Asid Amino dan Protein

1. Asid Amino dan Protein Selepas siri kuliah ini, anda boleh: • Mengetahui tentang struktur dan fungsi asid amino • Sifat kimia asid-asid amino • Struktur dan fungsi protein

2. Asid amino adalah bahan bina protein Asid amino terdiri daripada empat bahagian • Terdapat 20 asid amino semula jadi • Setiap asid amino dalam protein dikenali melalui kumpulan R Kumpulan R/ Kump. Sisi/ Kump. Fungsi -karbon -hidrogen - Kumpulan - amino Kumpulan - karboksil

3. Asid Amino berkumpulan R: Alifatik • Kumpulan R bersifat hidrofobik • Asid amino jenis ini mengelakkan persekitaran akuas dan lazimnya dijumpai dalam bahagian dalam protein • Asid amino jenis ini tidak mengion dan tidak mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan hidrogen

4. Asid Amino berkumpulan R: Hidroksil dan Bukan Aromatik • Asid amino bersifat hidrofilik dan bertindak dengan persekitaran akuas • Boleh membentuk ikatan hidrogen • Dijumpai di bahagian luar permukaan protein • Juga dijumpai pada tapak aktif

5. Asid Amino berkumpulan R: Mengandungi Sulfur Asid Amino berkumpulan R: Bersifat Asid dan Bentuk Amidanya • Asid amino bersifat hidrofilik dan bertindak dengan persekitaran akuas • Boleh membentuk ikatan hidrogen • Dijumpai di bahagian luar permukaan protein • Juga dijumpai pada tapak aktif

6. Asid Amino berkumpulan R: Bersifat Bes • Asid amino bersifat hidrofilik dan bertindak dengan persekitaran akuas • Boleh membentuk ikatan hidrogen • Dijumpai di bahagian luar permukaan protein • Juga dijumpai pada tapak aktif

7. Asid Amino berkumpulan R: Rantai Aromatik • Asid amino Tyr. bersifat hidrofilik dan bertindak dengan persekitaran akuas • Boleh membentuk ikatan hidrogen • Dijumpai di bahagian luar permukaan protein • Juga dijumpai pada tapak aktif

8. Asid Imino

9. Asid Amino Boleh Bertindak Sebagai Asid dan Bes Kumpulan R -karbon - hidrogen Boleh Mengion (hilang hidrogen) atau diprotonkan (menerima hidrogen) jika Kumpulan R bersifat Asid atau Bes -amino - karboksil Boleh Mengion (hilang hidrogen/menderma hidrogen) atau diprotonkan (menerima hidrogen) - karboksil R-COOH <--------> R-COO- + H+ Mengion/Hilang/Derma Hidrogen Terima Hidrogen R-NH3+ <---------> R-NH2 + H+ -amino Persoalan: Apakah takrifan asid dan bes???

10. Sifat Asid – Bes dalam Asid Amino 3 2 1 NH2 + H+ Kumpulan R Sesuatu asid amino mengandungi sekurang-kurangnya 2 (atau maksimum 3) kumpulan asid (menderma elektron) yang lemah -karbon - hidrogen -amino - karboksil Persoalan: Jika kumpulan-kumplan ini semua bersifat asid, adakah semuanya mempunyai sifat keasidan yang sama?; yang mana satukah akan mengion dahulu??? Kumpulan karboksil adalah asid yang lebih kuat daripada kumpulan amino. Ini bererti …… COOH COO + H+ NH3+

11. Kumpulan R -karbon - hidrogen -amino - karboksil Pada pH fisiologi (pH7.4) kumpulan karboksil akan berada dlm bentuk terion COO-. Pada pH fisiologi (pH7.4) kumpulan amino akan berada dlm bentuk terproton NH3+. Pada pH 7.4, asid amino tidak mempunyai cas bersih dan adalah neutral (drpd segi cas): zwittterion

12. Kekuatan asid pada kump. Karboksil, amino dan kumpulan R ditakrifkan mengikut nilai pKa • Cas bersih pada asid amino, peptida atau protein bergantung kepada nilai pH persekitaran. • Ini bererti cas bersih pada asid amino atau protein akan berubah apabila pH larutan berubah. • Apabila cas bersih pada asid amino adalah sifar , pH yang menyebabkan keadaan tiada cas bersih ini ialah titik/takat isoelektrik (pI) • Kalau Asid amino dilarutkan dlm larutan pH yang amat rendah, asid amino akan bercas positif • Kalau aa dilarutkan dalam larutan pH yang amat tinggi ia akan bercas negatif

13. Fenomena perubahan cas pada asid amino yang bergantung kepada keadaan pH larutan boleh dilihat dalam lekuk pentitratan asid amino (A-) Jika asid amino dilarutkan dalam pelarut yang mempunyai pH yang tinggi, semua kumpulan berfungsi (karboksil/amino/kump. R?) akan berada dalam bentuk terion (A-) / (HA) 100% Pada takat isoelektrik pI, bentuk semua asid amino berada dlm bentuk zwiterion Jika asid amino dilarutkan dalam pelarut yang mempunyai pH yang rendah, semua kumpulan berfungsi (karboksil/amino/kump. R?) akan berada dalam bentuk terproton Pada pKa1 iaitu pada pH 2.4, = (HA) 100% Pada pKa1 iaitu pada pH 10, = 50% 50%

14. 100% C 50%B/50%C (C) Cas bersih -1 100% B (B) Tiada cas bersih 50%A/50%B 100% A (A): Cas bersih +1

