biokimia paper protein1
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
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 sulfur serta fosfor. Protein berperan penting
dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Dalam kehidupan protein memegang peranan yang penting pula. Proses
kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik karena adanya enzim, suatu
protein yang berfungsi sebagai biokatalis.
Protein untuk manusia diperoleh dari makanan yang berasala dari hewan
atau tumbuhan.Protein yang berasal dari hewan disebut protein hewani,
sedangkan protein yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati.
1.2 Rumusan Masalah
a. Bagaimana struktur dari protein?
b. Apa manfaat dari protein?
c. Bagaimana proses sintesis protein?
d. Apa akibat yang di timbulkan dari kekurang dan kelebihan protein?
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Struktur Protein
Struktur tersier protein. Protein diatas 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) (lihat gambar 1).. 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 kromatografi. 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.
Gambar 1. Struktur Primer Protein
Struktur Sekunder Protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai
rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen.
Dua pola terbanyak adalah alpha helix dan beta sheet (lihat gambar 2).
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").
Gambar 2. Struktur Sekunder Protein
Struktur Tersier Protein merupakan lipatan secara keseluruhan
darirantai polipeptida sehingga membentuk struktur 3 dimensi tertentu (lihat
gambar 3). 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.
Gambar 3. Struktur tersier dari protein enzim triosa fosfat isomerase (TPI)
Struktur Kuartener Protein adalah struktur kuartener menggambarkan subunit-
subunit yang berbeda dikemas bersama-sama membentuk struktur protein.
Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.
Sebagai contoh adalah molekul hemoglobin manusia yang tersusun atas 4
subunit (lihat gambar 4).
Gambar 4: Struktur hemoglobin yang merupakan struktur kuartener protein
Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1)
hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi
asam amino ditentukan dengan instrumenamino 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.
(Anonymous a,2012)
2.2 Manfaat Protein
Manfaat protein bagi tubuh kita sangatlah banyak. Protein sangat mempengaruhi
proses pertumbuhan tubuh kita. Diantara manfaat protein tersebut adalah sebagai
berikut:
Sebagai enzim. Protein memiliki peranan yang besar untuk mempercepat
reaksi biologis.
Sebagai alat pengangkut dan penyimpan. Protein yang terkandung dalam
hemoglobin dapat mengangkut oksigen dalam eritrosit. Protein yang
terkandung dalam mioglobin dapat mengangkut oksigen dalam otot.
Untuk Penunjang mekanis. Salah satu protein berbentuk serabut yang disebut
kolagen memiliki fungsi untuk menjaga kekuatan dan daya tahan tulang dan
kulit.
Sebagai Pertahanan tubuh atau imunisasi Pertahanan tubuh. Protein ini biasa
digunakan dalam bentuk antibodi.
Sebagai Media perambatan impuls syaraf.
Sebagai Pengendalian pertumbuhan.
(Anonymous b,2012)
2.3 Proses Sintesis Protein
Dari makanan kita memperoleh Protein. Di sistem pencernaan protein
akan diuraikan menjadi peptid peptid yang strukturnya lebih sederhana terdiri dari
asam amino. Hal ini dilakukan dengan bantuan enzim. Tubuh manusia
memerlukan 9 asam amino. Artinya kesembilan asam amino ini tidak dapat
disintesa sendiri oleh tubuh esensiil, sedangkan sebagian asam amino dapat
disintesa sendiri atau tidak esensiil oleh tubuh. Keseluruhan berjumlah 21 asam
amino. Setelah penyerapan di usus maka akan diberikan ke darah. Darah
membawa asam amino itu ke setiap sel tubuh. Kode untuk asam amino tidak
esensiil dapat disintesa oleh DNA. Ini disebut dengan DNA transkripsi.
Kemudian karena hasil transkripsi di proses lebih lanjut di ribosom atau retikulum
endoplasma, disebut sebagai translasi.
Sintesis protein merupakan proses terbentuknya protein yang terdiri dari 2
tahap yaitu tahap transkripsi dan tahap translasi. Tahap transkripsi adalah tahap
dimana pada saat pembentukan mRNA di dalam nukleus dari DNA template
dengan dibantu oleh enzim polimerase. Tahap translasi adalah tahap dimana
mRNA keluar dari inti sel dan bertemu dengan tRNA lalu dibantu oleh Ribosom
yang terdiri dari sub unit besar dan sub unit kecil. Sekarang kita akan membahas
satu persatu proses luar biasa itu yang ada didalam setiap sel tubuh kita.
