ASAM AMINO DAN POLIPEPTIDA

MAKALAH

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Kimia Organik II

Disusun oleh:

Kelompok 5

Iim Imas

Miya Nurmelati

Nisa Nurhanifah

Oktafiyan Arman

Vina Puji Lestari

Yeni Mirayana

Wahdiani

Pendidikan Kimia B / V

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

2011

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul ”Asam Amino dan Polipeptida”. Shalawat serta salam semoga tetap tercurahlimpahkan kepada Nabi Muhammad SAW., keluarganya, para sahabatnya, dan kita sebagai umatnya.

Alhamdulillah kami dapat menyelesaikan makalah mengenai ”Asam Amino dan Polipeptida”. Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas matakuliah Kimia Organik II. Tersusunnya makalah ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, kami menyampaikan rasa terima kasih atas segala bantuan dan saran untuk kami kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan makalah ini, khususnya kepada pembina mata kuliah Kimia Organik II, Ibu Neneng Windayani, M. Pd., yang telah berjasa mencurahkan ilmu kepada kami.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Kami mohon  maaf  apabila dalam penulisan makalah ini masih terdapat banyak kesalahan, baik dari segi bahasanya maupun susunannya. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun kepada semua pihak demi kesempurnaan penulisan makalah selanjutnya. Akhirnya kami harapkan semoga malakah ini dapat bermanfaat bagi semua pembaca umumnya dan khususnya bagi kami.

Penulis

Bandung,  Desember 2011

Daftar Isi

I.                   Kata pengantar............................................................................................... ii

II.                Daftar Isi....................................................................................................... iii

III.             Pendahuluan................................................................................................... 1

IV.             Pembahasan.................................................................................................... 2

A.    Struktur Asam Amino............................................................................ 2

B.     Sintesis Asam Amino............................................................................. 6

C.     Reaksi Asam Amino............................................................................... 7

D.    Peptida.................................................................................................. 10

E.     Pembentukan Ikatan Peptida ................................................................ 11

F.      Ikatan dalam Peptida............................................................................ 12

G.    Beberapa Peptida yang Menarik........................................................... 13

H.    Penetapan Struktur Peptida.......................................................................

I.       Sintesis Peptida.........................................................................................

J.       Biosintesis Peptida....................................................................................

V.                Penutup..............................................................................................................

VI.             Daftar Pustaka...................................................................................................

BAB I

PENDAHULUAN

Diantara banyak fungsi yang harus dipenuhi oleh asam amino dalam sel hidup, terdapat fungsi sebagai unit monomer untuk membangun rantai polipeptida protein. Sebagian besar protein mengandung 20 buah asam amino L-α-aminoyang sama dalam proporsi yang beragam. Di samping itu, banyak protein khusus yang juga mengandung asam L-α-amino yang diturunkan dari sebagian di antara ke-20 asam amino tersebut. Asam amino ialah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Asam amino yang terdapat sebagai komponen protein mempunyai gugus –NH₂ pada atom karbon α dari posisi gugus –COOH. Jenis-jenis asam amino, urutan cara asam amino tersebut terangkai, serta hubungan spasial asam-asam amino tersebutasan menentukan struktur 3 dimensi dan sifat-sifat biologis protein sederhana.

Peptida merupakan molekul yang terbentuk dari dua atau lebih asam amino. Jika jumlah asam amino masih di bawah 50 molekul disebut peptida, namun jika lebih dari 50 molekul disebut dengan protein. Asam amino saling berikatan dengan ikatan peptida. Ikatan peptida terjadi jika atom nitrogen pada salah satu asam amino berikatan dengan gugus karboksil dari asam amino lain. Peptida terdapat pada setiap makhluk hidup. Peptida dapat berupa enzim, hormon, antibiotik , dan reseptor.

BAB II

PEMBAHASAN

ASAM AMINO DAN POLIPEPTIDA

A.    STRUKTUR ASAM AMINO

Asam-asam amino yang terdapat dalam protein adalah asam α-aminokarboksilat. Variasi dalam struktur monomer-monomer ini terjadi dalam rantai samping. Atom C pusat tersebut dinamai atom C_α ("C-alfa") sesuai dengan penamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsung dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom C_α ini, senyawa tersebut merupakan asam α-amino.

 

Struktur asam α-amino dengan gugus amina di sebelah kiri dan gugus karboksil di sebelah kanan

Asam amino tersederhana adalah asam aminoasetat (H₂NCH₂CO₂H), yang disebut glisina (glycine), yang tidak memiliki rantai samping dan karena itu tidak mengandung satu karbon kiral. Semua asam amino lain memiliki rantai samping dan karena itu karbon α-nya bersifat kiral. Asam amino yang berasal dari protein termasuk dalam deret-L, artinya, gugus-gugus di sekeliling karbon α mempunyai konfigurasi yang sama seperti dalam L-gliseraldehida.

