Oleh : Zarmayana Nur Khairunni Ilmu Keperawatan IBD B5 grup C

Transkripsi

1 Struktur dan Fungsi Makromolekul Karbohidrat, Protein, Lipid, dan Asam Nukleat di dalam Sel Oleh : Zarmayana Nur Khairunni Ilmu Keperawatan IBD B5 grup C Karbohidrat Karbohidrat merupakan jenis senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen, dan oksigen yang merupakan sumber makanan dan energi yang penting bagi manusia dan hewan. Karbohidrat dihasilkan oleh tumbuhan hijau pada proses fotosintesis. Berdasarkan reaksi hidrolisis dan ukuran molekulnya, karbohidrat dibedakan menjadi karbohidrat sederhana (monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat kompleks (polisakarida). Karbohidrat Sederhana Karbohidrat sederhana sangat mudah dikenali melalui rumus empirisnya, karena perbandingan antara atom karbon, hidrogen, dan oksigennya yaitu 1:2:1, contohnya adalah C 3H 6O 3 (triosa) atau C 5H 5O 10 (pentosa). Selain itu, karbohidrat sederhana umumnya juga dapat diidentifikasi melalui tata namanya yang sesuai dengan jumlah atom karbon yang terdapat dalam molekul, contohnya adalah triosa yang memiliki 3 atom karbon, pentosa yang memilik 5 atom karbon, dan heksosa yang memilik 6 atom karbon. Berdasarkan jumlah molekulnya, karbohidrat sederehana dibagi menjadi monosakarida dan polisakarida. 1. Monosakarida (Gula Sederhana) i. Deskripsi Monosakarida Monosakarida (gula sederhana) merupakan karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat diurai atau dihidrolisis lagi menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. ii. Struktur Monosakarida

2 Monosakarida dapat berupa aldosa atau ketosa. Semua monosakarida mempunyai atom C asimetris. Dalam hal ini, atom C asimetris terjadi jika atom karbon mengikat empat gugus yang berbeda. Pada dasarnya struktur monosakarida dapat digambarkan dengan menggunakan struktur yang dikemukakan oleh Emil Fischer yang dikenal sebagai konformasi Fischer dan struktur lingkaran yang dikemukakan oleh Tollens dan direalisasikan oleh Haworth yang dikenal sebagai struktur Haworth. 1. Struktur Monosakarida menurut Konformasi Fitcher Struktur-struktur monosakarida yang digambarkan pada gambar 1.1, dan 1.2 merupakan contoh-contoh konformasi Fitcher. Berdasarkan gambar 1.1, dapat terlihat bahwa glukosa dan galaktosa mempunyai rumus dan struktur molekul yang sama tetapi keduanya berbeda konfigurasi. Keduanya merupakan isomer optik. Keadaan ini disebabkan karena monosakarida mempunyai atom C asimetris. Struktur setiap monosakarida terdiri dari dua konfigurasi yaitu D dan L. Konfigurasi-konfigurasi tersebut didasarkan pada arah gugus OH pada atom C asimetris nomor terbesar. Berdasarkan konformasi Fitcher, jika gugus tersebut mengarah ke kanan, maka monosakarida ditandai dengan D, sedangkan jika gugus tersebut mengarah ke kiri, maka monosakarida ditadai dengan L seperti pada gambar Struktur Monosakarida menurut Struktur Haworth

3 Pada dasarnya, setiap konformasi Fitcher dapat diubah menjadi struktur Haworth, seperti gambar berikut ini. 2. Disakarida Deskripsi Disakarida Disakarida terdiri dari dua buah monosakarida yang terikat melalui sintesis dehidrasi yang membentuk suatu rantai. Ketika disakarida terbentuk, maka air akan dihilangkan, sehingga proses pembentukannya disebut sintesis dehidrasi. Disakarida dapat dibelah menjadi dua buah monosakarida sederhana dengan menggunakan air kembali (hidrolisis). Contoh-contoh disakarida adalah sukrosa (glukosa + fruktosa), laktosa (glukosa + galaktosa), dan maltosa (glukosa + glukosa). Struktur Disakarida Sukrosa Sukrosa merupakan disakarida umum yang dihasilkan oleh beberapa tumbuhan, seperti tebu dan bit. Jika sukrosa dihidrolisis, maka akan dihasilkan glukosa dan fruktosa). Struktur sukrosa sebagai berikut.

4 Sukrosa tidak dapat mereduksi pereaksi Fehling, Benedict, dan Tollens. Hal ini karena gugus aldehid sukrosa terikat pada fruktosa. Selain itu, sukrosa juga tidak dapat difermentasi. Laktosa dan Maltosa Laktosa merupakan jenis disakarida lainnya yang biasanya dikenal dengan gula susu. Hal ini karena laktosa diproduksi secara alamiah dalam susu. Jika laktosa dihidrolisis, maka akan dihasilkan glukosa dan galaktosa. Dalam hal ini, hidrolisis laktosa dapat terjadi dengan bantuan enzim laktase. Laktosa tidak dapat difermentasi, tetapi dapat mereduksi pereaksi Fehling, Benedict dan Tollens. Struktur laktosa sebagai berikut. Maltosa merupakan disakarida yang terdiri dari dua molekul glukosa. Oleh karena itu, jika laktosa dihidrolisis, maka akan dihasilkan dua buah molekul glukosa. Dalam hal ini, hidrolisis laktosa dapat terjadi dengan bantuan enzim maltase. Secara alamiah, maltosa tidak terdapat dalam keadaan bebas, tetapi dapat dibuat melalui hidrolisis zat pati (amilum) dengan bantuan enzim amilase. Maltosa dapat difermentasi membentuk etanol dan dapat mereduksi pereaksi Fehling, Benedict dan Tollens. Struktur maltosa sebagai berikut.

5 1. Karbohidrat Kompleks Karbohidrat sederhana dapat dikombinasikan satu sama lain untuk membentuk karbohidrat kompleks. Saat dua karbohidrat sederhana saling terikat satu sama lain, maka terbentuk disakarida. Saat tiga karbohidrat sederhana saling terikat satu sama lain, maka terbentuk trisakarida. Pada umumnya, sebuah karbohidrat kompleks yang lebih besar dari disakarida dan trisakarida disebut polisakarida. Polisakarida Deskripsi Polisakarida Polisakarida merupakan rantai yang panjang dari molekul-molekul gula yang terikat bersamasama. Di antara polisakarida yang paling terkenal adalah selulosa. Selulosa membentuk dinding sel tumbuhan dan para ilmuwan memperkirakan bahwa lebih dari satu triliun ton selulosa disintesis tumbuhan setiap tahunnya. Selain selulosa, contoh polisakarida lainnya adalah amilum (zat pati). Struktur Polisakarida Gambar berikut ini menunjukkan struktur selulosa dan amilum.

6 Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4 -β-d-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa. Amilosa adalah polimer linier dari α-d-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati. Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-d-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4 -α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6 -α.

