PROTEIN
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1.Latar
Belakang
Protein
memegang peranan penting dalam hampir semua proses kehidupan. Protein berasal
dari bahasa Yunani “proteios” yang berarti “barisan pertama”. Kata yang
diciptakan oleh JÖns J. Berzelius pada tahun 1938 untuk menekankan pentingnya
golongan ini. Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel
manusia atau hewan. Oleh karena sel itu merupakan pembentuk tubuh kita, maka
protein yang terdapat pada makananberfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan
dan pertumbuhan tubuh.
Protein
yang mempunyai molekul besar denagn bobot molekul bervariasi antara 5000 sampai
jutaan. Dengan cara hidrolisis oleh asam atau enzim, protein akan menghasilkan
asam-asam amino. Ada 20 jenis asam amino yang terdapat dalam molekul protein.
Asam-asam amino ini terikat satu dengan yang lain oleh ikatan peptida. Protein
mudah dipengaruhi oleh suhu tinggi, pH dan pelarut organik.
Asam-asam Amino
Asam
amino ialah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Asam amino yang
terdapat sebagai komponen protein mempunyai gugus –NH2 pada atom
karbon dari posisi gugus –COOH. Asam amino merupakan unit dasar
struktur protein. Suatu asam amino α terdiri dari gugus amino, gugus karboksil,
atom H, dan gugus R tertentu, yang semuanya terikat pada atom karbon α. Atom
karbon ini disebut α karena berseblahan dengan gugus karboksil (asam). Gugus R
menyatakan rantai samping.
Rumus untuk
asam amino ialah
R-CH-COOH
NH
Struktur
Dari
rumus umum tersebut dapat dilihat bahwa atom karbon α ialah atom karbon
asimetrik, kecuali bila R ialah atom H. Oleh karena itu asam amino juga
mempunyai sifat memutar bidang cahaya terpolarisasi atau aktivitas optik. Rumus
molekul dapat digambarkan dengan model bola dan batang atau dengan rumus
proyeksi Fischer. Oleh karena atom karbon itu asimetrik, maka molekul asam
amino mempunyai dua konfigurasi D dan L. Hal ini dapat dibandingkan dengan
konfigurasi molekul monosakarida.
1.1.Rumusan
Masalah
1. Apa
yang dimaksud dengan Protein ?
2. Apa Fungsi
Protein ?
3. Bagaimana Pengelompokkan
Protein ?
4. Apa
saja Sumber Protein ?
5. Apa
saja penyakit akibat Kekurangan Protein ?
6. Bagaimana Reaksi-Reaksi
Pada Protein ?
1.2.Tujuan
1. Untuk
mengetahui apa yang dimaksud dengan protein
2. Untuk
mengetahui fungsi protein
3. Untuk
mengetahui pengelompokkan protein
4. Untuk
mengetahui apa saja yang menjadi sumber protein
5. Untuk
mengetahui penyakit apa saja yang diakibatkan kekurangan protein
6. Untuk
mengetahui reaksi-reaksi pada protein
BAB
II
PEMBAHASAN
1.1 Pengertian
Protein
Kata
tersebut protein datang dari kata Yunani ("prota"), yang berarti
"arti penting yang utama." Protein-protein pertama digambarkan dan
yang dinamai oleh ahli kimia Swedish Jöns Jakob Berzelius dalam 1838.
Bagaimanapun, peran yang pusat dari protein-protein tinggal di
dalam organisma-organisma tidak secara penuh diakui sampai 1926,
ketika Yakobus B.Sumner menunjukkan bahwa urease enzim adalah suatu
protein. Protein yang pertama adalah hormon insulin, oleh
Frederick Sanger, yang menang Hadiah Nobel untuk prestasi ini dalam 1958.
Struktur-struktur protein yang pertama dimasukkan hemoglobin dan
mioglobin, oleh Max Perutz dan Tuan Yohanes Cowdery Kendrew, berturut-turut,
dalam 1958. Tiga struktur dimensional kedua-duanya protein-protein pertama
ditentukan oleh analisa diffraction sinar x; Perutz dan
Kendrew bersama mendapat 1962 Hadiah Nobel di Chemistry
untuk penemuan-penemuan ini.
Protein
adalah polimer linear yang dibangun dari 20 asam amino yang yang
berbeda. Semua asam amino menguasai fitur struktural umum, termasuk satu karbon
kepada satu gugus amino, suatu gugus karboksil, dan suatu rantai samping
variabel terikat. Hanya prolina berbeda dengan hal ini struktur dasar karena
berisi satu cincin, arena yang tidak biasa kepada kelompok amina N-end,
angkatan yang separuh amida CO–NH ke dalam suatu yang diperbaiki. Rantai
samping dari asam amino patokan, yang terperinci di dalam daftar asam amino
yang standar, mempunyai kekayaan kimia yang berbeda bahwa menghasilkan tiga
struktur protein dimensional dan kemudian kritis kepada fungsi protein. Asam
amino di suatu rantai polipeptida terhubung oleh ikatan peptida membentuk di
suatu reaksi dehidrasi. Begitu bersambung di dalam rantai protein, asam amino
perorangan disebut suatu residu, dan rangkaian yang terhubung dari karbon, zat
lemas, dan atom-atom oksigen dikenal sebagai tulang punggung rantai atau
protein utama. Ikatan peptida mempunyai dua resonansi membentuk bahwa menyokong
beberapa karakter ikatan rangkap dan menghalangi perputaran di sekitar poros
nya, sehingga karbon-karbon alfa dengan perkiraan kasar sebidang. Yang lain dua
sudut dua bidang di dalam ikatan peptida menentukan bentuk yang lokal yang
diasumsikan oleh tulang punggung protein.
Karena struktur
yang kimia setiap asam amino, rantai protein mempunyai directionalas. Ujung
protein dengan suatu gugus karboksil yang cuma-cuma dikenal sebagai terminal
terakhir C-terminus atau karboksi, sedangkan akhir dengan suatu gugus amino
yang cuma-cuma dikenal sebagai terminal terakhir N-terminus atau amino.
Protein,
polipeptida, dan peptida adalah suatu kerancuan yang kecil dan
tumpang-tindih di dalam maksud atau arti. Protein adalah secara umum
digunakan untuk mengacu pada molekul biologi yang lengkap di suatu penyesuaian
yang stabil, sedangkan peptida adalah secara umum untuk suatu
oligomer-oligomer asam amino yang pendek sering kali kekurangan suatu yang
stabil tiga struktur dimensional. Bagaimanapun, batas antara kedua tidak baik
menggambarkan dan biasanya kepalsuan dekat 20–30 residues. Polipeptida
dapat mengacu pada setiap rantai linear yang tunggal dari asam amino.
1.1. Fungsi
Protein
Dalam kehidupan
protein memegang peranan yang penting pula, inilah contoh penting protein:
1. Katalis
enzimatik
Hampir
semua reaksi kimia dalam sistem biologi dikatalis oleh makromolekul
spesifikyang disebut enzim. Sebagia reaksi seperti hidrasi karbon dioksida
bersifat sederhana, sedangkan reaksi lainnya seperti replikasi kromosom sangat
rumit. Enzim mempunyai daya katalik yang sangat besar, umumnya meningkatkan
kecepatan reaksi sampai jutaan kali. Transformasi kimia in vivo sukar
berlangsung tanpa kehadiran enzim. Ribuan enzim telah diketahui sifatnya dan
banyak diantaranya telah dapat dikristalisasi. Fakta menunjukan bahwa hampir
semua enzim yang dikenal adalah protein. Jadi protein merupakan pusat dalam
menetapkan pola transformasi kimia dalam sistem biologis.
2. Transport
dan penyimpanan
Berbagai
molekul dan ion ditransport oleh protein spesifik. Misalnya transport oksigen
dalam eritrosit oleh hemoglobin; dan mioglobin suatu protein sejenis
metransport oksigen dalam otot. Besi dalam plasma darah terikat pada transferin
dan disimpan dalam hati dalam bentuk kompleks dengan feritin, dan protein yang
lain lagi.
3. Koordinasi
gerak
Protein
merupakan komponen utama dalam otot. Kontraksi otot berlangsung akibat
pergeseran dua jenis filamen protein. Contoh lain adalah pergerakan kromosom
pada proses mitosi dan gerak sperma oleh flagela.
4. Penunjang
mekanis
Ketegangan
kulit dan tulang disebabkan oleh adanya kolagen yang merupakan protein fibrosa.
