PROTEIN

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.

Read More

TUGAS KIMOR

ASAM AMINO DAN PROTEIN

TUGAS ESSAY KIMIA ORGANIK

 "ASAM AMINO DAN PROTEIN" 

1. Bagaimanakah cara mengidentifikasi adanya protein dalam bahan makanan?
2. Apakah yang dimaksud glikoprotein? Berikan contohnya!
3. Apakah yang dimaksud denaturasi protein? Sebutkan hal-hal yang menyebabkan terjadinya denaturasi protein!
4. Mengapa protein yang mengalami denaturasi menjadi kehilangan fungsi biologisnya? 
5. Apakah urea CO(NH2)2 menunjukkan uji yang positif terhadap uji biuret?
6. Apakah yang dimaksud struktur kuarterner protein?
7. Suatu sampel ditetesi larutan NaOH, kemudian larutan tembaga(II) sulfat yang encer menghasilkan warna ungu. Bila sampel dipanaskan dengan HNO3 pekat kemudian dibuat alkalis dengan NaOH terjadi warna jingga. Apakah yang dapat anda simpulkan dari uji di atas?
8. Suatu sampel memberi hasil yang positif terhadap uji ninhidrin dan biuret tetapi negatif terhadap penambahan larutan NaOH dan Pb(NO3)2. Kesimpulan apakah yang dapat diperoleh dari fakta tersebut? 9. Apakah yang dimaksud dengan enzim? Berikan contohnya! 
10. Bila 20 molekul glisin berpolimerisasi membentuk polipeptida. Berapakah massa molekul relatif polipeptida yang terbentuk? Ar H = 1, C = 12, N = 14, O = 16). 

THE ANSWER :

 1. Cara mengidentifikasi adanya protein dalam bahan makanan dapat melalui 4 uji protein yaitu :

•  Uji Biuret

 Uji biuret adalah salah satu cara pengujian yang memberikan hasil positif pada senyawa-senyawa yang memiliki ikatan peptida. Oleh karena itu, uji Biuret ini sering digunakan untuk menunjukkan adanya senyawa protein. Pengujiannya dapat dilakukan dengan cara berikut. Larutan yang mengandung protein ditetesi larutan NaOH, kemudian diberi beberapa tetes larutan CuSO4 encer. Terbentuknya warna ungu, menunjukkan hasil positif adanya protein.

•  Uji Xantoprotein

 Pengujian ini memberikan hasil positif terhadap asam amino yang mengandung cincin benzena, seperti fenilalanin, tirosin, dan triptofan. Cara pengujiannya sebagai berikut. Ke dalam protein ini ditambahkan asam nitrat pekat sehingga terbentuk endapan putih karena terjadi proses nitrasi terhadap cincin benzena. Jika dipanaskan, warna putih tersebut akan berubah menjadi kuning.

•  Uji Millon 

Pengujian ini memberikan hasil positif terhada protein yang mengandung asam amino yang memiliki gugus fenol, misalnya tirosin. Pereaksi Millon terdiri atasa larutan merkuro nitrat dan merkuri nitrat dalam asam nitrat. Protein dengan pereaksi Millon akan membentuk endapan putih. Jika dipanaskan, warnanya berubah menjadi merah. Adanya ion NH4+ dapat mengganggu uji ini sehingga tidak dapat digunakan untuk menganalisis urine.

•  Uji Belerang

 Uji belerang ini memberikan hasil positif terhadap protein yang mengandung asam amino yang memiliki gugus belerang, seperti sistein, sistin, dan metionin. Cara pengujiannya sebagai berikut. Larutan protein dan larutan NaOH pekat dipanaskan, kemudian ditambahkan larutan timbal asetat. Jika protein tersebut mengandung belerang, akan terbentuk endapan hitam timbel sulfida (PbS).

 2. Glikoprotein  adalah suatu protein yang mengandung rantai oligosakarida yang mengikat glikan  dengan ikatan kovalen pada rantai polipeptida bagian samping. Struktur ini memainkan beberapa peran penting di antaranya dalam proses proteksi imunologis, pembekuan darah, pengenalan sel-sel, serta interaksi dengan bahan kimia lain.
 Contonya :