Asam amino tidak selalu bersifat seperti senyawa-senyawa organik. Asam amino larut dalam air dan pelarut polar lain, tetapi tidak larut dalam pelarut nonpolar seperti dietil eter atau benzena. Asam amino mempunyai momen dipol yang besar. Juga, mereka kurang bersifat asam dibandingkan sebagian besar asam karboksilat dan kurang basa dibandingkan sebagian besar amina.

RCO₂H                            RNH₂                                                  pK_a  = ~ 10        

pK_a    = ~ 5                       pK_b    = ~ 4                                         pK_b    = ~ 12

Asam amino menunjukkan sifat-sifat yang tak biasa karena suatu asam amino mengandung suatu gugus amino yang bersifat basa dan gugus karboksil yang bersifat asam dalam molekul yang sama. Suatu asam amino mengalami reaksi asam-basa internal yang menghasilkan suatu ion dipolar, yang juga disebut zwitterion (dari kata Jerman zwitter, “hibrida”). Karena terjadinya muatan ion, suatu asam amino mempunyai banyak sifat garam. Tambahan pula, pK_a suatu asam amino bukanlah pK_a dari gugus –CO₂H, melainkan dari gugus –NH₃⁺. pKb bukan dari gugus amino yang bersifat basa, melainkan dari gugus –CO₂^- yang bersifat basa sangat lemah.

                                                                                                     Suatu ion dipolar

Tabel 1. Asam amino yang lazim terdapat dalam protein

Nama	Singkatan	Struktur
Alanina	Ala  rantai samping alifatik	CH3CHCO2H        NH2
Arginina*	Arg  rantai samping gugus basa	H2NCNHCH2CH2CH2CHCO2H        NH                          NH2
Asparagina*	Asn  rantai samping gugus asam atau amida	O          H2NCCH2CHCO2H                   NH2
Asam aspartat	Asp  rantai samping gugus asam atau amida	HO2CCH2CHCO2H                   NH2
Sistein (cysteine)	Cys   rantai samping atom S	HSCH2CHCO2H              NH2
Asam glutamate	Glu  rantai samping gugus asam atau amida	HO2CCH2CH2CHCO2H                           NH2
Glutamine	Gln   rantai samping gugus asam atau amida	O H2NCCH2CH2CHCO2H                          NH2
Glysina	Gly   rantai samping alifatik	CH2CO2H NH2
Histidina*	His  rantai samping gugus basa	N                   CH2CHCO2H      NH               NH2
Isoleusina*	Ile  rantai samping alifatik	CH3 CH3CH2CHCHCO2H                       NH2
Leusina*	Leu  rantai samping alifatik	(CH3)2CHCH2CHCO2H                           NH2
Lisina*	Lys   rantai samping gugus basa	H2NCH2CH2CH2CH2CHCO2H                                       NH2
Metionina*	Met  rantai samping atom S	CH3SCH2CH2CHCO2H                          NH2
Serina	Ser   rantai samping OH	HOCH2CHCO2H               NH2
Fenilalanin*	Phe   mengandung cincin aromatic	CH2CHCO2H                               NH2
Prolina	Pro   asam imino	CO2H          NH
Treonina*	Thr  rantai samping OH	OH CH3CHCHCO2H               NH2
Triptofan*	try  mengandung cincin aromatic	CH2CHCO2H                                          NH2                 N                 H
Tyrosine (tirosina)	tyr rantai samping OH mengandung cincin aromatic	HO                        CH2CHCO2H                                       NH2
Valina*	val   rantai samping alifatik	(CH3)2CHCHCO2H                   NH2

Non polar

*asam amino esensial pada manusia

Tabel ini memaparkan daftar lengkap keduapuluh asam amino yang lazim terdapat dalam protein. [meskipun asam-asam amino berada dalam bentuk ion-ion dipolar (–NH₃⁺, -CH₂CO₂^-), struktur-struktur mereka biasanya diwakili oleh bentuk non-ioniknya (H₂NCH₂CO₂H), seperti ditunjukkan dalam tabel itu]. Singkatan nama asam amino itu juga dimasukkan dalam tabel ini.

1.      Asam amino esensial

Beberapa asam amino dapat disintesis oleh suatu organisme dari “persediaan” senyawa organiknya. Tidak semua asam amino dapat diperoleh dengan antarpengubahan (interkonversi) dari asam amino lain atau dengan sintesis dari senyawa lain dalam sistem binatang. Asam amino yang diperlukan untuk sintesis protein dan ini tidak disintesis sendiri oleh organisme itu tetapi harus terdapat dalam makanannya. Senyawa semacam ini dirujuk sebagai asam amino esensial.

Asam amino yang biasanya dianggap esensial untuk manusia diberi tanda bintang dalam tabel 19.1. dari asam-asam amino ini, triptofan (tryptophan), fenilalanina, metionina, dan histidina dapat diubah secara enzimatik dari (R) ke (S). Jadi, suatu campuran rasemik asam-asam amino ini dapat dimanfaatkan keseluruhannya.