5. Proteksi
imun
Antibodi
merupakan merupakan protein yang sangat spesifik dan dapat mengenal serta
berkombinasi dengan benda asing seperti virus, bakteri dan sel yang berasal
dari organisme lain. Protein berperan penting untuk membedakan “aku” dan bukan
“aku”.
6. Membangkitkan
dan menghantar inpuls saraf
Respon
sel saraf terhadap rangsang sesifik diperantarai oleh protein reseptor.
Misalnya rodopsin suatu protein yang sensitif terhadap cahaya ditemukan pada
sel batang retina. Protein reseptor yang dipicu oleh molekul kecil spesifik
seperti asetlkolin, berperan dalam trasnmisi inpuls saraf pada sinaps yang
menghubungkan sel-sel saraf.
7. Pengaturan
tumbuhan dan diferensiasi
Pengaturan urutan ekspresi
informasi genetik sangat penting bagi pertumbuhan yang beraturan serta
diferensiasi sel. Hanya bagian kecil genom dalam sel yang akan diekspresikan
pada suatu saat. Pada bakteri, protein reseptor merupakan elemen pengatur yang
penting untuk meredam spesifik suatu DNA dalam suatu sel. Pada organisme
tingkat tinggi, pertumbuhan dan difrensiasi diatur oleh protein faktor
pertumbuhan. Misalnya, faktor pertumbuhan saraf mengendalikan pwertumbuha
jaringan saraf . aktifitas sel-sel yang berbeda pada organisme multi sel
dikoordinasi oleh hormon. Banyak hormon seprti insulin dan TSH
(Thyroid-stimulating hormone) merupakan protein. Protein dalam sel berperaan
dalampenguras arus energi dan unsur-unsur.
1.2. Pengelompokkan
Protein dan Penggolongannya
Pengelompokan protein didasarkan
atas :
1. Struktur Susunan
Molekul Protein
Terbagi
menjadi 2 , yaitu :
a. Fibriler
(Serat)
Yaitu protein berbentuk serabut
dan tidak larut dalam pelarut-pelarut encer serta sukar diuraikan oleh enzim.
Terdiri atas rantai polipeptida memanjang. Berfungsi sebagai pelindung. Contoh :
kolagen.
b. Globuler
(Bulat dan Elips)
Protein ini larut dalam air, asam
atau basa dan dalam etanol. Terdiri atas rantai polipeptida berlipat. Memiliki
fungsi gerak atau dinamik. Contoh : albumin, mioglobin dll.
2. Komposisi Kimia
di bedakan menjadi 2, yaitu :
Protein Sederhana
Hanya terdiri atas asam amino dan
tidak ada gugus kimia lain.
Protein tersebut antara lain :
Ø
Albumin
Oleh
panas menggumpal dan larut dalam air. Misal : Albumin pada putih telur
Ø Globulin
Menggumpal
oleh panas dan larut dalam larutan netral encer dari garam asam dan basa kuat.
Contoh: serum globulin dalam darah.
Ø Glutelin
Larut
dalam asam atau alkali encer. Glutelin terdapat di dalam gandum.
Ø Prolamin
Larut
dalam alkohol 80%. Contoh : gliadin dalam jagung.
Ø Albuminoid
Tidak
larut dalam air, larutan garam asam encer atau alkali encer. Contoh :
keratin pada rambut.
Ø Histone
Tidak
menggumpal oleh panas, larut dalam air atau dalam larutan NH4OH encer. Histone
terdapat dalam kelenjar timus.
Ø Protamin
Tidak
menggumpal oleh panas, larut dalam larutan ammonia dan dalam air. Protamin
adalah basa yang membentuk garam yang stabil dengan asam kuat. Contoh :
sturin dan salanin dalam sejenis ikan.
b. Protein
Konjugasi
Protein
ini hanya terdiri atas rantai polipeptida yang terikat pada gugus kimia lain,
seperti :
·
Kromoprotein
Di
dalam senyawanya protein ini mempunyai warna. Contoh :
hemoglobin dari
darah merah.
·
Glikoprotein
Di
dalam rangkaiannya terdapat gugus karbohidrat. Contoh :
mucin
pada saliva.
·
Nukleoprotein
Terdapat
tambahan gugus asam nukleat.
·
Lesitoprotein
Gugus
tambahan adalah lesitin.
·
Lipoprotein
Gugus
tambahan adalah salah satu dari asam lemah yang lebih tinggi.
3. Penggolongan
Protein Berdasarkan Fungsi Biologi
Protein
sebagai makromolekul (molekul besar) mampu menunjukkan berbagai fungsi biologi.
Atas dasar peran ini maka protein dapat diklasifikasikan sebagai berikut enzim,
protein transport, protein nutrient dan penyimpan, protein kontraktil atau motil,
protein struktural, protein pertahanan dan protein pengatur.
No.
|
Golongan
|
Contoh
|
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
|
Enzim
Protein
Transport
Protein
Nutrien dan Penyimpan
Protein
Kontraktil atau Motil
Protein
Struktural
Protein
Pertahanan
Protein
Pengatur
|
Ribonuklease
Tripsin
Hemoglobin
Albumin
serum
Mioglobin
b1-Lipoprotein
Gliadin
(gandum)
Ovalbumin
(telur)
Kasein
(susu)
Feritin
Aktin
Miosin
Tubulin
Dynein
Keratin
Fibroin
Kolagen
Elastin
Proteoglikan
Antibodi
Fibrinogen
Trombin
Toksin
Botulinus
Toksin
Difteri
Bisa
ular
Risin
Insulin
Hormon
tumbuh
Kortikotropin
Represor
|
Tabel 1.
Penggolongan protein berdasarkan fungsi biologi
A. Protein
sebagai enzim
Enzim,
merupakan protein yang dapat berfungsi sebagai katalisator. Hampir seluruh
reaksi kimia yang terjadi di tingkat sel dikatalisis oleh enzim. Protein yang
paling bervariasi dan mempunyai kekhususan tinggi adalah protein yang mempunyai
aktivitas katalisa, yakni, enzim. Enzim merupakan protein yang mempunyai fungsi
sebagai katalis yang mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktivasi
dari reaksi tersebut.
Hampir
semua reaksi kimia biomolekul organik di dalam sel dikatalisa oleh enzim. Lebih
dari 2000 jenis enzim, masing-masing dapat mengkatalisa reaksi kimia yang
berbeda, telah ditemukan di dalam berbagai bentuk kehidupan. Beberapa contoh
enzim yang banyak dimanfaatkan saat ini seperti, glukosa oksidase yang
mengkatalisis glukosa menjadi asam glukonat, urikase yaitu enzim yang dapat
membongkar asam urat menjadi alantoin.
Contoh protein
yang berfungsi sebagai enzim adalah Ribonuklease dan Tripsin.
Ribonuklease
adalah protein globular berukuran kecil lainnya, merupakan enzim yang
disekresikan oleh pankreas ke dalam usus kecil, tempat molekul ini mengkatalisa
hidrolisis ikatan tertentu pada asam ribonukleat yang terdapat pada makanan
yang masuk. Enzim ini sangat spesifik dalam aksi katalitiknya. Tripsin adalah
enzim yang hanya mengkatalisa hidrolisis ikatan peptida dengan gugus karboksil
yang ada pada residu lisin atau arginin, tanpa memandang panjang atau derat
asam amino pada rantai polipeptida.
B. Protein
sebagai protein transport.
Protein
transport adalah protein yang dapat mengikat dan membawa molekul atau ion yang
khas dari satu organ ke organ lainnya. Protein transport di dalam plasma darah
mengikat dan membawa molekul atau ion spesifik dari satu organ ke organ lain.
Contoh protein transport adalah mioglobin. Mioglobin merupakan protein pengikat
oksigen yang relatif kecil (BM 16.700) yang ditemukan pada sel otot. Fungsinya
adalah untuk menyimpan oksigen yang terikat dan untuk meningkatkan transport
oksigen ke mitokondria, yang mempergunakan oksigen selama oksidasi nutrien sel.
Contoh lainnya
adalah Hemoglobin, yang merupakan protein transport yang terdapat dalam sel
darah merah.
Hemoglobin
dapat mengikat oksigen ketika darah melalui paru-paru. Oksigen dibawa dan
dilepaskan pada jaringan periferi yang dapat dipergunakan untuk mengoksidasi
nutrient (makanan) menjadi energi. Pada plasma darah terdapat lipoprotein yang
berfungsi mengangkut lipida dari hati ke organ. Protein transport lain yang
terdapat dalam membran sel berperan untuk membawa beberapa molekul seperti
glukosa, asam amino dan nutrient lainnya melalui membran menuju sel.
