KIMIA ORGANIK II

Pembentukan Struktur Sekunder dan Tersier Pada Protein

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.

STRUKTUR PROTEIN

Protein yang tersusun dari rantai asam amino akan memiliki berbagai macam struktur yang khas pada masing-masing protein. Karena protein disusun oleh asam amino yang berbeda secara kimiawinya, maka suatu protein akan terangkai melalui ikatan peptida dan bahkan terkadang dihubungkan oleh ikatan sulfida. Selanjutnya protein bisa mengalami pelipatan-pelipatan membentuk struktur yang bermacam-macam. Adapun struktur protein meliputi struktur primer, struktur sekunder, struktur tersier, dan struktur kuartener

Struktur Sekunder

• Linear, struktur dilipat rantai polipeptida mengasumsikan bentuk heliks untuk menghasilkan struktur sekunder.
• Struktur sekunder mengacu pada pola lipat teratur tikungan dan kekusutan dari rantai polipeptida.
• Pola biasa karena pembentukan ikatan hidrogen antara tulang punggung atom asam amino rantai polipeptida.
• Jenis yang paling umum dari struktur sekunder adalah helix alpha dan lembar lipit AY.

Sebagian besar protein memiliki segmen-segmen dalam rantai polipeptida yang terkumpar atau terlipat secara berulang dalam pola-pola yang berkontribusibagi bentuk keseluruhan protein tersebut. 

Struktur sekunder merupakan nama lain dari kumparan dan lipatan tersebut. Struktur sekunder terjadi karena adanya ikatan hidrogen di antara bagian-bagian berulang pada backbone polipeptida (bukan rantai samping polipeptida). Atom hidrogen memiliki muatan positif lemah yang karena berikatan dengan nitrogen yang bermuatan negatif yang menimbulkan afinitas terhadap atom oksigen bermuatan negatif parsial pada ikatan peptida dekatnya. Ikatan hidrogen memang terbilang lemah, akan tetapi bayangkan kekuatannya apabila terdapat banyak atom hidrogen yang berikatan disekitar backbone polipeptida.

Sruktur sekunder ini merupakan perwujudan dari fungsi protein yang mengakibatkan adanya protein struktural yang berfungsi dalam menyokong. Contoh dari struktur sekunder adalah protein sutra pada laba-labay yang terjadi banyak ikatan hidrogen dalam struktur asam aminonya sehingga mampu mengalahkan kekuatan benang baja dengan massa yang sama.

Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:

·         alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral

·         beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H)

·         beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta")

Struktur Tersier

• Struktur tersier protein adalah struktur tiga dimensi yang dibentuk oleh lentur dan memutar rantai polipeptida.
• Urutan linear dari rantai polipeptida dilipat ke dalam struktur globular kompak.
• Lipat dari rantai polipeptida distabilkan oleh interaksi nonkovalen lemah.
• Interaksi ini ikatan hidrogen dan interaksi elektrostatik.
• Ikatan hidrogen terbentuk ketika atom hidrogen bersama dengan dua atom lain.
• Interaksi elektrostatik antara rantai asam amino yang dibebankan.
• Interaksi elektrostatik adalah antara ion positif dan negatif dari makromolekul.
• Interaksi hidrofobik, hubungan disulfida dan ikatan kovalen juga berkontribusi terhadap struktur tersier.

Kumpulan dari struktur sekunder yang menyusun protein disebut sebagai struktur tersier protein. Struktur tersier protein terjadi karena adanya interaksi hidrofobik. Interaksi hidrofobik ini disebabkan oleh hadirnya air dalam pembentukan polipeptida fungsional atau protein. Ketika terbentuk struktur sekunder protein, air yang bersifat polar akan berikatan dengan bagian hidrofilik protein dengan ikatan hidrogen. Kehadiran air yang bersifat polar mengakibatkan asam-asam amino atau bagian protein yang bersifat nonpolar akan mengelompokkan diri dan berdekatan dengan interaksi van der waals. Keseluruhan dari ikatan hidrogen dan interaksi van de waals akan membentuk struktur tersier pada protein sehingga membuat protein menjadi unik.

Selanjutnya, bila kita melihat dari rantai polipeptida yang memiliki gugus sulfihidril seperti pada asam amino sistein, akan terjadi ikatan kovalen yang disebut jembatan disulfida. Ikatan ini terjadi karena dua monomer sistein dirapatkan oleh pelipatan protein.

Struktur Tersier adalah gabungan dari aneka ragam struktur sekunder yang akan menghasilkan struktur tiga dimensi. Struktur tersier protein dikukuhkan oleh berbagai macam gaya, seperti ikatan hidrogen, ikatan silang disulfida, interaksi hidrofobik, serta ikatan elektrostatik

Hydrophobic Interactions (Ikatan Hidrofobik)

PERMASALAHAN

1. Mengapa pada struktur tersier bisa terjadi Interaksi Hidrofobik dan Interaksi Ionik?

2. Jenis utama dari struktur sekunder yaitu alfa helix dan beta sheet, Jelaskan!

3. Mengapa dalam struktur tersier ikatan hidrofobik sangat penting?

4. Ketika terbentuk struktur sekunder protein, air yang bersifat polar akan berikatan dengan bagian hidrofilik protein dengan ikatan hidrogen. Apa yang diakibatkan dari kehadiran air yang bersifat polar tersebut?