Pendahuluan
Sifat Fisikokimia Asam Amino................... ............................................................... ..238 .1
Struktur dan Klasifikasi................................... ....................................238 5.2.1.2
Asam amino polar (hidrofilik) cukup larut dalam air dan bermuatan (Arg, Asp, Glu, His, dan Lys) atau tidak bermuatan (Ser, Thr, Asn, Gln, dan Cys). Beberapa reaksi ini juga dapat digunakan untuk mengukur asam amino dan residu asam amino tertentu dalam protein. Reaksi kimia gugus fungsi pada asam amino dan protein. reaksi ini digunakan untuk menentukan gugus SH dalam protein.
Pasukan yang Terlibat dalam Stabilitas Struktur Protein
- Interaksi Elektrostatis
- Interaksi Hidrofobik.................................. .........................................264 5.3.2.6
Stabilitas Konformasi dan Adaptasi Protein... .............................................. 267 5.3.4
Peningkatan energi bebas karena hilangnya entropi konformasi sebagian mengimbangi penurunan energi bebas yang disebabkan oleh interaksi non-kovalen yang menguntungkan dalam keadaan terlipat. Dengan demikian, berbagai energi interaksi yang berkontribusi pada perubahan energi bebas bersih untuk proses D(denaturasi) ÿN(asli) dapat dinyatakan sebagai. Singkatnya, pembentukan struktur protein tiga dimensi yang unik adalah hasil bersih dari interaksi nonkovalen yang menarik dan menjijikkan; pembentukan ikatan disulfida dalam keadaan terlipat semakin menstabilkan konformasi terlipat.
10 kali jumlah konformasi yang tersedia untuk residu asam amino rata-rata dalam keadaan tidak terlipat daripada dalam keadaan terlipat [17]. Dalam keadaan terlipat, hilangnya entropi konformasi ini, yaitu, ÿT(ÿÿSconf) = TÿSconf, bertindak sebagai gaya destabilisasi. Mereka berada dalam keadaan metastabil dan strukturnya dapat dengan mudah beradaptasi dengan perubahan di lingkungannya.
Ketika protein diubah dari keadaan tidak teratur menjadi keadaan terlipat, hilangnya gerakan translasi, rotasi, dan getaran yang ada dalam keadaan tidak teratur juga hilang. Di sisi lain, protein yang membutuhkan stabilitas struktural tinggi untuk menjalankan fungsi fisiologisnya biasanya distabilkan oleh ikatan disulfida intramolekul, yang secara efektif menangkal entropi konformasi (yaitu, kecenderungan rantai polipeptida untuk membuka).
Denaturasi Protein
Termodinamika Denaturasi
Karena struktur bukanlah parameter yang mudah diukur, pengukuran langsung dari fraksi mol protein dalam keadaan aslinya dan terdenaturasi dalam larutan tidak mungkin dilakukan. Dalam kasus protein makanan, meskipun denaturasi biasanya mengakibatkan hilangnya kelarutan dan beberapa sifat fungsional, dalam beberapa kasus denaturasi protein lebih baik. Dalam minuman protein, di mana kelarutan dan dispersibilitas protein tinggi diperlukan, denaturasi protein parsial selama pemrosesan dapat menyebabkan flokulasi dan pengendapan selama penyimpanan produk dan dengan demikian dapat mempengaruhi sifat sensoriknya.
Ketika perubahan sifat fisik atau kimia, y, dipantau sebagai fungsi konsentrasi atau suhu denaturasi, banyak protein globular monomer menunjukkan profil denaturasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.12, di mana yN dan yD adalah nilai y untuk keadaan asli dan terdenaturasi dari protein. Karena konsentrasi molekul protein terdenaturasi tanpa adanya denaturasi sangat rendah (sekitar 1 dalam 10), penentuan [D] secara eksperimental tidak mungkin dilakukan. Di wilayah transisi, di mana molekul protein asli dan terdenaturasi hadir, nilai y dapat dinyatakan sebagai.