Molekul
hemoglobin adalah suatu tetramer a2b2 yang terdiri dari 2 rantai a yang
identik dan 2 rantai b yang identik. Subunit a dan b-nya terhubung secara
struktur dan evolusi terhadap satu sama lain dan terhadap mioglobin, suatu
monomerik yang mengikat oksigen pada otot. Struktur dari hemoglobin (hemoglobin
tetramer) adalah molekul spheroidal dengan dimensi 64x55x50 Amstrong. Dua
protomer ab-nya terhubung secara simetris dengan rotasi lipatan dua. Hemoglobin
menyusun 33% dari berat tubuh manusia. Hemoglobin adalah salah satu protein
pertama yang dapat ditentukan massa molekulnya secara akurat, protein pertama
yang dikarakterisasikan dengan ultra sentrifugasi dan dihubungkan dengan fungsi
fisiologis spesifik (dari transpor oksigen), dan dalam sel sabit anemia
merupakan yang pertama dalam menunjukkan mutasi yang menyebabkan perubahan asam
amino tunggal.
Hemoglobin
bukanlah hanya sebuah tangki oksigen sederhana, akan tetapi merupakan sistem
pembawa oksigen modern yang menyediakan jumlah oksigen secara akurat menuju
jarngan-jaringan di bawah kondisi apapun. Hemoglobin membawa oksigen dari
paru-paru, insang, atau kulit hewan menuju kapiler-kapiler yang berfungsi dalam
respirasi. Organisme yang sangat kecil tidak membutuhkan protein ini karena
kebutuhan respirasinya dicukupkan dengan difusi pasif yang sederhana dari
oksigen sepanjang tubuh.
Akan
tetapi, karena laju transpor dari difusi zat bervariasi secara terbalik dengan
pangkat dari jarak yang harus ditempuh, laju difusi oksigen sepanjang jaringan lebih
tebal dari 1mm adalah terlalu lamban untuk menopang kehidupan. Oleh karena itu,
evolusi organisme yang besar dan kompleks, seperti Annelida (contoh cacing
tanah), membutuhkan perkembangan sistem sirkulasi secara aktif membawa oksigen
dan nutrisi ke jaringan darah untuk organisme ini harus mempunyai pembawa
oksigen seperti hemoglobin karena kelarutan oksigen dalam plasma darah terlalu
rendah untuk membawa oksigen yang cukup untuk kebutuhan metabolisme.
C. Protein
sebagai protein penyimpan
Protein
nutrient sering disebut juga protein penyimpanan, protein ini merupakan
cadangan makanan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan. Beberapa
contoh protein ini, sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari seperti
ovalbumin merupakan protein utama putih telur, kasein sebagai protein utama
dalam susu. Contoh lainnya adalah protein yang menyimpan zat besi yaitu
ferritin yang terdapat di dalam jaringan hewan.
Biji berbagai
tumbuhan menyimpan protein nutrien yang dibutuhkan untuk pertumbuhan embrio
tanaman. Terutama, contoh yang telah dikenal adalah protein biji dari gandum,
jagung, dan beras.
Ovalbumin protein
utama putih telur, dan kasein, protein utama susu merupakan contoh lain
dari protein nutrien. Ferritin jaringan hewan merupakan protein penyimpan
besi.
Kasein adalah
protein yang terdapat dalam susu dan digunakan sebagai agen pengikat pada
berbagai macam makanan. Secara teknis, kasein merupakan golongan fosfoprotein,
yang merupakan kumpulan ikatan protein yang mengandung asam fosfat. Ketika berkoagulasi
dengan renin, kasein disebut parakasein.
Kasein
merupakan garam, artinya kasein tidak memiliki muatan ion bersih. Kasein tidak
tergumpalkan oleh panas. Hal ini dipicu oleh asam dan enzim rennet yang
merupakan enzim proteolitik. Kasein terdiri dari jumlah yang cukup tinggi dari
prolin peptida, namun tidak berinteraksi dimana tidak membentuk jembatan
disulfida sehingga relatif tidak memiliki struktur tersier. Oleh karena itu,
protein tidak dapat terdenaturasi. Kasein relatif hidrofobik sehingga kurang
larut dalam air. Titik isoelektrik kasein adalah 4,6. Karena pH susu 6,6,
kasein memiliki muatan negatif dalam susu. Protein yang dimurnikan tidak dapat
larut dalam air. Sementara protein tidak larut dalam larutan garam netral,
mudah didispersikan dalam larutan basa encer dan larutan garam seperti natrium
oksalat dan natrium asetat. Dalam kondisi asam (pH rendah) kasein akan
mengendap karena kasein memiliki kelarutan (solubility) yang rendah
pada kondisi asam.
D. Protein
sebagai protein kontraktil
Protein
kontraktil juga dikenal sebagai protein motil, di dalam sel organisme protein
ini berperan untuk berkontraksi, mengubah bentuk, atau bergerak seperti aktin
dan miosin. Kedua protein ini merupakan filamen yang berfungsi untuk bergerak
di dalam sistem kontraktil dan otot kerangka. Contoh lainnya adalah tubulin
pembentuk mikrotubul merupakan zat utama penyusun flagel dan silia yang
menggerakkan sel.Salah satu contoh protein kontraktil adalah Aktin. Yang
berhubungan erat dengan filamen tebal pada otot kerangka adalah filamen tipis,
yang terdiri dari protein aktin.
Aktin
terdapat dalam dua bentuk, aktin globular (G-aktin) dan aktin serat (F-aktin).
Aktin serat sebenarnya merupakan untaian panjang molekul G-aktin(BM 46.000)
yang bergabung membentuk suatu filamen. Dua filamen F-aktin saling membelit
terhadap sesamanya membentuk struktur dua untaian serupa tambang
Contoh lainya
adalah miosin merupakan molekul serupa batang yang berukuran relatif panjang
dengan ekor yang merupakan dua polipeptida a-heliks yang melilit terhadap satu
sama lain; miosin juga mempunyai “kepala” dengan susunan yang kompleks dan
dilengkapi dengan aktivitas enzim.
Berat
molekul protrin ini 450.000, kira-kira 160 nm panjangnya, dan mengandung enam
rantai polipeptida. Ekor panjangnya terdiri dari dua rantai berberat molekul
masing-masing 200.000; keduanya disebut rantai berat. Rantai ini mempunyai
sambungan fleksibel seperti engsel. Kepala miosin bersifat globular, dan
mengandung ujung rantai berat dan juga empat rantai ringan, masing-masing
berberat molekul kira-kira 18,000, terlipat menjadi konformasi globular. Kepala
molekul miosin mengandung aktivitas enzim; yang mengkatalisa hidrolisa ATP
menghasilkan ADP dan fosfat. Sejumlah molekul miosin tersusun bersama-sama
membentuk filamen tebal pada otot, kerangka. Miosin juga terdapat pada sel
bukan otot.
E. Protein
sebagai protein structural
Protein
struktural, jenis protein ini berperan untuk menyangga atau membangun struktur
biologi makhluk hidup. Misalnya kolagen adalah protein utama dalam urat dan
tulang rawan yang memiliki kekuatan dan liat. Persendian mengandung protein
elastin yang dapat meregang dalam dua arah. Jenis lain adalah kuku, rambut dan
bulu-buluan merupakan protein keratin yang liat dan tidak larut dalam
air. Komponen utama dari serat sutra dan jaring labah-labah adalah
proteinfibroin. Fibroin merupakan protein serabut yang tidak larut, tetapi
protein ini bersifat fleksibel dan lentur; dan tidak dapat meregang.
Salah
satu contoh protein struktural adalah keratin. Keratin adalah protein yang
tidak reaktif secara kimiawai dan tahan lama secara mekanik, terdapat dalam
semua vertebrata tingkat tinggi. Protein ini adalah komponen dasar dari lapisan
luar epidermal dan anggota badan yang berkaitan seperti rambut, tanduk, kuku
dan bulu. Keratin diklasifikasikan sebagai a-keratin yang terdapat dalam
mamalia, dan b-keratin yang terdapat dalam burung dan reptil. Studi mikroskopik
elektron menunjukkan bahwa rambut, yang tersusun utamanya dari a-keratin,
terdiri dari struktur hierarki.
