Protein A biokimia

Struktur dan Fungsi Protein
Protein merupakan makromolekul yang sangat serbaguna pada
makluk hidup dan melakukan fungsi yang sangat vital dalam
seluruh sistem biologis
Proteins disusun oleh 20 jenis asam amino
3.2 Struktur primer: asam amino yang dihubungkan oleh ikatan
peptida membentuk rantai polipeptida
3.3 Struktur sekunder: ikatan polipeptida terlipat menjadi
struktur yang reguler seperti alpha helix, beta sheet, & loops
3.4 Struktur tersier: protein yang larut dalam air terlipat menjadi
struktur yang kompak dengan inti yang non-polar
3.5 Struktur Kwartener: rantai-rantai polipeptida dapat
membentuk menjadi struktur multi-sub-unit
3.6 untaian asam amino dari suatu protein menentukan struktur
3-dimensinya.
1
Sifat dan Fungsi protein
1. Protein adalah polimer linear, disusun oleh unit monomer
asam amino – secara spontan melipat menjadi struktur 3-dimensi
2. Protein memiliki sejumlah gugus fungsi - alkohol,
thiol, thioether, asam karbosilat, karboksiamida, & beberapa
gugus basa - contoh. Penting untuk fungsi enzim
3. Protein dapat berinteraksi satu dengan yang lain, &
dengan mkaromolekul biologis lain untuk membentuk susunan
kompleks – mesin makromolekuler
4. Beberapa protein cukup kaku, tetapi, yang lain menunjukkan
fleksibilitas terbatas – komponen struktur pada cytoskeleton
bagian v yang bekerja sebagai engsel, pegas
& handle (engkol) atau tuas
2
Struktur menggambarkan Fungsinya
Struktur protein
Memungkinkan replikasi
DNA tanpa memisahkan
mesin pengreplikasi
3
Sebuah susunan protein kompleks
Hasil miroskop elektron
dari jaringan serangga
Susunan heksagonal
dari dua jenis filamen
protein
4
Fleksibilitas dan Fungsi
Ion besi terikat pada lactoferrin: perubahan konformasi,
perbedaan antara bentuk yang berbeda
5
ASAM AMINO
6
Protein subunits: -amino acids: isomer L & D
Hanya asam L-amino yang ditemukan dalam proteins.
C Khiral, isomer L & D tidak simetris, kecuali glisin
Gugus R = Rantai samping
Gugus
Amino
Gugus asam karboksiilat
7
Bayangan cermin
Hanya asam L-amino dalam protein
Atom -karbon
Tetrahedral
Pusat khiral C :
Konfigurasi S.
(sinister atau kiri)
Berlawan arah
jarum jam 
Pusat khiral 
konfigurasi S
Gugus Amino:
Substituen dengan
Prioritas teratas
(menurut no. atom)
8
Keadaan Ionisasi sebagai suatu fungsi pH
pH fisiologis ([H+])
9
Asam amino sederhana
Ball & stick
Stereo-kimia
Proyeksi
Fischer
10
Rantai samping: Alifatik/Lurus
M: thioether
(-S-)
Ile: Pusat
Khiral ke-2
Rantai samping
lurus: hidrofobik
11
Rantai samping: Alifatil/Lurus (ball & stick)
12
Rantai samping: Alifatik/Lurus (stereo-kimia)
Val
Leu
Ile
Met
13
Rantai samping: Alifatik/Lurus (Proyeksi Fischer)
14
Prolin: struktur siklik
Structur Ring : Proline secara konformasi dibatasi, pengaruhnya
pada arsitektur protein
15
Rantai samping: Aromatik
16
Rantai samping: Aromatik
Cincin fenil
hydrophobic
Gugus Hidroksil (-OH) Cincin indole Gugus metilen
yang reaktif
(-CH2-)
2 cincin menyatu
+
17
gugus NH
Rantai samping Aromatik
Phe
Tyr
Trp
Tyr & Trp adalah kurang hidrofobik
karena gugus -OH & -NH
18
Rantai samping Aromatik
Cincin aromatik memiliki electron  terdelokalisasi,
menyerap cahaya UV
Sifat Hidrofobik & Hidrofilik
19
Spektra serapan dari Trp & Tyr
Beer’s law: A = cl.