7 Karbohidrat mempunyai beberapa fungsi penting, di antaranya sebagai berikut. 1. Sebagai komponen utama penyusun membran sel. 2. Sebagai sumber energi utama. Pada beberapa organ tubuh seperti otak, lensa mata, dan sel saraf, sumber energinya sangat bergantung kepada glukosa dan tidak dapat digantikan oleh sumber energi lainnya. Setiap 1 gram glukosa menghasilkan 4,1 kkal. 3. Berperan penting dalam metabolisme, menjaga keseimbangan asam dan basa, pembentuk struktur sel, jaringan, dan organ tubuh. 4. Membantu proses pencernaan makanan dalam saluran pencernaan, misalnya selulosa. 5. Membantu penyerapan kalsium, misalnya laktosa. 6. Merupakan bahan pembentuk senyawa lain, misalnya protein dan lemak. 7. Karbohidrat beratom C lima buah, yaitu ribosa merupakan komponen asam inti yang amat penting dalam pewarisan sifat. 8. Sumber energi dalam proses respirasi. Protein Protein adalah polimer yang tersusun dari monomer yang biasa disebut asam amino. Asam amino adalah rangka karbon pendek yang mengandung gugus amino fungsional (nitrogen dan hidrogen dua) yang melekat pada salah satu ujung kerangka dan gugus asam karboksilat di ujung lain. Protein tersusun atas unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), dan terkadang mengandung zat belerang (S) dan fosfor (P). Protein merupakan komponen utama makhluk hidup dan berperan penting dalam aktivitas sel. Protein mengatur aktivitas metabolisme,

8 mengkatalisis reaksi-reaksi biokimia, dan menjaga keutuhan strukur sel. Protein terdapat dalam semua jaringan hidup dan disebut sebagai pembangun kehidupan. Secara kimia, protein merupakan molekul biologis yang besar. Protein tersusun atas asam amino yang terikat dalam rantai lurus yang disebut ikatan peptida yang membentuk suatu zat kompleks. Oleh karena itu, protein digolongkan ke dalam polimer yang monomer-monomenya adalah asam amino. Asam Amino Asam amino merupakan kelompok senyawa karbon yang terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen. Akan tetapi, terdapat juga dua asam amino yang juga mengandung belerang, yaitu sistein dan metionin. Sampai saat ini telah dikenal 20 jenis asam amino yang biasanya terdapat dalam protein. Semua asam amino sekurang-kurangnya sebuah gugus amino (NH 2) dan gugus karboksil ( COOH). Masing-masing dari 20 asam amino mempunyai gugus R yang berbeda. Dalam hal ini, komposisi kimia dari gugus R yang khas menentukan sifat-sifat asam amino, seperti reaktivitas, muatan ion, dan hidropobisitas relatif (sifat ketidaksukaan terhadap air). 20 macam asam amino adalah sebagai berikut. 1. Struktur Protein Setiap protein terdiri dari satu atau lebih rantai polipeptida. Akibatnya, terdapat empat struktur protein, yaitu sebagai berikut.

9 1. Struktur primer, yaitu struktur protein yang rantai polipeptidanya berbentuk linier. 2. Struktur sekunder, yaitu struktur protein yang rantai polipeptidanya mempunyai pola teratur, misalnya pola memilin (menggulung). 3. Struktur tersier, yaitu struktur protein yang rantai polipeptidanya bengkok atau bergulung (berpilin), sehingga membentuk struktur tidak dimensi bulat. 4. Struktur kuarterner, yaitu struktur protein yang berkaitan dengan kenyataan bahwa beberapa protein dapat terdiri lebih dari satu rantai polipeptida. Setiap rantai polipeptida dapat merupakan polipeptida yang sama atau berbeda. Fungsi Protein Protein mempunyai fungsi biologis tertentu, sehingga protein dapat diklasifikasikan sebagai berikut. 1. Komponen utama penyusun membran sel, seperti protein integral, protein perifer, dan glikoprotein. 2. Sebagai sumber energi, setiap gramnya akan menghasilkan 4,1 kkal. 3. Bahan dalam sintesis substansi penting seperti hormon, enzim, zat antibodi, dan organel sel lainnya. Enzim, yaitu protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia dan biokimia di dalam atau di luar sel-sel hidup. Contoh enzim antara lain adalah tripsin.

10 Hormon, adalah protein yang dihasilkan oleh kelenjar endoktrin tubuh atau sel-sel tertentu lainnya. Hormon berfungsi untuk mengatur dan merangsang beberapa proses dalam makhluk hidup, misalnya metabolisme. Contoh hormon protein antara lain adalah insulin, lipoprotein, dan prolaktin. Imunoglobulin (zat anti bodi), yaitu protein pelindung yang berperan penting dalam respon kekebalan makhluk hidup untuk menetralisasi zat-zat asing yang menyebabkan infeksi. Contohnya adalah interferon, dan trombin. Mengatur dan melaksanakan metabolisme tubuh, seperti enzim, protein yang mengaktifkan dan berpartisipasi pada reaksi kimia kehidupan Sebagai senyawa buffer, yakni berperan menjaga stabilitas ph cairan tubuh dan sebagai zat larut dalam cairan tubuh, protein membantu dalam pemeliharaan tekanan osmotik di dalam sekat-sekat rongga tubuh. Protein transpor, yaitu protein yang berfungsi untuk memindahkan atau menyimpan beberapa senyawa kimia dan ion. Contohnya adalah hemoglobin untuk mengangkut oksigen dan protein integral yang membawa zat-zat yang dibutuhkan sel.

11 Protein motor, yaitu protein yang berfungsi untuk mengubah energi kimia menjadi energi mekanik. Contohnya adalah aktin dan miosin. Protein struktur, yaitu protein yang berfungsi untuk perbaikan, pertumbuhan, dan pemeliharaan struktur sel, jaringan, atau komponen-komponen biologis lainnya. Contohnya adalah kolagen, elastin, dan keratin. Protein reseptor, yaitu protein yang berfungsi untuk mendeteksi sinyal (rangsangan) dan menerjemahkan sinyal tersebut menjadi sinyal jenis lain. Contohnya adalah rhodopsin. Protein penunjuk, yaitu protein yang berfungsi untuk memberikan sinyal atau mengkomunikasikan rangsangan dalam proses translasi. Contohnya adalah GTP (guanosinin trifosfat) Protein penyimpan, yaitu protein yang mengandung energi, yang dapat dilepaskan dalam proses-proses metabolisme pada makhluk hidup. Contohnya adalah albumin. 1. Asam Nukleat Asam nukleat merupakan polimer senyawa organik yang menyimpan dan mengirimkan informasi genetik di dalam sel. Ada dua jenis asam nukleat: asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA berfungsi sebagai materi genetik, sedangkan RNA memainkan peran penting dalam menggunakan informasi genetik untuk memproduksi protein. Semua asam nukleat dibentuk dari monomer-monomer yang dikenal sebagai nukleotida. Nukleotida juga menyediakan sumber energi langsung untuk reaksi yang terjadi dalam sel. Setiap nukleotida terdiri dari tiga bagian: (1) sebuah molekul pentosa, yang bisa menjadi ribosa atau deoksiribosa, (2) sebuah grup fosfat, dan (3) sebuah basa nitrogen. Basa nitrogen yang dimiliki ialah satu dari 5 jenisnya. Dua diantaranya lebih besar dari yang lain, molekul cincin ganda Adenin dan Guanin, basa yang terkecil adalah basa cincin tunggal Timin, Sitosin, dan Urasil..