15. 2 kawasan/zon penimbal Alanina adalah penimbal yang baik pada pH 2.34 & 9.60 Tidak bertindak sebagai penimbal yang baik dalam sel ie pH7.4 Alanina adalah penimbal yang baik pada pH 2.34 & 9.60 Tidak bertindak sebagai penimbal yang baik dalam sel ie pH7.4

16. 9.60 pI = ½(pKa1 + pKa2) = ½(2.34 + 9.60) = 5.97 Lekuk pentitratan memberi maklumat tentang cas asid amino dan pH larutan. Jika pH larutan ialah 5.97, asid amino tiada cas bersih aan pH ini dipanggil takat atau titik isoelektrik 2.34

17. Lazimnya semua asid amino yang mempunyai satu kumpulan karboksil dan satu kumpulan amino dan tidak mempuyai kump. R yang mengion akan mempunyai lekuk pentitratan seperti alanina • Asid amino yang mempunyai kumpulan R yang boleh mengion mempunyai 3 tahap pengionan dan akan ada 3 nilai pKa

18. Tugasan • Lakarkan lekuk pentitratan untuk asid-asid amino: 1. Asid aspartik 2. Lisina 3. Asid Glutamik 4. Histidina • Berasaskan nilai pKa bagi asid-asid amino ini, hitungkan nilai pI masing masing

19. H2O Sejenis ikatan amida: Ikatan peptida Peptida: Protein dibina oleh tindak balas kondensasi antara asid-asid amino Tindak balas kondensasi adalah antara kumpulan karboksil dan kumpulan amino

20. H2O Hujung karboksil/ Residu Hujung-C Hujung yang kutub Hujung amino/ Residu Hujung-N Hujung yang kutub Kumpulan R mungkin bersifat kutub mempengaruhi cas Peptida kecil yang mengandungi kurang daripada 12 asid amino: oligopeptida peptida yang lebih panjang dipanggil polipeptida.

21. Tulang belakang: unit-unit amida dan karbon- Rantai Sisi Hujung karboksil/ Residu Hujung-C Hujung yang kutub Hujung amino/ Residu Hujung-N Hujung yang kutub Ingat bahawa struktur peptida atau protein: Ada tulang belakang dan rantai sisi

23. Asid amino pertama Asid amino Ke-129 Contoh susunan asid amino bagi enzim: Lisozim (129 residu asid amino) daripada putih telur drp ayam LYS VAL PHE GLY ARG CYS GLU LEU ALA ALA ALA MET LYS ARG HIS GLY LEU ASP ASN TYR ARG GLY TYR SER LEU GLY ASN TRP VAL CYS ALA ALA LYS PHE GLU SER ASN PHE ASN THR GLN ALA THR ASN ARG ASN THR ASP GLY SER THR ASP TYR GLY ILE LEU GLN ILE ASN SER ARG TRP TRP CYS ASN ASP GLY ARG THR PRO GLY SER ARG ASN LEU CYS ASN ILE PRO CYS SER ALA LEU LEU SER SER ASP ILE THR ALA SER VAL ASN CYS ALA LYS LYS ILE VAL SER ASP GLY ASN GLY MET ASN ALA TRP VAL ALA TRP ARG ASN ARG CYS LYS GLY THR ASP VAL GLN ALA TRP ILE ARG GLY CYS ARG LEU

25. Protein: Protein: Boleh dikelaskan mengikut fungsi protein dalam sel

26. PROTEIN BOLEH TERDIRI DARIPADA BAHAN KIMIA LAIN SELAIN ASID AMINO ……….. • Asid amino seperti ribonuklease A dan kimotripsinogen mengandungi hanya asid amino: Protein Mudah • Protein yang mempunyai komponen kimia lain dipanggil: Protein Konjugat • Bahagian bukan asid amino dipanggil Kumpulan Prostetik. Mempunyai fungsi biologi Kelas-Kelas Protein Konjugat: • Lipoprotein: Mengandungi lipid • Glikoprotein: Mengandungi kumpulan gula • Metaloprotein: Mengandungi logam

27. Struktur protein boleh dibahagikan kepada 4 paras penyusunan: • Struktur primer • Struktur sekunder • Struktur tersier • Struktur kuaterner

31. Ikatan hidrogen • Satu pusingan • heliks • 3.6 a/a per pusingan • 5.4 Angstrom Struktur Sekunder 1 Angstrom unit = 10-8 cm = 10-10m

32. Turutan asid amino menentukan kestabilan - heliks: • Bukan semua polipeptida membentuk - heliks yang stabil • Mis: bagi satu bahagian protein yang mempunyai turutan Glu yang panjang tidak akan membentuk - heliks pada pH 7 (Kenapa???rujuk kembali nota pKa Glu) Sama juga sekiranya terdapat banyak Lys/Arg yang berdekatan

33. Tulang belakang berbentuk zig-zag (bukan heliks) • Ikatan hidrogen terbentuk antara rantai polipeptida yang berdekatan

34. Kaitan struktur sekunder dan struktur tersier

36. Ikatan ionik: kumpulan sisi adalah asid atau bes yang boleh memindahkan/menerima proton Ikatan kovalen: kumpulan sisi adalah sisteina di mana kumpulan sulfur diikat bersama (melalui penyingkiran hidrogen) Ikatan hidrogen: jika ikatan sisi mengandungi kumpulan hidroksil atau amino Interaksi Van der Waals: kumpulan sisi tidak kutub Ikatan yang menstabilkan struktur tertier

37. Tugasan: Cari contoh asid-asid amino yang boleh terlibat membentuk ikatan-ikatan yang menstabilkan strukture tersier protein