PROTEIN
Protein merupakan
polimer alam yang tersusun dari asam-asam amino melalui ikatan peptida,
sehingga protein juga disebut sebagai polipeptida. Di dalam tubuh kita protein
berfungsi sebagai zat pembangun, pengatur, pertahanan, dan sebagai sumber
energi setelah karbohidrat dan lemak. Protein dapat digolongkan berdasarkan
strukturnya, bentuknya, dan fungsinya.
Asam-asam amino penyusun protein
sekitar 20 jenis asam amino. Masa molekul relatif protein berkisar antara 6.000
hingga jutaan. Unsur utama penyusun protein terdiri atas C, H, O, dan N.
Beberapa protein juga mengandung unsur S dan R. Marilah kita pelajari terlebih
dahulu asam amino yang merupakan monomer dari protein, baru kemudian kita
pelajari protein.
1. Asam Amino
Asam amino merupakan senyawa yang
memiliki gugus asam karboksilat (–COOH) dan gugus amina –NH2. Secara umum asam
amino dirumuskan dengan :
Bila gugus –NH2 terikat pada atom C setelah gugus karboksilat
(–COOH) maka termasuk asam alfa (α) amino, selanjutnya β amino dan γ amino.
Asam amino di alam pada umumnya terdapat sebagai asam alfa (α ) amino,
sehingga yang kita pelajari adalah asam alfa (α ) amino.
Asam amino dapat dibedakan
berdasarkan gugus R (rantai samping) sebagai berikut :
a. Dengan rantai
samping alifatik.
b. Dengan rantai
samping yang mengandung gugus hidroksil.
c. Dengan rantai
samping yang mengandung belerang
d. Dengan rantai
samping yang mengandung gugus asam atau amida
e. Dengan rantai
samping yang mengandung gugus basa
f. Yang mengandung
cincin aromatik
Meskipun terdapat sekitar 300
jenis asam amino di alam, hanya 20 yang terdapat dalam protein. Dari 20 jenis
asam amino ini hanya 10 asam amino yang dapat disintesis dalam tubuh yang
dikenal dengan asam amino nonesensial, dan yang 10 lainnya tidak
dapat disintetis dalam tubuh yang dikenal dengan nama asamamino esensial.
Asam amino esensial terdiri atas arginin, isoleusin, leusin, metionin, treonin,
triptofan, dan valin.
Sifat-Sifat Asam Amino
1. Asam amino
memiliki gugus karboksil (– COOH) yang bersifat asam (dapat melepaskan H+) dan
gugus amina yang bersifat basa (dapat menerima H+). Oleh karena itu, asam amino
bersifat amfoter (dapat bereaksi dengan asam dan basa).
2. Asam amino
(kecuali glisin) memiliki atom C asimetris, sehingga asam amino bersifat optis
aktif artinya dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi.
3. Oleh karena
asam amino memiliki gugus yang bersifat asam dan gugus yang bersifat basa, maka
molekul asam amino dapat mengalami reaksi asam-basa intra molekul membentuk ion
zwitter yaitu ion yang bermuatan ganda (positif dan negatif).
Bila asam amino direaksikan dengan asam, maka asam amino
bertindak sebagai basa (anion) yang akan menerima H+ dari asam.
Bila asam amino direaksikan dengan basa, maka asam amino
bertindak sebagai asam (kation) yang akan melepas H+.
Dengan demikian dalam larutan
muatan asam amino tergantung pada pH larutan. Bila asam amino yang bermuatan
positif ditetesi dengan basa yang berarti dinaikkan pHnya maka asam amino
melepaskan H+sehingga menjadi netral dan seterusnya menjadi
bermuatan negatif. Sebaliknya, bila asam amino yang bermuatan negatif ditetesi
asam yang berarti pH diturunkan, maka asam amino akan menerima H+ dari
asam sehingga menjadi pH pada saat asam amino tidak bermuaan disebut titik
isoelektrik. Dengan demikian di bawah titik isoelektriknya asam amino bermuatan
positif dan sebaliknya di atas titik elektriknya asam amino bermuatan negatif.
Dalam keadaan padat kering, asam
amino berada sebagai ion dipolar di mana gugus karboksil berada sebagai ion
karboksilat (–COO–) dan gugus amino berada sebagai gugus amonium (–NH3+)
Pembentukan Ikatan Peptida
Reaksi yang terpenting dari asam
amino adalah pembentukan ikatan peptida. Dua molekul asam amino
dapat berikatan dengan ikatan peptide dengan melepaskan 1 molekul air antara
gugus amino dari satu asam amino dengan gugus karboksil dari asam amino yang
lain.
Molekul yang terbentuk dari 2
asam amino melalui ikatan peptide disebut dipeptida. Karena dipeptida masih
memiliki gugus amino dan gugus karboksil maka dipeptida dapat mengikat asam
amino yang lain membentuk polipeptida yang disebut protein.
2. Protein
Semua protein merupakan
polipeptida dengan massa molekul relatif besar, biasanya antara 8000 dan
10.000. Karena jumlah asam amino yang menyusun protein beraneka ragam jenis dan
urutannya, maka dari 20 jenis asam amino dapat membentuk protein yang banyak sekali
jenisnya. Seperti halnya dari 26 huruf dapat dibuat kata dan kalimat yang
jumlahnya sangat banyak.
a. Struktur Protein
Struktur protein sangat kompleks
dan memegang peranan penting dalam menentukan aktivitas biologisnya, struktur
protein dibedakan menjadi struktur primer, sekunder, tersier, dan kuarterner.
1) Struktur Primer
Struktur primer menyatakan urutan
asam-asam amino pada rantai protein dan letak ikatan disulfida bila ada. Karena
protein dapat mengandung 100 atau lebih residu asam amino sehingga sulit
menggambarkan rumus bangunnya. Oleh karena itu digunakan singkatan 3 huruf
untuk tiap asam amino.
