PROTEIN
Protein adalah makromolekul yang paling
serbaguna di dalam sistem makhluk hidup dan melayani fungsi utama yang sangat rumit
pada semua proses biologi. Protein berfungsi sebagai katalisator, protein
mengangkut dan menyimpan molekul lain seperti oksigen, protein juga menyediakan
mekanik pendukung dan sistem imun, protein menghasilkan pergerakan, protein
memancarkan dorongan syaraf, dan protein mengendalikan pertumbuhan dan perbedaan.
Beberapa faktor kunci yang memungkinkan protein untuk mengambil
bagian cakupan fungsi yang luas.
1.
Protein adalah polimer
linier dibangun dari rangkaian unit monomer
asam amino. Konstruksi suatu jalur makromolekul yang luas dari suatu
jumlah bangunan blok monomer terbatas, yang merupakan suatu pengulangan
rangkaian di dalam biokimia. Fungsi suatu protein secara langsung berhubungan
pada struktur tiga dimensi (Gambar.1). Protein secara spontan terlelipat ke
dalam struktur tiga dimensi yang ditentukan oleh urutan asam amino polimer protein.
Hal seperti ini, protein adalah perwujudan transisi dari urutan struktur satu
dimensi ke tiga dimensi yang berbeda aktivitas.
Gambar. 1. Struktur Fungsi Membaca.
Suatu komponen mesin protein DNA replikasi mengepung suatu bagian DNA pilihan
ganda. Struktur protein mengijinkan segmen DNA yang besar untuk dicopy tanpa mesin
replikasi diputuskan dari DNA.
2.
Protein berisi suatu cakupan
luas golongan fungsional. Golongan fungsional ini meliputi alkohol, thiol,
thioeter, asam karboksilat, karboksamida, dan berbagai gugus basis dasar.
Ketika dikombinasikan dalam berbagai urutan, jalur, golongan fungsional ini
meliputi fungsi spektrum protein yang lebar. Sebagai contoh, kereaktifan kimia
berhubungan dengan gugus ini adalah penting pada fungsi enzim, protein yang
mengkatalisasi reaksi kimia spesifik di sistem biologi.
3.
Protein dapat saling
berhubungan dengan satu sama lain dan dengan makromolekul biologi lain untuk
membentuk pemasangan komplek. Protein di dalam pemasangan ini dapat bertindak
pembentuk sinergi untuk tidak memiliki kemampuan yang seperti dihasilkan oleh
komponen individu protein (Gambar 2). Pemasangan ini meliputi mesin makro molekular
yang menyelesaikan replikasi DNA yang akurat, transmisi isyarat di dalam sel,
dan banyak proses penting lainnya.
Gambar. 2. Suatu Perakitan Protein
Kompleks. Suatu jaringan elektron micrograph serangga dalam potongan melintang
menunjukkan sebuah jalur heksagonal dengan dua macam kawat pijar protein.
4.
Beberapa protein adalah
kaku, sedangkan yang lain membatasi fleksibilitas. Unit kaku dapat berfungsi
sebagai unsur-unsur struktural di dalam cytoskeleton (perancah internal di
dalam sel) atau di dalam jaringan yang menghubungkannya. Bagian dari protein dengan
fleksibilitas terbatas dapat bertindak sebagai engsel dan mengungkit yang
merupakan fungsi protein yang rumit, pada perakitan protein dengan satu sama
lain dan dengan lain molekul ke dalam unit kompleks, dan kepada transmisi
informasi di dalam dan antar sel (Gambar. 3)
Gambar. 3. Fleksibilitas dan Fungsi.
Ketika pembungkus menggulung, protein lactoferrin mengalami perubahan
konformasi yang mengijinkan molekul lain untuk membedakan antara besi bebas dan
bentuk besi terikat.
Kristal hormon insulin manusia. Hormon
insulin adalah suatu hormon protein, yang rumit untuk memelihara gula darah
pada tingkatan yang sesuai. (Gambar bawah) Rantai asam amino adalah suatu
urutan spesifik (struktur yang utama) menggambarkan suatu protein seperti
hormon insulin. Rantai ini melipat ke dalam struktur yang dirumuskan dengan
baik (struktur yang tersier) dalam hal ini merupakan molekul hormon insulin
tunggal seperti struktur terpasang dengan rantai lain untuk membentuk seperti
gulungan yang kompleks untuk enam molekul hormon insulin ditunjukkan di arah selanjutnya
(struktur quarternary). Gulungan ini sering dibuat untuk membentuk kristal dengan
baik, yang memungkinkan penentuan struktur ini secara detil.
