroformat ‘gugus ester teraktifkan”diblokade

CH2OC

O

NHCH2COCOC2H5

O O

H2NCHCO2H

CH2C6H5

+- CO2

- C2H5OH

CH2OC

O

NHCH2C

O

NHCHCO2H

CH2C6H5

Ester teraktifkan bereaksi dengan asam amino lain membentuk peptida

Fenilalanin atau ester etilnya

gly-phe yang aminonya diblokade

CH2 OC

O

NHCH2C

O

NHCHCO2H

CH2C6H5

H2, Pd

CH3 H2NCH2C

O

NHCHCO2H

CH2C6H5

+ CO2 +

Pembuangan gugus karbamat

gly-phe

Suatu peptida