PEMBENTUKAN STRUKTUR SEKUNDER DAN TERSIER PADA PROTEIN

q  Kata protein berasal dari kata Yunani, proteios yang berarti pertama.

q  Dalam kehidupan sehari-hari, protein terdapat dalam telur, kacang-kacangan, rambut, kulit, wol, darah, dll.

q  Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen. Beberapa mengandung besi, mangan, tembaga, dan iodin.

q  Molekul protein sangat besar, massa molekul relatifnya berkisar 10.000 sampai beberapa juta sma.

q  Jika protein dalam air dididihkan dalam suasana asam atau basa encer atau menggunakan katalis enzim tertentu dalam pencernaan, maka molekul-molekul protein dihidrolisis menjadi asam-asam amino. Jadi, protein merupakan polimer dari asam amino.

Struktur Molekul Protein

Molekul protein tersusun atas satuan-satuan asam amino yang berikatan melalui ikatan peptida yang terbentuk akibat penggabungan molekul asam amino (monopeptida) dengan mengeluarkan molekul air (polimerisasi kondensasi).

Dua molekul asam amino bergabung menghasilkan dipeptida.

Tiga molekul asam amino bergabung menghasikan tripeptida.

Molekul asam amino yang bergabung dalam jumlah besar akan membentuk polipeptida (protein).

STUKTUR PROTEIN PRIMER

STRUKTUR SEKUNDER PROTEIN

Struktur sekunder merupakan penataan rantai polipeptida dari molekul panjang protein.

Rantai polipeptida dapat memilin dan melipat sehingga membentuk berbagai bentuk molekul protein.

Struktur sekunder ditentukan oleh ikatan hidrogen antara pasangan elektron bebas oksigen pada gugus karbonil suatu asam amino dengan atomH yang terikat pada nitrogen asam amino lain.

C=O -----H-N            Ikatan hidrogen

§  INteraksi O ----H dapat terjadi dalam gulungan rantai polipeptida untuk membentuk struktur spiral yang disebut α-helix. Jenis struktur sekunder ini membentuk sifat elastisitas protein dan ditemukan dalam protein serat seperti wool, rambut, dan tendon.

 Ikatan hidrogen juga dapat terjadi antara rantai protein yang berbeda, menggabungkan keduanya dalam suatu penataan yang disebut lembaran terlipat. Struktur ini terdapat dalam sutera , seratnya bersifat fleksibel, tapi sangat kuat dan tahan regangan

STRUKTUR TERSIER PROTEIN

Struktur tersier protein adalah globular yang merupakan bentuk tiga dimensi.

Struktur tersier secara langsung dikaitkan pada fungsi protein, apakah sebagai enzim, struktur dalam otot, dan tendon atau dalam bentuk lain.

Struktur tersier dibentuk oleh beberapa jenis interaksi, yaitu ikatan hidrogen, interaksi dipol-dipol, ikatan ionik, ikatan kovalen, dan gaya dispersi London antara gugus nonpolar.

Denaturasi protein merupakan suatu proses dimana terjadi perubahan atau modifikasi terhadap konformasi protein, lebih tepatnya terjadi pada struktur tersier maupun

Protein Machines (Photo credit: Wikipedia)

kuartener dari protein. Pada struktur tersier protein misalnya, terdapat empat jenis interaksi pada rantai samping seperti ikatan hidrogen, jembatan garam, ikatan disulfida, interaksi non polar pada bagian non hidrofobik. Adapun penyebab dari denaturasi protein bisa berbagai macam, antara lain panas, alkohol, asam-basa, maupun logam berat.

Ciri-ciri suatu protein yang mengalami denaturasi bisa dilihat dari berbagai hal. Salah satunya adalah dari perubahan struktur fisiknya, protein yang terdenaturasi biasanya mengalami pembukaan lipatan pada bagian-bagian tertentu. Selain itu, protein yang terdenaturasi akan berkurang kelarutannya. Lapisan molekul yang bagian hidrofobik akan mengalami perubahan posisi dari dalam ke luar, begitupun sebaliknya. Hal ini akan membuat perubahan kelarutan.

PERMASALAHAN

A1.Apakah yang dimaksud denaturasi protein? Sebutkan hal-hal yang menyebabkan terjadinya denaturasi protein!