12 Nukleotida (monomer), terikat dalam rantai yang panjang (polimer), sehingga gula dan gugus fosfat secara terurut membentu rangkaian tulang belakang dan basa nitrogen sebagai penyanggah sisinya. DNA memiliki gula deoksiribosa dan basa A, T, G dan C, sedangkan RNA memiliki gula Ribosa dan basa A, U, G, dan C. Lipid Lipid merupakan zat lemak yang berperan dalam berbagai sel hidup. Seperti halnya karbohidrat, lipid tersusun atas unsur karbon (CH), hidrogen (H), dan oksigen (O), serta kadang kala ditambah fosfor (P) serta nitrogen (N). Beberapa di antaranya disimpan sebagai sumber energi sekunder dan sebagian lain bertindak sebagai komponen penting dari membran sel. Lipid terdapat pada tumbuhan, hewan, manusia, dan mikroorganisme. Lipid terasa licin, tidak larut dalam air, tetapi dapat larut dalam alkohol, eter, dan pelarut-pelarut organik lainnya. Lipid terdiri dari beberapa jenis, yang terpenting adalah lemak, fosfolipid, dan steroid.

13 Lemak Lemak sangatlah penting, molekul organik kompleks yang digunakan sebagi suber energi, hingga hal lain. Pembangun lemak adalah sintesis dehidrasi antara molekul gliserol dan asam lemak. Gliserol adalah rangkakarbon yang memiliki tiga gugus alkohol. Rumus empirisnya adalah C 3H 4(OH) 3. Asam lemak merupakan rantai karbon yang panjang yang memiliki gugus karboksil. Jika terdapat rantai karbon yang memiliki banyak ikatan hidrogen, maka disebut asam lemak jenuh. Sedangkan, disebut tidak jenuh jika atom-atom karbonnya memiliki ikatan rangkap lebih dari satu. Secara kimia, lemak identik dengan minyak hewani dan minyak nabati yang terutama terdiri dari gliserida. Lemak merupakan ester yang terbentuk melalui reaksi tiga molekul asam lemak dan sebuah molekul gliserol. Lemak bersifat tidak mudah menguap, tidak larut dalam air, terasa berminyak atau licin ketika disentuh, dan berbentuk padat pada suhu kamar. Beberapa jenis lemak ditunjukkan dengan gambar berikut.

14 Lebih dari 90 persen lemak diperoleh dari sekitar 20 jenis tumbuhan dan hewan. Lemak berfungsi sebagai cadangan makanan atau sumber energi di dalam tubuh. Steroid Steroid merupakan senyawa turunan lipid yang tidak terhidrolisis. Steroid berfungsi sebagai hormon, seperti hormon seks, hormon adrenal kortikal, asam empedu, sterol, dan agen anabolisme. Contoh-contoh steroid antara lain adalah kolesterol, esterogen, dan testosteron. Fosfolipid Fosfolipid merupakan lipid yang berjumlah banyak (sebagai lesitin atau fosfatidietanolamin) yang di dalamnya asam fosfat serta asam lemak diesterifikasi menjadi gliserol dan terdapat dalam semua sel hidup serta dalam plasma membran. Fosfolipid merupakan jenis lemak majemuk. Struktur fosfolipid antara lain adalah sebagai berikut.

15 Beberapa fungsi fosfolipid antara lain adalah: lesitin membawa lemak dalam aliran darah dari satu jaringan ke jaringan lainya; fosfatidiletanolamin berperan dalam proses pembekuan darah; dan fosfolipid merupakan komponen utama dinding sel Pengertian Protein, Contoh, Struktur, Sifat, Bentuk, Jenis, Fungsi, Denaturasi, Renaturasi, Kimia Pengertian Protein, Contoh, Struktur, Sifat, Bentuk, Jenis, Fungsi, Denaturasi, Renaturasi, Kimia - Protein adalah polimer biologi yang tersusun atas molekul-molekul kecil (asam amino). Rentang massa molekul protein berkisar dari hingga puluhan ribu. Selain tersusun atas asam amino, banyak protein juga mengandung komponen lain seperti ion logam (misalnya Fe 2+, Zn 2+, Cu 2+, dan Mg 2+ ) atau mengandung molekul organik kompleks, biasanya turunan dari vitamin. 1. Asam Amino Asam amino adalah molekul yang mengandung gugus amino ( NH 2 ) dan gugus karboksil ( COOH). Asam amino disebut juga asam α-amino yang merupakan monomer dari protein (polipeptida). Struktur umum asam amino ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1. Struktur umum asam amino. Di dalam protein, asam-asam amino diikat bersama melalui ikatan peptida, yaitu ikatan C N hasil reaksi kondensasi antara gugus karboksil dengan gugus amino dari asam amino lain. Perhatikan reaksi kondensasi berikut.

16 Reaksi tersebut merupakan contoh dipeptida, yaitu molekul yang dibentuk melalui ikatan peptida dari dua asam amino. Suatu polipeptida (protein) adalah polimer yang dibentuk oleh sejumlah besar asam amino melalui ikatan peptida membentuk rantai polimer. Penamaan dipeptida atau tripeptida disesusaikan dengan nama asam amino yang berikatan. Huruf akhir dari nama asam amino yang disatukan diganti dengan huruf l. Contoh, jika alanin dan glisin menjadi dipeptida, nama dipeptidanya adalah alanilglisin. Terdapat 20 macam asam amino yang ditemukan pada protein. Setiap asam amino berbeda dalam hal gugus R, atau rantai samping. Rantai samping menentukan sifat-sifat asam amino.

17 Nama-nama asam amino lebih dikenal dengan nama trivial daripada nama sistematisnya (IUPAC) sebab lebih sederhana dan mudah diingat. Singkatan nama asam amino diambil tiga huruf dari nama asam amino. Sembilan dari asam amino bersifat nonpolar dan asam amino lainnya bersifat polar sehingga dapat terionisasi atau membentuk ikatan hidrogen dengan asam amino lain atau dengan air. Terdapat sepuluh macam asam amino esensial (asam amino yang dibutuhkan oleh tubuh dan tidak dapat disintesis oleh tubuh, tetapi harus dikonsumsi dari makanan). Kesepuluh asam amino tersebut, yaitu valin, leusin, isoleusin, lisin, histidin, fenilalanin, triftofan, treonin, metionin, dan arginin (hanya diperlukan oleh anak-anak yang sedang tumbuh). Tabel 1. Komposisi Unsur dalam Kuning Telur Unsur C H N O S