• Salah satu bentuk dari hal ini adalah imunoglobulin atau antibodi dan reaksi mereka dengan antigen. Karena bagaimana Glikoprotein dapat membantu sistem kekebalan tubuh, penelitian telah dilakukan untuk melihat apakah beberapa dari mereka dapat digunakan secara efektif untuk vaksin dan melawan Herpes kelamin. Hasil penelitian menunjukkan hasil yang bervariasi. Studi klinis berlangsung di Universitas Texas di Galveston di Departemen of Pediatrics dan Sealy Pusat Pengembangan Vaksin. Glikoprotein ditemukan telah efektif dengan beberapa pasien wanita dan tidak dengan pria.
•  Major histocompatibility complex (MHC). Glikoprotein ini berinteraksi dengan sel T (jenis sel darah putih) yang memerangi penyakit dalam tubuh. 
•  Glikoprotein juga ditemukan di zona pelusida. Ini adalah membran yang mengelilingi membran plasma oosit yang memainkan bagian dalam sistem reproduksi wanita. 
•  Glikoprotein juga ditemukan dalam jaringan ikat, yang membuatnya berguna dalam pengobatan arthritis. 
•  Ada juga Glikoprotein larut; contoh ini adalah putih telur dan plasma darah. 
• Glikoprotein juga dapat ditemukan di sejumlah hormon dalam tubuh, salah satunya adalah hormon yang membantu mengatur kelenjar tiroid.
• Proteoglikan adalah bentuk Glikoprotein. Contoh dari ini adalah Chondroitin sulfat. Chondroitin sulfat adalah Glikoprotein terdiri dari Glyconutrient N-asetilgalaktosamin dan asam Glucuronic; digunakan dalam hubungannya dengan Glukosamin sebagai pengobatan untuk Osteoarthritis. Chondroitin sulfat ditemukan dalam tulang rawan dan merupakan bahan yang diperlukan untuk memberikan perlawanan di tulang rawan. Inilah sebabnya mengapa telah terbukti berguna untuk pasien arthritis. 

3. Denaturasi protein merupakan suatu proses dimana terjadi perubahan atau modifikasi terhadap konformasi protein, lebih tepatnya terjadi pada struktur tersier maupun kuartener dari protein. Denaturasi protein adalah berubahnya struktur protein dari struktur asalnya atau struktur alaminya.
Faktor-faktor yang dapat menyebabkan terjadinya denaturasi protein yaitu suhu tinggi, perubahan pH yang ekstrim, pelarut organik, zat kimia tertentu (urea dan detergen), atau pengaruh mekanik (guncangan).

 4. Protein didenaturasi dapat menunjukkan berbagai karakteristik, dari hilangnya kelarutan untuk agregasi komunal. agregasi Komunal adalah fenomena agregasi protein hidrofobik untuk datang mendekat dan membentuk ikatan antara mereka, sehingga mengurangi luas areal terkena air. Kebanyakan protein biologis kehilangan fungsi biologisnya ketika didenaturasi. 
Sebagai contoh, enzim kehilangan sifatnya, karena mengikat substrat tidak bisa lagi ke situs aktif, dan karena residu asam amino yang terlibat dalam menstabilkan keadaan transisi substrat 'tidak lagi diposisikan untuk dapat melakukannya. pada proses denaturasi, protein kehilangan fungsi biologisnya karena pengaruh dari suhu tinggi misalnya telur ketika dimasak berubah menjadi padat.

 5. Ya,
 Larutan protein dibuat alkalis dengan Na OH kemudian ditambahkan larutan Cupri Sulfat ( Cu SO4) encer. Uji ini untuk menunjukkan adanya senyawa-senyawa yang mengandung gugus amida asam (-CONH2) yang berada bersama gugus amida asam yang lain atau gugus yang lain seperti : -CSNH2, -C(NH)NH2, -CH2NH2, -CRHNH2, -CHOHCH2NH2, -CHOHCH2NH2, -CHNH2CH2OH, -CHNH2CHOH. Dengan demikian uji Biuret tidak hanya untuk protein tetapi zat lain seperti Biuret atau malonamida juga memberikan reaksi positif yaitu ditandai dengan timbulnya warna merah-violet atau biru-violet.

 6. Struktur kuartener protein merupakan struktur protein tingkat empat yang dapat dibentuk melalui gabungan beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil. Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin. 

7. Yang dapat disimpulkan ialah dalam sample tersebut terdapat protein yang ditandai dengan terbentuknya warna ungu yang menunjukkan hasil positif dari protein dengan uji biuret. Sample tersebut mengndung protein melalui uji xantoprotein yang memberikan hasil positif terhadap asam amino yang mengandung cincin benzena.

 8. Pada sample terbukti terdapat protein, dengan adanya asam amino bebas dari uji ninhidrin (+) dan adanya ikatan peptida dari uji biuret (+). Tetapi sample tidak mengandung PbS karena uji Belerang yang negatif (-) karena tidak terbentuk endapan hitam PbS. 

9. Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatu senyawa yang berikatan dengan protein. Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Contohnya : amilase, lipase, protease dll. 

10.Glycine
 
Massa molekul glycine = 75 g/mol --->> 1 molekul jadi jika 20 molekul glycine berpolimerisasi maka, 20 molekul x 75 g/mol = 1500 g/mol. massa molekul relatif polipeptida yang terbentuk ialah 1500 g/mol.

Read More