PROTEIN

A. Asam Amino

1. Asam Amino dalam Tubuh Manusia

Selain berupa unit monomer pembentuk rantai polipeptida panjang pada

protein, asam L-α amino dan turunannya ikut serta dalam berbagai fungsi sel.

Polimer pendek asam amino yang disebut peptida melaksanakan peran sebagai

hormon, hormone releasing factors, dan neurotransmitter. Meskipun sebagian

asam amino protein bersifat dekstrorotatorik dan sebagian levorotatorik,

semuanya memiliki konfigurasi mutlak L-gliseraldehida dan karenanya

merupakan asam L-α amino.

Manusia dapat membentuk 12 dari 20 asam amino yang umum dari zat-zat

antara amfibolik glikolisis dan siklus asam sitrat. Meskipun secara nutrisional

nonesensial, namun kedua-belas asam amino ini tidak bersifat nonesensial.

Kedua-puluh asam amino tersebut secara biologis esensial. Dari 12 asam amino

yang nonesensial secara nutrisional, 3 buah (sistein, tirosin, hidroksilisin)

dibentuk dari asam amino yang esensial secara nutrisional sedangkan sisanya

(alanin, asparagin, aspartat, glutamat, glutamin, glisin, hidroksiprolin, prolin,

serin) dibuat dari zat antara amfibolik. Dari semua asam amino, ada asam amino

yang dapat diubah menjadi piruvat yakni glisin, serin, alanin, sistein, treonin, dan

hidroksiprolin.

2. Klasifikasi Asam Amino

Asam amino memiliki 1 gugus karboksil dan 1 gugus amino. Di samping

itu, ada pula gugus H dan R. Gugus R ini penting untuk mengetahui polaritas dari

asam amino tersebut. Berikut adalah penggolongan asam amino berdasarkan

gugus R-nya.

Hesti Retno Budi Arini

125070301111006

A2 / 37

Nama Simbol Kodon

Dengan Rantai Samping Alifatik

Glisin Gly (G) GGU, GGC, GGA, GGG

Alanin Ala (A) GCU, GCC, GCA, GCG

Valin Val (V) GUU, GUA, GUC, GUG

Leusin Leu (L) UUA, UUG, CUU, CUA,

CUC, CUG

Isoleusin Ile (I) AUU, AUC, AUA

Dengan Rantai Samping yang Mengandung Gugus Hidroksil (OH)

Serin Ser (S) UCU, UCA, UCG, UCC

Treonin Thr (T) ACU, ACA, ACG, ACC

Tirosin Tyr (Y) UAU, UAC

Dengan Rantai Samping yang Mengandung Sulfur

Sistein Cys (C) UGU, UGC

Metionin Met (M) AUG

Dengan Rantai Samping yang Mengandung Gugus Asam atau Amidanya

Asam aspartat Asp (D) GAU, GAC

Asparagin Asn (N) AAU, AAC

Asam glutamat Glu (E) GAA, GAG

Glutamin Gln (Q) CAA, CAG

Dengan Rantai Samping yang Mengandung Gugus Basa

Arginin Arg (R) CGU, CGG, CGC, CGA

Lisin Lys (K) AAA, AAG

Histidin His (H) CAU, CAC

Mengandung Cincin Aromatik

Histidin His (H) CAU, CAC

Fenilalanin Phe (F) UUU, UUC

Tirosin Tyr (Y) UAU, UAC

Triptofan Trp (W) UGG

Asam Imino

Prolin Pro (P) CCU, CCC, CCA, CCG

3. Sintesis Asam Amino

Selain disintesis dan dihasilkan dari hidrolisis protein makanan, asam

amino dapat diperoleh dari hidrolisis protein jaringan, contohnya mukosa usus

dan otot. Asam amino digunakan selama sintesis protein, asam amino juga

memasuki glukoneogenesis dan lipogenesis, terdegradasi menghasilkan energi

dan digunakan untuk mensistesis senyawa-senyawa seperti purin, pirimidin,

porfirin, epinefrin, dan keratin. Aktivitas metabolic ini diperleh melalui

penggantian asam amino-asam amino secepat aktivitas pergantian lipid dan

karbohidrat.