Misalnya: Glu – Ala – Lys – Gly – Tyr – Ala
2) Struktur Sekunder
Hubungan ruang asam amino yang
berdekatan pada struktur primer, mungkin reguler dan berulang secara periodik.
Karena adanya gaya dispersi atau ikatan hidrogen, suatu rantai polipeptida
menggulung seperti spiral (alfa heliks).
3) Struktur Tersier
Struktur tersier protein
merupakan susunan keseluruhan dan hubungan berbagai bagian dari suatu rantai
polipeptida.
4) Struktur Kuarterner
Suatu protein dikatakan mempunyai
struktur kuarterner bila protein terdiri atas 2 rantai polipeptida atau lebih
disatukan oleh gaya dispersi (ikatan hidrogen). Protein seperti ini dinamakan
oligomer, sedangkan asam amino yang menyusunnya disebut monomer.
b. Sifat-Sifat Protein
– Protein tidak menunjukkan titik cair tertentu dan tidak dapat
disuling.
– Pada umumnya protein bersifat koloid hidrofil.
– Larutan protein dapat
diendapkan/dikoagulasikan dengan penambahan larutan pekat NaCl, MgSO4,
(NH4)2SO4, alkohol, aseton, asam, dan basa atau dengan pemanasan 100°C. Protein
yang telah dikoagulasikan tidak dapat larut dalam air atau dengan pendinginan karena
telah mengalami perubahan irreversibel yang disebut denaturasi.
Protein yang telah mengalami denaturasi umumnya telah kehilangan fungsi
biologinya meskipun rangkaian asam-asam amino tidak rusak. Denaturasi protein
terjadi akibat perubahan struktur terutama struktur tersier dan struktur
kuarternernya.
– Dapat mengalami hidrolisis oleh
asam-asam encer menjadi asam-asam amino. Hidrolisis protein juga dapat
dilakukan oleh enzim protease.
c. Penggolongan Protein
1) Berdasar Fungsi Biologinya
Berdasarkan fungsi biologinya
protein diklasifikasikan menjadi 7 golongan sebagai berikut.
a) Enzim
Enzim merupakan golongan protein
yang terbesar dan sangat penting dalam tubuh makhluk hidup. Fungsi enzim adalah
sebagai katalisator yang spesifik pada reaksi kimia dalam makhluk hidup. Enzim
dapat mempercepat reaksi kimia tanpa terjadi kenaikan suhu, perubahan pH, dan
hasil reaksi tambahan seperti yang terjadi pada reaksi-reaksi
kimia biasa.
Contoh: pepsin, stipsin, ribonuklease
b) Protein Pembangun.
Protein pembangun berfungsi
sebagai zat pembentuk struktur baik yang baru maupun mengganti sel yang rusak.
Contoh:
- Glikoprotein
dalam dinding sel
- keratin dalam
kulit
c) Protein Transpor
Protein transpor mempunyai
kemampuan mengikat dan memindahkan molekul atau ion spesifik melalui aliran
darah.
Contoh:
- Hemoglobin
dalam sel darah merah berfungsi sebagai alat pengangkut oksigen dalam darah
- Mioglobin
sebagai alat pengangkut oksigen dalam jaringan otot
d) Protein Pelindung (Antibodi)
Protein pelindung berfungsi
melindungi organisme dari serangan penyakit.
Contoh:
- Imunoglobin
(antibodi) dapat menetralkan bakteri, virus, dan antigen (protein asing).
- Fibrinogen dan
trombin merupakan protein penggumpal darah bila terjadi luka.
e) Protein Pengatur (Hormon)
Protein pengatur berfungsi
mengatur aktivitas sel.
Contoh: Insulin mengatur metabolisme glukosa.
f) Protein Cadangan
Protein cadangan disimpan untuk
berbagai proses metabolism dalam tubuh.
Contoh: Kasein pada susu, Ovalbumin pada putih telur
g) Protein Kontraktil
Protein kontraktil memberikan
kemampuan pada sel dan organisme untuk berubah atau bergerak.
Contoh: Aktin dan miosin berperan dalam sistem kontraksi otot
rangka.
2) Berdasar 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.
3) Berdasarkan Komposisi Kimia
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:
Lipoprotein, protein yang terkonjugasi lipid (lemak)
Glikoprotein, protein yang terkonjugasi karbohidrat
Fosfoprotein, protein yang terkonjugasi gugus fosfat
Beberapa reaksi pengenal protein.
1. Reaksi Biuret
Reaksi biuret adalah reaksi yang
umum untuk protein (ikatan peptida). Bila protein ditetesi dengan larutan NaOH,
kemudian larutan CuSO4 encer (2%) maka akan terbentuk warna
ungu. Reaksi ini berdasar adanya gugusan peptida.
2. Reaksi Millon
Reaksi Millon digunakan untuk
mengidentifikasi adanya tirosin pada protein. Bila protein yang mengandung
tirosin dipanaskan dengan merkuri nitrat Hg(NO3)2 yang
mengandung asam nitrit, maka akan terjadi jonjot merah.
3. Reaksi Xantoproteat
Reaksi Xantoproteat untuk menguji
protein yang mengandung gugus fenol (cincin benzena). Bila protein yang
mengandung cincin benzena ditambah HNO3 pekat dan kemudian dibuat alkalis maka
akan terjadi warna kuning.
4. Uji Terhadap Belerang
Untuk menguji adanya belerang
dalam protein maka ke dalam protein ditambahkan larutan NaOH pekat dan
dipanaskan, kemudian ditambahkan Pb(NO3)2. Adanya
belerang ditandai terjadinya endapan hitam dari Pbs.