Rambut
biasanya mempunyai diameter 20mm dan terdiri dari sel mati, dimana tiap-tiapnya
mengandung mikrofibril (2000 Amstrong dalam diameter) yang terorientasi secara
paralel terhadap serabut rambut. Makrofibril tersusun dari mikrofibril (80 Amstrong
dalam diameter) yang tertumpuk bersama oleh matriks protein amorfus yang kaya
akan kandungan sulfur. a-keratin kaya akan residu Cys, yang cross-link secara
sejajar dengan ikatan peptida. Hal ini berguna untuk kelarutan dan ketahannya
terhadap regangan, dua dari sifat biologis utama suatu a-keratin. a-keratin
diklasifikasikan sebagai “keras” atau “lunak” berdasarkan pada apakah kandungan
sulfurnya tinggi atau rendah. Keratin keras, seperti rambut, tanduk, dan kuku
adalah lebih lembut dari keratin lunak, seperti kulit dan belulang, karena
ikatan disulfidanya dapat melawan gaya yang cenderung akan mendeformasikannya.
Ikatan disulfidanya dipotong, serabut a-keratin dapat diregangkan dua kali
panjang dari panjang awalnya dengan memberikan panas lembab.
Dalam
proses ini, analisis X-ray mengindikasikan bahwa struktur heliks a memanjang
dengan pengaturan kembali yang seiring dari ikatan hidrogen untuk membentuk
lembaran plat-b. b-keratin, seperti bulu, mempunyai pola X-ray dalam keadaan
normalnya.
Contoh lain adalah
Elastin. Elastin adalah protein dengan sifat elastis seperti penghapus, dimana
seratnya dapat memanjang beberapa kali dari panjang normalnya. Merupakan
komponen dasar dari jaringan konektif elastis kuning yang terdapat pada
paru-paru, dinding pembuluh darah yang besar seperti aorta, dan persendian
elastis seperti yang ada pada leher. Jaringan konektif putih yang tidak elastis
dari tendon hanya mengandung jumlah elastin yang sedikit. Elastin memiliki
komposisi asam amino yang berbeda dan sebagian besar mengandung residu non
polar yang kecil. Elastin mengandung sepertiga Gly, lebih dari sepertiga
Ala+Val, dan kaya akan Pro. Akan tetapi, elastin hanya mengandung sedikit
Hydroxyproline dan residu polar, bukan Hydroxylysine. Elastin membentuk
jaringan tiga dimensi serat yang menempati kecenderungan waktu tertentu yang
tak tampak dalam mikroskop elektron. Rantai silang kovalen dalam elastin
terbentuk dari allysine aldol, yang juga terdapat dalam kolagen, dan senyawa
Lysinonorleucine, Desmosine, dan Isodesmosine.
Lysinonorleucine
adalah hasil dari reduksi basa Schiff (ikatan imine) yang terbentuk oleh
kondensasi dari rantai samping sebuah Lys dengan allysine. Desmosine dan
Isedesmosine mempunyai bentuk unik terhadap elastin dan berperan untuk warna
kuning, dan merupakan hasil dari kondensasi 3 allysine dan 1 lysine rantai
samping. Rantai silang initernyata juga berperan dalam sifat elastik dari
elastin dan ketidaklarutannya.
F. Protein
sebagai protein regulator
Beberapa
protein membantu mengatur aktivitas seluler atau fisiologi. Di antara jenis ini
terdapat sejumlah hormon, seperti insulin, yang mengatur metabolisme
gula, dan kekurangannya, menyebabkan penyakit diabetes. Hormon
pertumbuhan dari pituitary dan hormon paratiroid, yang mengatur
transport Ca2+ dan fosfat. Protein pengatur lain, yang
disebut represor mengatur biosintesa enzim oleh sel bakteri.
Kortikotropin merupakan protein struktural yaitu suatu hormon dari kelenjar
pituitary anterior yang merangsang korteks adrenal.Contohnya adalah insulin.
Insulin adalah sebuah hormon polipeptida yang
mengatur metabolisme
karbohidrat.
Selain
merupakan efektor utama dalam homeostasis karbohidrat,
hormon ini juga ambil bagian dalam metabolismelemak (trigliserida)
dan protein –
hormon ini memiliki properti anabolik.
Hormon tersebut juga mempengaruhi jaringan tubuh lainnya.Hormon insulin
dihasilkan oleh sel B pada pankreas yang merupakan pembawa pesan kimia yang
diangkut oleh darah menuju organ lain, terutama hati dan otot. Di sini insulin
berikatan dengan reseptor pada permukaan sel dan merangsang kapasitas sel untuk
menggunakan glukosa sebagai bahan bakar metabolik. Insulin mengandung 2 rantai
polipeptida, yang satu mempunyai 30 residu asam amino, yang lainnya mempunyai
dua residu asam amino. Insulin yang mengatur metabolisme gula dan kekurangannya
menyebabkan penyakit diabetes. Insulin merupakan protein pertama yang
ditentukan deretnya. Insulin sapi mempunyai berat molekul kira-kira 5700.
Molekul ini memiliki 2 rantai polipeptida, rantai A dengan 21 residu asam amino
dan rantai B dengan 30 residu asam amino.
Kedua
rantai disambung oleh dua jembatan disulfida (S-S) dan salah satu rantai
mempunyai ikatan disulfida internal. Kedua rantai polipeptida pertama-tama
dipisahkan dengan pemotongan jembatan disulfida. Untuk tujuan ini, Sanger
mempergunakan pengoksidasi asam performat, yang memotong tiap residu sistin
menjadi 2 residu asam sistat, satu pada masing-masing rantai. Rantai ini
kemudian dipisahkan dan deret masing-masing ditentukan. Pengamatan deret asam
amino kedua rantai tidak memperlihatkan pola yang nyata atau suatu pengulangan
adanya asam amino tertentu, tambahan pula deret kedua rantai cukup berbeda.
Penentuan deret asam amino rantai insulin yang berhasil baik ini telah
mendorong penelitian intensif mengenai hubungan diantara struktur insulin yang
diisolasi dari berbagai spesies, dan aktivitas biologinya dalam menjalankan
metabolisme gula.
Kedua
rantai A dan B insulin diperlukan bagi aktivitas biologi, lebih jauh lagi
jembatan disulfida harus utuh. Penggantian sebagian atau kedua rantai oleh
pemotongan selektif menyebabkan hilangnya beberapa atau semua aktivitas
molekul. Walaupun insulin yang diisolasi dari pankreas beberapa spesies,
sebagai contoh sapi, babi, kambing, dan ikan paus, merupakan hormon aktif di
dalam manusia dan dipergunakan dalam pengobatan pasien penyakit diabetes,
senyawa ini tidak identik dengan insulin manusia. Yang nyata adalah bahwa pada
posisi tertentu pada masing-masing insulin, asam amino yang ditemukan selalu
sama walaupun spesies sumber insulin berbeda. Akan tetapi, pada posisi lain
asam amino mungkin berbeda dari satu spesies ke spesies lain. Pengamatan ini
secara kuat menunjukkan bahwa aktivitas insulin tergantung kepada deret asam
amino pada rantai polipeptidanya, di samping kepada ikatan antar rantai pada
titik-titik tertentu.
Insulin
digunakan dalam pengobatan beberapa jenis diabetes
mellitus. Pasien dengan diabetes mellitus tipe
1 bergantung pada insulin eksogen (disuntikkan ke bawah kulit atau subkutan) untuk
keselamatannya karena kekurangan absolut hormon tersebut. Pasien dengan
diabetes mellitus tipe 2 memiliki tingkat produksi insulin rendah
atau kebal insulin, dan terkadang membutuhkan pengaturan insulin bila
pengobatan lain tidak cukup untuk mengatur kadar glukosa darah.
G. Protein
sebagai protein pertahanan
Banyak
protein mempertahankan organisme dalam melawan serangan oleh spesies lain atau
melindungi organisme tersebut dari
luka. Imunoglobulin atau antibodi pada vertebrata adalah protein
khusus yang dibuat oleh limfosit yang dapat mengenali dan mengendapkan atau
menetralkan serangan bakteri, virus, atau protein asing dari spesies lain.