4. Reaksi Kimia Asam Amino

a. Reaksi Ninhidrin

Reaksi ninhidrin digunakan untuk penentuan kuantitatif asam amino, dengan

memanaskan asam amino dan ninhidrin akan terjadi larutan warna biru dan

intensitasnya dapat diukur dengan spektrofotometer. Asam amino dengan

gugus α-amino bebas memberikan reaksi ninhidrin yang positif, pada prolina

dan hidroksi prolina menghasilkan warna kuning.

b. Reaksi Sanger

Reaksi Sanger adalah reaksi antara gugus α-amino dengan 1-fluoro-2-,4-

dinitrobenzena (FDNB). Dalam keadaan basa lemah, FDNB bereaksi dengan

α-asam amino menghasilkan derivat 2,4-dinitrofenil atau DNP-asam amino.

Reaksi tersebut digunakan untuk penentuan asam amino N-ujung dari suatu

rantai polipeptida.

c. Reaksi Dansil Klorida

Reaksi dansil klorida adalah reaksi antara gugus amino dengan 1-dimetil amino

naftalena 5-sulfonil klorida. Karena gugus dansil mempunyai sifat fluoresensi

yang tinggi, maka derivat dansil asam amino dapat ditentukan dengan cara

fluorometri.

d. Reaksi Edman

Reaksi Edman merupakan reaksi antara α-asam amino dengan fenilisotiosianat

yang menghasilkan derivat asam amino feniltiokarbamil. Dalam suasana asam

pelarut nitrometana yang terakhir ini mengalami siklisasi membentuk senyawa

lingkar feniltuihidantoin.Reaksi Edman sering dipakai untuk penentuan asam

amno N-ujung suatu rantai polipeptida.

e. Reaksi Basa Schiff

Reaksi basa Schiff merupakan reaksi reversible antara gugus α-amino dengan

gugus aldehida dari substrat. Basa Schiff ini biasanya adalah senyawa antara.

f. Reaksi Gugus R

Gugus –SH pada sisteina, hidroksifenol pada tirosina, dan guanidium pada

arginina menunjukkan reaksi khas yang sering terjadi pada gugus fungsi

tersebut. Gugus sulfidril pada sisteina bereaksi dengan ion logam berat (ion Ag

dan ion Hg) menghasilkan merkaptida. Reaksi oksidasi sistein dengan ion besi

menghasilkan senyawa disulfida, sistina

B. Peptida

Peptida tersusun dari beberapa asam amino yang merupakan rantai yang

terhubungkan dari gugus karboksil asam amino dengan gugus amino dari asam

amino lainnya melalui ikatan peptida.Dua asam amino yang dihubungan oleh

ikatan peptida disebut dipeptida dan lebih dari dua asam amino adalah tripeptida

dan seterusnya akan menjadi polipeptida. Penamaan peptida lebih lanjut

didasarkan pada komponen asam aminonya. Urutan dimulai dari rantai N-ujung.

C. Protein

1. Protein dalam Tubuh

Protein merupakan komponen utama dalam semua sel hidup yang terdiri

dari unsur C, H, O, dan N. Protein adalah makromolekul yang secara fisik dan

fungsional kompleks yang melakukan beragam peran penting dalam tubuh. Suatu

jaringan protein internal, sitoskeleton, mempertahankan bentuk dan integritas fisik

sel. Filamen aktin dan miosin membentuk perangkat kontraksi otot. Hemoglobin

mengangkut oksigen, sementara antibodi (imunnoglobulin) dalam darah mencari

benda asing yang masuk. Enzim mengatalisis reaksi yang menghasilkan energi,

membentuk dan menguraikan biomolekul, mereplikasi dan menerjemahkan gen,

mengolah mRNA. Kolagen memberi bentuk pada kulit dan mioglobin bermanfaat

untuk otot.Reseptor memungkinkan sel mengindera dan berespons terhadap

rangsang hormon dan lingkungan. Protein mengalami perubahan fisik dan

fungsional yang mencerminkan siklus hidup organisme tempat protein itu berada.