Suatu contoh perbedaan individu dalam kebutuhan akan asam amino, dapat dilihat pada tirosina. Asam amino ini tidak dianggap sebagai asam amino esensial karena dalam kebanyakan orang, tirosina dapat disintesis dari fenilalanina. Sebagian kecil individu yang mewarisi suatu kondisi yang dikenal dengan fenilketonuria (PKU), yang artinya “fenil keton dalam urine”, tidak mempunyai enzim fenilalanina hidroksilasi yang diperlukan untuk pengubahan ini. Pada orang-orang tersebut, fenilalaninanya diubah menjadi asam fenilpiruvat. Makanan seorang penderita PKU harus mengandung tirosina dan banyaknya fenilalanina haruslah terbatas. Jika tidak, akan menumpuk asam fenilpiruvat secara berlebihan dalam otak, yang menimbulkan keterbelakangan mental.

                      Fenilalanina hidroksilase

                            dalam penderita PKU

2.      Pentingnya struktur rantai samping

Bagaimana polimer yang tersusun dari duapuluh asam amino yang mirip satu sama lain itu dapat mempunyai anekaragam sifat? Sebagian jawabannya terletak pada sifat dasar rantai samping dalam asam-asam amino itu. Perhatikan tabel 19.1 bahwa beberapa asam amino mempunyai rantai samping yang mengandung gugus karboksil; senyawa ini dikelompokkan sebagai asam amino asam. Asam amino yang mengandung rantai samping dengan gugus amino dikelompokkan sebagai asam amino basa. Rantai samping asam dan basa ini membantu menetapkan struktur dan kereaktivan protein dalam mana mereka terdapat. Sisa asam amino dikelompokkan sebagai asam amino netral. Rantai samping asam amino netral juga penting. Misalnya, beberapa rantai samping mengandung –OH, -SH, atau gugus polar lain yang dapat berikatan hidrogen, yang akan berperan penting dalam struktur protein keseluruhan.

                                      

suatu asam amino asam        suatu asam amino basa   

suatu asam amino                    suatu asam amino

netral dengan                           netral dengan

rantai samping nonpolar        rantai samping polar

B.       SINTESIS ASAM AMINO

Asam amino biasa merupakan senyawa yang agak sederhana. Sintesis campuran rasemik dari kebanyakan asam amino ini dapat dicapai dengan teknik-teknik standar. Campuran rasemik kemudian dapat dipisahkan untuk menghasilkan asam amino enantiomer murni. Sintesis Stecker dari asam amino, yang dikembangkan dalam tahun 1850, merupakan rentetan dua tahap. Tahap pertama ialah reaksi antara suatu aldehida dan suatu campuran amonia dan HCN untuk menghasilkan suatu aminonitril. Hidrolisis aminonitril itu menghasilkan asam amino

 Tahap 1:

                          NH₃                                - H₂O                                    HCN

Tahap 2 :

(1)   H₂O, H⁺

(2)   netralkan

Jalur sintetik lain menuju asam amino ialah dengan aminasi suatu asam α-halo dengan amonia berlebih untuk menetralkan asam dan meminimalkan alkilasi-berlebih. (lihat sub-bab 15.5A)

(1)   NH₃ berlebih

(2)   netralkan            

Sintesis ftalimida Gabriel (sub-bab 15.5A) merupakan jalur yang lebih bagus sekali menuju asam amino. Keuntungan sintesis ini terhadap aminasi langsung ialah bahwa tidak terjadi alkilasi berlebih. Sintesis ftalimida Gabriel adalah suatu sintesis yang menghasilkan amina primer tanpa amina sekunder dan tersier.

C.    REAKSI ASAM AMINO

1.      Keamfoteran asam amino

Suatu asam amono mengandung suatu ion karboksilat (- CO2- ) maupun suatu amonium (-NH3+) dalam sebuah molekul. Oleh karena itu asam amino bersifat amfoter. Asam amino dapat bereaksi dengan asam ataupun basa, masing masing dengan menghasilkan suatu kation atau suatu anion.

Karena asam amino memiliki gugus aktif amina dan karboksil sekaligus, zat ini dapat dianggap sebagai sekaligus asam dan basa (walaupun pH alaminya biasanya dipengaruhi oleh gugus-R yang dimiliki). Pada pH tertentu yang disebut titik isolistrik, gugus amina pada asam amino menjadi bermuatan positif (terprotonasi, –NH₃⁺), sedangkan gugus karboksilnya menjadi bermuatan negatif (terdeprotonasi, –COO^-). Titik isolistrik ini spesifik bergantung pada jenis asam amino nya. Dalam keadaan demikian, asam amino tersebut dikatakan berbentuk zwitter-ion. Zwitter-ion dapat diekstrak dari larutan asam amino sebagai struktur kristal putih yang bertitik lebur tinggi karena sifat dipolarnya. Kebanyakan asam amino bebas berada dalam bentuk zwitter-ion pada pH netral maupun pH fisiologis yang dekat netral.

 

Jika sedikit HCl atau asam lain ditambahkan ke dalam larutan alanina , kesetimbangan asam – basa bergeser sedemikian rupa sehingga muatan netto pada ion alanina menjadi nol.

