Protein

BAB 1

PROTEIN

Protein adalah salah satu bio-makromolekul yang penting Perananya dalam makhluk hidup. Fungsi dari protein itu sendiri secara garis besar dapat dibagi ke dalam dua kelompok besar,yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja pada tingkatmolekular. Apabila tulang dan kitin adalah beton, maka protein struktural adalah dinding batu-batanya. Beberapa protein struktural, fibrous protein, berfungsi sebagai pelindung, sebagai contoh α dan β-keratin yang terdapat pada kulit, rambut, dan kuku. Sedangkan protein struktural lain ada juga yang berfungsi sebagai perekat, seperti kolagen. Protein dapat memerankan  fungsi sebagai bahan struktural karena seperti halnya polimer lain, protein memiliki rantai yang panjang dan juga dapat mengalami cross-linking dan lain-lain. Selain itu protein juga dapat berperan sebagai biokatalis untuk reaksi-reaksi kimia dalam sistem makhluk hidup. Makromolekul ini mengendalikan jalur dan waktu metabolisme yang kompleks untuk menjaga kelangsungan hidup suatu organisma. Suatu sistem metabolisme akan terganggu apabila biokatalis yang berperan di dalamnya mengalami kerusakan.

Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.

Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom. Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.

BAB 2

ALAT DAN BAHAN

ALAT :                                                                                               BAHAN :

1.                  Tabung reaksi                                                                          1.         HCl 0,1 M

2.                  Pipet tetes                                                                               2.         NaOH 0,1 M

3.                  Waterbath                                                                               3.         Ethanol

4.         putih telur

5.         HgCl₂

6.         Pb (Ac)₂

7.         buffer asetat

8.         pereaksi ninhidrin

9.         (NH₄)₂ SO₄

10.       aquadest

Pengendapan protein

-          Putih telur + aq.dest                            à larut

-          Putih telur + HgCl₂                                        à ↓putih, larutan putih keruh

-          Putih telur + Pb (Ac)₂                                  à ↓ putih, larutan jernih

-          Putih telur + as. Pikrat jenuh               à ↓kuning

-          Putih telur + (NH₄)₂ SO₄ larut            à larut

Denaturasi protein

-          Putih telur + buffer asetat + Pb (Ac)₂  → ↓putih menggumpal

-          Putih telur + HCl                                → setelah dingin + buffer asetat à ↓putih

-          Putih telur + NaOH                            → setelah dingin + buffer asetat à ≠↓

