Dokumen tersebut membahas struktur dan fungsi protein serta senyawa nitrogenous non-protein. Protein merupakan polimer asam amino yang memiliki struktur primer, sekunder, tersier, dan kuartener yang menentukan fungsinya. Senyawa nitrogenous non-protein penting seperti porfirin, glutathion, dan kreatin juga dibahas struktur dan perannya.

1. Struktur dan fungsi:
protein dan senyawa nitrogenous
non-protein
BLOK BIOMEDIK I
SEMESTER AWAL 2022/2023
Ika Yustisia
Departemen Biokimia FK UNHAS
Email: ikayustisia@gmail.com

2. Tujuan Umum Pembelajaran
Setelah mengikuti dan mempelajari materi ini
mahasiswa dapat memahami:
1. Struktur dan fungsi molekul protein
2. Struktur dan fungsi molekul nitrogenous non-
protein

3. Sasaran Pembelajaran
Setelah mengikuti dan mempelajari materi ini mahasiswa
dapat:
1. Menjelaskan definisi protein
2. Membedakan asam amino proteinogenik dan non-
proteinogenik
3. Menjelaskan tingkatan struktur molekul protein
4. Menjelaskan peran struktur tiga dimensi protein dalam
menentukan fungsi protein
5. Membedakan protein sederhana dengan protein terkonjugasi
6. Menjelaskan definisi dan faktor-faktor penyebab denaturasi
protein

4. Sasaran Pembelajaran
Setelah mengikuti dan mempelajari materi ini mahasiswa
dapat:
7. Menjelaskan definisi nitrogenous non-protein
8. Menjelaskan jenis senyawa nitrogenous non-protein utama
dalam tubuh manusia
9. Menjelaskan struktur dan fungsi porfirin
10. Menjelaskan struktur dan fungsi kreatin dan kreatinin
11. Menjelaskan struktur dan fungsi glutathion

5. Pendahuluan
C, H, O N
Karbohidrat
Lipid
Senyawa nitrogenous:
1. Protein
2. Non-protein

6. Definisi protein
The word protein that I propose to you . . . I would wish
to derive from proteios, because it appears to be the
primitive or principal substance of animal nutrition that
plants prepare for the herbivores, and which the latter
then furnish to the carnivores.
—J. J. Berzelius, letter to G. J. Mulder, 1838
Jons Jacob Berzelius Gerardus Johannes Mulder
("On the composition of
some animal substances“)

7. Definisi protein
Protein merupakan:
• Makromolekul biologis yang paling berlimpah
• Ribuan jenis berbeda
• Ukuran molekul bervariasi
• Menunjukkan keanekaragaman fungsi biologis
yang luar biasa
• Produk akhir paling penting dari jalur informasi
genetik
• Instrumen molekuler yang melaluinya informasi
genetik diekspresikan

8. Protein
merupakan
polimer dari asam
amino yang
dihubungkan oleh
ikatan kovalen
spesifik yang
disebut ikatan
peptida

10. ASAM AMINO PROTEINOGENIK
• Asam amino yang dirangkaikan secara
biosintesis membentuk protein selama proses
translasi mRNA.
• Ada 22 asam amino yang dikodekan secara
genetik (=proteinogenik)
– 20 dalam kode genetik standar (lihat tabel kode
genetik)
– 2 tambahan yang dapat digabungkan dengan
mekanisme penerjemahan khusus [pirolisin (Pyl),
selenosistein (Sec)]

12. ASAM AMINO NON-PROTEINOGENIK

13. Struktur Protein
Empat tingkatan struktur protein
Tidak semua protein memiliki struktur kuartener

14. Struktur protein
• Setiap protein memiliki struktur tiga dimensi yang mencerminkan
fungsinya
• Asam amino sebagai monomer dirangkai dengan ikatan kovalen yang
kokoh membentuk rantai polipeptida. Inilah yang merupakan struktur
(primer) protein.
• Untuk dapat berfungsi, struktur protein harus mencapai struktur tiga
dimensi yang stabil yang dimungkinkan oleh banyak interaksi kimia
“lemah” (interaksi/ikatan non-kovalen)
• Ikatan hidrogen dan interaksi ion dioptimalkan dalam struktur spesifik
yang stabil secara termodinamik
• Interaksi hidrofobik adalah kontributor utama untuk menstabilkan
bentuk globular dari protein yang paling larut
• Untuk memahami narasi di atas silakan di-klik link video pembelajaran
berikut:
https://www.youtube.com/watch?v=qBRFIMcxZNM
New version: What is a Protein? (from PDB-101) - YouTube