Pada PH dimana suatu asam  tidak mengemban muatan ion netto didefinisikan sebagai titik isolistrik dari asam amino tersebut. Titik isolistrik alanina adalah 6,0.

Titik isolistrik dapat ditentukan dengan elektroforesis, suatu proses untuk mengukur migrasi ion dalam suatu medan listrik. Dalam suatu sistem elektroforesis yang memiliki elektroda positif dan negatif, asam amino akan bergerak menuju elektroda yang berlawanan dengan muatan asam amino yang terdapat dalam larutan. Apabila ion asam amino tidak bergerak ke arah negatif maupun positif  dalam suatu sistem elektroforesis maka pH pada saat itu disebut pH isolistrik. Pada pH tersebut terdapat keseimbangan antara bentuk-bentuk asam amino sebagai ion amfoter, anion dan kation (Anna Poedjiadi, 1994).

Titik iso listrik dapat juga ditetapkan dengan titrasi. Contohnya pada kurva titrasi untuk glisina hidroklorida.

 Nilai Titik Isolistrik =(pK1 + pK2)/2 = 6.06.

Kurva ini untuk menunjukan titrasi kation bentuk dari glisilina , H₃N⁺ -CH₂CO₂H, dengan basa. Pada saat basa ditambahkan , ion yang terprotonkan sempurna diubah menjadi ion dipolar yang netral, H₃N⁺ -CH₂CO₂^- . Bila separuh bentuk kation telah dinetralkan pH akan sama dengan pK₁ untuk reaksi itu.

Ketika lebih banyak basa ditambahkan , semua bentuk kation diubah menjadi ion dipolar yang netral. pH saat terjadinya hal ini adalah titik isolistrik. Dengan penambahan basa lebih banyak lagi , ion dipolar diubah menjadi anion. Pada titik tengah, pH akan sama dengan pK_2.

 

2.      Asilasi

Gugus amino dari asam amino dapat dengan mudah di asilasi dengan suatu halida asam untuk menghasilkan amida. Karena nitrogen amida tidak bersifat basa, suatu asam amino terasilasi tidak membentuk ion dipolar, karna alasan ini asam amino terasilasi menunjukan sifat-sifat fisis yang khas dari senyawa organik. Bukannya sifat fisis dari garam-garam.

3.      Reaksi dengan ninhidrin

Asam-asam amino bereaksi dengan ninhidrin untuk membentuk suatu produk yang disebut ungu Ruheman. Reaksi itu biasa digunakan sebagai uji bercak untuk mendeteksi hadirnya asam-asam amino pada kertas kromatografi. Karena reaksi itu kuantitatif, reaksi itu digunakan sebagai penganalisis asam amino yang diotomasi, instrumen-instrumen yang menetapkan persentase asam-asam amino yang ada dalam suatu contoh.

 

D.    PEPTIDA

Peptida ialah suatu amida yang dibentuk dari dua asam amino atau lebih. Ikatan amida antara suatu gugus amino dari suatu asam amino dan gugus karboksil dari asam amino lain disebut ikatan peptida. Contoh peptida berikut yang dibentuk dari alanina dan glisina disebut alaniglisina, menggambarkan pembentukan suatu ikatan peptida.

Tiap asam amino dalam suatu molekul peptida disebut suatu satuan (unit) atau suatu residu. Contohnya alanilglisina yang mempunyai dua residu, residu alanina dan residu glisina. Bergantung pada banyaknya satuan asam amino dalam molekul itu, maka suatu peptida dirujuk sebagai dipeptida (dua satuan), suatu tripetida (tiga satuan), dan seterusnya. Suatu polipeptida adalah suatu peptida dengan banyak sekali residu asam amino. Peptida dan protein merupakan poliamida yang tersusun dari asam-asam amino. Suatu poliamida dengan residu asam amino kurang dari 50 dikelompokan sebagai suatu peptida, sedangkan poliamida yang lebih besar dianggap sebagai protein.

Glisina dan alanina dapat digabungkan dalam dua cara, yaitu residu alanina memiliki gugus amino bebas dan satuan glisina mempunyai suatu gugus karboksil bebas membnetuk dipeptida alanilglisina, dan  alanina dan glasina dapat digabungkan dengan cara lain, dimana glisina mempunyai gugus amino bebas alanina mempunyai gugus karboksil bebas untuk membentuk glisilalanina.

Dua dipeptida yang berlainan dari alanina dan glisina :

E.     PEMBENTUKAN IKATAN PEPTIDA

Ikatan peptida atau ikatan amida adalah ikatan kovalen yang terbentuk antara 2 molekul ketika gugus karbonil, -CO- dari molekul yang satu bereaksi dengan gugus amino dari molekul yang lain, dengan melepaskan satu molekul air. Reaksi ini tergolong sintesis dehidrasi, yaitu penggabungan 2 molekul monomer dengan melepaskan satu molekul air. Reaksi ini juga dikenal sebagai reaksi kondensasi dan umumnya terjadi pada molekul asam amino.