Pengendapan protein

-          Putih telur + HCl + etanol                  à ↓putih, larutan keruh

-          Putih telur + NaOH + etanol              à larut

-          Putih telur + buffer asetat + etanol     à ↓putih, larutan keruh

Uji kualitatif protein dengan pereaksi ninhidrin

-          Putih telur + ninhidrin → terbentuk warna ungu

REAKSI UMUM

Dengan reaksi Ninhidrin

Dalam asam

            CO₂^-                                              CO                ₂^-H

H₂N – C – H + H⁺                 H₃N⁺ - C - H

            R                                        R 

Suatu ikatan

Dalam basa

            CO₂^-                                              CO                ₂^-H

H₂N – C – H + OH^-              H₂N⁺ - C – H + H₂O

    H     R                                        R 

                                              Suatu anion

            CO₂^-                                              CO                ₂^-H

H₂N – C – H + H₂O             H₂N⁺ - C – H + H₃O⁺

    H     R                                        R 

                                              Muatan negative netto

Pengendapan protein

Denaturasi protein

Pengendapan protein dari alcohol

uji kualitalif protein dengan pereaksi ninhidrin

BAB 3

PEMBAHASAN

Istilah protein diperkenalkan pada tahun 1830-an oleh pakar kimia Belanda bernama Mulder, yang merupakan salah satu dari orang-orang pertama yang mempelajari kimia dalam protein secara sistematik. Ia secara tepat menyimpulkan peranan inti dari protein dalam sistem hidup dengan menurunkan nama dari bahasa Yunani proteios, yang berarti “bertingkat pertama”. Protein merupakan makromolekul yang menyusun lebih dari separuh bagian dari sel. Protein menentukan ukuran dan struktur sel, komponen utama dari sistem komunikasi antar sel serta sebagai katalis berbagai reaksi biokimia di dalam sel. Karena itulah sebagian besar aktivitas penelitian biokimia tertuju pada protein khususnya hormon, antibodi dan enzim. Semua jenis protein terdiri dari rangkaian dan kombinasi dari 20 asam amino. Setiap jenis protein mempunyai jumlah dan urutan asam amino yang khas. Di dalam sel, protein terdapat baik pada membran plasma maupun membran internal yang menyusun organel sel seperti mitokondria, retikulum endoplasma, nukleus dan badan golgi dengan fungsi yang berbeda-beda tergantung pada tempatnya. Protein-protein yang terlibat dalam reaksi biokimia sebagian besar berupa enzim banyak terdapat di dalam sitoplasma dan sebagian terdapat padakompartemen dari organel sel. Protein merupakan kelompok biomakromolekul yang sangat heterogen. Ketika berada di luarmakhluk hidup atau sel, protein sangat tidak stabil. Protein merupakan komponen utama bagi semua benda hidup termasuk mikroorganisme, hewan dan tumbuhan. Protein merupakN rantaian gabungan 22 jenis asam amino. Protein ini memainkan berbagai peranan dalam benda hidup dan bertanggungjawab untuk fungsi dan ciri-ciri benda hidup. Keistimewaan lain dari protein ini adalah strukturnya yang mengandung N (15,30-18%), C (52,40%), H (6,90-7,30%), O (21-

23,50%), S (0,8-2%), disamping C, H, O (seperti juga karbohidrat dan lemak), dan S kadang-kadang P, Fe dan Cu (sebagai senyawa kompleks dengan protein). Dengan demikian maka salah satu cara terpenting yang cukup spesifik untuk menentukan jumlah protein secara kuantitatif adalah dengan penentuan kandungan N yang ada dalam bahan makanan atau bahan lain.

Struktur tersier protein. Protein ini memiliki banyak struktur sekunder beta-sheet dan alpha-helix yang sangat pendek. Model dibuat dengan menggunakan koordinat dari Bank Data Protein (nomor 1EDH).

Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat).^[4] Struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Sementara itu, struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:

• alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral;
• beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H);
• beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan
• gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").^[4]

Gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder akan menghasilkan struktur tiga dimensi yang dinamakan struktur tersier. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener. Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.

Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer, (2) analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan (4) penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.

Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR).^[5] Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah.

Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.

Kekurangan Protein                                                                                               

Protein sendiri mempunyai banyak sekali fungsi di tubuh kita. Pada dasarnya protein menunjang keberadaan setiap sel tubuh, proses kekebalan tubuh. Setiap orang dewasa harus sedikitnya mengkonsumsi 1 g protein pro kg berat tubuhnya. Kebutuhan akan protein bertambah pada perempuan yang mengandung dan atlet-atlet.

Kekurangan Protein bisa berakibat fatal:

• Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100% dari Protein -Keratin)
• Yang paling buruk ada yang disebut dengan Kwasiorkor, penyakit kekurangan protein.^[6] Biasanya pada anak-anak kecil yang menderitanya, dapat dilihat dari yang namanya busung lapar, yang disebabkan oleh filtrasi air di dalam pembuluh darah sehingga menimbulkan odem.Simptom yang lain dapat dikenali adalah:
• hipotonus
• gangguan pertumbuhan
• hati lemak
• Kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan berkibat kematian.

Sintese protein

Dari makanan kita memperoleh Protein. Di sistem pencernaan protein akan diuraikan menjadi peptid peptid yang strukturnya lebih sederhana terdiri dari asam amino. Hal ini dilakukan dengan bantuan enzim. Tubuh manusia memerlukan 9 asam amino. Artinya kesembilan asam amino ini tidak dapat disintesa sendiri oleh tubuh esensiil, sedangkan sebagian asam amino dapat disintesa sendiri atau tidak esensiil oleh tubuh. Keseluruhan berjumlah 21 asam amino. Setelah penyerapan di usus maka akan diberikan ke darah. Darah membawa asam amino itu ke setiap sel tubuh. Kode untuk asam amino tidak esensiil dapat disintesa oleh DNA. Ini disebut dengan DNAtranskripsi. Kemudian mRNA hasil transkripsi di proses lebih lanjut di ribosom atau retikulum endoplasma, disebut sebagai translasi.

