Reaksi-Reaksi Spesifik Pada Protein

Reaksi-Reaksi Spesifik Pada Protein

Pendahuluan

 

Kata protein berasal dari protos atau proteos yang berarti pertama atau utama. Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel hewan atau manusia.Oleh karena sel itu merupakan pembentuk tubuh kita, maka protein yang terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan dan pertumbuhan tubuh. Proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik, karena adanya enzim, suatu protein yang berfungsi sebagai biokatalis. Kita memperoleh protein dari makanan yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Protein yang berasal dari hewan disebut protein hewani, sedangkan yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati.

Beberapa makanan sumber protein ialah daging, telur, susu, ikan, beras, kacang, kedelai, gandum, jagung, dan buah-buahan. Klasifikasi protein berdasarkan daya kelarutannya yaitu :

1). Albumin : protein yang dapat melarut dalam air, dan dapat dipresipitatkan dari larutan pada konsentrasi garam yang tinggi.

2). Globulin : protein ini umumnya tidak melarut dalam air yang basa, garam, dan dapat melarut dalam larutan garam encer.

3). Glutelin : protein yang tidak melarut dalam larutan netral, retapi melarut dalam asam atau alkali encer.

4). Prolamine : protein yang melarut dalam 70-80% etanol dan tidak melarut dalam air atau etanol absolute.

Beberapa makanan sumber protein ialah daging, telur, susu, ikan, beras, kacang, kedelai, gandum, jagung, dan buah-buahan. Tumbuhan membentuk proten dari CO₂, H₂O, dan senyawa Nitrogen.Hewan yang memakan tumbuhan mengubah protein nabati menjadi protein hewani.Disamping digunakan untuk pembentukan sel-sel tubuh, protein juga dapat digunakan sebagai sumber energy apabila tubuh kita kekurangan karbohidrat dan lemak. Komposisi rata-rata unsure kimia yang terdapat pada protein ialah sebagai berikut: karbon 50%, Hidrogen 7%, Oksigen 23%, Nitrogen 16%, Belerang 0-3%, dan Fosfor 0-3%. Dengan pedoman pada kadar nitrogen sebesar 16%, dapat dilakukan penentuan kandungan protein dalam suatu bahan makanan.

Protein

Protein (asal 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 kadangkala 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 poliskarida, 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 Jons 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 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):

• 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.

Sifat-sifat Protein

1)    Ionisasi

Protein yang larut dalam air akan membentuk ion yang mempunyai muatan positif dan negative. Dalam suasana asam molekul protein akan membentuk ion positif, sedangkan dalam suasana basa akan membentuk ion negative. Protein mempunyai isolistrik yang berbeda-beda.

2)    Denaturasi

Beberapa jenis protein sangat peka terhadap perubahan lingkungannya.Suatu protein mempunyai arti bagi tubuh apabila protein tersebut di dalam tubuh dapat melakukan aktivitas biokimiawinya yang menunjang kebutuhan hidup.Aktivitas ini banyak tergantung pada struktur dan konformasi molekul protein berubah,misalnya oleh perubahan suhu,Ph atau karena terjadinya suatu reaksi dengan senyawa lain,ion-ion logam,maka aktivitas biokimiawinya akan berkurang.perubahan konformasi alamiah menjadi suatu konformasi yang tidak menentu merupakan suatu proses yang disebut denaturasi.Proses denaturasi ini kadang-kadang dapat berlangsung secara reversible,kadang-kadang tidak.Penggumpalan protein biasanya didahului oleh proses denaturasi yang berlangsung dengan baik pada titik isolistrik protein tersebut.

Protein akan mengalami koagulasi apabila dipanaskan pada suhu 50 atau lebih.

3)    Viskositas

Viskositas adalah tahanan yang timbul aleh adanya gesekan antara molekul-molekul di dalam zat cair yang mengalir.Suatu larutan protein dalam air mempunyai viskositas atau kekentalan yang relative lebih besar daripada viskositas air sebagai pelarutnya.Pada umumnya viskositas suatu larutan tidak ditentukan atau diukur secara absolute, tetapi ditentukan viskositas relatif, yaitu dibandingkan terhadap viskositas zat cair tertentu.Alat yang digunakan untuk menentukan viskositas ini ialah viscometer Oswald.Pengukuran viskositas dengan alat ini didasarkan pada kecepatan aliran suatu zat cair atau larutan melalui pipa tertentu.Serum darah misalnya, mempunyai kecepatan aliran yang lebih lambat dibandingkan dengan kecepatan aliran air.Apabila viskositas air diberi harga satu, maka viskositas serum darah mempunyai harga kira-kira antara 1,5 sampai 2,0. Viskositas larutan protein tergantung pada jenis protein, bentuk molekul, konsentrasi serta larutan.Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi tetapi berbanding terbalik dengan suhu.Larutan suatu protein yang bentuk molekulnya panjang mempunyai viskositas lebih besar daripada larutan suatu protein yang berbentuk bulat.Pada titik isolistrik viskositas larutan protein mempunyai harga terkecil.

