protein rara

18
BAB I I.1 Latar Belakang Protein merupakan suatu zat makanan yang sangat penting bagi tubuh karena zat ini berfungsi sebagai sumber energi dalam tubuh serta sebagai zat pembangun dn pengatur. Protein adlaah polimer dari asam amino yang dihubungkan dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung unsur-umsur C, H, O, N, P, S, dan terkadang mengandung unsur logam seperti besi dan tembaga (Winarno, 1992). Protein merupakan suatu polipeptida dengan BM yang sangat bervariasi dari 5000 samapi lebih dari satu juta karena molekul protein yang besar, protein sangat mudah mengalami perubahan fisis dan aktivitas biologisnya. Banyak agensia yang menyebabkan perubahan sifat alamiah dari protein seperti panas, asam, basa, solven organik, garam, logam berat, radiasi sinar radioaktif (Sudarmadji, 1996). 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

Upload: rara-santi-yonata-thresia

Post on 01-Jul-2015

117 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: Protein Rara

BAB I

I.1 Latar Belakang

Protein merupakan suatu zat makanan yang sangat penting bagi tubuh karena zat ini

berfungsi sebagai sumber energi dalam tubuh serta sebagai zat pembangun dn pengatur.

Protein adlaah polimer dari asam amino yang dihubungkan dengan ikatan peptida. Molekul

protein mengandung unsur-umsur C, H, O, N, P, S, dan terkadang mengandung unsur logam

seperti besi dan tembaga (Winarno, 1992).

Protein merupakan suatu polipeptida dengan BM yang sangat bervariasi dari 5000

samapi lebih dari satu juta karena molekul protein yang besar, protein sangat mudah

mengalami perubahan fisis dan aktivitas biologisnya. Banyak agensia yang menyebabkan

perubahan sifat alamiah dari protein seperti panas, asam, basa, solven organik, garam, logam

berat, radiasi sinar radioaktif (Sudarmadji, 1996).

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 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

Page 2: Protein Rara

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.

I.2 Tujuan

1. Agar mahasiswa dapat lebih memahami struktur dari protein

2. Agar mahasiswa dapat mengetahui manfaat dan kekurangan dari protein

I.3 Manfaat

1. Mahasiswa dapat memahami struktur protein

2. Mahasiswa dapat mengetahui manfaat dan kekurangan dari protein

Page 3: Protein Rara

BAB II

II.1 TINJAUAN PUSTAKA

Protein adalah makromolekul yang unik sekaligus memiliki struktur yang kompleks.

Meskipun protein hanya tersusun atas asam amino yang ada 20 jenis saja, namun untuk dapat

berfungsi, ia akan melipat-lipat dan membentuk suatu struktur tertentu yang sangat presisi

sekaligus sulit diprediksi hingga saat ini. Karena strukturnya yang unik dan presisi itulah maka

protein memiliki fungsi yang spesifik yang berbeda satu dengan lainnya. Struktur protein

memiliki tingkatan, kita akan melihat bagaimana asam amino sebagai monomer penyusun

protein tersusun sehingga membentuk struktur protein.

Pembentukan Protein

Asam 2-amino karboksilat atau asam α-amino karboksilat. Secara umum memiliki struktur

sebagai berikut:

Molekul Asam Amino

Dimana R adalah gugus samping mulai dari yang paling sederhana –H (glycine | gly)

hingga yang memiliki gugus samping siklik seperti tryptophan (trp). Gambar di bawah ini

adalah struktur dari 20 jenis asam amino penyusun protein. Gugus R ada yang bersifat netral,

bermuatan positif, negatif, ada yang hidrofilik dan hidrofobik.

Page 4: Protein Rara

Struktur 20 asam amino penyusun protein

Asam amino (selanjutnya disebut AA saja) dapat membentuk rantai karena gugus

amino (–NH2) suatu AA dapat bereaksi dengan gugus karboksilat (–COOH) pada AA lainnya.

Molekul rantai yang terbentuk dinamakan peptida, jika rantainya relatif pendek (<10 AA)

biasa disebut oligopeptida, jika rantainya panjang disebut polipeptida atau protein (sekitar 50 –

2000 residu AA). Ikatan yang terbentuk antar AA dinamakan ikatan peptida.

Page 5: Protein Rara

Reaksi Pembentukan Ikatan Peptida

Karena reaksi pembentukan peptida membebaskan 1 molekul air, maka jumlah AA

penyusun polipeptida disebut residu.

Berdasarkan konvensi, penyebutan urutan AA dimulai dari AA yang memiliki gugus –NH2

(disebut N terminal) hingga yang memiliki gugus –COOH bebas (C terminal).

