ASAM AMINO

Lies K. WibisonoDep. Kimia FK-UAJ

Asam amino• Merupakan asam karboksilat yang

mengandung gugus amino.

• Gugus amino mungkin terikat pada C2 atau C,, C3 atau C, C4 atau C.

• Bila gugus amino terikat pada C, maka asam amino tersebut dinamakan asam -amino.

• Asam -amino merupakan molekul pembentuk protein.

Peter J. Russell, iGenetics: Copyright © Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings.

Fig. 14.1 General structural formula for an amino acid

Struktur umum asam -amino

• Gugus R pada asam amino merupakan gugus alkil yang mengandung atau mengikat gugus lain

• Atom C merupakan atom C asimetrik, oleh karena itu asam-asam -amino:

- bersifat aktif optik - mempunyai stereoisomer D dan L (kecuali

glisin karena pada glisina R = H)

Konfigurasi asam-asam amino

Penggolongan asam amino berdasarkan struktur dan sifat rantai sampingnya (-R)

Berdasarkan struktur dan sifat rantaisampingnya asam-asam -amino dapat dikelompokan menjadi:• Asam amino dengan R non polar• Asam amino dengan R polar tapi netral• Asam amino dengan R mengandung gugus

bersifat asam• Asam amino dengan R bersifat basa.

Amino Acids

CC CC

OO

OO––

CHCH33

HH

HH33NN++

AlanineAlanine

(Ala or A)(Ala or A)

Amino Acids

PhenylalaninePhenylalanine

CC CC

OO

OO––

CHCH22

HH

HH33NN++

(Phe or F)(Phe or F)

Amino Acids

CC CC

OO

OO––

CHCH22OHOH

HH

HH33NN++

SerineSerine

(Ser or S)(Ser or S)

Amino Acids

Glutamic AcidGlutamic Acid

CC CC

OO

OO––

HH

HH33NN++

OOCCHCCH22CHCH22

OO

––

(Glu or E)(Glu or E)

Amino Acids

CC CC

OO

OO––

CHCH22SSHH

HH

HH33NN++

CysteineCysteine

(Cys or C)(Cys or C)

Amino Acids

CC CC

OO

OO––

CHCH22CHCH22CHCH22CHCH22NNHH33

HH

HH33NN++

LysineLysine

++

(Lys or K)(Lys or K)

Asam Amino dengan R non polar

Asam amino dengan R polar tapi netral, asam amino dengan R bersifat asam, dan R basa

Asam -amino sebagai ion dipolar

• Asam -amino dalam bentuk kristal padat ternyata mempunyai:

- titik leleh tinggi - mudah larut dalam pelarut polar - penghantar listrik yang baik

Fenomena ini menunjukkan asam-asam -amino merupakan senyawa berbentuk iondan bukan senyawa molekuler.

Muatan listrik asam amino

COOHC-

H

R

Zwitterion

pKa = 2

pKa = 9.5

N:

H H

R C-

COO

N

H

+H

H

H

Sifat asam-basa asam amino(1)

• Asam -amino , selain mempunyai gugus karboksil dan gugus amino, mungkin pula mengandung gugus yang bersifat asam, basa, atau netral pada rantai sampingnya.

• Sebagai ion dipolar, asam amino dapat mengikat atau melepaskan ion H+, karena itu asam amino termasuk senyawa amfolit.

Sifat asam-basa asam amino(2)

• Rumus struktur asam amino tergantung pada pH larutannya.

• Di dalam larutan yang lebih asam, asam amino akan bersifat basa dan mengikat ion H+ dari asam tersebut, sehingga akan terbentuk asam amino kation

• Di dalam larutan yang lebih basa, asam amino akan bersifat asam dan melepaskan H+ ke dalam larutan tersebut, sehingga akan terbentuk asam amino anion.

Reaksi keseimbangan asam amino(1)

Untuk asam amino dengan gugus R non polar, reaksi keseimbangannya sebagai berikut:

R − HC COOH R − HC COO R − HC COO NH3

+ NH3+ NH2

I. Asam amino II. asam amino III. asam amino kation isoelektrik anion Pada pH < pI pada pH = pI pada pH > pI

Pada bentuk I gugus -COOH mempunyai nilai pKa= 2 dan gugus -NH3

+ mempunyai nilai pKa = 9,5.

Reaksi keseimbangan asam amino(2)

Bentuk II adalah bentuk ion dipolar dari asam amino.

Jika ke dalam bentuk II ditambahkan ion H+, maka gugus COO akan mengikat ion H+ dan membentuk gugus -COOH.

Hasilnya asam amino kation (bentuk I).

Jika ke dalam bentuk II ditambahkan ion OH−, maka gugus NH3+

akan melepaskan ion H+ dan membentukgugus -NH2.

Hasilnya asam amino anion (bentuk III).

Bentuk Isoelektrik dan Titik isoelektrik

Dalam bentuk ion dipolar, asam amino Mempunyai muatan listrik positif dan negatif.

Jika jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif, maka keadaan ini dinyataan sebagai keadaan isoelektrik.

pH pada keadaan isoelektrik, dinyatakan sebagai titik isoelektrik (pI).