4)    Kristalisasi

Banyak protein yang telah dapat diperoleh dalam bentuk Kristal. Meskipun demikian proses kristalisasi untuk berbagai jenis protein tidak selalu sama, artinya ada yang dengan mudah dapat terkristalisasi, tetapi ada pula yang sukar.Beberapa enzim antara pepsin, tripsin, katalase, dan urease telah dapat diperoleh dalam bentuk Kristal. Albumin pada serum atau telur sukar dikristalkan. Proses kristalisasi protein sering dilakukan dengan jalan penambahan garam ammoniumsulfat atau NaCl pada larutan dengan pengaturan pH pada titik isolistriknya. Kadang-kadang dilakukan pula penambahan asetonatau alcohol dalam jumlah tertentu.Pada dasarnya semua usaha yang dilakukan itu dimaksudkan untuk menurunkan kelarutan protein dan ternyata pada titik isolistrik kelarutan protein paling kecil, sehingga mudah dapat dikristalkan dengan baik.

5)    System koloid

Pada tahun 1861 Thomas Graham membagi zat-zat kimia dalam dua kategori, yaitu zat yang dapat menembus membran atau kertas perkamen dan zat yang tidak dapat menembus membran. Oleh karena yang mudah menembus membrane adalah zat yang dapat mengkristal, maka golongan ini disebut kristaloid, sedangkan golongan lain yang tidak dapat menembus membrane disbut koloid. Pengertian koloid pada waktu ii lebih banyak dihubungkan dengan besarnya molekul atau pada bobot molekul yang besar.Molekul yang besar atau molekul makro apabila dilarutkan dalam air mempunyai sifat koloid, yaitu tidak dapat menembus membrane atau kertas perkamen, tetapi tidak cukup besar sehigga tidak dapat mengendap secara alami.System koloid adalah system yang heterogen, terdiri atas dua fase, yaitu partikel keci yang terdispersi dan medium atau pelarutnya.Pada umumnya partiel koloid mempunyai ukuran antara 1 milimikaro-100 milimikro, namun batas ini tidak selalu tetap, mungkin lebih besar.Bobot molekul beberapa protein telah ditentukan berdasarkan kecepatan pengendapan dengan menggunakan ultrasentrifuga yang mempunyai kecepatan putar kira-kira 60.000 putaran per menit.

Bobot Molekul Beberapa Protein

 

Reaksi-reksi spesifik protein

Reaksi Xantoprotein

Larutan asam nitrat pekat ditambahkan dengan hati-hati kedalam larutan protein. Setelah dicampur terjadi endapat putih yang dapat berubah menjadi kuning apabila dipanaskan.Reaksi yang terjadi ialah nitrasi pada inti benzene yang terdapat pada molekul protein. Jadi reaksi ini positif untuk protein yang mengandung tirosin. Fenilanin dan tripotan. Kulit kita bila kena asam nitrat berarna kuning, itu juga karena terjadi reaksi xantoprotein ini.

Reaksi Hopkins-cole

Tripoptan dapat berkondensasi dengan beberapa aldehid denganbantuan asam kuat dan membentuk senyawa yang berawarna. Larutan protein yang mengadung tripoptan dapat di reaksikan dengan pereaksi Hopkins-cole yang mengadung asam glioksilat.

Reaksi Millon

Reaksi millon adalah larutan dan merkuro dan merkuro nitrat dalam asam nitrat. Apabila preaksi ini ditambahkan pada larutan protein, akan menghasilkan endapan putih yang dapat berubah menjadi merah oleh pemanasan. 

Reaksi Nitroprusida

Natriumnitroprosida dalam larutan amoniak akan  menghasilkan warna merah dengan protein yang mempunyai gugus-SH bebas. Jadi protei yang mengandung sistein dapat memberikan hasil positif.Gugus –s-s- pada sistin apabila direduksi dahulu dapat juga memberikan hasil positif.

Reaksi Sakaguchi

Pereaksi yang digunakan ialah naftol dan natriumhipobromit. Pada dasarnya reaksi ini memberi hasil positif apabila ada gugus guanidine. Jadi arginin atau protein yang mengandung arginin dapat mnghasilkan warna merah.

Pemurnian protein

Langkah awal dalam pemurnian protein ini ialah menentukan bahan alam yang akan diproses. Penentuan ini didasarkan pada kadar protein yang terkandung didalamnya. Langkah berikutnya ialah mengeluarkan protein dari bahan alam tersebut.

PERMASALAHAN :

1.)    Apa yang dimaksud dengan Protein Gabungan? Jelaskan !

1.)    Sebutkan beberapa keuntungan protein dan kekurangan protein !

1.)    Apakah fungsi protein secara umum bagi tubuh manusia ?

1.)    Jelaskan secara singkat, padat dan jelas mengenai 4 tingkatan struktur protein !