Digunakan untuk memperirakan kons.protein
20
Gugus hidroksil Alifatik
Alanine
terhidroksil
Valin dengan
gugus hidroksil
menggantikan
gugus metil
Pusat khiral
Ke-2
21
Sistein (Cysteine)
Mirip Serine dengan gugus sulfhydryl, atau thiol (-SH)
menggantikan gugus hidroksil (-OH)
-SH lebih reaktif dari -OH. -SH pairs dari ikatan disulfida
(aka bridges), kunci utama dalam stabilisasi protein
22
Asam amino basa
Rantai samping
Polar
Lys & Arg memiliki
Muatan positif
Pada pH netral
His bisa
bermuatan
positif
dekat pH
fisiologis
Rantai samping Lys
diakhiri dengan
gugus amino
23
Arg & His R-group caps
Aromatic ring
(Arginine)
(Histidine)
24
Ionisasi
25
Dekat pH fisiologis
Rantai samping Karbosilat & Karboksamida
26
pKa dari rantai samping yang dapat terionisasi
27
pKa dari bebrapa asam amino
28
Singkatan asam amino
29
Homoserine
Pembentukan siklik oleh homoserine dapat memutuskan ikatan
peptida (suatu pengecualian)
30
PROTEIN
31
Struktur primer:
Ikatan Peptida (Peptide bond):
Ikatan antara asam amino
antara gugus -karboksil dari satu AA &
gugus -amino dari AA yang lain
2 asam amino
Dipeptida
Lepas
H2O
32
Rantai Polipeptida memiliki arah
N-Terminal
C-Terminal
33
Rantai Utama atau “tulang belakang”
Rantai utama: bagian yang berulang
Rantai sampaing (R-group) sebagai pembeda: bagian bervasiasi
Asam amino pada rantai polipeptida disebut residu, yang
mengandung,
1 gugus karbonil; penerima ikatan hidrogen yang baik,
1 gugus NH (keculai Prolin); pemberi ikatan hidrogen yang b34aik
Cross links
Umumnya pada protein ekstraseluler (luar sel)
35
Ikatan Peptida adalah Datar
Enam atoms (Ca, C, O, N, H, Ca) berada pada bidang datar,
36
dalam sepangan asam amino
Ikatan Peptida: sifat ikatan rangkap
Mencegah rotasi pada ikatan ini
Panjang ikatan:
C-N peptide = 1.32 A
C-N ikatan tunggal = 1.49 A
C-N ikatan rangkap = 1.27 A
Dua konfigurasi (cis & trans).
Hanya trans yang digunakan
37
Panjang Ikatan pada ikatan peptida
38
Posisi Peptida Trans & cis
Konfigurasi Cis memiliki hambatan sterik
Posisi trans sangat diinginkan
Hambatan (efek) sterik
39
Trans & cis untuk Prolin
N pada Proline N terikat pada 2 karbon tetrahedral:
Hambatan sterik pada kedua bentuk,
kurang diinginkan untuk trans
40
Rotasi ikatan pada sutau polipeptida
Gugus amino pada C & gugus karbonil pada C merupakan
ikatan tunggal, jadi memungkinkan terjadinya rotasi atau
perputaran
Kekebasan dalam perputaran memungkinkan protein melipat
dalam banyak cara
Sudut dihedral: ukuran rotasi tenang suatu ikatan antara
-180o & +180o
41
Ramachandran diagram
Kebanyakan kombinasi sudut (75%) dikecualikan oleh
hambatan sterik
Warna Hijau tua sangat diinginkan
Pengecualian sterik: adalah prinsip pengorganisasian yang kuat.
Konformasi terbatas menghendaki pelipatan protein,
entropi yang inginkan dari terlalu banyak konformasi 42
menghambat pelipatan