PROTEIN

Protein merupakan koponen utama dalam semua sel hidup. Fungsinya terutama ialah sebagai unsur pembentuk setruktur sel, misalnya dalam rambut, wol, kolgen, jaringan penghubung, membran sel, dan lain-lain. Selain iu dapat pula berfungsi sbagai protein yang aktif, seperti misalnya enzim, yang berperan sebagai katalis segala prses biokimia dalam sel. Protein aktif selain enzim yaitu hormon, haemoglobin, protein yang terikat pada gen, tioksin, antibodi/antigen dan lain-lain.(Wirahadikusumah, 1989).

A. Ciri Molekul Protein
Beberapa ciri molekul protein adalah:
1. berat molekulnya besar, ribuan sampai jutaan, sehingga merupakan suatu makromolekul.
2. umumnya terdiri atas 20 macam asam amino. Asam amino berikatan (secara kovalen) satu dengan yang lain dalam variasi urutan yang bermacam-macam, membentuk suatu rantai polipeptida. Ikatan peptida merupakan ikatan antara gugus α-karboksil dari asam amino yang satu dengan gugus α-amino dari asam amino yang lainnya.
3. terdapatnya ikatan kimia lain, yang menyebabkan terbentuknya lengkungan-lengkungan rantai polipeptida menjadi struktur tiga dimensi protein. Sebagai contoh misalnya ikatan hidrogen, ikatan hidrofob (ikatan apolar), ikatan ion atau elektrostatik dan ikatan Van Der Waals.
4. Strukturnya tidak stabil terhadap beberapa faktor seperti pH, radiasi, temperatur, medium pelarut organik, dan deterjen.
5. umumya reaktif dan sangat spesifik, disebabkan terdapatnya gugus samping yang reaktif dan susunan khas struktur makromolekulnya.
Berbagai macam gugus samping yang biasa terdapat ialah kation, anion, hidroksil aromatik, hidroksil alifatik, amin, amida, tiol dan gugus heterosiklik.

B. Klasifikasi Protein
Klasifikasi protein dalam biokimia didasarkan pada fungsi biologisnya.
1. Enzim
Enzim merupakan golongan protein yang terbesar dan paling penting. Kira-kira seribu macam enzim telah diketahui, yang masing-masing berfungsu sebagai katalisator reaksi kimai dalam jasad hidup. Pada jasad fhidup yang berbeda terdapat macam enzim yang berbeda pula. Molekul ensim biaanya berbentuk bulat (globular), sebagian terdiri atas satu rantai polipeptida dan sebagian lain terdiri lebih dari satu polipeptida. Contoh enzim:ribonuklese,suatu enzim yang mengkatalisa hidrolisis RNA; sitokrom, berperan dalam proses pemindahan elektron; tipsin, kataliator pemutus ikatan peptida tertentu dalam polipeptida.

2. Protein Pembangun
Protein pembangun berfungsi sebagai unsur pembentuk struktur. Beberapa contoh misalnya: protein pembungkus virus, merupakan selubung pada kromosom; glikoprotein, merupakan penunjang struktur dinding sel; struktur membran, merupakan protein komponen membran sel; α-keratin,terdapat dalam kulit, bulu ayam, kuku; sklerotin, terdapat dalam rangka luar insekta; fibroin, terdapat dalam kokon ulat sutra; kolagen, merupakan serabut dalam jaringan pengambung; elastin, terdapat pada jaringan penyambung yang elastis (ikat sendi); mukoprotein, terdapat dalam sekresi mukosa (lendir).

3. Protein Kontaktil
Merupakan golongan protein yang berperan dalam proses gerak. Sebagai contoh misalnya: miosin, unsur filamen tak bergerak dalam miofibril; aktin, unsur filamen yang bergerak dalam miofibril; dienin, terdapat dalam rambut getar dan flagel.

4. Protein Pengangkut
Mempunyai kemampuan mengikat molekul tertentu dan melakukan pengangkutan berbagai macam zat melalui aliran darah. Sebagai contoh: haemoglobin, terdiri atas gugus senyawa hame yang mengandung besi terikat pada protein globin, berfungsi sebagai alat pengankut oksigen dalam darah vertebrata; hemosianin, sebagai alat pengangkut oksigen dalam darah beberapa macam invertebrata; serum albumin, pengangkut asam lemak dalam darah; seruloplasmin, alat pengangkut ion tembaga dalam darah.

5. Protein Hormon
Beberapa hormon protein adalah: insulin, mengatur metabolisme glikosa; adrenokortikotrop, mengatur sintesis kortikosteroid; hormon pertumbuhan, menstimulasi pertumbuhan tulang.

6. Protein Bersifat Racun
Bersifat racun terhadap hewan kelas tinggi: racun dari Clostridium botulinum, yang menyebabkan keracunan bahan makanan.

7. Protein Pelindung
Umumnya terdapat dalam darah vertebrata . misalnya: antibodi, protein yang dibentuk jika ada antigen dan dengan antigen yang merupakan protein asing, dapat membentuk senyawa kompleks.