18 Persentase (%) ,5 2. Sifat Asam Amino Hampir semua asam amino, kecuali glisin mempunyai atom karbon tidak simetris (kiral), yaitu atom karbon yang keempat valensinya mengikat atom atau gugus berbeda. Atom karbon tidak simetris dalam asam amino, yaitu atom karbon alfa yang mengikat empat macam gugus, seperti gugus karboksil, gugus amino, atom hidrogen, dan gugus R. Gambar 2. Atom karbon kiral (keempat valensinya mengikat gugus berbeda). Asam amino tidak simetris memiliki dua bentuk isomeri, di mana sifat fisika dan kimia mirip, kecuali kemampuan membedakan arah putar bidang polarisasi, disebut juga sebagai senyawa optis aktif. Senyawa yang memiliki isomeri optis dinamakan isomer optis atau stereoisomer. Asam amino yang dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kiri, disebut isomeri levorotary (l) atau ( ), jika pemutaran bidang cahaya ke kanan dinamakan de trorotary (d) atau (+). Perhatikan Gambar 3. Gambar 3. Alanin memiliki atom C kiral. Lalanin dan D-alanin pada cermin tampak sama, seperti tangan kiri dan tangan kanan yang berhadapan. Oleh karena asam amino mengandung gugus amino dan gugus karboksil, semua asam amino akan memberikan reaksi positif dari kedua gugus ini. Keadaan ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi asam amino dalam protein. 3. Struktur dan Bentuk Protein Struktur protein dapat dikelompokkan menjadi empat golongan, yaitu struktur primer, sekunder, tersier, dan kuarterner. Struktur primer adalah struktur linear dari rantai protein. Dalam struktur ini tidak terjadi antaraksi, baik dengan rantai protein yang lain maupun di antara asam amino dalam rantai protein itu sendiri.

19 Gambar 4. Struktur primer dari protein. Struktur sekunder adalah struktur dua dimensi dari protein. Pada struktur ini terjadi lipatan (folding) beraturan, seperti α heliks dan β sheet, akibat adanya ikatan hidrogen di antara gugus-gugus polar dari asam amino dalam rantai protein. Gambar 5. Struktur sekunder protein (a) Struktur α-heliks dari protein (b) Struktur β-sheet dari protein. Struktur tersier merupakan struktur tiga dimensi sederhana dari rantai protein. Dalam struktur ini, selain terjadi folding membentuk struktur α heliks dan β sheet, juga terjadi antaraksi van der Waals dan antaraksi gugus nonpolar yang mendorong terjadi lipatan.

20 Gambar 6. (a) Struktur tersier dari protein b) Struktur kuarterner dari protein hemoglobin dengan empat subunit (a 1, a 2, b 1, b 2) Struktur tertinggi dari protein adalah struktur kuarterner. Dalam struktur ini, protein membentuk molekul kompleks, tidak terbatas hanya pada satu rantai protein, tetapi beberapa rantai protein bergabung membentuk seperti bola. Jadi, pada struktur kuartener molekul protein di samping memiliki ikatan hidrogen, gaya van der Waals, dan antaraksi gugus nonpolar, juga terjadi antaraksi antar rantai protein baik melalui antaraksi polar, nonpolar, maupun van der Waals. Contoh dari struktur ini adalah molekul Hemoglobin, tersusun dari empat subunit rantai protein. 4. Sifat Fisika dan Kimia Protein [1] Sifat fisikokimia setiap protein tidak sama, tergantung pada jumlah dan jenis asam aminonya. Berat molekul protein sangat besar sehingga bila protein dilarutkan dalam air akan membentuk suatu dispersi koloidal. Molekul protein tidak dapat melalui membran semipermiabel, tetapi masing-masing dapat menimbulkan tegangan pada membran tersebut. Unsur Persentase (%) Karbon 51,0 55 Hidrogen 6,5 7,3 Nitrogen 15,5 18 Oksigen 21,5 23,5 Sulfat 0,5 2,0 Phospat 0,0 1,5 Ada protein yang larut dalam air, dan ada pula yang tidak larut dalam air, tetapi semua protein tidak larut dalam pelarut lemak seperti etil eter. Bila dalam suatu larutan protein ditambahkan garam, maka daya larut protein akan berkurang, akibatnya protein mengendap. Prinsip ini digunakan untuk memisahkan protein dari larutannya. Proses pemisahan protein seperti ini disebut salting out. Garam-garam logam berat dan asam-asam mineral kuat ternyata baik digunakan untuk mengendapkan protein. Prinsip ini dipakai untuk mengobati orang yang keracunan logam berat dengan memberi minum susu atau makan telur mentah kepada pasien. Apabila protein dipanaskan atau ditambahkan alkohol, maka protein akan menggumpal. Hal ini disebabkan alkohol menarik mantel air yang melingkupi molekul-molekul protein. Selain itu

21 penggumpalan juga dapat terjadi karena aktivitas enzim-enzim proteolitik. Adanya gugus amino dan karboksil bebas pada ujung-ujung rantai molekul protein, menyebabkan protein mempunyai banyak muatan (polielektrolit) dan bersifat amfoter (dapat bereaksi dengan asam maupun dengan basa). Daya reaksi berbagai jenis protein terhadap asam dan basa tidak sama, tergantung dari jumlah dan letak gugus amino dan karboksil dalam molekul. Dalam larutan asam (ph rendah), gugus amino bereaksi sebagai basa, sehingga protein bermuatan positif. Bila pada kondisi ini dilakukan elektrolisis, maka molekul protein akan bergerak ke arah katode. Sebaliknya, dalam larutan basa (ph tinggi) molekul protein akan bereaksi sebagai asam atau bermuatan negatif, sehingga molekul protein akan bergerak menuju anode. Pada ph tertentu yang disebut titik isolistrik (pi), muatan gugus amino, dan karboksil bebas akan saling menetralkan sehingga molekul bermuatan nol. Tiap jenis protein mempunyai titik isolistrik yang berlainan. Perbedaan inilah yang dijadikan pedoman dalam proses-proses pemisahan serta pemurnian protein. 5. Jenis dan Fungsi Protein Oleh karena protein memiliki keanekaragaman sangat tinggi maka protein digolongkan berdasarkan sifat dan fungsinya, seperti protein sebagai enzim, protein transport, protein bahan makanan, protein kontraktil, protein struktural, protein regulator, dan protein pertahanan. Gambar 7. Struktur hemin yang terdapat pada hemoglobin, sebagai gugus pembawa oksigen. Enzim adalah jenis protein yang memiliki sifat sangat beragam, tetapi spesifik. Enzim berperan sebagai katalisis untuk berbagai reaksi biokimia. Hampir seluruh reaksi kimia dalam sel makhluk hidup dikatalisis oleh enzim. Sampai tahun 1980-an telah ditemukan lebih dari macam enzim, masingmasing memiliki kemampuan khusus dalam mengkatalisis reaksi kimia. Protein transport dalam plasma darah mengikat dan membawa molekul atau ion tertentu dari satu organ ke organ lain. Hemoglobin dalam sel darah merah mengikat oksigen pada saat darah memasuki paru-paru dan membawanya ke jaringan periferal. Pada jaringan tersebut oksigen dilepaskan untuk proses oksidasi bahan makanan. Plasma darah mengandung lipoprotein yang membawa lipid dari hati ke organ lain. Protein yang terdapat pada membran sel juga merupakan protein transpor, berfungsi mentransportasikan glukosa, asam amino, dan nutrien lain melewati membran sel.