1. Bangun
Protein dari suatu rangkaian 20 asam amino.
Asam amino adalah bangunan blok protein. Suatu α-asam
amino terdiri dari suatu atom karbon pusat, menghubungkan suatu karbon,
dihubungkan ke suatu gugus amino, suatu gugus asam karboksilat, suatu atom
hidrogen, dan suatu golongan R. Gugus R sering dikenal sebagai rantai sisi.
Dengan empat gugus yang berbeda dihubungkan ke empat sisi atom α-karbon, α-asam
amino kiral; dua bentuk bayangan cermin
yang disebut isometri-L dan isometri-D
(Gambar 4).
Gambar. 4. L dan D Isometri asam amino.
R mengacu pada rantai sisi. Isometri L dan D adalah gambaran cermin dari
lainnya.
Pada umumnya unsur protein adalah hanya L-asam
amino. Karena hampir semua asam amino, isometri L mempunyai bentuk wujud absolute
(Gambar 5). Walaupun usaha telah dilakukan untuk mencari alasan mengapa terjadi
seperti itu namun belum bisa menjawab untuk mengetahui alasan dari fakta
tersebut. Suatu alasan yang masuk akal adalah terbentuk dari sejara
evolusioner.
Larutan asam amino pada pH netral ada
sebagian besar sebagai ion dipolar (juga disebut zwitterions). Di dalam bentuk dipolar,
gugus amino adalah ter-protonasi (- NH3+) dan gugus karboksil adalah
ter-deprotonasi (-COO-). Status ionisasi dari suatu asam amino bervariasi
dengan pH (Gambar 6). Di dalam larutan asam (contoh, pH=1), gugus amino adalah ter-protonasi
(-NH3+) dan gugus karboksil tidak ter-dissosiasi (- COOH). Ketika pH
dinaikkan, maka asam karboksilat adalah gugus yang pertama untuk menyerahkan
suatu satuan listrik positif, oleh karena pK-nya mendekati 2. Bentuk dipolar
tetap berlaku sampai pH mendekati 9, ketika gugus amino yang ter-protonasi terbentuk
suatu satuan listrik positif.
Gambar. 5. Hanya L-asam amino ditemukan
di dalam protein. Hampir semua L-asam amino mempunyai suatu konfigurasi mutlak.
Berlawanan arah jarum jam arah panah dari paling tinggi- ke bawah substituen
menunjukkan bahwa pusat chiral dari bentuk wujud itu.
Gambar 6. Ionisasi sebagai Fungsi pH.
Status Ionisasi asam amino cuka diubah oleh suatu perubahan pH. Bentuk zwitterionic
mendominasi dekat pH fisiologis.
Dua puluh macam rantai sisi yang
bermacam-macam di dalam ukuran, bentuk, muatan, ikatan hidrogen kapasitas,
karakter hidrophobik, dan kereaktifan kimia biasanya ditemukan di dalam
protein. Tentu saja, semua protein dalam semua jenis hasil bakteri, archaeal, dan eukaryotic dibangun dari satuan 20 amino asam yang sama. Abjad
protein pokok ini berusia beberapa milyar tahun. Cakupan fungsi yang luar biasa
yang ditengahi oleh protein diakibatkan oleh macam-macam kepandaian dan keaneka
ragamannya. Pemahaman bagaimana abjad ini digunakan untuk menciptakan struktur
tiga dimensi yang ruwet yang memungkinkan protein untuk menyelesaikan sangat
banyak proses biologi yang merupakan suatu pengembangan area biokimia.
Satuan asam amino yang paling sederhana
adalah glycine, yang hanya mempunyai
suatu atom hidrogen rantai sisi nya. Dengan dua atom hidrogen mengikat pada
atom α-karbon, glycine adalah menjadi
α-kiral unik, sedangkan asam amino paling sederhana yang berikutnya adalah alanine, mempunyai suatu gugus metil (-CH3
rantai sisinya (Gambar 7).