Fibrinogen dan trombinmerupakan
protein penggumpal darah yang menjaga kehilangan darah jika sistem pembuluh
terluka. Bisa ular, toksin bakteri, dan protein tumbuhan beracun,
seperti risin, juga tampaknya berfungsi di dalam pertahanan
tubuh.Contohnya adalah antibodi. Molekul antibodi muncul di dalam serum darah
dan jaringan tertentu spesies vertebrata sebagai reaksi terhadap injeksi suatu
antigen, protein, atau makromolekul asing lain. Antibodi merupakan molekul
protein berbentuk-Y yang mengandung empat rantai polipeptida. Molekul ini
mempunyai sisi pengikat yang bersifat komplementer terhadap bentuk struktur
spesifik molekul antigen.
Molekul
antibodi mempunyai dua sisi pengikat yang membuatnya mampu membentuk kisi-kisi
tiga dimensi molekul antibodi dan antigen secara berganti-ganti. Antibodi
bersifat sangat spesifik tehadap protein asing yang menimbulkan pembentukannya.
Tiap antigen dapat menimbulkan jenis antibodi spesifik masing-masing yang akan
mengenali dan bergabung hanya dengan antigen yang menimbulkan pembentukannya
atau molekul lain yang berdekatan. Ribuan atau jutaan jenis antigen yang masuk
akan merangsang dibentuknya ribuan atau jutaan jenis antibodi pula.
Setiap
detik, sekitar 2000 molekul antibodi diproduksi oleh sel limfosit B. Salah satu
contoh yang melibatkan antibodi adalah ketika kulit terkena infeksi karena luka
maka akan timbul nanah. Nanah ini merupakan sel darah putih penghasil antibodi
yang mati setelah berperang melawan antigen.
H. Protein
Lain
Terdapat
banyak protein lain yang fungsinya agak eksotik dan tidak mudah
diklasifikasikan. Merupakan hal yang luar biasa bahwa semua protein ini dengan
sifat dan fungsi yang amat berbeda terbuat dari 20 asam amino yang
sama. Monelin, suatu protein tanaman dari Afrika yang mempunyai rasa yang
amat manis. Protein ini sedang dipelajari sebagai pemanis makanan yang tidak menggemukkan
dan tidak beracun untuk manusia. Plasma darah beberapa ikan Antartika
mengandung protein antibeku yang melindungi darah ikan dari
pembekuan. Persendian sayap beberapa insekta dibuat dari protein resilin,
yang bersifat hampir sempurna elastis.
1.3.Sumber
Protein
Kita
memperoleh protein dari makanan yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Protein
yang berasal dari hewan disebut protein hewani, sedangkan yang berasal dari
tumbuhan disebut protein nabati. Beberapa makan sumber protein ialah daging,
telur,susu, ikan,beras, kacang, kedelai, gandum, jagung, dan buah-buahan.
Beberapa bahan makanan yang mengandung protein serta kadar proteinnya dapat
dilihat ditabel.
No
|
Nama bahan
makanan
|
Kadar
protein(%)
|
1
|
Daging ayam
|
18, 2
|
2
|
Daging sapi
|
18,8
|
3
|
Telur ayam
|
12,8
|
4
|
Susu sapi
segar
|
3,2
|
5
|
Keju
|
22,8
|
6
|
Bandeng
|
20,0
|
7
|
Udang segar
|
21,0
|
8
|
Kerang
|
8,0
|
9
|
Beras tumbuk
merah
|
7,9
|
10
|
Beras giling
|
6,8
|
11
|
Kacang hijau
|
22,2
|
12
|
Kedelai basah
|
30,2
|
13
|
Tepung terigu
|
8,9
|
14
|
Jagung kuning
|
7,9
|
15
|
Pisang ambon
|
1,2
|
16
|
Durian
|
2,5
|
Tumbuhan
membentuk protein dari CO2, H2O dan senyawa nitrogen. Hewan yang makan tumbuhan
mengbah protein nabati menjadi protein hewani. Di samping digunakan untuk
pembentukan sel-sel tubuh, protein juga dapat digunakan sebagai sumber energi
apabila tubuh kita kekurangan karbohidrat dan lemak. Komposisi rata- rata unsur
kimia yang terdapat dalam protein ialah sebagai berikut: karbon 50%, hidrogen
7%, oksigen 23%, nitrogen 16%, belerang 0-3%, dan fosfor 0-3%. Dengan pedoman
pada kadar nirogen sebesar 16%, dapat dilakukan penentuan kandungan protein
dalam suatu bahan makanan.unsur nitrogen ditentukan secara kuantitatif,
misalnya dengan cara Kjeldahl, yaitu dengan cara dekstruksi dengan asam pekat.
Berat protein yang ditentukan ialah 6,25 kali berat unsur nitrogen.
1.4. Penyakit
Akibat Kekurangan Protein
Penyakit
yang terjadi akibat kekurangan protein paling banyak ditemukan di Negara
miskin. Kekurangan protein juga mempengaruhi orang-orang yang lahir dengan
kelainan genetik untuk memproduksi protein tertentu, dan orang-orang dengan
penyakit yang menyebabkan mereka kehilangan nafsu makan dan gangguan pada otot.
Di Negara maju seperti Amerika yang terjadi malah sebaliknya. Kelebihan protein
akibat konsumsi makanan hewani berlebih. Bahkan para ahli di Amerika menyakini
bahwa rata-rata orang Amerika mengkonsumsi 50 persen lebih besar protein dari
yang dibutuhkan tubuh.
Penyakit
akibat kekurangan protein banyak jenisnya, misalnya penyusutan jaringan otot,
kehilangan berat badan, penumpukan cairan, anemia, denyut jantung sangat
rendah, juga termasuk penyakit pigmentasi pada kulit. Salah satu efek yang
berbahaya dari kurangnya protein adalah timbulnya penyakit muka tua yang
disebabkan oleh kekurangan protein dan karbohidrat di saat bersamaan.
Kekurangan
Protein bisa berakibat fatal:
a. Kerontokan
rambut.
b. Penyakit
kekurangan protein atau biasa disebut kwashiorkor.
Kwashiorkor
adalah penyakit yang disebabkan oleh kekurangan parah protein dalam diet yang
mengandung kalori sebagian besar dari karbohidrat seperti ubi, beras dan
pisang. Umumnya penderitanya adalah anak kecil yang tidak mendapat asupan
nutrisi protein yang cukup pada masa pertumbuhannya. Menurut University of
Maryland Medical Center orang dengan kwashiorkor muncul bengkak di daerah perut
dari retensi cairan. Gejala umum dari kedua marasmus dan kwashiorkor adalah
kelelahan, cepat marah, diare, pertumbuhan terhambat dan gangguan kognisi dan
kesehatan mental.
c. Kekurangan
yang terus menerus menyebabkan marasmus .
Marasmus (seluruh
badan menjadi lemah) adalah penyakit yang disebabkan oleh kekurangan
protein dan kalori cukup parah yang mempengaruhi bayi dan anak-anak, sering
mengakibatkan penurunan berat badan dan dehidrasi. Marasmus dapat berkembang
menjadi kelaparan dan kematian yang disebabkan oleh kekurangan nutrisi penting.
Orang dengan marasmus terlihat kurus dengan sedikit jaringan otot.
d. Kekurangan
protein C
Salah
satu protein yang sangat penting bagi tubuh dan sangat berbahya bila tidak ada
adalah protein C. Protein C berkaitan dengan pembekuan darah. Protein bisa
dengan mudah ditemukan pada berbagai macam jenis makanan apalagi Indonesia
terkenal dengan makanan tempe yang kaya akan protein.
e. Cachexia
Cachexia
adalah suatu kondisi yang melibatkan kekurangan protein, penipisan otot rangka
dan
tingkat peningkatan degradasi protein, menurut
penelitian oleh DP Kotler diterbitkan dalam “Annals of Internal
Medicine” pada tahun 2000. Menurut JE Morley dalam “American Journal of
Clinical Nutrition”,Cachexia menyebabkan penurunan berat badan,
kematian,penyakit kanker, AIDS, gagal ginjal kronis, penyakit panas, penyakit
paru obstruktif kronik dan rheumatoid arthritis. Pasien dengan
kanker ganas dari lambung, usus, hati, saluran empedu dan gangguan pankreas,
memiliki kelelahan dan keseimbangan nitrogen negatif sebagai akibat dari
hilangnya massa otot dari cachexia, Sumber yang ditulis oleh J Ockenga
dalam “pencernaan Farmakologi dan Terapi” pada tahun 2005.Akibat dari kwashiorkor
dan marasmus sendiri, yaitu:
a. Gangguan
pertumbuhan dan perkembangan
b.