22 Sebagian protein dalam sel tersimpan dalam bentuk bahan makanan. Contohnya dalam biji-bijian, protein digunakan untuk pertumbuhan embrio tanaman. Albumin adalah protein utama dalam putih telur. Kasein merupakan protein terbesar dalam air susu. Semua protein tersebut merupakan protein bahan makanan. Beberapa protein dalam sel dan organisme mempunyai fungsi untuk kontraksi. Contohnya, protein aktin atau miosin merupakan protein serabut yang berfungsi kontraksi otot. Tubulin adalah protein pembentuk mikrotubul yang merupakan komponen penting pada flagela dan silia untuk bergerak. Beberapa protein berfungsi sebagai serabut atau pelindung, untuk memberikan kekuatan dan proteksi sel. Komponen utama dari jaringan tendon dan kartilago merupakan protein serat kolagen yang memiliki kekuatan atau kekenyalan tinggi. Kulit merupakan protein kolagen. Rambut dan kuku mengandung protein yang tidak larut dalam air, disebut keratin. Komponen utama sutra dan jaring labah-labah merupakan protein fibroin. Beberapa protein berfungsi menjaga serangan organisme lain. Immunoglobin atau antibodi merupakan protein khusus yang dibuat oleh jaringan limfosit untuk mengenali dan mengendapkan atau menetralkan bakteri, virus, atau protein asing dari jenis lain. Fibrinogen dan trombin merupakan protein yang bertanggung jawab terhadap pembekuan darah. 6. Denaturasi dan Renaturasi Protein Ikatan-ikatan yang lemah pada protein dapat pecah atau rusak akibat perlakuan tertentu. Hal ini dapat mengakibatkan suatu protein terlepas dari ikatannya. Peristiwa ini dinamakan denaturasi protein. Jika protein dipanaskan, kalor dapat memecahkan beberapa ikatan lemah, seperti ikatan hidrogen, gaya van der Waals, maupun antaraksi hidrofob antargugus asam amino dalam rantai protein (lihat Gambar 8.25). Perubahan ph juga dapat merubah struktur protein sebab akan merubah muatan dari gugus rantai samping asam amino. Pada akhirnya, dapat mempengaruhi ikatan ionik maupun ikatan hidrogen. Pereaksi seperti larutan urea 8,0 M, dapat merusak, baik ikatan hidrogen maupun antaraksi hidrofob. Protein yang terdenaturasi dapat diubah kembali membentuk struktur semula, jika molekul protein masih larut dalam larutan urea. Jika sedikit demi sedikit konsentrasi urea diturunkan melalui proses dialisis, protein terdenaturasi secara perlahan akan melakukan renaturasi kembali ke dalam bentuk semula. 7. Hermann Emil Fischer ( ) Fischer memberikan kontribusi yang besar bagi ilmu pengetahuan, khususnya tentang protein. Dia berjasa dalam penemuan asam amino golongan baru, yakni asam amino siklik yang meliputi prolin dan oksiprolin. Fischer juga meneliti sintesis protein melalui perolehan berbagai asam amino yang memiliki struktur optis aktif. Anda sekarang sudah mengetahui Protein. Terima kasih anda sudah berkunjung keperpustakaan Cyber. Pengertian Protein Istilah protein barasal dari bahasa Yunani proteis, yang berarti pertama. Istilah itupertama kali digunakan pada tahun Dalam kehidupan, fungsi protein sangat penting. Msalnya, semua enzim tumbuhan dan hewan merupakan protein. Bersama lipida dan tulang, protein

23 membentuk rangka tubuh. Selain itu, protein juga membentuk otot, antibodi, hemoglobin dan berbagai hormon. Protein adalah penyusun kurang lebih 50% berat kering organisme.protein bukan hanya sekedaar bahan simpanan atau baha struktural,seperti karbohidrat dan lemak.tetapi juga berperan penting dalam fungsi kehidupan. Protein merupakan polimer dari sekitar 20 asam amino. Massa molekul relatifnya adalah sekitar hingga beberapa juta. Unsur utama penyusun protein adalah C, H, O, dan N. beberapa protein mengandung unsur belerang (s). fosforus (p), besi (Fe), mangan (Mn), tembaga (Cu), dan iodin (I). pada akhir tahun 1800, unit protein terkecil yang berup asap -amino berhasil didefinisikan. Struktur Protein Struktur protein dapat dikelompokkan menjadi empat golongan, yaitu struktur primer, sekunder, tersier, dan kuarterner. Struktur primer adalah struktur linear dari rantai protein. Dalam struktur ini tidak terjadi antaraksi, baik dengan rantai protein yang lain maupun di antara asam amino dalam rantai protein itu sendiri. Struktur sekunder adalah struktur dua dimensi dari protein. Pada struktur ini terjadi lipatan (folding) beraturan, seperti α heliks dan β sheet, akibat adanya ikatan hidrogen di antara gugus-gugus polar dari asam amino dalam rantai protein. Struktur tersier merupakan struktur tiga dimensi sederhana dari rantai protein. Dalam struktur ini, selain terjadi folding membentuk struktur α heliks dan β sheet, juga terjadi antaraksi van der Waals dan antaraksi gugus nonpolar yang mendorong terjadi lipatan. Struktur tertinggi dari protein adalah struktur kuarterner. Dalam struktur ini, protein membentuk molekul kompleks, tidak terbatas hanya pada satu rantai protein, tetapi beberapa rantai protein bergabung membentuk seperti bola. Jadi, pada struktur kuartener molekul protein di samping memiliki ikatan hidrogen, gaya van der Waals, dan antaraksi gugus nonpolar, juga terjadi antaraksi antar rantai protein baik melalui antaraksi polar, nonpolar, maupun van der Waals. Contoh dari struktur ini adalah molekul Hemoglobin, tersusun dari empat subunit rantai protein.