Rantai Sisi Hidrokarbon lebih besar
ditemukan pada valine, leucine, dan
isoleucine (Gambar. 8). Methionine
berisi sebagian besar rantai sisi alifatik yang meliputi suatu golongan thioether (-S-). Rantai Sisi isoleucine meliputi suatu tambahan pusat
kiral; hanya isometri menunjukkan di Gambar 8 ditemukan dalam protein. Rantai sisi
alifatik yang lebih besar adalah hidrophobik adalah cenderung berikatan dengan
sesama dibanding dengan air. Struktur tiga dimensi dari protein yang dapat
larut dalam air adalah yang distabilkan oleh gugus hidrophobik (efek hidrophobik).
Ukuran dan bentuk yang berbeda dari rantai sisi hidrokarbon ini
memungkinkan untuk membentuk struktur ringkas dengan sedikit lubang. Proline juga mempunyai suatu rantai sisi
alifatik, hanyalah berbeda dengan lain yang sisi rantai terikat kedua-duanya dengan
hidrogen dan atom α-karbon (Gambar 9). Proline dengan jelas/dengan nyata α
mempengaruhi bentuk protein, sebab struktur cincinnya, membuatnya makin conbentukif membatasi dibanding asam amino
lain .
Gambar .7. Struktur Glycine Dan
Alanine. (gambar atas) Model Ball-And-Stick menunjukkan pengaturan atom dan pada
ruang mengikat. (gambar tengah) Rumusan Stereochemically realistis menunjukkan
pengaturan geometris ikatan di sekitar atom. (gambar bawah) proyeksi Fischer menunjukkan
semua ikatansebagai suatu yang tegaklurus
untuk penyajian yang disederhanakan
Gambar .8. Asam Amino dengan Rantai
Sisi Alifatik. Kiral tambahan Pusat isoleucine ditandai dengan suatu tanda
bintang.
Gambar. 9. Struktur Siklis Proline.
Rantai sisi dihubungkan oleh suatu gugus karbon dan amino.
Tiga asam amino yang dengan rantai sisi
aromatik sederhana menjadi bagian dari daftar asam amino pokok (Gambar.10).
Phenylalanine berisi suatu cincin fenil terpasang sebagai pengganti salah satu
dari hidrogen alanine. Cincin tyrosine aromatik berisi suatu gugus hidroksit. Gugus
hidroksit ini adalah reaktif, dibandingkan dengan sisi rantai asam amino lain.
Tryptophan mempunyai suatu cincin indole yang dihubungkan pada suatu gugus
methylene (-CH2-); gugus indole meliputi dua cincin yang dipadukan
dan suatu gugus NH. Phenylalanine semata-mata hydrophobic, sedangkan tyrosine
dan tryptophan adalah sangat sedikit akibat gugus hidroksil dan gugus NH. Cincin
tryptophan dan tyrosine yang aromatik berisi delokalisasi elektron p yang
betul-betul menyerap cahaya ultraungu (Gambar.11).
Dua asam amino, serine dan threonine,
berisi gugus hidroksit alifatik ( Gambar.12). Serine dapat dianggap sebagai
alanine versi hidroksilasi, sedangkan threonine menyerupai valine dengan suatu gugus
hidroksit sebagai pengganti salah satu dari gugus metil valine. Gugus hidroksit
pada serine dan threonine membuat mereka jauh lebih hidrofil dan reaktif
dibanding alanine dan valine. Threonine, seperti isoleucine, berisi suatu pusat
tidak simetris tambahan; lagi hanya satu isometri yang ada dalam protein.
Cysteine dari sudut bangunannya serupa dengan
serine tetapi berisi suatu gugus sulfhydryl, atau thiol (- SH), sebagai
pengganti gugus hidroksil (-OH) (Gambar.13). Gugus sulfhydryl jauh lebih reaktif.
Gugus sulfhydryl bisa bersama-sama membentuk ikatan disulfida, yang terutama
penting sekali menstabilkan beberapa protein.
Kembali ke asam amino yang dengan rantai
sisi sangat kutub yang sangat hidrofil. Lysine Dan Arginine mempunyai rantai
sisi yang berakhir dengan gugus yang bermuatan positif pada pH netral. Lysine
adalah capped dengan gugus α-amino
utama dan arginine dengan gugus guanidinium. Histidine berisi suatu imidazole,
suatu cincin aromatik yang juga dapat bermuatan positif (Gambar. 14).