8. Protein Cadangan
Disimpan untuk berbagai proses metabolisme dalam tubuh. Sebagai contoh: ovalbumin, protein yang terdapat padaputih telur; zein, merupakan protein dalam biji jagung.

Organisasi Struktur Protein
1. Struktur Primer
Struktur primer protein ditentukan oleh ikatan kovalen antara residu asam amino yang berurutan yang membentuk ikatan peptida. Urutan, macam dan jumlah asam amino yang membentuk rantai polipeptida, adalah struktur polimer protein. Untuk mengetahui struktur primer suatu protein diperlukan cara penentuan bertingkat: (1) Penentuan jumlah rantai polipeptida yang berdiri sendiri dari protein, (2) Pemutusan ikatan antara rantai polipeptida yang satu dengan yang lain, (3) Pemisahan masing-masing rantai polipeptida, dan (4) Penentuan urutan asam amino dari masing-masing rantai polipeptida dengan metode Sanger.

2. Strutur Sekunder
Analisis difraksi sinar-X merupakan cara yang baik untuk mempelajari struktur sekunder protein. Struktur ini terjadi karena ikatan hidrogen antara atom O dari gugus karbonil (C=O) dengan atom H dari gugus amino (N-H) dalam satu rantai polipeptida, mamungkinkan terbentuknya konformasi spiral yang disebut struktur helix. Bila ikatan hidrogen tersebut terjadi antara dua rantai polipeptida, maka masing-masing rantai tidak membentuk helix, melainkan rantai paralel dengan bentuk berkelok-kelok yang disebut konformasi-β. Rantai polipeptida denagn konformasi-β ini dihubung silangkan (cross-linked) oleh ikatan hidrogen sehingga membentuk suatu struktur yang disebut lembaran berlipat-lipat (pleated sheets). Perenggangan rantai polipeptida membentuk struktur berkelok-kelok, yang kemudian menghasilkan konformasi lembaran berlipat-lipat diawali oleh putusnya ikatan hidrogen yang berperan dalam pemantapan struktur α-helix yang menyebabkan berubahnya struktur α–keratin menjadi β–keratin yang dapat terjadi pada protein serabut pada pemanasan dengan uap.

3. Struktur Tersier
Struktur tersier terbentuk karena terjadinya perlipatan (folding) rantai α-helix, konformasi β, maupun gulungan rambang suatu polipeptida, membentuk protein globular, yang struktur tiga dimensinya lebih rumit daripada protein serabut. Kemantapan struktur tersier suatu molekul protein, selain disebabkan oleh ikatan kovalen seperti ikatan peptida dan ikatan disulfida, juga oleh ikatan tak-kovalen yang menunjangnya, yaitu yang menyebebkan terjadinya perlipatan terebut. Ikatan tak-kovalen ini terjadi antara gugus rantai samping polipeptida.

4. Struktur Kuartener
Sebagian besar protein berbentuk globular yang mempunyai berat molekul lebih dari 50.000 merupakan suatu oligomer, yang terjadi dari beberapa rantai polipeptida yang terpisah. Rantai polipeptida ini yang juga disebut protomer saling mengadakan interaksi membentuk struktur kuartener dari protein oligomer tersebut. Dalam proses denaturasi ini, protein oligomer mengalami dua proses bertingkat: (1) Disosiasi rantai polipeptida yang satu dari yang lainnya, dan (2) Merenggangnya sauan rantai polipeptida. Kemantapan struktur kuartener suatu protein oligomer disebaban oleh interaksi dan ikatan non kovalen yang lemah antara masing-masing sub-bagiannya. Kemampuan untuk berhimpun diri daripada beberapa sub bagian ini merupakan ciri struktur kuartener suatu protein oligomer.

Sifat Larutan Protein
1. Sifat Asam-Basa
Sifat asam-basa suatu protein dalam larutan, sebagian besar ditentukan oleh gugus R asam aminonya yang dapat berionisasi. Gugus NH2 dan COOH yang terdapat pada kedua ujung rantai polipeptida sedikit sekali menunjang sifat asam-basa protein tersebut. Karena perbedaan macam protein ditentukan oleh urutan asam amino dan konformasi polipeptidanya, maka kemumngkinan ionisasi gugus R itu dipengaruhi oleh gugus tetangganya. Seperti pada asam amino bebas, protein juga mempunyai titik isoelektrik, yaitu pada pH yang menunjukan jumlah muatan positif dan negatif sama dalam protein itu, sehingga pada keadaan ini daya larut protein minimum. Pada pH ini protein tidak akan bergerak bila diletakan dalam medan listrik. pH iso elektriknya ditentukan oleh jumlah dan pK’ gugus R yang berionisasi. Dalam larutan dengan pH di atas pH isoelektrik, protein bermuatan negatif dan akan bergerak ke anoda, pada pH sebaliknya protein bergerak ke katoda.

