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