Dengan suatu pK dekat 6, Gugus imidazole
dapat bermuatan positif atau tidak bermuatan pada pH dekat netral, tergantung
pada lingkungan lokalnya (Gambar.15). Tentu saja, histidine adalah sering
ditemukan di lokasi enzim yang aktip, di mana cincin imidazole dapat mengikat dan melepaskan satuan listrik
positif selama reaksi enzymatic.
Satuan asam amino juga berisi dua rantai
dengan sisi acidic: asam aspartic dan asam glutamic (Gambar.16). Asam amino ini
sering disebut aspartate dan glutamate untuk menekankan bahwa rantai sisi
mereka pada umumnya bermuatan negatif pada pH fisiologis. Meskipun begitu,
dalam beberapa protein ini sisi rantai menerima satuan listrik positif, dan
kemampuan ini adalah secara fungsional penting. Sebagai tambahan, yang di-set
untuk derivative tidak bernuatan
meliputi aspartate dan glutamate asparagine dan glutamine masing-masing dimana
berisi suatu terminal carboxamide sebagai pengganti suatu asam karboksilat
(Gambar. 16).
Sebanyak tujuh dari 20 asam amino
mempunyai rantai sisi ionizable. 7 asam amino Ini bisa mendonorkann atau
menerima satuan listrik positif untuk memudahkan reaksi seperti halnya untuk
membentuk ikatan bersifat ion. Tabel 1 memberi perhitungan dan suatu
nilai-nilai pK khas untuk ionisasi rantai sisi tyrosine, cysteine, arginine,
lysine, histidine, dan asam glutamic dan aspartic di dalam protein. Dua golong
lain di dalam protein terminal α-amino dan terminal gugus α- carboxyl dapat
mengionisasi, dan pK khas nilai-nilai α juga tercakup di Tabel 1.
Asam
amino sering dilambangkan dengan singkatan maupun lambing satu huruf (Tabel. 2). Singkatan
untuk asam amino adalah tiga huruf yang pertama dari nama mereka, kecuali
asparagine (Asn), Glutamine (Gln), Isoleucine (Ile), dan tryptophan (Trp). Lambang
untuk banyak asam amino adalah huruf pertama dari namanya ( contoh, G untuk
glycine dan L untuk leucine); lambang lain
telah disepakati oleh konvensi.
Cara tertentu satuan asam amino ini menjadi
suatu bangunan blok protein; Pertama, di-set, mereka adalah berbeda; struktural
mereka dan sifat kimia memutar suatu cakupan luas, membentuk protein dengan
kepandaian macam-macam untuk mengasumsikan banyak peran fungsional. Ke dua,
banyak dari asam amino ini mungkin bependekatanl dari reaksi prebiotic. Yang akhirnya,
kereaktifan hakiki berlebihan mungkin telah menghapuskan asam amino lain.
Sebagai contoh, asam amino seperti homoserine dan homocysteine cenderung untuk
membentuk bentuk siklis lima-member yang membatasi penggunaan mereka di dalam)
protein; alternatif asam amino yang ditemukan di dalam protein serine dan
cysteine tidak siap membentuk siklis, sebab cincin di dalam bentuk siklis
mereka terlalu kecil (Gambar.17).
Gambar. 11. Penyerapan Spectra Amino
Yang Aromatik. Asam Tryptophan ( Merah) dan Tyrosine ( Biru). Hanya asam amino
ini yang menyerap betul-betul dekat 280 nm.
Gambar. 12. Asam Amino Yang bergugus
Hidroksit Alifatik. Serine dan Threonine berisi gugus hidroksit sebagai
hidrofil. Kiral tambahan dalam threonine ditandai oleh suatu tanda bintang.
Gambar. 13. Struktur
Cysteine.
Gambar. 14. Asam amino
dasar. Lysine, Arginine, and Histidine.
Gambar. 15. Ionisasi Histidine.
Histidine dapat mengikat atau melepaskan satuan listrik positif dekat pH
fisiologis.
Gambar.16. Asam amino yang memiliki rantai sisi Carboxylates and
Carboxamides.