22.Mengapa protein yang mengalami denaturasi menjadi kehilangan fungsi biologisnya?

33.apa yang dimaksud dengan asam amino esensial dan non esensial pada protein?

44, apa yang dimaksud dengan glikoprotein?

REAKSI -REAKSI SPESIFIK PADA NUKLEOTIDA

Nukleotida adalah molekul yang tersusun dari gugus basa heterosiklik, gula, dan satu atau lebih gugus fosfat. Basa penyusun nukleotida biasanya adalah berupa purina atau pirimidina sementara gulanya adalah pentosa (ribosa), baik berupa deoksiribosa maupun ribosa.

Nukleotida adalah monomer penyusun RNA, DNA, dan beberapa kofaktor, seperti CoA, FAD, FMN, NAD, dan NADP. Dalam sel, kofaktor ini memainkan peran penting dalam fiksasi energi (misalnya fotosintesis), metabolisme, dan transduksi sinyal seluler.

Elemen struktur dari nukleotida yang paling umum

Penamaan

Kode nukleotid

Kode	Ekuivalen	Komplementer
A	A	T atau U
C	C	G
G	G	C
T or U	T	A
M	A atau C	K
R	A atau G	Y
W	A atau T	W
S	C atau G	S
Y	C atau T	R
K	G atau T	M
V	A atau C or G	B
H	A atau C or T	D
D	A atau G or T	H
B	C atau G or T	V
X atau N	A atau C atau G atau T	X

Nama-nama nukleotida disingkat menjadi kode empat-huruf standar. Huruf pertama berupa huruf kecil dan menandakan bawa nukleotida yang dipertanyakan adalah sebuah ribonukleotida (r) atau deoxyribonucleotid (d). Huruf ke-2 menandakan nukleosidayang berhubungan dengan nukleobasa:

G: Guanina

A: Adenina

T: Timina

C: Sitosina

U: Urasil biasanya tidak ada dalam DNA, tetapi menggantikan timina pada RNA

Huruf ke-3 dan ke-4 menandakan panjang dari rantai fosfat yang terikat (Mono-, Di-, Tri-) dan keberadaan sebuah fosfat (P).

Sebagai contoh, deoksi-sitidin-trifosfat disingkat sebagai dCTP.

Nukleotida juga berperan dalam metabolisme sel. Contohnya saja nukleotida jenis Adenosin triposphat, yang merupakan pembawa energi utama ke dalam sel tubuh. Sel tubuh tidak akan berfungsi tanpa nukleotida ini. Nukleotida juga berfungsi untuk membantu sintesa lemak, karbohidrat, dan protein.

Nukleotida secara alami terbentuk didalam tubuh kita. Nuleotida khususnya terdapat di dalam jaringan tubuh yang berganti secara cepat, misalnya: jaringan kulit, sel darah merah dan putih, dan juga dalam sistem kekebalan tubuh.

DNA

Molekul DNA merupakan molekul double-helix yang memiliki dua untai polinukleutida (double-stranded). Setiap polinukleutida dari DNA terdiri atas nukletida-nukleutida yang dihubungkan oleh ikatan phospodiester. Nukleutida pada molekul DNA mengandung tiga komponen penting, yaitu :

Gula pentosa yang disebut deoxyribose (gula ribosa yang kehilangan atom oksigen pada atom C nomor 2)

Gugus fosfat, menyusun struktur nukleutida (nukleusida monofosfat)

Basa nitrogen berupa basa purin (adenine dan guanin) dan basa pirimidin (timin dan sitosin). Basa adenine dari untai yang satu akan berpasangan dengan basa timin dari untai yang lainnya. Sedangkan basa guanine dari untai yang satu akan berpasangan dengan basa sitosin dari untai lainnya.

Struktur DNA

Nukleutida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine monophosphate (AMP), Guanine monophosphate (GMP), Cytidine monophosphate (CMP), Thymidine monophosphate (TMP) dan Uridine monophosphate (UMP).

Struktur nukleutida dapat juga dikatakan tersusun atas gugus fosfat dan nukleusida (gabungan antara gula pentose dan basa nitrogen). Nukleusida-nukleusida tersebut dihubungkan dengan gugus fosfat melalui ikatan glikosidik. Macam-macam nukleusida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine (A), Guanosine (G), Cytidine (C), Thymidine (T) dan Uridine (U).

