KIMIA ORGANIK II

Protein

Protein (asal kata protos dari bahasa Yunani yang berarti “yang paling utama”)

Protein 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.

Struktur Protein

Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat):

• struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Frederick Sanger merupakan ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada protein, dengan penggunaan beberapa enzim protease yang mengiris ikatan antara asam amino tertentu, menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk dipisahkan lebih lanjut dengan bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino menentukan fungsi protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa translokasi asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut memicu mutasi genetik.
• 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”).
• struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder. 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). 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.

 

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 amino-asam 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.

Kelebihan Protein

Akibat Kelebihan Protein.

Selain kekurangan protein,Kelebihan Protein secara berlebiha juga tidak menguntungkan bagi tubuh. Makanan yang tinggi protein biasanya tinggi lemak sehingga dapat dapat menyebabkan obesitas. Kelebihan protein tidak baik, karena dapat mengganggu metabolisme protein yang berada di hati. Ginjal pun akan terganggu tugasnya, karena bertugas membuang hasil metabolisme protein yang tidak terpakai. Malah kalo kadar protein terlalu tinggi bisa-bisa kalsium keluar dari tubuh. Ini kan bisa jadi penyebab osteoporosis. Karena protein merupakan makanan pembentuk asam, kelebihan asupan protein akan meningkatkan kadar keasaman tubuh, khususnya keasaman darah dan jaringan. Kondisi ini disebut asidosis. Gangguan pencernaan, seperti kembung, sakit mag, sembelit, merupakan gejala awal asidosis.

Kelebihan protein akan menimbulkan asidosis, dehidrasi, diare, kenaikan amoniak darah, kenaikan ureum darah, dan demam. Ini di lihat pada bayi yang di beri susu skim atau formula dengan konsentrasi tinggi, sehingga konsumsi protein mencapai 6 g/kg BB. Batas yang dianjurkan untuk konsumsi protein adalah dua kali Angaka Kecukupan Gizi (AKG) untuk protein.

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 mengonsumsi 1 g protein per 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. 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.