Tabel. 1. Nilai-Nilai Pka
khas dari gugus ionizable di dalam protein
Tabel. 2. Nama dan lambing asam amino
NO
|
NAMA
|
LAMBANG
|
|
TIGA HURUF
|
SATU HURUF
|
||
1
|
Alanine
|
Ala
|
A
|
2
|
Arginine
|
Arg
|
R
|
3
|
Asparagine
|
Asn
|
N
|
4
|
Aspartic Acid
|
Asp
|
D
|
5
|
Cysteine
|
Cys
|
C
|
6
|
Glutamine
|
Gln
|
Q
|
7
|
Glutamic Acid
|
Glu
|
E
|
8
|
Glycine
|
Gly
|
G
|
9
|
Histidine
|
His
|
H
|
10
|
Isoleucine
|
Ile
|
I
|
11
|
Leucine
|
Leu
|
L
|
12
|
Lysine
|
Lys
|
K
|
13
|
Methionine
|
Met
|
M
|
14
|
Phenylalanine
|
Phe
|
F
|
15
|
Proline
|
Pro
|
P
|
16
|
Serine
|
Ser
|
S
|
17
|
Threonine
|
Thr
|
T
|
18
|
Tryptophan
|
Trp
|
W
|
19
|
Tyrosine
|
Tyr
|
Y
|
20
|
Valine
|
Val
|
V
|
21
|
Asparagine/aspartic
acid
I.
The
|
Asx
|
B
|
22
|
Glutamine/glutamic
acid
|
Glx
|
Z
|
Gambar.17. Kereaktifan Yang tidak
diinginkan di dalam Asam Amino. Beberapa asam amino adalah tak serasi sebagai
protein oleh karena cyclisasi yang tidak diinginkan. Homoserine dapat cyclisasi
untuk membentuk suatu cincin lima-rangkaian stabil, yang berpotensi
menghasilkan pemecahan ikatan peptida. Cyclisasi serine akan membentuk suatu
regangan, cincin empat ragkai yang merupakan suatupola yang tidak dikehendaki
untuk membentuk protein.. X bisa merupakan suatu golongan amino dari suatu asam
amino yang mirip atau berpotensi membentuk gugus lain.
2. Struktur Utama: asam
amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida membentuk rantai polypeptida
Protein adalah polimer linier yang
dibentuk dengan α - carboxyl sebagai
penghubung satu gugus asam amino kepada gugus α - amino lain dengan suatu
ikatan peptida (disebut juga suatu pengikat amida). Pembentukan suatu dipeptida
dari dua asam amino diikuti oleh hilangnya suatu molekul air (Gambar.18).
Keseimbangan dari reaksi ini berada pada sisi hidrolisis bukan sintese.
Karenanya, biosynthesis ikatan peptida memerlukan suatu masukan energi bebas.
Meskipun begitu, ikatan peptida adalah merupakan kinetik stabil.
Satu rangkaian amino cuka yang
dihubungkan oleh bentuk ikatan peptida adalah suatu rantai polypeptida, dan
masing-masing unit asam amino di dalam suatu polypeptida disebut suatu residu.
Suatu polypeptida rantai mempunyai polaritas sebab akhirannya berbeda, dengan
satu golongan α-amino di ujung yang satu dan diujung lain asam karboksilat.
Dengan konvensi, ujung amino mempertimbangkan awal suatu rantai polypeptida,
dan dengan demikian urutan asam amino suatu rantai polypeptida ditulis mulai
dengan aminoterminal residu. Seperti pentapeptida Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu (YGGFL),
phenylalanine adalah residu amino-terminal (N-Terminal) dan Leucine adalah
residu carboxyl-terminal (C-Terminal) (Gambar 19). Leu-Phe-Gly-Gly-Tyr (LFGGY)
adalah suatu pentapeptida berbeda, dengan sifat kimia yang berbeda.
Gambar. 18. Formasi ikatan Peptida.
Penghubung dua asam amino yang diikuti oleh hilangnya suatu molekul air.
Gambar.19. Urutan Asam Amino Sesuai Arah
Ilustrasi adalah pentapeptida Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu (YGGFL) menunjukkan urutan
dari ujung terminal amino pada terminal ujung carboxyl. Pentapeptida ini,
Leu-Enkephalin, adalah suatu peptida opioid yang mengatur persepsi penyakit.
Kebalikannya yakni Pentapeptida, Leu-Phe-Gly-Gly-Tyr (LFGGY), sebuah molekul
berbeda dan tidak menunjukkan efek apapun.