Model Struktur DNA Watson-Crick

Struktur DNA yang sangat kecil dan rumit dapat digambarkan dengan model struktur DNA yang diusulkan oleh Watson James dan Crick Francis. Model struktur DNA tersebut dikenal dengan nama model tangga berpilin (double helix).

kedua untai polinukleutida saling memilin di sepanjang sumbu yang sama.

kedua untai polinukleutida satu sama lain arahnya sejajar tetapi berlawanan arah (antiparalel)

basa-basa nitrogen menghadap ke arah sumbu dan masing-masing basa nitrogen berpasangan satu sama lain (antara untai yang satu dengan untai yang lain). basa Adenin pada satu untai berpasangan dengan basa timin pada untai lainnya, dan basa guanin pada satu untai berpasangan dengan basa sitosin pada untai lainnya. oleh karena itu kedua untai polinukleutida dikatakan komplementer satu sama lain.

setiap pasangan basa berjarak 3,4 A dengan pasangan basa berikutnya.

tedapat 10 pasangan basa bitrogen di dalam satu kali pilinan (360).

jumlah iktana hidrogen antara basa nitrogen Adenin dan Timin sebanyak rangkap dua, sedangkan antara basa nitrogen guanosin dan sitosin sebanyak rangkap tiga. oleh karena itu nisbah G+C yang tinggi maka semakin tinggi pula stabilitas molekul DNA

gugus fosfat dan gula pentosa terletak di sebelah luar sumbu.

nukleutida-nukleutida penyusun polinukleutida yang berurutan satu sama lain dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. ikatan fosfodiester menghubungkan atom C nomor 3′ dengan atom C nomor 5′ pada gula deoksiribosa.

Atom C nomor 3′ di salah satu ujung untai polinukleutida tidak lagi memiliki ikatan fosfodiester, tetapi mengikat gugus OH sehingga ujung 3′ disebut ujung OH. sedangakn di ujung lainnya, yaitu atom C nomor 5′ akan mengikat gugus fosfat, sehingga ujung 5′ disebut ujung P.

arah antiparalel kedua ujung dilihat dari arah ujung 3′ dan ujung 5′. Jika untai yang satu memiliki arah dari ujung 5′ ke 3′, maka untai yang lain (untai komplementernya) memiliki arah dari ujung 3′ ke 5′.

RNA

Molekul RNA merupakan hasil instruksi DNA yang disintesis melalui mekanisme transkripsi DNA untuk selanjutnya ditransfer keluar dari inti sel masuk ke dalam sitoplasma. Molekul RNA memiliki perbedaan yang mendasar dengan molekul DNA, yaitu :

Gula pentosa penyusun nukleutida bukan deoxyribosa seperti yang dimiliki DNA, tetapi berupa gula ribosa.

RNA tidak memiliki basa nitrogen jenis timin, tetapi digantikan dengan basa urasil (U). Ketika suatu untai tunggal RNA akan disintesis melalui mekanisme transkripsi DNA, basa urasil akan dimunculkan sebagai hasil transkripsi (penyalinan) dari basa adenine untai DNA.

Molekul RNA merupakan molekul untai tunggal polinukleutida (single-stranded), tidak seperti DNA yang merupakan molekulk double-stranded (untai ganda).

Struktur RNA

RNA merupakan rantai tungga polinukleotida.Setiap ribonukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :

– 5 karbon

– basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U)

– gugus fosfat

Purin dan pirimidin yang berkaitan dengan ribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar untuk sintesis DNA.Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida atau ribonukleotida.RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibandingkan DNA.

Tipe RNA

RNA terdiri dari tiga tipe, yaitu mRNA ( messenger RNA ) atau RNAd ( RNA duta ), tRNA ( transfer RNA ) atau RNAt ( RNA transfer ), dan rRNA ( ribosomal RNA ) atau RNAr ( RNA ribosomal ).

RNAd

RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah satu urutan basa rantai DNA.RNAd membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma).Kode genetik RNAd tersebut kemudian menjadi cetakan utnuk menetukan spesifitas urutan asam amino pada rantai polipeptida.RNAd berupa rantai tunggal yang relatif panjang.Berikut gambarnya :

RNAr

RNAr merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom.Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein.