Mudah terkena penyakit
c. Berkurangnya
daya pikir
d. Penurunan
fungsi otak
e. Ketidakseimbangan
cairan elektrolit
f. Berkurangnya
daya tahan tubuh
g. Bila
tidak segera diobati berakhir dengan kematian
1.6. Reaksi
Pada Protein
Ada
beberapa reaksi-reaksi protein sebagai berikut
A. Reaksi
Xantroprotein
Larutan
asam nitrat pekat ditambahkan dengan hati-hati kedalam larutan protein .
Setelah dicampur terjadi endapan putih yang dapat berubah menjadi kuning
apabila dipanaskan. Reaksi yang terjadi ialah nitrasi pada inti benzena yang
terdapat pada molekul protein. Jadi reaksi ini positif untuk protein
yang mengandung tirosin ,fenilalanin dan triptofan. Kulit kita bila kena asam
nitrat berwarna kuning, itu juga karena terjadi reaksi xantoprotein ini.
B. Reaksi
Hopkins-Cole
Triptofan
dapat berkondensasi dengan beberapa aldehida dengan bantuan asam kuat dan
membentuk senyawa yang berwarna. Larutan protein yang mengandung triptofan
dapat di reaksikandengan pereaksi Hopkins-Cole yang mengandung asam glioksilat
. Pereaksi ini dibuat dari asam oksalat dengan serbuk magnesium dalam air.
serbuk
|
COOH CHO
COOH Mg COOH
Asam
oksalat asam
glioksilat
Setelah
dicampur dengan pereaksi Hopkins-Cole , asam sulfat dituangkan perlahan-lahan
sehingga membentuk lapisan dibawah larutan protein . Beberapa saat kemudian
akan terjadi cinci ungu pada batas antara kedua lapisan tersebut . Pada
dasarnya reaksi Hopkins-Cole memberi hasil positif khas untuk gugus indol dalam
protein.
C. Reaksi
MillonPereaksi Millon
adalah
larutan merkuro dan merkuri nitrat dalam asam nitrat. Apabila pereaksi ini
ditambahkan pada larutan protein, akan menghasilkan endapan putih yang dapat
berubah menjadi merah oleh pemanasan. Pada dasarnya reaksi ini positif untuk
fenol-fenol, karena terbentuknya senyawa merkuri dengan gugus hidroksifenil
yang berwarna. Protein yang mengandung tirosin akan memberikan hasil positif.
D. Reaksi
Nitroprusida
Natriumnitroprusida
dalam larutan amoniak akan menghasilkan warna merah dengan protein yang
mempunyai gugus –SH bebas. Jadi protein yang mengandung sistein dapat
memberikan hasil positif. Gugus –S-S pada sistin apabila direduksi dahulu dapat
juga memberikan hasil positif.
E. Reaksi
Sakaguchi
Pereaksi
yang digunakan ialah naftol dan natriumhipobromit. Pada dasarnya reaksi ini
memberi hasil positif apabila ada gugus guanidin. Jadi arginin atau protein
yang mengandung arginin dapat menghasilkan warna merah.
BAB
III
PENUTUP
Protein
adalah polimer linear yang dibangun dari 20 asam amino yang yang
berbeda. Semua asam amino menguasai fitur struktural umum, termasuk satu karbon
kepada satu gugus amino, suatu gugus karboksil, dan suatu rantai samping variabel
terikat. Hanya prolina berbeda dengan hal ini struktur dasar karena berisi satu
cincin,arena yang tidak biasa kepada kelompok amina N-end, angkatan yang
separuh amida CO–NH ke dalam suatu yang diperbaiki. Rantai samping dari
asam amino patokan, yang terperinci di dalam daftar asam amino yang standar,
mempunyai kekayaan kimia yang berbeda bahwa menghasilkan tiga struktur protein
dimensional dan kemudian kritis kepada fungsi protein.
Dalam
kehidupan protein memegang peranan yang penting pula, inilah contoh penting
protein:
1. Katalis
enzimatik
Enzim
mempunyai daya katalik yang sangat besar, umumnya meningkatkan kecepatan reaksi
sampai jutaan kali. Transformasi kimia in vivo sukar berlangsung tanpa
kehadiran enzim. Ribuan enzim telah diketahui sifatnya dan banyak diantaranya
telah dapat dikristalisasi. Fakta menunjukan bahwa hampir semua enzim yang
dikenal adalah protein. Jadi protein merupakan pusat dalam menetapkan pola
transformasi kimia dalam sistem biologis.
2. Transport
dan penyimpanan
Berbagai
molekul dan ion ditransport oleh protein spesifik. Misalnya transport oksigen
dalam eritrosit oleh hemoglobin; dan mioglobin suatu protein sejenis
metransport oksigen dalam otot.
3. Koordinasi
gerak
Protein
merupakan komponen utama dalam otot. Kontraksi otot berlangsung akibat
pergeseran dua jenis filamen protein. Contoh lain adalah pergerakan kromosom
pada proses mitosi dan gerak sperma oleh flagela.
4. Penunjang
mekanis
Ketegangan
kulit dan tulang disebabkan oleh adanya kolagen yang merupakan protein fibrosa.
5. Proteksi
imun
Antibodi
merupakan merupakan protein yang sangat spesifik dan dapat mengenal serta
berkombinasi dengan benda asing seperti virus, bakteri dan sel yang berasal
dari organisme lain.
6. Membangkitkan
dan menghantar inpuls saraf
Respon
sel saraf terhadap rangsang sesifik diperantarai oleh protein reseptor.
Misalnya rodopsin suatu protein yang sensitif terhadap cahaya ditemukan pada
sel batang retina. Protein reseptor yang dipicu oleh molekul kecil spesifik
seperti asetlkolin, berperan dalam trasnmisi inpuls saraf pada sinaps yang
menghubungkan sel-sel saraf.
7. Pengaturan
tumbuhan dan diferensiasi
Pengaturan
urutan ekspresi informasi genetik sangat penting bagi pertumbuhan yang
beraturan serta diferensiasi sel. Hanya bagian kecil genom dalam sel yang akan
diekspresikan pada suatu saat. Pada bakteri, protein reseptor merupakan elemen
pengatur yang penting untuk meredam spesifik suatu DNA dalam suatu sel. Pada
organisme tingkat tinggi, pertumbuhan dan difrensiasi diatur oleh protein
faktor pertumbuhan.
Ø Pengelompokan protein didasarkan atas :
1. Struktur
Susunan Molekul Protein
Terbagi
menjadi 2 , yaitu :
a.
Fibriler (Serat)
Yaitu
protein berbentuk serabut dan tidak larut dalam pelarut-pelarut encer serta
sukar diuraikan oleh enzim. Terdiri atas rantai polipeptida memanjang.
Berfungsi sebagai pelindung. Cth : kolagen.
b.
Globuler (Bulat dan Elips)
Protein
ini larut dalam air, asam atau basa dan dalam etanol. Terdiri atas rantai
polipeptida berlipat. Memiliki fungsi gerak atau dinamik. Cth : albumin,
mioglobin dll.
Komposisi Kimia
di bedakan menjadi 2, yaitu :
Protein
Sederhana
Hanya terdiri
atas asam amino dan tidak ada gugus kimia lain.
Protein tersebut
antara lain :
Ø albumin
Ø globulin
Ø glutelin
Ø prolamin
Ø albuminoid
Ø histone
Ø protamin
I. Protein
Konjugasi
Protein ini
hanya terdiri atas rantai polipeptida yang terikat pada gugus kimia lain,
seperti :
Ø kromoprotein.
Ø glikoprotein.
Ø nukleoprotein
Ø lesitoprotein
Ø Lipoprotein
2. Penggolongan
Protein Berdasarkan Fungsi Biologi
Protein
sebagai makromolekul (molekul besar) mampu menunjukkan berbagai fungsi biologi.
Atas dasar peran ini maka protein dapat diklasifikasikan sebagai berikut enzim,
protein transport, protein nutrient dan penyimpan, protein kontraktil atau
motil, protein struktural, protein pertahanan dan protein pengatur.
1.