Sumber Protein

• Daging
• Ikan
• Telur
• Susu, dan produk sejenis Quark
• Tumbuhan berbji
• Suku polong-polongan
• Kentang

Studi dari Biokimiawan USA Thomas Osborne Lafayete Mendel, Profesor untuk biokimia di Yale, 1914, mengujicobakan protein konsumsi dari daging dan tumbuhan kepada kelinci. Satu grup kelinci-kelinci tersebut diberikan makanan protein hewani, sedangkan grup yang lain diberikan protein nabati. Dari eksperimennya didapati bahwa kelinci yang memperoleh protein hewani lebih cepat bertambah beratnya dari kelinci yang memperoleh protein nabati. Kemudian studi selanjutnya, oleh McCay dari Universitas Berkeley menunjukkan bahwa kelinci yang memperoleh protein nabati, lebih sehat dan hidup dua kali lebih lama.

 Keuntungan Protein

• Sumber energi
• Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan
• Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi

Methode Pembuktian Protein

• Tes UV-Absorbsi
• Reaksi Xanthoprotein
• Reaksi Millon
• Reaksi Ninhydrin
• Reaksi Biuret
• Reaksi Bradford
• Tes Protein berdasar Lowry
• Tes BCA-

Denaturasi protein

                 Denaturasi suatu protein adalah hilangnya sifat- sifat struktur lebih tinggi oleh terkacaunya ikatan hydrogen dan gaya-gaya sekunder lain yang mengutuskan molekul itu. Akibat suatu denaturasi adalah hilang banyak sifat biologis protein. Factor utamanya adalah perubahan PH, detergen, radiasi, zat pengoksidasi / pereduksi yang mengubah hubungan dan tipe pelarut.

                 Denaturasi dapat bersifat reversible jika dikenal kondisi denaturasi yang lembut. Jika protein dikembalikan kepada lingkungan alamnya, protein dapat kembali memperoleh struktur lebih tingginya yang alamiah dalam suatu proses yang disebut renaturas. (bentuk rantai polipeptida jadi sembarang).

                 Koogulasi adalah presipitasi yang diakibatkan oleh denaturasi dan yang biasanya permanen. Pada praktikum, putih telur pada tabung I denganpenambahan garam dari logam berat, yaitu Pb²⁺ maka terjadi denaturasi. Tabung II dengan penambahan garam asam kuat à denaturasi. Tabung III dengan penambahan basa kuat à tidak terjadi endapan. Ini terjadi karena penambahan garam dari logam berat ( Hg²⁺, Ag²⁺, dan Pb²⁺ dan asam dan basa kuat merupakan salah satu kondisi yang menyebabkan denaturasi protein.

Kondisi yang menyebabkan denaturasi protein

Sampel (putih telur)

                 Merupakan cairan tak bewarna yang mengandung albumin, yakni protein globular yang larut. Pemanasan putih telur akan mengakibatkan albumin membuka dan mengendap dihasilkan suatu zat padat putih.

Unsur-unsur protein

                 Unsure yang terdapat pada protein : C, H, O, N banyak mengandung s,P. kadar unsure dakarak tertentu :

C = 51-55 %                                                                N = 15-18 % rata-rata 16 %

H = 6,3-7,3 %                                                             s = 0,0 – 2,5 %

Kelarutan

Kelarutan protein dalam berbagai pelarut seperti air, alcohol, dll. Jika kelarutan protein dikocok à busa. Berdasarkan kelarutan, putih telur salah satu albumin. Albumin dapat larut dalam H₂O dan larutan-larutan garam. Jika kualitatif ninhidrin dengan ninhidrin merupakan suatu reaksi-reaksi warna, positif mengandung protein dengan memperlihatkan warna yang menjadi ungu.

Ikatan pada protein

Ikatan kuat                                                                                          ikatan lemah

-          Ikatan peptide                                                                         - higrogen

-          Ikatan disulfide                                                                       - hidrofob

-  Elektrostatis

Pembagian protein

-          Protein sederhana àhidrolisis, hanya asam-asam amino.

-          Protein kompleks à hidrolisis, campuran asam amino

Struktur protein

1.      Primer

2.      Sekunder

3.      Tersier

4.      Kwartener

Fungsi protein :

-            Untuk membangun dan memperbaiki jaringan

-                     Member energy karena asam amino yang tek essensial dan kelebihan dari asam-asam amino essensil di oksidasi pada metabolisme.