Protein biasanya ‘lahir’ saat translasi, mengalami pengolahan pascatranslasi,

berada secara selang-seling dalam bentuk aktif dan istirahat melalui intervensi

faktor-faktor regulasi, mengalami penuaan melalui oksidasi, deamidasi, dan mati

setelah diurai menjadi asam amino komponennya.

2. Struktur Protein

Struktur protein memiliki empat ordo, yakni struktur primer yang

merupakan sekuens asam amino dalam suatu rantai polipeptida; struktur sekunder

yang merupakan pelipatan segmen-segmen pendek (3 sampai 30 residu), dan

polipeptida yang berdekatan menjadi unit-unit yang teratur secara geometris;

struktur tersier, penyusunan unit struktural sekunder menjadi unit fungsional

yang lebih besar misalnya polipeptida matang dan domain-domain komponennya;

dan struktur kuartener, jumlah dan tipe unit polipeptida pada protein oligometrik

dan susunan spasialnya.

3. Klasifikasi Protein

a. Enzim

Enzim merupakan golongan protein yang terbesar dan paling penting. Kira-kira

seribu macam enzim telah diketahui, dimana berfungsi sebagai biokatalisator

reaksi kimia dalam jasad hidup. Molekul enzim biasanya berbentuk globular

(bulat), sebagian terdiri dari satu rantai polipeptida dan ada yang lebih dari satu

rantai polipeptida.Sebagai contoh adalah ribonuklease (enzim yang mengkatalisis

hidrolisis RNA), sitokrom (berperan dalam proses pemindahan elektron), tripsin

(katalisator pemutus ikatan peptida).

b. Protein Pembangun

Protein ini berfungsi sebagai pembentuk struktur, contohnya adalah glikoprotein

(penunjang struktur dinding sel), α-keratin (terdapat dalam kulit, rambut), kolagen

(serabut dalam jaringan penyambung), mukoprotein (sekresi mukosa).

c. Protein Kontraktil

Golongan protein ini berperan dalam proses gerak, contohnya miosin, aktin, dan

dinein (dalam rambut getar dan flagel).

d. Protein Pengangkut

Protein ini mempunyai kemampuan untuk mengikat molekul tertentu dan

melakukan pengangkutan melalui aliran darah misalnya hemoglobin mengangkut

oksigen dalam darah, mioglobin mengangkut oksigen dalam otot, serum albumin

mengangkut asam lemak dalam darah, dan β-lipoprotein mengangkut lipid dalam

darah).

e. Protein Hormon

Seperti halnya enzim, hormon termasuk protein yang aktif, sebagai contoh adalah

insulin (mengatur metabolisme glukosa), adrenokortikotrop (mengatur sintesis

kortikosteroid).

f. Protein Bersifat Racun

Beberapa protein bersifat racun terhadap hewan kelas tinggisepertiClostridium

botulinum (keracunan bahan makanan), bisaular (penyebab

hidrolisisfosfogliserida), risin (racun dalam beras).

g. Protein Pelindung

Golongan ini umumnya terdapat dalam darah vertebrata. Sebagai contoh adalah

antibodi (terbentuk jika ada antigen), fibrinogen (sumber pembentuk fibrin dalam

pembekuan darah), trombin (komponen dalam pembekuan darah).

h. Protein Cadangan

Protein ini disimpan untuk berbagai proses metabolisme dalam tubuh seperti

ovalbumin (protein pada putih telur), kasein (protein susu), feritin (cadangan besi

dalam limfa).