RNAt

RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom.Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian baa pendek ( disebut antikodon ).Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang berseberangan dengan ujung antikodon.Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis protein yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd.

PERMASALAHAN

1.sebutkan jenis-jenis dari RNA! apa fungsinya masing-masing!

2.Sebutkan komponen penyusun nukleotida

3. DNA bersifat asam, basa atau netral ? jelaskan 

4.DNA tersusun secara antiparalel apa maksud pernyataan tersebut?

• • 
    

penentuan stereokimia pada monosakarida

MONOSAKARIDADAN PENENTUAN STEREOKIMIA

PENGERTIAN MONOSAKARIDA

Monosakarida, juga disebut Gula sederhana adalah salah satu senyawa dasar yang berfungsi sebagai bahan penyusun karbohidrat. Monosakarida adalah aldehida polihidroksi atau keton; yaitu, mereka adalah molekul dengan lebih dari satu gugus hidroksil (-OH), dan gugus karbonil (C=O) baik pada atom karbon terminal (aldosa) atau atom karbon kedua (Ketosa). Gugus karbonil bergabung dalam larutan air dengan satu gugus hidroksil membentuk senyawa siklik (hemi-asetal atau hemi-ketal).

Monosakarida paling sederhana adalah gliseraldehida (suatu aldosa) dan isomernya adalah dihidroksiaseton (suatu ketosa). Suatu monosakarida tidak hanya dibedakan berdasarkan gugus fungsinya, tetapi juga dapat dibedakan dari jumlah atom karbonnya. Berdasarkan gugus fungsi, monosakarida yang mengandung gugus aldehid disebut aldosa (aldehid dan -osa), sedangkan monosakarida yang mengandung gugus keton disebut ketosa (keton dan osa).

Berdasarkan jumlah atom karbon, monosakarida digolongkan ke dalam tri–, tetra–, penta–, dan heksa–. Contohnya adalah triosa, suatu monosakarida dengan tiga atom karbon. Semua monosakarida lain dianggap sebagai turunan dari triosa, khususnya D–gliseraldehida.

Struktur Monosakarida

Rumus umum Monosakarida adalah C_x(H₂O)_y dengan X ≥ 3 melaui jumlah keseluruhan atom karbon, Monosakarida dapat dikelompokkan menjadi bebrapa jenis. Berikut merupakan contoh monosakarida dengan jumlah atom C yang berbeda.

 

 

 

beberapa monosakarida ditunjukkan berdasarkan jumlah atom karbon, seperti berikut ini.

 

a. Treosa dan eritrosa merupakan suatu tetrosa.

b. Ribosa, arabinosa, xilosa, dan liksosa merupakan suatu pentosa.

c. Glukosa, manosa, galaktosa, dan fruktosa merupakan suatu heksosa.

Gambar 1. Penggolongan monosakarida berdasarkan jumlah atom karbonnya.

Struktur molekul monosakarida ditulis berdasarkan pengajuan dari Emil Fischer. Kerangka karbon digambarkan secara siklik. Gugus aldehid atau keton diarahkan ke atas dan gugus -OH terakhir diarahkan ke bawah atau ke atas.

Suatu aldosa seperti glukosa membentuk cincin piranosa lingkar enam. Adapun ketosa seperti fruktosa membentuk cincin furanosa lingkar lima.

 

Gambar 2. Glukosa membentuk cincin enam glukopiranosa. Dua isomer berbeda pada gugus –OH yang terikat pada atom C₁.

Pada struktur linear, gugus –OH dituliskan ke arah kanan untuk D–isomer atau ke arah kiri untuk L–isomer. Kedua isomer tersebut dikenal sebagai bentuk alfa (α) dan bentuk beta (β). Keduanya berbeda pada atom karbon pertama (C₁) dalam hal posisi gugus –OH.

 

Glukosa (C₆H₁₂O₆) dinamakan juga dekstrosa adalah komponen dari polisakarida seperti selulosa, pati, dan glikogen. Dalam medis, glukosa sering disebut gula darah sebab glukosa diketahui dalam aliran darah cukup melimpah.

Darah manusia normal mengandung sekitar 1 g L^–1. Orang yang berpenyakit diabetes tidak dapat mengasimilasi dan mengeliminasi glukosa melalui ginjal. Jika dalam 100 mL urine terdapat sekitar 8 – 10 g glukosa maka dapat diduga orang itu berpenyakit diabetes.