Dua asam amino dirangkai menjadi satu melalui ikatan peptida dan dihasilkan sebuah molekul air. Reaksi ini disebut reaksi kondensasi. Ikatan merupakan ikatan kovalen yaitu ikatan yang bersifat stabil. Asam amino 1 dan 2 yang sudah terikat dalam ikatan peptida disebut residu asam amino. Residu asam amino artinya asam amino yang telah berkurang baik melalui kehilangan OH dari gugus karboksilnya ataupun kehilangan atom H dari gugus aminnya  

Jadi berbagai jenis asam amino yang jumlahnya ada 20 buah dapat dirangkai menjadi

	dipeptida

rangkaian asam amino dengan jumlah yang banyak yang disebut polimer asam amino. Sebuah asam amino disebut monomer, sepuluh asam amino disebut monogomer, dan asam amino yang jumlahnya banyak disebut polimer.

Dua buah asam amino yang dirangkai melalui ikatan peptida disebut dipeptida, tiga buah asam amino yang dirangkai melalui ikatan peptida disebut tripeptida, empat buah buah asam amino yang dirangkai melalui ikatan peptida disebut pentapeptida dst, atau secara umum, peptida or oligopeptida (hingga sepanjang 30 asam amino). Polimer asam amino yang lebih besar disebut polipeptida (hingga sepanjang 100 asam amino). Protein adalah polipeptida yang sangat besar. Meskipun demikian istilah polipeptida dipakai bergantian dengan protein. Polipeptida biasanya memiliki berat molekul dibawah 10.000 sedangkan protein memiliki berat molekul yang lebih besar.

Makin banyak residu asam amino dalam suatu peptida, makin banyak kemungkinan strukturnya. Dalam suatu tripeptida, tiga asam amino dapat digabung menurut enam cara yang berbeda. Asam amino dengan gugus amino bebas biasanya ditaruh pada ujung kiri struktur itu. Asam amino ini disebut aasam amino N-ujung. Asam amino dengan gugus karboksil bebas ditaruh di ujung kanan disebut asam amino C-ujung. Nama peptida terdiri dari nama asam amino seperti pemunculannya dari kiri ke kanan, dimulai dari asam amino N-ujung.

Nama-nama asam amino biasanya sering disingkat. Misalnya alaniltirosilglisina menjadi ala-tyr-gly. Singkata asam amino dipaparkan dalam buku fessenden jilid 2 hal. 365.

F.     IKATAN DALAM PEPTIDA

Suatu ikatan amida mempunyai karakter ikatan rangkap yang disebabkan oleh tumpang-tindih parsial orbital p dari gugus karbonil dengan pasangan elektron menyendiri dari nitrogen.

Bukti mengenai karakter ikatan-rangkap suatu peptida terdapat dalam panjang ikatan. Panjang ikatan dari ikatan peptida lebih pendek dari pada panjang ikatan dari ikatan tunggal C-N yang lazim : 1,32 Amstrong dalam ikatan peptida dibandingkan dengan 1,47 Amstrong untuk ikatan tunggal C-N yang khas dalam suatu amina.

G.    BEBERAPA PEPTIDA YANG MENARIK

Salah satu contoh Tripeptida adalah faktor pelepasan hormone-tirotropik (TRF) yang telah diisolasi dari kelenjar hipotalamus babi dan sapi. Bila dimasukkan ke tubuh manusia (lewat mulut atau intravena), peptide ini merangsang pengeluaran tirotropin, yang selanjutnya merangsang pengeluaran hormone-hormon tiroid, yang mengatur metabolisme dalam tubuh.

Struktur TRF memaparkan contoh dari variasi stuktur yang biasa dijumpai dalam peptida dan protein. Asam amino N-ujung merupakan derivate dari asam glutamate : gugus karboksil rantai-samping telah berikatan dengan gugus amino bebas dan membentuk suatu laktam (suatu amida siklik).

                            

Residu C-ujung dari TRF adalah suatu amida dari prolina. Amida dari gugus karboksil bebas tidaklah sama sekali asing dalam gugus protein alamiah. Biasanya ini dinyatakan dengan menambahkan NH₂ pada C-ujung dalam struktur singkatan : misalnya, gly berarti –NHCH₂CO₂H, tetapi gly-NH₂ berarti –NHCH₂CNH_2.

Oksitosin (oxytocin), suatu hormon bersasal dari kelenjar dibawah otak (pituitary hormone) yang menyebabkan pengerutan uterin selama melahirkan bayi, merupakan peptida lain yang penting. Perhatikan bahwa oksitosin berupa peptida siklik yang digabung oleh suatu hubungan sistina S-S.

Enkefalin adalah zat-zat penghilang nyeri yang dihasilkan tubuh sendiri, zat ini adalah peptida-peptida otak yang mengandung hanya lima residu asam amino. Diduga opiate-opiat (morfina dan sebagainya) bertindak sebagai analgesik (penghilang nyeri) dengan meniru bentuk dn polaritas enkifalen-enkifalen dan meletakan diri pada situs penerimaan penghilang nyeri dalam otak. Dilontarkan teori bahwa “jogger’s high” (perasaan sehat dan segar yang ditimbulkan dengan jogging atau berlari) disebabkan oleh dibebaskannya enkifalen-enkifalen dalam otak.