15. Insulin
Struktur protein

16. Struktur protein

17. Protein terkonjugasi (conjugated protein)
• Banyak protein hanya mengandung asam amino dan
tidak memiliki gugus kimia lain disebut dengan protein
sederhana (simple protein)
• Protein yang dalam fungsinya berinteraksi dengan
gugus kimia non-polipeptida melalui ikatan kovalen
atau interaksi lemah disebut dengan protein
terkonjugasi
– Glikoprotein, chromoprotein, lipoprotein,
nukleoprotein, metalloprotein

18. Protein terkonjugasi (conjugated protein)

19. • Semua protein memulai keberadaannya pada
ribosom sebagai urutan linier residu asam amino
(rantai polipeptida).
• Rantai polipeptida ini selanjutnya melipat diri
(folding) selama proses sintesis untuk membentuk
konformasi (struktur tiga dimensi) alaminya yang
fungsional.
• Perubahan sederhana pada lingkungan dapat
menyebabkan perubahan struktural protein yang
kemudian dapat memengaruhi fungsinya
Denaturasi protein

20. • Struktur protein telah berevolusi untuk berfungsi dalam
lingkungan seluler tertentu
• Kondisi berbeda dari yang ada di dalam sel dapat
menyebabkan perubahan struktur protein
• Hilangnya struktur tiga dimensi yang cukup untuk
menyebabkan hilangnya fungsi disebut denaturasi
Denaturasi protein

22. • Struktur tiga dimensi protein dapat rusak akibat
pemanasan, deterjen, pelarut organik non-polar, logam
berat, dan pH ekstrem.
• Proses denaturasi ini menyebabkan hilangnya seluruh
sifat biologis protein
• Pelarut organik, urea, dan deterjen bertindak terutama
dengan mengganggu interaksi hidrofobik yang
membentuk inti stabil protein globular
• Ekstrim pH mengubah muatan pada protein,
menyebabkan tolakan elektrostatik dan gangguan
beberapa ikatan hidrogen
Denaturasi protein

23. Kerjakanlah simulasi “Protein Denaturation” dari
Labster yang dapat ditemukan pada laman e-learning

24. Fungsi protein
Protein merupakan makromolekul paling serbaguna
dalam sistem kehidupan dan melayani fungsi penting
pada semua proses biologis
Keratin
Luciferin Hemoglobin

25. Fungsi protein
Protein berfungsi sebagai
– Katalis
– Mengangkut dan menyimpan molekul lain seperti
oksigen
– Menyediakan dukungan mekanis
– Perlindungan kekebalan
– Menghasilkan gerakan
– Mengirimkan impuls saraf
– Mengontrol pertumbuhan dan diferensiasi

26. • Beberapa protein cukup rigid, sedangkan yang
lain menampilkan fleksibilitas terbatas
• Fungsi protein sering kali memerlukan interaksi
dengan molekul lain
• Molekul yang diikat oleh protein disebut ligan,
dan tempat mengikatnya disebut tempat
pengikatan (binding site)
Fungsi protein

27. Fungsi Contoh Peran
Katalisator
Laktat dehidrogenase Oksidasi asam laktat
Sitokrom C Transfer elektron
DNA polimerase Replikasi dan perbaikan DNA
Struktural
α-keratin Membentuk struktur dasar kulit rambut,
kuku
Kolagen Serabut utama jaringan ikat
Elastin Menentukan elastisitas jaringan ikat
Perlindungan
Imunoglobulin (antibodi) Imunitas spesifik
Fibrinogen Proses pembekuan darah
Trombin Proses pembekuan darah
Regulasi
Insulin Regulasi metabolisme glukosa
Glukagon Regulasi metabolisme glukosa
Transmisi
impuls saraf
Rhodopsin Pigmen penglihatan
Reseptor asetilkolin Transmisi impuls sel saraf
Fungsi protein