Untuk sebagian besar protein globular, transisi ini sangat curam, menunjukkan bahwa denaturasi protein merupakan proses kooperatif. Sifat kooperatif dari pengungkapan ini menunjukkan bahwa protein globular dapat ada baik dalam keadaan asli atau terdenaturasi, dan keadaan perantara tidak mungkin.
Agen Denaturasi
Interaksi hidrofobik ditingkatkan pada suhu yang lebih tinggi dan karenanya (ÿÿGHÿ/ÿÿ) > 0 pada suhu yang lebih tinggi. Protein yang distabilkan terutama oleh interaksi hidrofobik lebih stabil pada suhu sekitar daripada suhu pendinginan. Ikatan disulfida intramolekul dalam protein cenderung menstabilkan protein pada suhu rendah dan tinggi karena mereka menetralkan entropi konformasi rantai protein.
Implikasinya di sini adalah karena Asn dan Gln rentan terhadap deaminasi pada suhu tinggi, tingkat residu yang lebih tinggi dalam protein mesofilik dapat menyebabkan ketidakstabilan. Kandungan Cys, Met dan Trp yang mudah teroksidasi pada suhu tinggi juga rendah protein hipertermik. Kurangnya ruang bebas dapat mengurangi mobilitas rantai polipeptida pada suhu tinggi, dan ini meminimalkan peningkatan entropi konfigurasi rantai polipeptida pada suhu tinggi.
Namun, denaturasi termal dapat menjadi ireversibel ketika protein dipanaskan pada suhu 90°C–100°C untuk waktu yang lama, bahkan pada pH netral. Untuk banyak protein globular, titik transisi antara dari asal ke keadaan terdenaturasi terjadi pada 4–6 M urea dan pada 3–4 M GuHCl pada suhu kamar.
Sifat Fungsional Protein
Hidrasi Protein
Kapasitas pengikatan air dari suatu protein didefinisikan sebagai gram air yang terikat per gram protein ketika bubuk protein kering diseimbangkan dengan kelembapan pada kelembapan relatif 90%–95%. Kapasitas pengikatan air (juga kadang disebut kapasitas hidrasi) dari berbagai kelompok protein polar dan nonpolar diberikan pada Tabel 5.13. Oleh karena itu, kapasitas pengikatan air dari suatu protein sebagian terkait dengan komposisi asam aminonya - semakin besar jumlah residu bermuatan, semakin besar kapasitas pengikatan airnya.
Beberapa faktor lingkungan seperti pH, kekuatan ionik, suhu, jenis garam, dan konformasi protein mempengaruhi kemampuan protein untuk mengikat air. Kapasitas pengikatan air protein umumnya menurun dengan meningkatnya suhu, karena penurunan ikatan hidrogen dan penurunan hidrasi gugus ionik. Namun, penelitian telah menunjukkan bahwa kapasitas pengikatan air protein berhubungan positif dengan kapasitas pengikatan air.
Protein makanan terdenaturasi umumnya kurang larut dalam air. 5.51) Kemampuan mereka untuk mengikat air tidak jauh berbeda dengan negara asalnya. Kelarutan protein tidak hanya bergantung pada kapasitas pengikatan airnya, tetapi juga pada faktor termodinamika lainnya.
Kelarutan
- pH dan Kelarutan
- Kekuatan Ionik dan Kelarutan
- Suhu dan Kelarutan .......................... ............................................295 5.5.2.4
Hasilnya ditafsirkan sebagai plot semilog (faktor 2,303 digunakan untuk mengonversi plot log dan ln), dan untuk setiap suhu yang dinilai, kd (konstanta laju penonaktifan) yang sesuai dapat diperkirakan dengan regresi linier (kemiringan = ÿkd/2,303 ) ( Gambar 6.28b). Aktivitas yang bergantung pada suhu dan profil stabilitas dari berbagai enzim yang berhubungan dengan makanan ditunjukkan pada Gambar 6.29b. Hubungan van't Hoff (Gambar 6.30a, Persamaan 6.31) sering digunakan untuk menyindir lebih lanjut residu asam amino yang berpartisipasi berdasarkan nilai ÿHion yang khas.