4. Kebutuhan Protein

Keadaan nutrisi protein dapat ditentukan dengan mengukur asupan dari

makanan dan pengeluaran senyawa bernitrogen dari tubuh. Meskipun asam

nukleat juga mengandung nitrogen, namun protein adalah sumber nitrogen utama

dari makanan, dan pengukuran asupan nitrogen total dapat memberikan perkiraan

yang baik tentang asupan protein (mg N x 6,25 = mg protein karena pada sebagian

besar protein mengandung 16% N). Pengeluaran N dari tubuh terutama dalam

bentuk urea dan sebagian kecil dalam senyawa lain di urine, protein yang tidak

tercerna di tinja; juga terjadi pengeluaran dalam jumlah signifikan melalui

keringat dan kulit yang terlepas. Perbedaan antara asupan dan pengeluaran

senyawa bernitrogen dikenal sebagai keseimbangan nitrogen. Pada orang dewasa

sehat, keseimbangan nitrogen berada dalam ekuilibrium, yaitu asupan setara

dengan pengeluaran, dan tidak terjadi perubahan dalam kandungan protein total

tubuh. Pada anak yang sedang tumbuh, wanita hamil, dan orang yang dalam masa

penyembuhan dari kehilangan protein, ekskresi senyawa bernitrogen lebih sedikit

daripada asupan yang diperoleh dari makanan dan terjadi retensi netto nitrogen di

tubuh dalam bentuk protein (keseimbangan nitrogen positif). Jika terjadi respons

terhadap trauma atau infeksi, atau jika asupan protein kurang memadai, terjadi

kehilangan netto nitrogen protein dari tubuh (keseimbangan nitrogen negatif).

Studi tentang keseimbangan nitrogen memperlihatkan bahwa kebutuhan

rata-rata harian adalah 0,6 gr protein / kg berat badan (tambahan 0,75 untuk

variasi individual) atau sekitar 50 gr / hari. Asupan protein rata-rata di negara

maju berkisar 80-100 gr / hari, yaitu 14-15% dari asupan energi. Karena pada

anak yang sedang tumbuh menjadi penambahan protein di dalam tubuhnya, secara

proporsional kebutuhan mereka lebih besar daripada kebutuhan orang dewasa dan

harus berada dalam keseimbangan nitrogen positif. Meskipun demikian,

kebutuhannya relatif kecil dibandingkan dengan kebutuhan untuk pergantian

protein. Di sebagian negara, asupan protein mungkin kurang memadai untuk

memenuhi kebutuhan ini sehingga terjadi hambatan pertumbuhan.

5. Pencernaan Protein

Terdapat 2 kelas utama enzim pencernaan proteolitik (protease), dengan

spesifisitas yang berbeda untuk asam amino yang membentuk ikatan peptida yang

akan dihidrolisis. Endopeptidase menghidrolisis ikatan peptida antara asam amino

spesifik di seluruh molekul. Enzim ini bekerja pertama kali, menghasilkan

sejumlah besatr fragmen yang lebih kecil, misalnya pepsin, tripsin, kimotripsin,

dan elastase. Eksopeptidase mengatalisis hidrolisis ikatan peptida satu per satu

dari ujung peptida. Karboksipeptidase yang disekresikan di getah pankreas,

membebaskan asam amino dari terminal karboksil bebas; aminopeptidase yang

disekresikan oleh sel mukosa usus, membebaskan asam amino dari terminal

amino. Dipeptidase di brush border sel mukosa usus mengatalisis hidrolisis

dipeptida, yang bukan merupakan substrat bagi aminopeptidase dan

karboksipeptidase. Protease disekresikan sebagai zimogen inaktif dan akan

diaktifkan oleh prekursornya ketika mendapat rangsangan dari makanan atau

bahan yang masuk ke pencernaan.