28. Fungsi Contoh Peran
Pergerakan
Aktin Protein kontraktil serabut otot tebal
Miosin Protein kontraktil serabut otot tipis
Dynein Pergerakan cilia dan flagella
Transport
Mioglobin Membawa molekul oksigen di dalam sel-sel
otot
Hemoglobin Membawa molekul oksigen di dalam darah
(eritrosit)
Albumin serum Mentransport asam lemak rantai pendek
Transferin Mentransport besi di dalam darah
Seruloplasmin Mentransport tembaga di dalam darah
Transcobalamin Mentransport vitamin B12 di dalam darah
Fungsi protein

29. Defenisi molekul nitrogenous non-protein
• Molekul nitrogenous non-protein adalah
kelompok molekul mengandung nitrogen yang
secara struktural tidak termasuk dalam
kelompok protein
• Ukuran dan bentuk molekulnya lebih kecil dan
lebih sederhana dibandingkan molekul protein

30. Molekul nitrogenous non-protein

31. • Tidak akan dibahas semua
• Porfirin
• Glutathion
• Kreatin dan kreatinin
Molekul nitrogenous non-protein

32. Struktur molekul
porfirin
Porfirin
• Kata “porfirin” berasal dari bahasa Yunani yang
berarti “ungu”
• Senyawa organik heterosiklik aromatik
 Empat cincin pirol
 Dihubungkan oleh jembatan metenil (=CH-)
• Senyawa berwarna
• Asam amino glisin merupakan prekursor
utama dari porfirin

34. • Porfirin merupakan sekelompok senyawa
kimia yang banyak terdapat di alam
• Porfirin dapat membentuk kompleks dengan
ion metal yang terikat pada atom nitrogen dari
cincin pirol
• Porfirin besi (Fe2+) → hem
• Porfirin magnesium (Mg2+) → klorofil

35. Hem: porfirin utama tubuh manusia

36. • Satu sel darah merah (eritrosit) mengandung
250 juta molekul hemoglobin
• Sehingga 1 sel darah merah dapat mengangkut
1 milyar molekul oksigen (O2)
Hem: porfirin utama tubuh manusia

37. Hem: porfirin utama tubuh manusia
Protein-protein mengandung hem

38. Glutathion (GSH)
• Tripeptida: γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-glycine
Glutamat
Sistein
Glisin

39. Glutathion (GSH)
Fungsi:
• Antioksidan endogen
– Gugus fungsional sulfhidril (-SH) dari sistein
berperan dalam reaksi reduksi dan konjugasi
terhadap/ dengan oksidan
• Regulasi siklus sel

40. Kreatin dan kreatinin
• Kreatin dibentuk dari tiga
asam amino: glisin,
arginin dan metionin.
• Fosfokreatin (=kreatin
fosfat) merupakan
turunan dari kreatin
setelah berikatan dengan
gugus fosfat.
• Fosfokreatin secara
spontan dapat
membentuk struktur
siklik yang disebut
kreatinin

41. Kreatin dan kreatinin
Fungsi:
• Fosfokreatin merupakan sumber energi alternatif bagi
otot dan otak
• Konsentrasi kreatinin di dalam darah digunakan untuk
menilai fungsi ginjal

42. Referensi
1. Dean R. Appling DR, Anthony-Cahill SJ, Mathews CK.
(2016). Biochemistry concepts and connection 6thed..
Essex: Pearson
2. Nelson DL, Cox MM. (2013). Lehninger principles of
biochemistry. New York: WH Freeman & company
3. Rodwell VW. (2015). Metabolism of proteins and amino
acids. In Harper’s Illustrated Biochemistry 30thed.
McGrawHill Education
4. Lieberman M, Marks A, Peet A. (2013). Marks’ basic
medical biochemistry a clinical approach 4thed.
Philadelphia: Wolter Kluwer
5. Animasi struktur protein:
https://www.youtube.com/watch?v=qBRFIMcxZNM
6. Simulasi “Protein Denaturation” dari Labster