PROTEINHesti Retno Budi Arini125070301111006A2 / 37

A. Asam Amino1. Asam Amino dalam Tubuh ManusiaSelain berupa unit monomer pembentuk rantai polipeptida panjang pada protein, asam L- 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- 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 AminoAsam 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.

NamaSimbolKodon

Dengan Rantai Samping Alifatik

GlisinGly (G)GGU, GGC, GGA, GGG

AlaninAla (A)GCU, GCC, GCA, GCG

ValinVal (V)GUU, GUA, GUC, GUG

LeusinLeu (L)UUA, UUG, CUU, CUA, CUC, CUG

IsoleusinIle (I)AUU, AUC, AUA

Dengan Rantai Samping yang Mengandung Gugus Hidroksil (OH)

SerinSer (S)UCU, UCA, UCG, UCC

TreoninThr (T)ACU, ACA, ACG, ACC

TirosinTyr (Y)UAU, UAC

Dengan Rantai Samping yang Mengandung Sulfur

SisteinCys (C)UGU, UGC

MetioninMet (M)AUG

Dengan Rantai Samping yang Mengandung Gugus Asam atau Amidanya

Asam aspartatAsp (D)GAU, GAC

AsparaginAsn (N)AAU, AAC

Asam glutamatGlu (E)GAA, GAG

GlutaminGln (Q)CAA, CAG

Dengan Rantai Samping yang Mengandung Gugus Basa

ArgininArg (R)CGU, CGG, CGC, CGA

LisinLys (K)AAA, AAG

HistidinHis (H)CAU, CAC

Mengandung Cincin Aromatik

HistidinHis (H)CAU, CAC

FenilalaninPhe (F)UUU, UUC

TirosinTyr (Y)UAU, UAC

TriptofanTrp (W)UGG

Asam Imino

ProlinPro (P)CCU, CCC, CCA, CCG

3. Sintesis Asam AminoSelain 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 Aminoa. Reaksi NinhidrinReaksi 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 -amino bebas memberikan reaksi ninhidrin yang positif, pada prolina dan hidroksi prolina menghasilkan warna kuning.b. Reaksi SangerReaksi Sanger adalah reaksi antara gugus -amino dengan 1-fluoro-2-,4-dinitrobenzena (FDNB). Dalam keadaan basa lemah, FDNB bereaksi dengan -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 KloridaReaksi 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 EdmanReaksi Edman merupakan reaksi antara -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 SchiffReaksi basa Schiff merupakan reaksi reversible antara gugus -amino dengan gugus aldehida dari substrat. Basa Schiff ini biasanya adalah senyawa antara.f. Reaksi Gugus RGugus 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. PeptidaPeptida 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. Protein1. Protein dalam TubuhProtein 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 ProteinStruktur 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 Proteina. EnzimEnzim 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 PembangunProtein ini berfungsi sebagai pembentuk struktur, contohnya adalah glikoprotein (penunjang struktur dinding sel), -keratin (terdapat dalam kulit, rambut), kolagen (serabut dalam jaringan penyambung), mukoprotein (sekresi mukosa).c. Protein KontraktilGolongan protein ini berperan dalam proses gerak, contohnya miosin, aktin, dan dinein (dalam rambut getar dan flagel).d. Protein PengangkutProtein 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 -lipoprotein mengangkut lipid dalam darah).e. Protein HormonSeperti halnya enzim, hormon termasuk protein yang aktif, sebagai contoh adalah insulin (mengatur metabolisme glukosa), adrenokortikotrop (mengatur sintesis kortikosteroid).f. Protein Bersifat RacunBeberapa protein bersifat racun terhadap hewan kelas tinggi seperti Clostridium botulinum (keracunan bahan makanan), bisa ular (penyebab hidrolisis fosfogliserida), risin (racun dalam beras).g. Protein PelindungGolongan 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 CadanganProtein ini disimpan untuk berbagai proses metabolisme dalam tubuh seperti ovalbumin (protein pada putih telur), kasein (protein susu), feritin (cadangan besi dalam limfa).4. Kebutuhan ProteinKeadaan 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 ProteinTerdapat 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 ProteinDenaturasi 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 ProteinGangguan konformasi protein dapat menyebabkan penyakit 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/