24 Fungsi Protein Protein yang membangun tubuh disebut Protein Struktural sedangkan protein yang berfungsi sebagai enzim,antibodi atau hormon dikenal sebagai Protein Fungsional. Protein struktural pada umumnya bersenyawa dengan zat lain di dalam tubuh makhluk hidupcontoh protein struktural antara lain nukleoprotein yang terdapat di dalam inti sel dan lipoprotein yang terdapat di dalam membran sel.ada juga protein yang tidak bersenyawa dengan komponen struktur tubuh,tetapi terdapat sebagai cadangan zat di dalam sel-sel makhluk hidup. Contoh protein seperti ini adalah protein pada sel telur ayam,burung,kura-kura dan penyu. Semua jenis protein yang kita makan akan dicerna di dalam saluran pencernaan menjadi zat yang siap diserap di usus halus,yaitu berupa asam amino-asamamino.asam aminoasam amino yang dihasilkan dari proses pencernaan makanan berperan sangat penting di dalam tubuh,untuk: Bahan dalam sintesis subtansi penting seperti hormon,zat antibodi,dan organel sel lainnya Perbaikan,pertumbuhan dan pemeliharaan struktur sel,jaringan dan organ tubuh Sebagai sumber energi,setiap gramnya akan menghasilkan 4,1 kalori. Mengatur dan melaksakan metabolisme tubuh,misalnya sebagai enzim(protein mengaktifkan dan berpartisipasi pada reaksi kimia kehidupan) Menjaga keseimbangan asam basa dan keseimbangan cairan tubuh.sebagai senyawa penahan/bufer,protein berperan besar dalam menjaga stabilitas ph cairan tubuh.sebagai zat larut dalam cairan tubuh,protein membantu dalam pemeliharaan tekanan osmotik di dalam sekat-sekat rongga tubuh. Membantu tubuh dalam menghancurkan atau menetralkan zat-zat asing yang masuk ke dalam tubuh. Penggolongan Protein 1. Klasifikasi Protein Berdasarkan Fungsi Biologisnya: Enzim merupakan protein yang berfungsi sebagai kataisator brokimia. Hamper semua reaksi organic dapat di katalisis oleh enzim. Aktivitas enzim bergantung pada ketahanan struktur sekunder, tersier, dan kuarter. Suatu

25 enzim merupakan protein elips yang sisa asam amino polarnya ada bagian luar sehingga dapat dipastikan larutan dalam cairan tubuh. Protein transport merupakan protein yang mengikat dan memindahkan molekul atau sel darah merah mengikat oksigen di paru-paru dan mengedarkannya ke seluruh tubuh. Protein natrium (penyimpan) adalah proteinyang berfungsi mengubah energi kimia menjadi energy gerak. Misalnya, aktin dan myosin yang berperan dalam system kontraksi otot rangka. Protein struktur adalah protein yang berperan dalam kekuatan struktur biologi atau perlindungan. Misalnya, kalagen (banyak terdapat pada rambut, kuku, bulu burung), fibrion (komponen utama pada serat surat dan jarring laba-laba). Protein pertahanan (antibody) adalah protein yang melindungi organisme terhadap serangan organisme lain (penyakit). Misalnya, imunoglobin atau anti bodi dapat menetralkan protein asing ilepaskan oleh bakteri dan virus. Protein pengatur, yaitu protein yang berfungsi mengatur aktivitas seluler atau fisiologi. Contohnya: ialah hormone, seperti insulin yang mengatur metabolism gula darah. Kekurangan insulin akan menyebabkan penyakit diabetes. Contoh lain adalah hormone pertumbuhan dan hormone sex. Protein kontraktil, yaitu protein yang memberikan kemampuan pada sel dan organisme untuk mengubah bentuk atau bergerak. Contohnya ialah aktin dan myosin, yaitu protein yang berperan dalam system kontraksi otot kerangka. 1. Berdasarkan Bentuknya Berdasar bentuknya protein digolongkan menjadi dua, yaitu protein globular dan protein serabut. Protein globular memiliki rantai polipeptida berlipat rapat menjadi bentuk bulat padat (globular), yang memiliki fungsi gerak. Contoh: Hemoglobin dan enzim Protein serabut memiliki fungsi pelindung, contoh: L keratin pada rambut dan kolagen pada urat. 1. Berdasarkan Komposisi Kimia

26 Berdasarkan komposisi kimianya, protein dibedakan menjadi protein sederhana dan protein terkonjugasi. Protein sederhana hanya tersusun dari asam-asam amino.contoh: enzim ribunoklease. Pada protein terkonjugasi asam amino juga terikat gugus lain Contoh: 1. Lipoprotein, protein yang terkonjugasi lipid (lemak) 2. Glikoprotein, protein yang terkonjugasi karbohidrat 3. Fosfoprotein, protein yang terkonjugasi gugus fosfat 4. Ikatan Peptida Di dalam protein, asam-asam amino diikat bersama melalui ikatan peptida, yaitu ikatan C N hasil reaksi kondensasi antara gugus karboksil dengan gugus amino dari asam amino lain. Perhatikan reaksi kondensasi berikut. Reaksi tersebut merupakan contoh dipeptida, yaitu molekul yang dibentuk melalui ikatan peptida dari dua asam amino. Suatu polipeptida (protein) adalah polimer yang dibentuk oleh sejumlah besar asam amino melalui ikatan peptida membentuk rantai polimer. Penamaan dipeptida atau tripeptida disesusaikan dengan nama asam amino yang berikatan. Huruf akhir dari nama asam amino yang disatukan diganti dengan huruf l. Contoh, jika alanin dan glisin menjadi dipeptida, nama dipeptidanya adalah alanilglisin. Asam Amino Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C alfa atau α). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifatamfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu sebagai penyusun protein. Asam Amino Essensial & Non-Essensial Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak bisa diproduksi sendiri oleh tubuh, sehingga harus didapat dari konsumsi makanan. Asam amino non-esensial adalah asam

27 amino yang bisa diprosuksi sendiri oleh tubuh, sehingga memiliki prioritas konsumsi yang lebih rendah dibandingkan dengan asam amino esensial. Jenis-jenis asam amino essensial : Leucine (Leu, L), (BCAA = Branched-Chain Amino Acids = Asam amino dengan rantai bercabang) Membantu mencegah penyusutan otot Membantu pemulihan pada kulit dan tulang Isoleucine (Ile, I), (BCAA = Branched-Chain Amino Acids = Asam amino dengan rantai bercabang) Membantu mencegah penyusutan otot Membantu dalam pembentukan sel darah merah Valine (Val,V), (BCAA = Branched-Chain Amino Acids = Asam amino dengan rantai bercabang) Tidak diproses di organ hati, dan lebih langsung diserap oleh otot Membantu dalam mengirimkan asam amino lain (tryptophan, phenylalanine, tyrosine) ke otak Lycine (Lys, K) Kekurangan lycine akan mempengaruhi pembuatan protein pada otot dan jaringan penghubugn lainnya Bersama dengan Vitamin C membentuk L-Carnitine Membantu dalam pembentukan kolagen maupun jaringan penghubung tubuh lainnya (cartilage dan persendian) Tryptophan (Trp, W) Pemicu serotonin (hormon yang memiliki efek relaksasi) Merangsang pelepasan hormon pertumbuhan Methionine (Met, M)

28 Prekusor dari cysteine dan creatine Menurunkan kadar kolestrol darah Membantu membuang zat racun pada organ hati dan membantuk regenerasi jaringan baru pada hati dan ginjal Threonine (Thr, T) Salah satu asam amino yang membantu detoksifikasi Membantu pencegahan penumpukan lemak pada organ hati Komponen penting dari kolagen Biasanya kekurangannya diderita oleh vegetarian Phenylalanine (Phe, F) Prekursor untuk tyrosine Meningkatkan daya ingat, mood, fokus mental Digunakan dalam terapi depresi Membantuk menekan nafsu makan Jenis-jenis asam amino non-essensial : Aspartic Acid (Asp, D) Membantu mengubah karbohidrat menjadi energy Membangun daya tahan tubuh melalui immunoglobulin dan antibodi Meredakan tingkat ammonia dalam darah setelah latihan Glyicine (Gly, G) Membantu tubuh membentuk asam amino lain Merupakan bagian dari sel darah merah dan cytochrome (enzim yang terlibat dalam produksi energi) Memproduksi glucagon yang mengaktifkan glikogen Berpotensi menghambat keinginan akan gula Alanine (Ala, A) Membantu tubuh mengembangkan daya tahan