TRANSKRIPSI
Transkripsi merupakan pembentukan/sintesis RNA dari salah satu rantai DNA,
sehingga terjadi proses pemindahan informasi genetik dari DNA ke RNA. Fungsi
ini disebut fungsi heterokatalis DNA karena DNA mampu mensintesis senyawa
lain yaitu RNA. Sebuah rantai DNA digunakan untuk mencetak rantai tunggal
mRNA dengan bantuan enzim polimerase. Enzim tersebut menempel pada kodon
permulaan, umumnya adalah kodon untuk asam amino metionin. Pertama-tama,
bberpisah. Salah satu polinukleotida berfungsi sebagai pencetak atau sense, yang
lain sebagai gen atau antisense. Misalnya pencetak memiliki urutan basa G-A-G-
A-C-T, dan yang berfungsi sebagai gen memiliki urutan basa komplemen C-T-C-
T-G-A. Karena pencetaknya G-A-G-A-C-T, maka RNA hasil cetakannya C-U-C-
U-G-A. Jadi, RNA C-U-C-U-G-A merupakan hasil kopian dari DNA C-T-C-T-G-
A (gen), dan merupakan komplemen dari pencetak.
Transkripsi DNA akan menghasilkan mRNA (messenger RNA). Pada
organisme eukariot, mRNA yang dihasilkan itu tidak langsung dapat berfungsi
dalam sintesis polipeptida, sebab masih mengandung segmen-segmen yang tidak
berfungsi yang disebut intron. Sedangkan segmen-segmen yang berfungsi untuk
sintesis protein disebut ekson. Di dalam nukleus terjadi pematangan/pemasakan
mRNA yaitu dengan jalan melepaskan segmen-segmen intron dan merangkaikan
segmen-segmen ekson. Gabungan segmen-segmen ekson membentuk satu
rantai/utas mRNA yang mengandung sejumlah kodon untuk penyusunan
polipeptida. Rantai mRNA ini dikenal sebagai sistron.
Gambar 5. Proses pematangan mRNA dengan membuang bagian intron
Proses transkripsi ini terjadi di dalam inti sel (nukleus). DNA tetap berada di
dalam nukleus, sedangkan hasil transkripsinya dikeluarkan dari nukleus menuju
sitoplasma dan melekat pada ribosom. Ini dimaksudkan agar gen asli tetap
terlindung, sementara hasil kopinya ditugaskan untuk melaksanakan pesan-pesan
yang dikandungnya. Jika RNA rusak, akan segera diganti dengan hasil kopian
yang baru
1. Inisiasi (permulaan)
Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi
disebut sebagai promoter. Suatu promoter menentukan di mana transkripsi
dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang
digunakan sebagai cetakan.
Gambar 6. Proses Insiasi
2. Elongasi (pemanjangan)
Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka untaian heliks ganda
DNA dengan bantuan enzim polimerase, sehingga terbentuklah molekul RNA
yang akan lepas dari cetakan DNA-nya.
Gambar 7. Elongasi
3. Terminasi (pengakhiran)
Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA
yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan
RNA yang berfungsi sebagai kodon terminasi (kode stop) yang sesungguhnya.
Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir kodon
terminasi, yaitu ketika polimerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA
dan DNA. Sebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal
terminasi, suatu urutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang jauh kira-kira
10 hingga 35 nukleotida, mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut.
TRANSLASI
Translasi adalah proses penerjemahan kode genetik oleh tRNA ke dalam
urutan asam amino. Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi)
yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-
faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses
translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah
energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul
yang mirip dengan ATP.
1. Inisiasi
Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA
yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom.
mRNA yang keluar dari nukleus menuju sitoplasma didatangi oleh ribosom,
kemudian mRNA masuk ke dalam “celah” ribosom. Ketika mRNA masuk ke
ribosom, ribosom “membaca” kodon yang masuk. Pembacaan dilakukan untuk
setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang
datang untuk mebaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa
ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk satu, di
mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”. Dengan
demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika
kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang membawa
antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah ribosom.
Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antara
antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom
dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal.
2. Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu
per satu pada asam amino pertama (metionin). Ribosom terus bergeser agar
mRNA lebih masuk, guna membaca kodon II. Misalnya kodon II UCA, yang
segera diterjemahkan oleh tRNA berarti kodon AGU sambil membawa asam
amino serine. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan
dengan serine membentuk dipeptida.
Ribosom terus bergeser, membaca kodon III. Misalkan kodon III GAG,
segera diterjemahkan oleh antikodon CUC sambil membawa asam amino glisin.
tRNA tersebut masuk ke ribosom. Asam amino glisin dirangkaikan dengan
dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian
seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribobom,
yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi
polipeptida.
Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon
molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul
mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk
mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit
ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan
peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang
baru tiba.
3. Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon stop
mencapai ribosom. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon
stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sinyal untuk
menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi
protein. (Desy,2012)
2.4 Kekurangan dan Kelebihan Protein
Kekurangan Protein
Protein pada bagian tubuh tanaman terdapat hampir dalam seluruh bagian
tubuh tumbuhan. Protein ditemukan pada daun muda dan pada bagian tubuh
lainnya seperti polong, dan buah. Tumbuhan menyerap unsur-unsur hara dalam
tanah melalui akar dan disalurkan keseluruh bagian tanaman sampai ke daun
sehingga tumbuhan membentuk protein dan melakukan perombakan (proses
katabolisme). Nitrogen berperan dalam pembentukan sel, jaringan, dan organ
tanaman. Ia berfungsi sebagai sebagai bahan sintetis klorofil, protein, dan asam
amino. Karena itu kehadirannya dibutuhkan dalam jumlah besar, terutama saat
pertumbuhan vegetatif. Dalam unsur-unsur tersebut mengandung unsure Nitrogen
yang merupakan unsure pembentuk pada protein. Unsur Nitrogen yang terdapat
pada protein adalah 16% dari protein tersebut. Yang banyak tersimpan pada
pucuk dan daun muda. Dan masih banyak lagi unsur-unsur yang merupakan
pembentuk dari protein yang tersedia pada tumbuhan.
Gambar 8. Kekurangan unsur N
Kekurangan Protein pada manusia:
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.
Kekurangan Protein pada tumbuhan:
Pada tumbuhan protein dapat dilihat dari kandungan Nitrogen pada
tumbuhan. Kandungan Nitrogen merupakan unsur yang dominan mempengaruhi
pertumbuhan tanaman tersebut. Sehingga tanaman sangat memerlukan Nitrogen
untuk pembentukan protein pada tanaman dan apabila kekurangan Nitrogen dapat
diartikan sebagai kekurangan protein. Jadi, kekurangan protein pada tanaman
sama dengan kekurangan Nitrogen karena pada tanaman terdapat 16% Nitrogen
penyusun protein. Kekurangan protein pada tanaman dapat menyebabkan :
a. Pertumbuhan tanaman lambat , kerdil dan lemah.
b. Daun menguning karena kekurangan klorofil. Lebih lanjut mengering dan
rontok.
c. Tulang-tulang di bawah permukaan daun muda tampak pucat.
d. Produksi bunga dan biji rendah.
e. Jaringan tanaman mengering dan mati,
f. Tanaman akan mati atau kering apabila tidak diatasi
Kelebihan Protein Bagi Manusia :
Sumber energi
Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan
Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi
Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel
Kelebihan Protein Bagi Tanaman :
Kualitas buah menurun.
Menyebabkan rasa pahit (spt pada buah timun).
Produksi menurun,
Daun lebat dan pertumbuhan vegetative yang cepat,
Menyebabkan keracunan pada tanaman,
(Anonymous a,2012)
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous a. 2012. Protein. http://id.wikipedia.org/wiki/Protein Di akses 29 Mei
2012
Anonymous b. 2012. Manfaat Protein. http://www.kesehatan123.com/2418/protein/
Di akses 29 Mei 2012
Desy. 2012. Sintesis Protein. http://desybio.wordpress.com/tag/f-sintesis-protein/
Di akses 30 Mei 2012