6. Denaturasi Protein

Denaturasi dapat diartikan suatu perubahan terhadap struktur sekunder,

tersier, dan kuartener terhadap molekul protein, tanpa terjadinya pemecahan

ikatan kovalen. Karena itu denaturasi dapat diartikan sebagai proses terpecahnya

ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik, dan terbukanya lipatan protein.Protein yang

terdenaturasi berkurang kelarutannya. Lapisan molekul protein bagian dalam

yang bersifat hidrofobik berbalik keluar, sedangkan bagian luar yang bersifat

hidrofilik terlipat ke dalam. Pelipatan terjadi khususnya bila larutan protein telah

mendekati pH isolistrik dan akhirnya protein akan menggumpal dan mengendap.

Bila susunan ruang atau rantai polipeptida suatu molekul protein berubah,

maka dikatakan protein ini terdenaturasi. Sebagian besar protein globular mudah

mengalami denaturasi, jika ikatan-ikatan yang membentuk konfigurasi molekul

tersebut rusak Kadang-kadang perubahan ini memang dikehendaki namun sering

juga merugikan sehingga perlu dicegah.

Ada dua macam denaturasi yaitu pengembangan rantai peptida dan

pemecahan protein menjadi unit yang lebih kecil tanpa disertai pengembangan

molekul. Terjadinya kedua jenis denaturasi ini tergantung pada keadaan molekul.

Yang pertama terjadi pada rantai polipeptida, dan yang kedua terjadi pada bagian

molekul yang bergabung dalam ikatan sekunder.

Ikatan-ikatan yang dipengaruhi oleh proses denaturasi adalah ikatan

hidrogen, ikatan hidrofobik (pada leusin, valin, fenilalanin, triptofan yang saling

berlekatan membentuk suatu misel dan tidak larut dalam air), ikatan ionik antara

gugus bermuatan positif dan negatif, ikatan intramolekul yang terdapat pada

gugus disulfida dalam sistin.Penyebab denaturasi protein yang paling sering

adalah panas, radiasi UV, pelarut organik, asam atau basa, ion logam berat, dan

pereaksi alkaloid.

6. Kelainan yang Berkaitan dengan Protein

Gangguan konformasi protein dapat menyebabkanpenyakit prion, alzheimer,

dan talasemia beta.Di samping itu ada pula defisiensi protein yang disebut

kwashiorkor. Selain penciutan jaringan otot, berkurangnya mukosa usus, dan

menurunnya respon imun seperti dijumpai pada marasmus, anak dengan

kwashiorkor juga memperlihatkan beberapa gambaran khas. Gambaran paling

khas adalah edema, akibat berkurangnya konsentrasi protein plasma. Selain itu,

terjadi pembesaran hati akibat penimbunan lemak. Dulu diperkirakan bahwa

penyebab kwashiorkor adalah kurangnya protein, dengan asupan energi yang

lebih atau kurang adekuat, namun analisis terhadap diet anak yang mengalami

kwashiorkor memperlihatkan bahwa anggapan ini tidak tepat. Pertumbuhan anak

dengan kwashiorkor relatif lebih baik daripada penderita marasmus, dan edema

mulai membaik pada awal pengobatan, saat anak masih mendapat diet rendah

protein.

Hampir semua kwashiorkor dipicu oleh infeksi. Bertumpang tindih dengan

keadaan defisiensi makanan secara keseluruhan, defisiensi nutrien antioksidan,

seperti seng, tembaga, karoten, vitamin C dan E dapat ditemukan. Letupan

respiratorik sebagai respons terhadap infeksi menyebabkan terbentuknya radikal

bebas halogen dan oksigen sebagai bagian dari efek sitotoksik makrofag yang

terstimulasi. Tambahan stres oksidan ini dapat memicu terjadinya kwashiorkor.

Sumber:

Murray, Robert K., et al. 2009. Biokimia Harper. Jakarta: EGC.

http://veronikafoju.wordpress.com/i-love-biology/biokimia/biokimia-protein/