29 Merupakan salah satu kunci dari siklus glukosa alanine yang memungkinkan otot dan jaringan lain untuk mendapatkan energi dari asam amino Serine (Ser, S) Diperlukan untuk memproduksi energi pada tingkat sel Membantuk dalam fungsi otak (daya ingat) dan syaraf Jenis-jenis asam amino essensial bersyarat : Arginine (Arg, R), (asam amino essensial untuk anak-anak) Diyakini merangsang produksi hormon pertumbuhan Diyakini sebagai pemicu Nitric Oxide (suatu senyawa yang melegakan pembuluh darah untuk aliran darah dan pengantaran nutrisi yang lebih baik) dan GABA Bersama glycine dan methionine membentuk creatine Histidine (His, H), (asam amino essensial pada beberapa individu) Salah satu zat yang menyerah ultraviolet dalam tubuh Diperlukan untuk pembentukan sel darah merah dan sel darah putih Banyak digunakan untuk terapi rematik dan alergi Cystine (Cys, C) Mengurangi efek kerusakan dari alkohol dan asap rokok Merangsang aktivitas sel darah putih dalam peranannya meningkatkan daya tahan tubuh Bersama L-Aspartic Acid dan L-Citruline menetralkan radikal bebas Salah satu komponen yang membentuk otot jantung dan jaringan penyambung (persendian, ligamen, dan lain-lain) Siap diubah menjadi energi Salah satu elemen besar dari kolagen Glutamic Acid (Glu, E), (Asam Glutamic) Pemicu dasar untuk glutamine, proline, ornithine, arginine, glutathine, dan GABA

30 Diperlukan untuk kinerja otak dan metabolisme asam amino lain Tyrosine (Tyr, Y) Pemicu hormon dopamine, epinephrine, norepinephrine, melanin (pigmen kulit), hormon thyroid Meningkatkan mood dan fokus mental Glutamine (Gln, Q) Asam amino yang paling banyak ditemukan dalam otot manusia Dosis 2 gram cukup untuk memicu produksi hormon pertumbuhan Membantu dalam membentuk daya tahan tubuh Sumber energi penting pada organ tubuh pada saat kekurangan kalori Salah satu nutrisi untuk otak dan kesehatan pencernaan Mengingkatkan volume sel otot Taurine Membantu dalam penyerapan dan pelepasan lemak Membantu dalam meningkatkan volume sel otot Ornithine Dalam dosis besar bisa membantu produksi hormon pertumbuhan Membantu dalam penyembuhan dari penyakit Membantu daya tahan tubuh dan fungsi organ hati Penggolongan Protein Protein dapat dibeda-bedakan berdasarkan komposisi kimia, bentuk, atau fungsi biologisnya. 1. Berdasarkan Komposisi Kimia Berdasarkan komposisi kimianya, protein dibedakan atas protein sederhana dan protein konjugasi. Protein sederhana hanya teriri atas asam amino, dan tidak ada gugus kimia lain. Bagian yang bukan asam amino dari protein konjugasi disebut gugus prostetik. Protein konjugasi digolongkan berdasarkan jenis gugus prostetiknya. Beberapa diantaranya: Biasanya gugus prostetik pada protein memegang peranan penting di dalam fungsi biologisnya. 2. Berdasarkan Bentuk

31 Berdasarkan bentuknya protein dibedakan atas protein globular dan protein serabut. Pada protein globular rantai atau rantai-rantai polipeptidanya berlipat rapat menjadi bentuk globular atau bulat padat. Protein globular biasanya larut dalam air dan mudah berdifusi. Hampir semua protein globular mempunyai fungsi gerak atau dinamik, seperti enzim, protein transpor darah,dan antibodi. Protein serabut tidak larut dalam air. Hampir semua protein serabut mempunyai fungsi struktural atau pelindung. Contohnya adalah α-keratin pada rambut dan wol,fibroin dari sutera, dan kolagen dari urat. 3. Berdasarkan Fungsi Biologis Berdasarkan fungsi biologisnya, protein dapat dibedakan atas 7 golongan, yaitu: 1. Enzim, yaitu protein yang berfungsi sebagai biokatalisator. Hampir semua reaksi senyawa organik dalam sel dikatalisis enzim. Lebih dari 2000 jenis enzim telah ditemukan di dalam berbagai bentuk kehidupan. Contohnya, ribonuklease dan tripsin. 2. Protein transpor, yaitu protein yang mengikat dan memindahkan molekul atau ion spesifik. Hemoglobin dalam sel darah merah mengikat oksigen dari paru-paru, dan membawanya ke jaringan periferi. Lipoprotein dalam plasma darah membawa lipid dari hati ke organ lain. Protein transpor lain terdapat dalam dinding sel dan menyesuaikan strukturnya untuk mengikat dan membawa glukosa, asam amino, dan nutrien lain melalui membran ke dalam sel. 3. Protein nutrien dan penyimpanan, ialah protein yang berfungsi sebagai cadangan makanan. Contohnya ialah protein yang terdapat dalam biji-bijian seperti gandum, beras dan jagung. Ovalbumin pada telur dan kasein pada susu juga merupakan protein nutrien. 4. Protein kontraktil yaitu protein yang memberikan kemampuan pada sel dan organisme untuk mengubah bentuk atau bergerak. Contohnya ialah aktin dan miosin, yaitu protein yang berperan dalam sistem kontraksi otot kerangka. 5. Protein struktur, yaitu protein yang berperan sebagai penyanggah untuk memberikan struktur biologi kekuatan atau perlindungan. Contohnya ialah kolagen yaitu komponen utama dalam urat dan tulang rawan. Contoh lain adalah keratin yang terdapat pada rambut, kuku, dan bulu ayam/burung, fibroin yaitu komponen utama dalam serat sutera dan jaring laba-laba. 6. Protein pertahanan (antibodi), yaitu protein yang melindungi organisme terhadap serangan organisme lain (penyakit). Contohnya adalah imunoglobin atau antibodi yang terdapat dalam vertebrata, dapat mengenali dan menetralkan bakteri, virus, atau protein asing dan spesi lain. Fibrinogen dan trombin merupakan protein penggumpal darah jika sistem pembuluh terluka. Bisa ular dan toksin bakteri juga tampaknya berfungsi sebagai protein pertahanan. 7. Protein pengatur, yaitu protein yang berfungsi mengatur aktivitas seluler atau fisiologi. Contohnya ialah hormon seperti insulin yang mengatur metabolisme penyakit diabetes. Contoh lain adalah hormon pertumbuhan dan hormon seks