Suatu rantai polypeptida terdiri dari
suatu pengulangan bagian secara teratur, yang dihubungkan dengan rangka atau
rantai utama, dan suatu variabel yang terpisah, berisikan rantai sisi yang berbeda
(Gambar. 20). Kerangka Polipeptida adalah kaya akan potensi ikatan hidrogen.
Masing-Masing residu berisi suatu gugus karbonil, yang mana merupakan akseptor
ikatan hidrogen yang baik, sedangkan gugus NH yang merupakan pendonor ikatan
hidrogen yang baik (terkecuali proline). Gugus ini saling berhubungan satu sama
lain dan dengan golongan fungsional dari rantai sisi untuk menstabilkan
struktur tertentu. Rantai Polipeptida paling alami berisi antara 50 dan 2000 residu
asam amino dan biasanya dikenal sebagai protein. Peptida dibuat dari
angka-angka asam amino yang kecil disebut oligopeptida atau hanya peptida.
Rata-Rata bobot molekular dari suatu residu asam amino adalah sekitar 110, dan
demikian bobot molekular kebanyakan protein adalah antara 5500 dan 220,000.
Kita dapat juga mengacu pada massa suatu protein, yang dinyatakan di dalam unit
dalton; satu dalton;sama dengan satu satuan massa atom. Suatu protein dengan
suatu bobot molekular 50,000 mempunyai suatu massa 50,000 dalton, atau 50 kd (kilodaltons).
Gambar.20. Komponen suatu Rantai Polypeptida.
Suatu rantai polypeptida terdiri dari suatu kerangka tetap (yang ditunjukkan
dengan warna hitam) dan rantai sisi variabel (yang ditunjukkan dengan warna
hijau).
2.1. Urutan Asam Amino Unik Protein ditetapkan oleh Gen
Pada tahun 1953, Frederick menentukan
urutan hormon insulin asam amino, suatu hormon protein (Gambar. 22). Ini adalah
suatu hal menonjol di dalam biokimia sebab pertama kali menunjukkan bahwa suatu
protein yang digambarkan urutan asam amino pembentuknya. Lebih dari itu,
ditunjukkan pula bahwa hormon insulin berisi hanya L-asam amino yang
dihubungkan oleh ikatan peptida antara α-mino dan gugus α-carboxyl. Penemuan
ini merangsang ilmuwan lain untuk menyelesaikan studi urutan suatu protein yang luas . Tentu saja, urutan asam amino
yang lengkap yang dikenal kini lebih dari 100,000 protein. Fakta menunjukkan bahwa
masing-masing protein mempunyai suatu urutan asam amino unik, digambarkan dengan
tepat. Urutan asam amino suatu protein sering dikenal sebagai struktur utamanya.
Gambar. 22.
Urutan Asam Amino dari Hormon insulin
sapi.
Satu rangkaian studi pada era akhir 1950
dan awal 1960 mengungkapkan bahwa telah ditentukan urutan asam amino protein
yang berperan ginetik. Urutan nucleotides di dalam DNA, molekul keturunan,
menetapkan suatu urutan yang nucleotides komplementer di dalam RNA, yang mana pada gilirannya menetapkan urutan asam amino
suatu protein. Khususnya, masing-masing 20 asam amino dilambangkan dengan satu
atau lebih urutan tiga nucleotides spesifik). Pengetahuan urutan asam amino
adalah penting untuk beberapa pertimbangan. Pertama, pengetahuan urutan suatu
protein pada umumnya penting bagi menerangkan mekanisme tindakannya (misal,
mekanisme katalitis dari suatu enzim). Lebih dari itu, protein dapat dihasilkan
dengan bermacam-macam urutan dari
protein yang telah dikenal. Kedua, urutan asam amino menentukan struktur tiga
dimensi protein. Urutan asam amino adalah mata rantai antara pesan keturunan di
dalam DNA dan struktur tiga dimensi yang melaksanakan suatu fungsi biologi protein.
Analisa hubungan antara urutan asam amino dan struktur tiga dimensi protein
adalah membongkar aturan yang menjelaskan lipatan rantai polypeptida. Ketiga,
penentuan urutan adalah suatu komponen dari ilmu penyakit molekular, dengan suatu
area medis berkembang cepat.
Perubahan di dalam urutan asam amino
dapat menghasilkan penyakit dan fungsi abnormal. Dan kadang-kadang penyakit
fatal, seperti sickle-cell anemia dan cystic fibrosis, dapat diakibatkan oleh
suatu perubahan di dalam asam amino tunggal di dalam suatu protein. Keempat,
urutan suatu protein mengungkapkan banyak tentang itu sejarah evolusiner.