Protein sebagai enzim
Enzim,
merupakan protein yang dapat berfungsi sebagai katalisator. Hampir seluruh
reaksi kimia yang terjadi di tingkat sel dikatalisis oleh enzim. Protein yang
paling bervariasi dan mempunyai kekhususan tinggi adalah protein yang mempunyai
aktivitas katalisa, yakni, enzim. Enzim merupakan protein yang mempunyai fungsi
sebagai katalis yang mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktivasi
dari reaksi tersebut. Hampir semua reaksi kimia biomolekul organik di dalam sel
dikatalisa oleh enzim. Lebih dari 2000 jenis enzim, masing-masing dapat
mengkatalisa reaksi kimia yang berbeda, telah ditemukan di dalam berbagai
bentuk kehidupan. Beberapa contoh enzim yang banyak dimanfaatkan saat ini
seperti, glukosa oksidase yang mengkatalisis glukosa menjadi asam glukonat,
urikase yaitu enzim yang dapat membongkar asam urat menjadi alantoin.
2.
Protein sebagai protein transport
Protein
transport adalah protein yang dapat mengikat dan membawa molekul atau ion yang
khas dari satu organ ke organ lainnya. Protein transport di dalam plasma darah
mengikat dan membawa molekul atau ion spesifik dari satu organ ke organ lain.
Contoh protein transport adalah mioglobin. Mioglobin merupakan protein pengikat
oksigen yang relatif kecil (BM 16.700) yang ditemukan pada sel otot. Fungsinya
adalah untuk menyimpan oksigen yang terikat dan untuk meningkatkan transport
oksigen ke mitokondria, yang mempergunakan oksigen selama oksidasi nutrien sel.
Molekul
hemoglobin adalah suatu tetramer a2b2 yang terdiri dari 2 rantai a yang
identik dan 2 rantai b yang identik. Subunit a dan b-nya terhubung secara
struktur dan evolusi terhadap satu sama lain dan terhadap mioglobin, suatu
monomerik yang mengikat oksigen pada otot. Struktur dari hemoglobin (hemoglobin
tetramer) adalah molekul spheroidal dengan dimensi 64x55x50 Amstrong. Dua
protomer ab-nya terhubung secara simetris dengan rotasi lipatan dua. Hemoglobin
menyusun 33% dari berat tubuh manusia.
Hemoglobin
adalah salah satu protein pertama yang dapat ditentukan massa molekulnya secara
akurat, protein pertama yang dikarakterisasikan dengan ultra sentrifugasi dan
dihubungkan dengan fungsi fisiologis spesifik (dari transpor oksigen), dan
dalam sel sabit anemia merupakan yang pertama dalam menunjukkan mutasi yang
menyebabkan perubahan asam amino tunggal. Hemoglobin bukanlah hanya sebuah
tangki oksigen sederhana, akan tetapi merupakan sistem pembawa oksigen modern
yang menyediakan jumlah oksigen secara akurat menuju jarngan-jaringan di bawah
kondisi apapun. Hemoglobin membawa oksigen dari paru-paru, insang, atau kulit
hewan menuju kapiler-kapiler yang berfungsi dalam respirasi.
Organisme yang sangat kecil tidak membutuhkan
protein ini karena kebutuhan respirasinya dicukupkan dengan difusi pasif yang
sederhana dari oksigen sepanjang tubuh. Akan tetapi, karena laju transpor dari
difusi zat bervariasi secara terbalik dengan pangkat dari jarak yang harus
ditempuh, laju difusi oksigen sepanjang jaringan lebih tebal dari 1mm adalah
terlalu lamban untuk menopang kehidupan. Oleh karena itu, evolusi organisme
yang besar dan kompleks, seperti Annelida (contoh cacing tanah), membutuhkan
perkembangan sistem sirkulasi secara aktif membawa oksigen dan nutrisi ke
jaringan darah untuk organisme ini harus mempunyai pembawa oksigen seperti
hemoglobin karena kelarutan oksigen dalam plasma darah terlalu rendah untuk
membawa oksigen yang cukup untuk kebutuhan metabolisme.
3. Protein
sebagai protein penyimpan
Protein
nutrient sering disebut juga protein penyimpanan, protein ini merupakan
cadangan makanan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan. Beberapa
contoh protein ini, sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari seperti
ovalbumin merupakan protein utama putih telur, kasein sebagai protein utama
dalam susu. Biji berbagai tumbuhan menyimpan protein nutrien yang
dibutuhkan untuk pertumbuhan embrio tanaman. Terutama, contoh yang telah dikenal
adalah protein biji dari gandum, jagung, dan beras. Ovalbumin protein
utama putih telur, dan kasein, protein utama susu merupakan contoh lain
dari protein nutrien. Ferritin jaringan hewan merupakan protein
penyimpan besi.
Kasein
adalah protein yang terdapat dalam susu dan digunakan sebagai agen pengikat
pada berbagai macam makanan. Secara teknis, kasein merupakan golongan
fosfoprotein, yang merupakan kumpulan ikatan protein yang mengandung asam
fosfat. Ketika berkoagulasi dengan renin, kasein disebut parakasein. Kasein
merupakan garam, artinya kasein tidak memiliki muatan ion bersih. Kasein tidak
tergumpalkan oleh panas. Hal ini dipicu oleh asam dan enzim rennet yang
merupakan enzim proteolitik. Kasein terdiri dari jumlah yang cukup tinggi dari
prolin peptida, namun tidak berinteraksi dimana tidak membentuk jembatan
disulfida sehingga relatif tidak memiliki struktur tersier.
4. Protein
sebagai protein kontraktil
Protein
kontraktil juga dikenal sebagai protein motil, di dalam sel organisme protein
ini berperan untuk berkontraksi, mengubah bentuk, atau bergerak seperti aktin
dan miosin. Kedua protein ini merupakan filamen yang berfungsi untuk bergerak
di dalam sistem kontraktil dan otot kerangka. Contoh lainnya adalah tubulin
pembentuk mikrotubul merupakan zat utama penyusun flagel dan silia yang
menggerakkan sel.
Salah
satu contoh protein kontraktil adalah Aktin. Yang berhubungan erat dengan
filamen tebal pada otot kerangka adalah filamen tipis, yang terdiri dari
protein aktin. Aktin terdapat dalam dua bentuk, aktin globular (G-aktin) dan
aktin serat (F-aktin). Aktin serat sebenarnya merupakan untaian panjang molekul
G-aktin(BM 46.000) yang bergabung membentuk suatu filamen. Dua filamen F-aktin
saling membelit terhadap sesamanya membentuk struktur dua untaian serupa
tambang
5. Protein
sebagai protein struktural
Protein
struktural, jenis protein ini berperan untuk menyangga atau membangun struktur
biologi makhluk hidup. Misalnya kolagen adalah protein utama dalam urat dan
tulang rawan yang memiliki kekuatan dan liat. Persendian mengandung protein
elastin yang dapat meregang dalam dua arah. Jenis lain adalah kuku, rambut dan
bulu-buluan merupakan protein keratin yang liat dan tidak larut dalam air.
Komponen utama dari serat sutra dan jaring labah-labah adalah proteinfibroin.
Fibroin merupakan protein serabut yang tidak larut, tetapi protein ini bersifat
fleksibel dan lentur; dan tidak dapat meregang.
6. Protein
sebagai protein regulator
Beberapa
protein membantu mengatur aktivitas seluler atau fisiologi. Di antara jenis ini
terdapat sejumlah hormon, seperti insulin, yang mengatur metabolisme
gula, dan kekurangannya, menyebabkan penyakit diabetes. Hormon
pertumbuhan dari pituitary dan hormon paratiroid, yang mengatur
transport Ca2+ dan fosfat. Protein pengatur lain, yang
disebut represor mengatur biosintesa enzim oleh sel bakteri.
Kortikotropin merupakan protein struktural yaitu suatu hormon dari kelenjar
pituitary anterior yang merangsang korteks adrenal.
7. Protein
sebagai protein pertahanan
Banyak
protein mempertahankan organisme dalam melawan serangan oleh spesies lain atau
melindungi organisme tersebut dari
luka. Imunoglobulin atau antibodi pada vertebrata adalah
protein khusus yang dibuat oleh limfosit yang dapat mengenali dan mengendapkan
atau menetralkan serangan bakteri, virus, atau protein asing dari spesies
lain.
Fibrinogen dan trombinmerupakan
protein penggumpal darah yang menjaga kehilangan darah jika sistem pembuluh
terluka. Bisa ular, toksin bakteri, dan protein tumbuhan beracun,
seperti risin, juga tampaknya berfungsi di dalam pertahanan tubuh.