32 8. DENATURASI PROTEIN NOVEMBER 2012 YVNZ 3 KOMENTAR VOTES Denaturasi protein merupakan suatu proses dimana terjadi perubahan atau modifikasi terhadap konformasi protein, lebih tepatnya terjadi pada struktur tersier maupun 19. kuartener dari protein. Pada struktur tersier protein misalnya, terdapat empat jenis interaksi pada rantai samping seperti ikatan hidrogen, jembatan garam, ikatan disulfida, interaksi non polarpada bagian non hidrofobik. Adapun penyebab dari denaturasi protein bisa berbagai macam, antara lain panas, alkohol, asam-basa, maupun logam berat. 20. Ciri-ciri suatu protein yang mengalami denaturasi bisa dilihat dari berbagai hal. Salah satunya adalah dari perubahan struktur fisiknya, protein yang terdenaturasi biasanya mengalami pembukaan lipatan pada bagian-bagian tertentu. Selain itu, protein yang terdenaturasi akan berkurang kelarutannya. Lapisan molekul yang bagian hidrofobik akan mengalami perubahan posisi dari dalam ke luar, begitupun sebaliknya. Hal ini akan membuat perubahan kelarutan. 21. Selain itu, masing-masing penyebab denaturasi protein juga mengakibatkan ciri denaturasi yang spesifik. Panas, misalnya. Panas dapat mengacaukan ikatan hidrogen dari protein namun tidak akan mengganggu ikatan kovalennya. Hal ini dikarenakan dengan meningkatnya suhu akan membuat energi kinetik molekul bertambah. Bertambahnya energi kinetik molekul akan mengacaukan ikatan-ikatan

33 hidrogen. Dengan naiknya suhu, akan membuat perubahan entalpi sistem naik. Selain itu bentuk protein yang terdenaturasi dan tidak teratur juga sebagai tanda bahwa entropi bertambah. Entropi sendiri merupakan derajat ketidakteraturan, semakin tidak teratur maka entropi akan bertambah. Pemanasan juga dapat mengakibatkan kemampuan protein untuk mengikat air menurun dan menyebabkan terjadinya koagulasi. 22. Selain oleh panas, asam dan basa juga dapat membuat protein terdenaturasi. Seperti telah diketahui bahwa protein dapat membentuk struktur zwitter ion. Protein juga memiliki titik isoelektrik dimana jumlah muatan positif dan muatan negatif pada protein adalah sama. Pada saat itulah, protein dapat terdenaturasi yang ditandai dengan membentuk gumpalan dan larutannya menjadi keruh. Pada saat ini entalpi pelarutannya akan menjadi tinggi, karena jumlah kalor yang dibutuhkan untuk melarutkan sejumlah protein akan bertambah. Mekanismenya adalah penambahan asam dan basa dapat mengacaukan jembatan garam yang terdapat pada protein. Ion positif dan negatif pada garam dapat berganti pasangan dengan ion positif dan negatif dari asam ataupun basa sehingga jembatan garam pada protein yang merupakan salah satu jenis interaksi pada protein, menjadi kacau dan protein dapat dikatakan terdenaturasi. 23. Bentuk protein terdenaturasi yang mengendap ini juga dapat diakibatkan oleh pengaruh logam-logam berat. Dengan adanya logamlogam berat itu akan terbentuk kompleks garam protein-logam. Kompleks inilah yang membuat protein akan sulit untuk larut. Dan sama dengan ketika protein terdenaturasi akibat asam dan basa, entalpi pelarutannya akan naik. Protein bermuatan negatif atau protein dengan ph larutan di atas titik isoelektrik akan diendapkan oleh ion positif atau logam lebih mudah. Sebaliknya, protein bermuatan positif dengan ph larutan di bawah titik isoelektrik membutuhkan ion-ion negatif. Contoh ion-ion positif yang dapat mengendapkan protein misalnya Ag +, Ca 2+, Zn 2+, Hg 2+, Fe 2+, Cu 2+, dan Pb 2+. Dan contoh ion-ion negatif yang dapat mengendapkan protein misalnya ion salisilat, trikloroasetat, piktrat, tanat, dan sulfosalisilat. Namun selain

34 membentuk kompleks garam protein-logam yang sukar larut, logam berat dapat menarik sulfur pada protein sehingga mengganggu ikatan disulfida dalam protein dan menyebabkan protein terdenaturasi pula. 24. Gangguan pada ikatan disulfida selain disebabkan oleh logam berat juga dapat disebabkan oleh agen-agen pereduksi. Agen pereduksi ini bisa menyebabkan ikatan disulfida putus dan dapat membentuk gugus tiol (-SH) dengan penambahan atom hidrogen. Selain ikatan disulfida, ikatan lain yang apabila terganggu dapat menyebabkan denaturasi protein adalah ikatan hidrogen. Dengan adanya alkohol dapat merusak ikatan hidrogen antar rantai samping dalam struktur tersier suatu protein. 25. Selain itu, alkohol juga dapat mendenaturasi protein. Alkohol seperti kita ketahui umumnya terdapat kadar 70% dan 95%. Alkohol 70% bisa masuk ke dinding sel dan dapat mendenaturasi protein di dalam sel. Sedangkan alkohol 95% mengkoagulasikan protein di luar dinding sel dan mencegah alkohol lain masuk ke dalam sel melalui dinding sel. Sehingga yang digunakan sebagai disinfektan adalah alkohol 70%. Alkohol mendenaturasi protein dengan memutuskan ikatan hidrogen intramolekul pada rantai samping protein. Ikatan hidrogen yang baru dapat terbentuk antara alkohol dan rantai samping protein tersebut. 26. Reaksi Pengenalan Uji Ninhidrin 28. Uji ninhidrin adalah uji umum untuk protein dan asam amino. Ninhidrin dapat mengubah asam amino (asam amino terminal) menjadi suatu aldehida. Uji ninhidrin dilakukan dengan menambahkan beberapa tetes larutan ninidrin yang tidak berwarna ke dalam sampel kemudian dipanaskan beberapa menit. Adanya protein atau asam amino ditunjukkan oleh terbentuknya warna ungu Uji Biuret 30. Uji biuret adalah uji umum untuk protein (ikatan peptida) tetapi tidak dapat menunjukkan asam amino bebas. Zat yang akan diselidiki mula-mula ditetesi larutan

35 NaOH, kemudian larutan tembaga(ii) sulfat yang encer. Jika terbentuk warna ungu, berarti zat itu mengandung protein Uji Xantoproteat 32. Uji Xantoproteat adalah uji terhadap protein yang mengandung gugus fenil (cincin benzen). Apabila protein yang mengandung cincin benzena dipanaskan dengan asam nitrat pekat, maka terbentuk warna kuning yang kemudian menjadi jingga bila dibuat alkalis (basa) dengan larutan NaOH Uji Belerang 34. Adanya unsur belerang dalam protein dapat ditunjukkan sebagai berikut. Mula-mula larutan protein dengan larutan NaOH pekat 6M dipanaskan kemudian diberi beberapa tetes larutan timbel asetat. Bila terbentuk endapan hitam (dari PbS) menunjukkan adanya belerang.