H.    PENETAPAN STRUKTUR PEPTIDA

Hidrolisis  Peptida  lengkap dalam suatu larutan asam menghasilkan  asam amino individu. Asam-asam ini dapat dipisah-pisah dan diidentifikasi dengan teknik seperti kromatografi atau elektroforesis. Bobot molekul peptida dapat ditentukan dengan metode kimia fisis. Dengan metode ini dapat diperoleh informasi mengnai banyaknya residu asam amino, identitas asam amino dan banyaknya residu masing-masing asam amino dalam peptida aslinya. Akan tetapi metode kimia fisis tidak dapat memperoleh hasil berupa rentetan asam amino dalam peptida itu. Maka dari itu dikembangkan analisa untuk mengetahui rentetan asam amino dalam peptida itu  yaitu dengan analisis residu ujung.

A.    Analisis  residu-ujung

·         Reagensia Edman

Analisis  untuk N-terminal dapat diperoleh dengan mengolah peptida itu dengan fenil isotiosianat (reagensia edman).  Isotiosianat bereaksi dengan amino bebas dengan sederet tahap yang akhirnya mrnghasilkan pemaksapisahan sam amino N-ujung dari dalam peptidanya dan pembentukan suatu feniltiohidantoin (PTH), suatu derivate  asam amino yang dapat diisolasi dan ditentukan cirinya. Reaksi pemaksapisahan dilakukan dengan pemanasan zat-antara adisi dengan asam dalam suatu pelarut bebas air seperti Nitrometana.

                                                                      ••         O                                       

                                  N    C    S + H₂NCHC    sisa peptida       

           Fenil isotiosianat                           R                                               HCl,CH₃NO₂

           (reagensia edman)                         N-ujung                                          

                                                                                                 S

                                                                                 C

                                                                 N      NH + sisa peptida

                                                                     C    CHR

                                                                     O

                                                                                  Feniltiohidantoin

Dalam tiap tahap residu N-ujung dapat dipatahkan sampai seluruh peptida itu terdegradasi dan urutan asam aminop itu ditetapkan. Tetapi tiap siklus pembentukan tiourea dan hidrolisis mengakibatkan suatu hidrolisis-dalam pada sisa peptida itu. Setelah sekitar 20-30 siklus , hidrolisis peptida itu telah cukup untuk menghasilkan banyak peptida lebih kecil, yang masing-masing memiliki suatu residu N-ujung. Jadi Feniltiohidantoin tidak lagi berasal dari suatu gugus ujung tunggal,tetapi merupakan campuran  yang berasal dari anekaragam gugus ujung.

·         Reagensia Sanger  (1-fluoro-2,4-dinitrobenzena)

Reagensia Sanger dapat dipakai untuk penetapan struktur peptida karena gugus fluoro dari reagensia Sanger dapat mengalami substitusi nukleofilik aromatic dengan amina dalam peptida. Substitusi ini mudah karena zat-antara-karbanion distabilkan oleh gugus nitro.

Reagensia sanger bereaksi dengan dengan asam amino N-ujung dari suatu peptida dan mengubah gugus amino itu menjadi gugus arilamino. Setelah itu peptida dihidrolisis lengkap, asam amino N-ujung tetap terikat pada gugus 2,4-dinitrofenil jadi oleh sebab itu dapat dipisahkan dari asam-asam amino lain dan dapat diidentifikasi.  

                NO₂                                                                             NO₂

                                ••     O                                                               O                                    

O₂N             F + H₂NCHC    sisa peptida                     O₂N            NHCHC       sisa peptida                                 

                                   

                                     R                                                                                 R

                                                                                                                             H₂O,H⁺

                                                                                                 NO₂

                                                                                     

                                                                            O₂N            NHCHCO₂H + asam-asam amino

                                                                                                    R

B.     Rentetan-dalam (internal-sequence) Asam-asam Amino

Suatu polipeptida besar harus dihidrolisis menjadi bagian yang lebih kecil untuk penetapan rentetan-dalam asam amino. Campuran hidrolisis dipisah-pisahkan dan urutan residu asam amino dalam tiap bagian ditentukan. Dengan menyusun bagian-bagian seperti teka-teki jigsaw untuk memperoleh struktur keseluruhan.

Misalnya menentukan struktur pentapeptida yang dihidrolisis yang menghasilkan tripeptida   gly-glu-arg , glu-arg-gly , arg-gly-phe

Untuk mendapatkan stukturnya cocokkan bagian-bagian ini :

       gly-glu-arg

             glu-arg-gly

                   arg-gly-phe

jadi pentapeptida itu adalah gly-glu-arg-gly-phe

I.       SINTESIS PEPTIDA

Sintesis peptida dilakukan dengan menggabungkan gugus karboksil salah satu asam amino dengan gugus amina dari asam amino yang lain. Sintesis peptida dimulai dari C-terminus (gugus karboksil) ke N-terminus (gugus amin), seperti yang terjadi secara alami pada organisme.