8. Protein
Lain
Terdapat
banyak protein lain yang fungsinya agak eksotik dan tidak mudah
diklasifikasikan. Merupakan hal yang luar biasa bahwa semua protein ini dengan
sifat dan fungsi yang amat berbeda terbuat dari 20 asam amino yang
sama. Monelin, suatu protein tanaman dari Afrika yang mempunyai rasa yang
amat manis. Protein ini sedang dipelajari sebagai pemanis makanan yang tidak
menggemukkan dan tidak beracun untuk manusia.
Sumber Protein
Kita
memperoleh protein dari makanan yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Protein
yang berasal dari hewan disebut protein hewani, sedangkan yang berasal dari
tumbuhan disebut protein nabati. Beberapa makan sumber protein ialah daging,
telur,susu, ikan,beras, kacang, kedelai, gandum, jagung, dan buah-buahan.
Beberapa bahan makanan yang mengandung protein serta kadar proteinnya dapat
dilihat ditabel.
Tumbuhan
membentuk protein dari CO2, H2O dan senyawa nitrogen. Hewan yang makan tumbuhan
mengbah protein nabati menjadi protein hewani. Di samping digunakan untuk
pembentukan sel-sel tubuh, protein juga dapat digunakan sebagai sumber energi
apabila tubuh kita kekurangan karbohidrat dan lemak. Komposisi rata- rata unsur
kimia yang terdapat dalam protein ialah sebagai berikut: karbon 50%, hidrogen
7%, oksigen 23%, nitrogen 16%, belerang 0-3%, dan fosfor 0-3%. Dengan pedoman
pada kadar nirogen sebesar 16%, dapat dilakukan penentuan kandungan protein
dalam suatu bahan makanan.unsur nitrogen ditentukan secara kuantitatif,
misalnya dengan cara Kjeldahl, yaitu dengan cara dekstruksi dengan asam pekat.
Berat protein yang ditentukan ialah 6,25 kali berat unsur nitrogen.
Penyakit
akibat kekurangan protein banyak jenisnya, misalnya penyusutan jaringan otot,
kehilangan berat badan, penumpukan cairan, anemia, denyut jantung sangat
rendah, juga termasuk penyakit pigmentasi pada kulit. Salah satu efek yang
berbahaya dari kurangnya protein adalah timbulnya penyakit muka tua yang
disebabkan oleh kekurangan protein dan karbohidrat di saat bersamaan.
Kekurangan
Protein bisa berakibat fatal:
a. Kerontokan
rambut.
b. Penyakit
kekurangan protein atau biasa disebut kwashiorkor.
Kwashiorkor
adalah penyakit yang disebabkan oleh kekurangan parah protein dalam diet yang
mengandung kalori sebagian besar dari karbohidrat seperti ubi, beras dan
pisang. Umumnya penderitanya adalah anak kecil yang tidak mendapat asupan
nutrisi protein yang cukup pada masa pertumbuhannya. Kekurangan yang terus
menerus menyebabkan marasmus .
Marasmus (seluruh
badan menjadi lemah) adalah penyakit yang disebabkan oleh kekurangan
protein dan kalori cukup parah yang mempengaruhi bayi dan anak-anak, sering
mengakibatkan penurunan berat badan dan dehidrasi.
c. Kekurangan
protein C
Salah
satu protein yang sangat penting bagi tubuh dan sangat berbahya bila tidak ada
adalah protein C. Protein C berkaitan dengan pembekuan darah. Protein bisa
dengan mudah ditemukan pada berbagai macam jenis makanan apalagi Indonesia
terkenal dengan makanan tempe yang kaya akan protein.
d. Cachexia
Cachexia adalah suatu kondisi yang melibatkan kekurangan protein, penipisan otot rangka dan tingkat peningkatan degradasi protein, menurut penelitian oleh DP Kotler diterbitkan dalam “Annals of Internal Medicine” pada tahun 2000. Menurut JE Morley dalam “American Journal of Clinical Nutrition”,Cachexia menyebabkan penurunan berat badan, kematian,penyakit kanker, AIDS, gagal ginjal kronis, penyakit panas, penyakit paru obstruktif kronik dan rheumatoid arthritis. Pasien dengan kanker ganas dari lambung, usus, hati, saluran empedu dan gangguan pankreas, memiliki kelelahan dan keseimbangan nitrogen negatif sebagai akibat dari hilangnya massa otot dari cachexia, Sumber yang ditulis oleh J Ockenga dalam “pencernaan Farmakologi dan Terapi” pada tahun 2005.
Cachexia adalah suatu kondisi yang melibatkan kekurangan protein, penipisan otot rangka dan tingkat peningkatan degradasi protein, menurut penelitian oleh DP Kotler diterbitkan dalam “Annals of Internal Medicine” pada tahun 2000. Menurut JE Morley dalam “American Journal of Clinical Nutrition”,Cachexia menyebabkan penurunan berat badan, kematian,penyakit kanker, AIDS, gagal ginjal kronis, penyakit panas, penyakit paru obstruktif kronik dan rheumatoid arthritis. Pasien dengan kanker ganas dari lambung, usus, hati, saluran empedu dan gangguan pankreas, memiliki kelelahan dan keseimbangan nitrogen negatif sebagai akibat dari hilangnya massa otot dari cachexia, Sumber yang ditulis oleh J Ockenga dalam “pencernaan Farmakologi dan Terapi” pada tahun 2005.
Akibat dari
kwashiorkor dan marasmus sendiri, yaitu:
1.
Gangguan pertumbuhan dan perkembangan
2.
Mudah terkena penyakit
3.
Berkurangnya daya pikir
4.
Penurunan fungsi otak
5.
Ketidakseimbangan cairan elektrolit
6.
Berkurangnya daya tahan tubuh
7.
Bila tidak segera diobati berakhir dengan kematian
Reaksi-reaksi Protein
a. Reaksi
Xantroprotein
Larutan
asam nitrat pekat ditambahkan dengan hati-hati kedalam larutan protein .
Setelah dicampur terjadi endapan putih yang dapat berubah menjadi kuning
apabila dipanaskan. Reaksi yang terjadi ialah nitrasi pada inti benzena yang
terdapat pada molekul protein. Jadi reaksi ini positif untuk protein
yang mengandung tirosin ,fenilalanin dan triptofan. Kulit kita bila kena asam
nitrat berwarna kuning, itu juga karena terjadi reaksi xantoprotein ini.
b. Reaksi
Hopkins-Cole
Triptofan
dapat berkondensasi dengan beberapa aldehida dengan bantuan asam kuat dan
membentuk senyawa yang berwarna. Larutan protein yang mengandung triptofan
dapat di reaksikandengan pereaksi Hopkins-Cole yang mengandung asam glioksilat
. Pereaksi ini dibuat dari asam oksalat dengan serbuk magnesium dalam air.
serbuk
|
COOH ------------------------> CHO
COOH Mg COOH
Asam
oksalat asam
glioksilat
Setelah
dicampur dengan pereaksi Hopkins-Cole , asam sulfat dituangkan perlahan-lahan
sehingga membentuk lapisan dibawah larutan protein . Beberapa saat kemudian
akan terjadi cinci ungu pada batas antara kedua lapisan tersebut . Pada
dasarnya reaksi Hopkins-Cole memberi hasil positif khas untuk gugus indol dalam
protein.
c. Reaksi
Millon
Pereaksi
Millon adalah larutan merkuro dan merkuri nitrat dalam asam nitrat. Apabila
pereaksi ini ditambahkan pada larutan protein, akan menghasilkan endapan putih
yang dapat berubah menjadi merah oleh pemanasan.
d. Reaksi
Nitroprusida
Natriumnitroprusida
dalam larutan amoniak akan menghasilkan warna merah dengan protein yang
mempunyai gugus –SH bebas. Jadi protein yang mengandung sistein dapat
memberikan hasil positif. Gugus –S-S pada sistin apabila direduksi dahulu dapat
juga memberikan hasil positif.
e. Reaksi
Sakaguchi
Pereaksi
yang digunakan ialah naftol dan natriumhipobromit. Pada dasarnya reaksi ini
memberi hasil positif apabila ada gugus guanidin. Jadi arginin atau protein
yang mengandung arginin dapat menghasilkan warna merah.
DAFTAR
PUSTAKA
Ngili Yohanis.
2010. Biokimia Dasar. Rekayasa Sains. Bandung
Poedjiadi Anna.
1994. Dasar-Dasar Biokimia. Penerbit Universitas Indonesia
Sadikin Mohamad
dkk. 1996. Biokimia Edisi 4. Penerbit Buku Kedokteran. Jakarta
Tidak ada komentar:
Posting Komentar