-                     Dapat bekerja sebagai buffer untuk memelihara PH yang normal dari darah.

-                     Bekerja sebagai emulgator bagi misalnya lemak.

-                     Untuk menolong pada penukaran air antara darah, getah bening, dan jaringan.

-                     Member asam amino untuk membentuk enzim / hormone dst.

Hasil pengamatan

Pengendapan protein

Putih telur larut dalam aq.dest dan ( NH₄)₂ SO₄ jenuh, sedang mengendap dengan penambahan HgCl₂, Pb ( Ac)_2, as. Pikrat jenuh.

Denaturasi protein

-                   Perubahan temperature ( pemanasan ) putih telur akan mengakibatkan albumin itu membuka lipatan mengendapa, dihasilkan zat putih padat. Hasil positif pada penambahan NaOH, larut bening, setelah dipanaskan kuning jernih.

-                   Perubahan PH : menyebabkan penggumpalan / pengendapan protein yang semula larut.

Pengendapan protein dan alcohol

Dengan HCl + etanol à terjadi ↓ putih yang menggumpal, sehingga larutan terlihat putih keruh.

Dengan NaOH + etanol à larut, tida ada gumpalan / pengendapan.

Dengan buffer + etanol à tejadi pengendapan protein, sehingga terpisah dari larutan menjadi jernih, ada yang mengembang keatas gumpalannya, lapisan tengah filtrate jernih.

Kualitatif protein dengan pereaksi ninhidrin

Putih telur ditambah perekasi ninhidrin lalu dipanaskan, akan membentuk warna ungu kebiruan ( ungu ruhemann). Reaksi ini biasa digunakan sebagai uji bercak untuk menditeksi hadirnya asam-asam amino pada kertas monografi.

Struktur primer menunjukkan jumlah, jenis dan urutan asam amino dalam molekul protein. Oleh karena ikatan antara asam amino ialah ikatan peptida, maka struktur primer protein juga menunjukkan ikatan peptida yang urutannya diketahui. Untuk mengetahui jenis, jumlah dan urutan asam amino dalam protein dilakukan analisis yang terdiri dari beberapa tahap yaitu:

1.Penentuan jumlah rantai polipeptida yang berdiri sendiri.

2.Pemecahan ikatan antara rantai polipeptida tersebut.

3.Pemecahan masing-masing rantai polipeptida, dan

4. Analisis urutan asam amino pada rantai polipeptida.

                 Penentuan kadar protein dapat dilakukan dengan berbagai metode bergantung pada jenis sampel dan ketersediaan alat serta bahan (pereaksi). Metode yang umum digunakan adalah metode Kjeldahl, Lowry dan Biuret. Penentuan kadar protein dengan metode biuret didasarkan atas pengukuran absorban dari senyawa kompleks antara protein dengan pereaksi biuret yang berwarna ungu. Hal ini terjadi apabila protein bereaksi dengan tembaga (salah satu komponen dari biuret) dalam suasana basa.

BAB 4

KESIMPULAN

-         Protein adalah senyawa penting dalam organism, terhadap unsure C, H, O, N dan S, P.

-         Protein terdiri dari protein sederhana dan protein majemuk.

-         Protein adalah suatu poliamida.

-         Kelarutan protein dalam berbagai pelarut berlainan.

-         Denaturasi protein adalah tiap perubahan senyawaan yang diakibatkan oleh suatu sebab.

-         Pada denaturasi terjadi perubahan dalam struktur karena ada ikatan yang pecah.

-         Uji kualitatif dengan ninhidrin menghasilkan warna ungu à positif protein

-         Tes pada protein terdiri dari : pengendapan protein, denaturasi protein, pengendapan protein dan alcohol dan uji kualitatif protein dengan pereaksi ninhidrin.

DAFTAR PUSTAKA

Fessenden and Fessenden. 1986.kimia organic II.erlangga : Jakarta.

DRS.S.Ridwan.kimia organic edisi I. binarupa aksara : Jakarta.

Farmakope. Indinesia edisi IV. 1995. Departemen kesehatan : Jakarta.

(Hertadi,2008. rhertadi@biotitech.ac.jp)

(http://www.wikipedia.com)