Namun, untuk mensintesis peptida, tidak semudah mencampurkan asam amino begitu saja. Seperti contohnya: mencampurkan glutamine (E) dan serine (S) dapat menghasilkan E-S, S-E, S-S, E-E, dan bahkan polipeptida seperti E-S-S-E-E. Untuk menghindari asam amino berikatan tidak terkendali, perlu dilakukan perlindungan dan kontrol terhadap ikatan peptida yang akan terjadis sehingga ikatan yang terbentuk sesuai dengan yang diinginkan. Langkah-langkah sintesis peptida adalah sebagai berikut: asam amino ditambahkan gugus proteksi. Kemudian asam amino yang diproteksi dilarutkan dalam pelarut seperti dimetyhlformamide (DMF) yand digabungkan dengan coupling reagents dipompa melalui kolom sintesis. Grup proteksi dihilangkan dari asam amino melalui reaksi deproteksi. Kemudian pereaksi deproteksi dihilangkan agar tercipta suasana penggabungan yang bersih. Coupling reagents, contohnya N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCCI), membantu pembentukan ikatan peptida. Setelah reaksi coupling terbentuk, coupling reagents dicuci untuk menciptakan suasana deproteksi yang bersih. Proses proteksi, deproteksi, dan coupling ini terus dilakukan berulang-ulang hingga tercipta peptida yang diinginkan.

            Kriteria untuk gugus blokade yang baik adalah:

1.      Harus lamban (inert) terhadap kondisi reaksi yang diperlukan untuk membentuk ikatan amida yang diinginkan,

2.      Harus mudah di buang setelah sintesis itu lengkap.

Satu gugus blokade semacam itu adalah gugus karbamat  lamban terhadap reaksi pembentukan amida, tetapi mudah dibuang dalam tahap belakangan tanpa mengganggu bagian lain molekul itu. 

Pembuatan karbamat untuk melindungi suatu gugus amino:

Glisina yang gugus aminonya yang telah di blokade itu dapat direaksikan dengan SOCl₂ untuk membentuk klorida asam dan kemudian diolah dengan suatu asam amino baru untuk membentuk suatu amida. Namun klorida asam bersifat sangat reaktif dan dapat terjadi reaksi-reaksi samping yang tak diinginkan meskipun telah ada blokade. Untuk menghindari permasalahannya, glisina yang telah di blokade gugus aminonya biasanya diolah dengan etil kloroformat untuk menghasilkan suatu ester teraktifkan.

Seperti suatu klorida asam, ester teraktifkan ini dapat bereaksi dengan suatu gugus amino dari asam amino untuk memberikan dipeptida yang diinginkan. 

Pada titik ini, rentetannya dapat diulang untuk menambahkan asam amino yang ketiga. Bila sistesis peptida telah lengkap, gugus karbamat dipaksa pisah dengan residu untuk menghasilkan peptida bebas.

Sintesis Peptida Fase-Padat

Robert Bruce Merrifield (Fort Worth, 15 Juli 1921 – Cresskill, 14 Mei 2006),ialah seorang biokimiawan Amerika Serikat yang dianugerahi Nobel Kimia tahun 1984 untuk pengembangan metodologi sintesis kimiawi matriks padat. Studi tersebut menuju pada perlunya sintesis peptida, dan akhirnya pada gagasan sintesis peptida fase padat pada tahun 1959. Pada tahun 1963, ia adalah pengarang tunggal karya klasik di Journal of the American Chemical Society di mana ia melaporkan metode yang disebutnya sintesis peptida fase padat, yang merupakan karya ke-5 yang banyak dikutip dalam sejarah jurnal.

Pada sintesis ini, resin menahan amino C-ujung pada gugus karboksilnya sementara peptidanya disintesis. Sedangkan resin itu adalah suatu polistirena yang mengandung sekitar 1% p-(klorometil) stirena.

Suatu resin polistirena yang mengandung satuan p-(klorometil) stirena.

Gugus amino dari asam amino pertama yang mula-mula diblokade, sering sebagai suatu gugus t-butiloksikarbonil (gugus”Boc”). Asam amino yang aminonya diblokade ini sebagai karboksilat, bereaksi dengan gugus klorida benzilik dari resin untuk membentuk gugus ester (suatu reaksi substitusi yang khas antara suatu karboksilat dan suatu halida benzilik).

Gugus pemblokade amino dibuang dengan pengolahan dengan asam takberair, seperti HCl dalam asam asetat; kemudian ditambahkan asam amino kedua yang aminonya diblokade (dengan suatu gugus karbonil teraktifkan).