Gambar 3. Fruktosa melangsungkan reaksi reversibel menghasilkan bentuk isomer α dan isomer β dari cincin lima fruktofuranosa.

Fruktosa disebut juga levulosa atau gula buah, memiliki rumus molekul sama seperti glukosa, tetapi mengandung keton sebagai gugus fungsionalnya. Fruktosa yang terdapat pada buah-buahan dan madu merupakan monosakarida, ditemukan menyatu dengan glukosa dalam bentuk disakarida. Di antara semua sakarida, fruktosa paling manis. Fruktosa dua kali lebih manis dibandingkan dengan sukrosa dengan berat yang sama. Jika suatu sakarida dilarutkan dalam air, akan terjadi peristiwa yang disebut mutarotasi, yaitu rotasi optik dengan nilai yang khas untuk setiap sakarida. Peristiwa mutarotasi disebabkan perubahan bentuk dari isomer α menjadi isomer β atau sebaliknya.

Beberapa turunan dari monosakarida adalah penting. Asam askorbat (vitamin C) berasal dari glukosa. Gula Alkohol (alditol), yang dibentuk oleh reduksi (yaitu, penambahan hidrogen) monosakarida, termasuk sorbitol (glucitol) dari glukosa dan manitol dari mannosa; keduanya digunakan sebagai agen pemanis.

 

Monosakarida larut di dalam air dan rasanya manis, sehingga secara umum disebut juga gula. Penamaan kimianya selalu berakhiran -osa. Dalam Ilmu Gizi hanya ada tiga jenis monosakarida yang penting yaitu, glukosa, fruktosa dan galaktosa.

 

1. Glukosa

Glukosa merupakan suatu aldoheksosa, disebut juga dekstrosa karena memutar bidang polarisasi ke kanan. Glukosa merupakan komponen utama gula darah, menyusun 0,065- 0,11% darah kita.

Glukosa dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa sangat penting bagi kita karena sel tubuh kita menggunakannya langsung untuk menghasilkan energi. Glukosa dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti pereaksi Tollens sehingga sering disebut sebagai gula pereduksi.

 

D-glukosa

β-D-glukosa

α-D-glukosa

2. Galaktosa

Galaktosa merupakan suatu aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan dengan glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa, galaktosa juga merupakan gula pereduksi. 

 

D-galaktosa

β-D-galaktosa

α-D-galaktosa

 

3. Fruktosa

Fruktosa adalah suatu heksulosa, disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri. Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat di alam.  Fruktosa merupakan gula termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama glukosa.

Fruktosa dapat terbentuk dari hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Sama seperti glukosa, fruktosa adalah suatu gula pereduksi.

 

(a)

(b)

                             Struktur fruktosa: (a) struktur terbuka (b) struktur siklis 

 

Berikut ciri-ciri umum dari monosakarida

• Merupakan karbohidrat yang paling sederhana,tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut
• Merupakan kristal padat yang bebas larut di dalam air, tidak larut dalam pelarut nonpolar
• Diserap langsung oleh alat pencernaan
• Perbedaan struktur menyebabkan sifat spesifik
• Mempunyai rumus empiris (CH₂O)_n, dimana n = 3 – 8. Jumlah atom C: triosa, tetrosa, pentosa dan hesosa
• Tidak berwarna
• Berasa manis

 

PERMASALAHAN:

1.       Dapatkah anda jelaskan fungsi-fungsi dari monosakarida ?

2.       berdasarkan artikel saya diatas mengapa monosakarida tidak dapat dihidrolisis menjadi karbohidrat yang lebih sederhana? lalu mengapa semua monosakarida dikatakan sebagai gula pereduksi.?

3.       Dari struktur karbohidrat tersebut ada 3 yaitu manosakarida, disakarida dan polisakarida apa perbedaan dari struktur ini berdasarkan sifatnya. Dan apa aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari?

4.       bisakah teman teman jelaskan apa perbedaannya antara monosakarida yang memiliki aldehid dan apabila gugus karbonil terbentuk pada atom karbon yang lain?

D-glukosa

β-D-glukosa

α-D-glukosa

D-galaktosa

β-D-galaktosa

α-D-galaktosa

(a)

 

(b)