Protein menyerupai satu sama lain di dalam urutan asam amino hanya jika mereka
mempunyai suatu asal yang serupa. Konsekwensinya, peristiwa molekular di dalam
evolusi dapat diusut dari urutan asam amino; paleontology molekular adalah
suatu area riset tentang evolusi molekular mahluk hidup.
3.2.2.
Rantai polipeptida fleksibel namun dibatasi konformasionalitas
Pengujian ilmu ukur rangka protein
mengungkapkan beberapa hal-hal penting. Pertama, ikatan peptida utama sangat planar
(Gambar.23). Hal itu, karena sepasang asam amino dihubungkan oleh suatu ikatan peptida,
enam atom menyertai: atom α-carbon dan gugus CO dari permulaan asam amino dan gugus
NH serta atom α-carbon dari amino asam yang kedua. Sifat alami yang mengikat secara
kimia di dalam suatu peptida dijelaskan oleh bentuk geometris ini. Ikatan peptida
mempunyai karakter ikatan rangkap yang perlu dipertimbangkan, yang mencegah tentang
perputaran ikatan ini. Ketidak-Mampuan ikatan untuk berputar menghambat
penyesuaian rangka peptida dan membentuk ikatan planar. Karakter ikatan rangkap
ini adalah juga dinyatakan dalam
panjangnya ikatan antara gugus CO dan gugus NH. Jarak CN dalam suatu ikatan
peptida ikatan secara yakni 1.32Å, untuk ikatan C-N tunggal (1.49Å) dan suatu
ikatan ganda CN (1.27Å), seperti ditunjukkan di dalam Gambar. 24. Akhirnya, ikatan
peptida merupakan iaktan yang tidak bermuatan, polimer asam amino bebas yang
dihubungkan oleh ikatan peptida membentuk dengan pola struktur berbentuk bulat.
Dua bentuk mungkin adalah ikatan peptida planar. Pada bentuk trans, dua atom α-karbon
berada pada sisi ikatan peptida berlawanan. Sedangkan pada bentuk cis berada
pada sisi yang sama. Hampir semua ikatna peptida di dalam protein adalah trans.
Pilihan untuk trans ini dibanding cis
dapat diterangkan oleh fakta bahwa halangan steric antara gugus terkait dengan atom
α-karbon yang merintangi pembentukan bentuk cis tetapi tidak terjadi di bentuk
wujud trans (Gambar. 25). ikatan peptida yang paling umum Cis adalah rangkaian X-Pro.
. sepertinya ikatan menunjukkan lebih sedikit memilih bentuk trans sebab hidrogen
proline terikat pada dua atom karbon sisi empat, membatasi perbedaan yang
steric antara bentuk trans dan cis (Gambar. 26).
Gambar. 23. Ikatan peptida adalah
planar. Pada sepasang asam amino dihubungkan enam atom ( αC, C, O, N, H, dan
αC) berada di dalam α di atas plane. Rantai Sisi dinyatakan sebagai bola hijau.
Gambar. 24. Panjang
Ikat Khas Di dalam suatu Unit Peptida. Unit Peptida ditunjukkan di dalam bentuk
trans.
Gambar. 25. Ikatan Peptida
Trans dan Cis. Bentuk Trans lebih mudah karena adanya halangan sterik jika
dalam bentuk cis.
Gambar. 26. Energi ikat
Trans dan Cis X-Pro. Halangan steric terjadi di dalam bentuk ini kedua-duanya
relatif seimbang.
Di dalam perbedaan dengan ikatan peptida,
ikatan antara gugus amino dengan atom α-karbon dan antara atom α-karbon dengan
gugus karbonil adalah ikatan tunggal murni. Dua unit peptida yang kaku
bersebelahan dapat berputar pada ikatan ini, menerima berbagai orientasi. Ini
kebebasan untuk perputaran tentang dua ikatan dari tiap asam amino
memperbolehkan kemungkinan protein untuk melipat melalui banyak cara.
Perputaran ikatan ini dapat ditetapkan oleh sudut dua bidang (Gambar. 27).