Untuk asam amino dengan R nonpolar, maka nilai pH = pI = ½(pK1 + pK2)

pK1 = pKa untuk gugus −COOHpK2 = pKa untuk gugus −NH3

+

Reaksi keseimbangan alanin

Alanin kation (bentuk II) merupakan asam diprotikdengan pKa1 untuk gugus -COOH dan pKa2 untuk gugus -NH3

+. Alanin isoelektrik (bentuk I: bentuk zwitter ion) mempunyai pH = pI = ½(pKa1 + pKa2)

H3CHC C

NH3+

O

OH

H+

OH -

(II)

H3CHC C

NH3 +

O

O -H+

OH -

H3CHC C

NH2O -

O( I ) ( III )

alanin kationalanin zwitter ion = ion alanin dipolar pH = + 6

alanin anion

Reaksi keseimbangan asam aspartat

Untuk asam aspartat bentuk isoelektrik adalah bentuk II dengan pI = ½(pKa1 + pKa2)Bentuk III merupakan asam aspartat dengan muatan listrik −1, pH asam aspartat dalam bentuk ini: pH = ½(pKa2 + pKa3)

C

CH

CH2

C

C

CH

CH2

C

C

CH

CH2

C

C

C

CH2

C

OH

O

H3N

OH

O

O

O -

H3N+

OH

O

O

O -

H3N+

O -

O

O

O -

H2N

O -

O

+ OH -

H+

OH -

H+

OH -

H+

( I ) ( II ) ( III ) ( I V ) asam aspartat asam aspartat asam aspartat asam aspartat triprotik zwitter ion monoprotik anion

pKa1

pKa2

pKa3

Reaksi keseimbangan arginin

(I) (II) (III) (IV)

Untuk asam amino dengan gugus -R bersifat basa, maka bentuk isoelektriknya adalah bentuk (III) dengan nilai pI = ½(pKa2 + pKa3)

C

CH

CH2

CH2

CH2

NH

C =NH2

NH2

H3N

O

OH

C

C

CH2

CH2

CH2

NH

C =NH2

NH2

O

O -

H3N+

+ +

C

C

CH2

CH2

CH2

NH

C =NH2

NH2

O

O -

H2N

+

C

C

CH2

CH

CH2

NH

C =NH

NH2

O

O -

H2N+

pKa1

pKa3

pKa2

Arginin triprotik arginin diprotik arginin monoprotik arginin anion

Nilai pKa dari gugus-gugus yang terdapat pada asam -amino

Asam-asam amino esensial

• Kebutuhan asam amino tersebut harus dipenuhi dari makanan.

• Yang termasuk kelompok ini adalah: arginin, histidin, leusin, isoleusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, valin.

• Merupakan asam-asam -amino pembentuk protein, tetapi tidak dapat disintesis oleh tubuh.

Asam amino bukan pembentuk protein

Beberapa asan amino bukan pembentuk protein tetapi penting:

a. Asam -amino: - homosistein - sitrulin - ornitin b. Non asam -amino: - -alanin - asam -amino butirat - taurin

Isomer ruang asam -amino (1)

Asam-asam -amino mempunyai paling sedikit satu atom C-asimetrik (kecuali glisin) sehingga paling sedikit mempunyai dua stereoisomer D dan L

Treonin dan isoleusin mempunyai dua atom C asimetrik, sehingga mempunyai 22 = 4 stereoisomer, bentuk D dan L dan dua lagi bentuk diastereoisomer atau bentuk allo.

Isomer ruang asam -amino (2) Isomer ruang treonin dan isoleusin

COOH

CH

HC

CH3

OH

H2Nx

x

COOH

HC

CH

CH3

NH2

HO

COOH

CH

CH

CH3

HO

COOH

HC

HC

CH3

NH2

L- treonin D-treonin L-allotreonin D-allotreonin

H2N

OH

COO-

CH

HC

CH2

CH3

H3N

CH3

+

COO-

HC

CH

CH2

CH3

COO-

CH

CH

CH2

CH3

H3N+

COO-

HC

HC

CH2

CH3

CH3

NH3

H3C H3C

NH3++

L-isoleusin D-isoleusin L-alloisoleusin D-alloisoleusin

Sifat kimia asam amino

- Reaksi dengan asam

- Reaksi dengan basa

H3CHC COO-

NH3

+ H+ Cl- H3C C COOH

NH3Cl+ + -

alanin hidroklorida

H3CHC COO-

NH3

H3CHC COO- Na+ + H2O

NH2

+ Na+ OH-

+

garam Na-alanin

Reaksi dengan asam nitrit

Merupakan reaksi dasar penetuan banyaknya protein suatu sampel berdasarkan penentuan banyaknya gas N2 yang dihasilkan.

RHC

NH3

COO-+ HONO R CHCOOH + N2 + H2O

OH+

Reaksi Ninhidrin

Reaksi ninhidrin dapat digunakan untuk penentuan kualitatif maupun kuantitatif asam -amino.

Semua asam -amino akan membentuk larutan berwarna biru unggu dengan ninhidrin kecuali prolin dan hidroksi prolin membentuk warna kuning

Reaksi warna untuk asam -amino tertentu

Reaksi asam amino di dalam sel

Di dalam sel-sel tubuh asam-asam amino dapat mengalami deaminasi oksidatif dan dekarboksilasi.

H3C CH

NH2

COOH-NH2

O2H3C C

O

COOH + H2O + ENERGI

N

HC

N

C

CH

HC

NH2

COOH-CO2

N

HC

N

C

H

HC

NH2

CH3

histidin histamin