Suatu teknik yang lazim untuk mengaktifkan gugus –CO₂H (sehingga mau bereaksi dengan amina) adalah dengan adisi disikloheksilkarbodiimida ke asam karboksilat. Senyawa ini bereaksi dengan asam karboksilat untuk menghasilkan suatu zat-antara yang memiliki suatu gugus pergi yang dapat digeser oleh amina itu dalam suatu reaksi substitusi asil nukleofilik yang khas. Produknya ialah suatu amida.

Dalam sintesis peptida fase-padat, produk reaksinya adalah dipeptida yang aminonya diblikade, yang masih terikat kepada resin pada ujung karboksilnya. Gugus blokade amino dibuang dan proses itu diulangi sampai sintesis peptida lengkap. Suatu pemaksapisahan terkendali dari ikatan resin-ester dengan suatu asam seperti HF takberair membebaskan peptida itu dan membuang gugus blokade amino terakhir.

Sintesis peptida tipe klasik bersifat melelahkan karena peptida zat-antara harus diisolasi dan dimurnikan; namun dalam sintesis peptida fase-padat, sebagian besar kotoran dapat dicuci dari resin pada setelah tiap tahap.

J.      BIOSINTESIS PEPTID

Biosintesis Peptida

Dilaksanakan oleh RNA dan enzim. Dengan tahap-tahap:

1. DNA mencetak RNAm (mesenger) yang membawa codon (urutan-urutan 3 basa nitrogen) selanjutnya RNAm akan ke RNAribosom untuk dilakukan perakitan asam amino-asam amino menjadi peptida/protein.
2. RNAtransfer akan membawa asam-asam amino untuk dirakit di RNAribosom sesuai dengan codon yang dibawa RNAm.

Peptida Ribosomal

Peptida ribosomal disintesis dari translasi mRNA. Peptida ini berfungsi sebagai hormon dan molekul signal pada organisme tingkat tinggi. Secara umum, peptida ini mempunyai strukstur linear.

Peptida non-Ribosomal

Peptida non-Ribosomal disintesis dengan kompleks enzim. Peptida ini terdapat pada organisme uniselular, tanaman, dan fungi. Pada peptida ini terdapat struktur inti yang kompleks dan mengandung pengaturan yang berbeda-beda untuk melakukan manipulasi kimia untuk menghasilkan suatu produk. Secara umum, peptida ini berbentuk siklik, walaupun ada juga yang berbentuk linear.

Peptida Hasil Digesti (Digested peptides)

Peptida ini terbentuk dari hasil proteolisis non-spesifik dalam siklus digesti. Peptida hasil digesti secara umum merupakan peptida ribosomal, akan tetapi tidak dibentuk dari translasi mRNA. Peptida ini juga dapat dibentuk dari protein yang didigesti dengan proteasespesifik, seperti digesti trypsin yang sering dilakukan sebelum mass spectrometry peptide analysis.

                                                              BAB III

KESIMPULAN

Asam amino adalah hasil dari hidrolosis protein. Asam amino yang terdapat dalam protein adalah asam α-aminokarboksilat, asam amino tersederhana adalah aminoasetat (H₂NCH₂CO₂H) yang disebut glisina. Asam amino esensial dan struktur rantai samping merupakan karakteristik yang dapat membedakan suatu asam dari protein. Sintesis asam amino yang menggunakan sintesis ftalimida gabriel merupakan jalur yang lebih bagus sekali menuju asam amino. Reaksi asam amino yang terdiri dari :

1.      Keamfoteran asam amino.

2.      Asilasi, dan 

3.      Reaksi dengan ninhidrid.

Peptida adalah suatu amida yang dibentuk dari dua asam amino atau lebih. Ikatan peptida adalah ikatan amida antara suatu gugus α-amino dari satu asam amino dan gugus karboksil dari asam amino lain. Ikatan dalam peptida yaitu ikatan-rangkap, peptida itu sendiri mempunyai peptida menarik yaitu oksitosin dan enkefalin.

Penetapan struktur peptida yaitu dengan analisis residu-ujung, rentetan-dalam asam-asam amino. Sintesis peptida dilakukan dengan menggabungkan gugus karboksil salah satu asam amino dengan gugus amina dari asam amino yang lain. Kriteria untuk gugus blokade yang baik adalah:

1.      Harus lamban (inert) terhadap kondisi reaksi yang diperlukan untuk membentuk ikatan amida yang diinginkan,

2.      Harus mudah di buang setelah sintesis itu lengkap.

Sintesis peptida fase-padat pada sintesis ini, resin menahan amino C-ujung pada gugus karboksilnya sementara peptidanya disintesis. Sedangkan resin itu adalah suatu polistirena yang mengandung sekitar 1% p-(klorometil) stirena. 

Biosintesis peptida dilaksanakan oleh RNA dan enzim. Dengan tahap-tahap:

1.      DNA mencetak RNAm (mesenger) yang membawa codon (urutan-urutan 3 basa nitrogen) selanjutnya RNAm akan ke RNAribosom untuk dilakukan perakitan asam amino-asam amino menjadi peptida/protein.

2.      RNAtransfer akan membawa asam-asam amino untuk dirakit di RNAribosom sesuai dengan codon yang dibawa RNAm.