Sudut putar ikatan antara hidrogen dan atom α-karbon disebut phi (Φ). Sudut
putar ikatan antara α-karbon dan atom karbon carbonyl disebut psi (ψ). Perputaran
searah jarum jam yang manapun ikatan dipandang dari medan sebagai gugus
kerangka sesuai dengan nilai yang positif. phi (Φ) dan psi (ψ) memancing
menentukan alur rantai polipeptida.
Gambar. 27. Perputaran
Ikat di dalam suatu Polipeptida. Struktur dari tiap asam amino suatu polipeptida
dapat disesuaikan secara bergiliran sekitar dua ikatan tunggal. (A) Phi ( Φ)
adalah sudut putar ikatan antara hidrogen dan atom α-carbon, sedangkan psi (ψ)
adalah sudut putar ikatan antara α-carbon dan atom karbon carbonyl. (B) Suatu
tampilan sepanjang ikatan antara hidrogen dan atom α-carbon, terungkap
bagaimana sudut f terukur. (C) Suatu tampilan sepanjang ikatan antara α-carbon
dan atom karbon carbonyl, terungkap bagaimana sudut y terukur.
Sudut dihedral
Suatu ukuran perputaran tentang ikatan,
pada umumnya diambil diantara -180° dan +180°. Sudut dua bidang kadang-kadang disebut
penjuru/sudut pilinan. Apakah semua kombinasi Φ dan ψ memungkinkan? G. N.
Ramachandran berpendapat bahwa banyak kombinasi terlarang oleh karena halangan
steric antar atom. Nilai-Nilai yang dimungkinkan dapat dikhayalkan pada suatu dua
dimensi alur suatu Diagram Ramachandran (Gambar. 28). Three-Quarter yang
mungkin (Φ , ψ) kombinasi dikeluarkan dengan hanya karena perbedaan steric
lokal. Penghilangan steric, fakta bahwa dua atom tidak bisa berada pada tempat
yang sama pada waktu yang sama, bisa merupakan suatu hal yang kuat
mengorganisir prinsip.
Gambar. 28. Suatu
Diagram Ramachandran Yang menunjukkan Nilai-Nilai f dan Tidak semua nilai-nilai
f dan y yang mungkin tanpa terjadi benturan antar atom. Daerah yang paling baik
ditunjukkan pada daerah hijau gelap;
daerah garis perbatasan ditunjukkan pada warna hijau. Struktur pada sisi kanan
adalah tidak mungkin oleh karena perbedaan steric.
Kemampuan polimer biologi seperti
protein untuk melipat ke dalam struktur memungkinkan adalah luar biasa secara
termo-dinamis. Pertimbangkan keseimbangan itu antara suatu bentangan polimer
ada yang sebagai coil acak, mungkin penyesuaian dari banyak campuran dan bentuk
yang dilipat yang mengadopsi suatu penyesuaian unik. Entropi yang baik
berhubungan dengan sejumlah besar penyesuaian di dalam bentuk yang dibentangkan
yang bertentangan dengan lipatan dan harus diusahakan oleh bentuk interaksi
yang bisa dilipat. Seperti itu, sangat polimer fleksibel dengan sejumlah besar
penyesuaian mungkin tidak melipat ke dalam struktur unik. Kekakuan unit peptida
dan yang satuan diijinkan Φ dan ψ terbatas memancing pembatasan banyaknya
struktur yang dapat diakses kepada bentuk yang dibentangkan yang cukup untuk
memungkinkan untuk terjadi lipatan protein.
3.3. Struktur Sekunder:
Polipeptida Rantai Dapat Melipat Ke dalam Struktur Reguler Seperti Alfa-heliks,
Beta-sheet; turn, dan loop.
Dapatkah suatu rantai polipeptida
melipat ke dalam secara teratur mengulangi sesuatu struktur? Pada tahun 1951,
Linus Pauling dan Robert Corey mengusulkan dua struktur berkala hubungan α-heliks
(alpha-heliks) dan β-turn (beta turn). Yang sesudah itu, struktur lain seperti β-turn
dan omega (ω) loop telah diketahui.
Walaupun tidak berkala, pengulangan atau putaran yang umum struktur ini cukup
baik digambarkan dan menyokong dengan suatu helik dan b sheets untuk membentuk
struktur protein.
Referensi dan gambar:
Jeramy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer
“Biochemistry fifth edition”
W.H. FREEMAN and
COMPANY
No comments:
Post a Comment