2. Pemisahan Protein
Pemisahan protein dari campuran yang terdiri atas berbagai macam sifat asam-basa, ukuran, dan bentuk protein, dapat dilakukan dengan cara:

a. Elektroforesis
Cara ini didasarkan pada kecepatan bergerak yang berbeda-beda dari protein dalam medan listrik, pada pH tertentu. Ada dua cara pemisahan protein: yang pertama adalah elektroforesisi batas gerak (moving boundary electrophoresis) dengan meletakan kedua campuran dalam tabung U yang kedua ujungnya masing-masing dihubungkan dengan anoda dan katoda. Kecepatan gerak protein positif ke katoda maupun protein negatif ke anoda berbeda-beda. Perbedaan kecepatan ini akan menghasilkan batas atau lapisan dalam tabung U yang dapat dilihat dengan menggunakan cara penentuan index refraksinya. Jumlah lapisan yang terjadi menunjukan banyaknya macam protein dalam campuran. Masing-masing protein dapat dipisahkan dengan mengeluarkannya dari tabung U dengan menggunakan kran yang merupakan bagia tabung tersbut. Cara ini mempunya berbagai kekurangan, yaitu lambatnya pekerjaan, dibutuhkannya jumlah campuran protein yang banyak, penentuan indeks refraksi yang sukar, lapisan yang terjadi mudah dipengaruhi oleh getaran; cara ekedua adalah elektroforesis lajur (zone electrophoresis) sedikit campuran protein dari larutan dapat ditempatkan pada suatu matriks padat, misalnya kertas saring, jel kanji. Pergerakan protein pada matriks padat tersebut akan jelas terlihat setelah dilakukan penentuan kualitatif dengan uji warna.

b. Kromatografi
Penentuan dan pemisahan campuran protein dengan cara kromatografi dilakukan berdasarkan prinsip-prinsip kromatografi pada umumnya yaitu dengan mempertimbangkan adanya dua fase yaitu fase gerak dan fase diam.

c. pengandapan protein sebagai garam
Seagian besar protein dapat diendapkan dari larutan air dengan penambahan asam tertentu, seperti, asam trikloroasetat dan asam perkolat. Penambahan asam ini menyebabkan terbentuknya garam protein yang tidak larut. Zat pengendap lainnya adalah asam tungsat, fosfotungsat, dan metafosat. Protein dapat juga diendapakan dengan kation tertentu seperti Zn2+ dan Pb2+.

d. pengendapan dengan cara perbedaan kelarutan
Berbagai protein globular mempunyai daya kelarutan yang berbeda didalam air. Variabel yang mempengaruhi kelarutan ini adalah: pertama, pengaturan protein dari campuran dengan pengaturan pH didasarkan pada harga pH isoelektrik yang berbeda-beda untuk tiap macam protein. Pada pH isoelektriknya beberapa protein akan mengendap dari larutan, sehingga dengan cara pengaturan pH larutan, masing-masing protein dalam campuran dapat dipisahkan satu dari yang lainnya dengan teknik yang disebut penendapan isoelektrik; kedua, penambahan garam didasarkan pada oengaruh yang berbeda daripada penambahan garam tersebut pada kelarutan beberapa protein globular. Proses ini disebut salt-in, dan tidak dipengaruhi oleh garam netral, tetapi dipengaruhi oleh konsentrasi dan jumlah muatan pada tiap ion dalam lartuan. Dalam proses ini garam divalen seperti MgCl2 dan MgSO4 lebih efektif daripada garam monovalen seperti NaCl, dan KCl; ketiga, penambahan pelarut organik tertentu seperti etanol dan aseton kedalam larutan protein dalam air akan menyebebkan berkurangnya kelarutan protein, sehingga memungkinkan pengandapannya. Kejadian ini disebabkan oleh kelarutan protein yang pada pH dan kekuatan ion tertentu merupakan fungsi konstanta dielektrik daripada medium, dan adanya kecenderungan menurunnya hidratasi gugus ion dengan masuknya pelarut organik tersebut; keempat, temperatur , dalam batas-batas tertentu mempengaruhi kelarutan protein. Pada umumnya kelarutan naik pada suhu yang lebih tinggi (0o-40oC). pada suhu diatas 40oC kebanyakan protein menjadi tidak mantap dan mulai mengalami denaturasi.


Pertanyaan
1. jelaskan pengertian beserta fungsi dari protein?
2. jelaskan bagaimana terbentuknya struktur sekunder protein ?
Jawaban
1. Protein adalah suatu makromolekul yang merupakan komponen utama dalam semua sel hidup, terdiri atas asam amino yang saling bereaksi. Protein berfungsi sebagai enzim yang berperan dalam mengkatalis berbagai proses reaksi biokimia, sebagai alat transport bahan makanan (haemoglobin), sebagai suatu racun, sebagai antibodi, sebagai hormon, dan sebagai pembentuk membran sel.
2. Struktur sekunder protein terbentuk karena ikatan hidrogen antara atom O dari gugus karbonil (C=O) dengan atom H dari gugus amino (N-H) dalam satu rantai polipeptida, yang memungkinkan terbentuknya konformasi spiral yang disebut struktur helix. Bila ikatan hidrogen tersebut terjadi antara dua rantai polipeptida, maka masing-masing rantai tidak membentuk helix, melainkan rantai paralel dengan bentuk berkelok-kelok yang disebut konformasi-β.