Struktur Molekul Polipeptida

Rantai peptida biasa disebut “backbone” alias tulang punggung sedangkan gugus R biasa

disebut gugus samping.

STRUKTUR PROTEIN

Protein, seperti halnya suatu molekul DNA, merupakan polimer yang linear dan tidak

bercabang. Subunit protein monomeriknya disebut asam amino dan polimer yang dihasilkan

atau polipeptidanya, jarang yang panjangnya melebihi 2000 unit. Struktur protein bersifat

hirarki, yaitu protein disusun setahap demi setahap dan setiap tingkatan tergantung dari

tahapan di bawahnya. Adapun protein terdiri dari empat struktur yaitu :

1. Struktur Primer

Page 6: Protein Rara

Struktur Primer Protein

Struktur primer protein

2. Struktur Sekunder

Pada bagian tertentu dari protein, terdapat susunan AA yang membentuk suatu struktur

yang reguler dengan sudut-sudut geometri tertentu. Ada dua struktur sekunder utama yaitu

alfa-helix dan beta-sheet. Struktur ini terjadi akibat adanya ikatan hidrogen antar AA.

Gambar 2.6

Alpha helix dan beta sheet sebagai struktur sekunder protein

Page 7: Protein Rara

Struktur Sekunder Protein

Pada gambar sebelah kiri, terlihat bahwa struktur alfa-helix terbentuk oleh ‘backbone‘

ikatan peptida yang membentuk spiral dimana jika dilihat tegak lurus dari atas, arah

putarannya adalah searah jarum jam menjauhi pengamat (dinamakan alfa). Satu putaran terdiri

atas 3.6 residu asam amino dan struktur ini terbentuk karena adanya ikatan hidrogen antara

atom O pada gugus CO dengan atom H pada gugus NH (ditandai dengan garis warna oranye).

Seperti halnya alfa-helix, struktur beta-sheet juga terbentuk karena adanya ikatan hidrogen,

namun seperti terlihat pada gambar sebelah kanan, ikatan hidrogen terjadi antara dua bagian

rantai yang pararel sehingga membentuk lembaran yang berlipat-lipat.

Tidak semua bagian protein membentuk struktur alfa-helix dan beta-sheet, pada bagian

tertentu mereke tidak membentuk struktur yang reguler.

3. Struktur Tersier

Struktur tersier protein adalah lipatan secara keseluruhan dari rantai polipeptida

sehingga membentuk struktur 3 dimensi tertentu. Sebagai contoh, struktur tersier enzim sering

padat, berbentuk globuler.

Struktur tersier dari protein enzim triosa fosfat isomerase (TPI)

Page 8: Protein Rara

Struktur Tersier Protein Dihydrofolatreductase

Struktur tersier adalah menjelaskan bagaimana seluruh rantai polipeptida melipat

sendiri sehingga membentuk struktur 3 dimensi. Pelipatan ini dipengaruhi oleh interaksi antar

gugus samping (R) satu sama lain. Ada beberapa interaksi yang terlibat yaitu:

a. Interiaksi ionik

Terjadi antara gugus samping yang bermuatan positif (memiliki gugus –NH2

tambahan) dan gugus negatif (–COOH tambahan).

Ikatan Ionik

b. Ikatan hidrogen

Jika pada struktur sekunder ikatan hidrogen terjadi pada ‘backbone‘, maka ikatan

hidrogen yang terjadi antar gugus samping akan membentuk struktur tersier. Karena pada

gugus samping bisa banyak terdapat gugus seperti –OH, –COOH, –CONH2 atau –NH2 yang

bisa membentuk ikatan hidrogen.

Page 9: Protein Rara

Ikatan hidrogen

c. Gaya Dispersi Van Der Waals

Beberapa asam amino memiliki gugus samping (R) dengan rantai karbon yang cukup

panjang. Nilai dipol yang berfluktuatif dari satu gugus samping dapat membentuk ikatan

dengan dipol berlawanan pada gugus samping lain.

Ikatan Van Der Waals

d. Jembatan Sulfida

Jembatan Disulfida

Cysteine memiliki gugus samping –SH dimana dapat membentuk ikatan sulfida

dengan –SH pada cystein lainnya, ikatan ini berupa ikatan kovalen sehingga lebih kuat

dibanding ikatan-ikatan lain yang sudah disebutkan di atas.

Page 10: Protein Rara

4. Struktur Quartener

Protein atau polipeptida yang sudah memiliki struktur tersier dapat saling berinteraksi

dan bergabung menjadi suatu multimer. Protein pembentuk multimer dinamakan subunit. Jika

suatu multimer dinamakan dimer jika terdiri atas 2 subunit, trimer jika 3 subunit dan tetramer

untuk 4 subunit. Multimer yang terbentuk dari subunit-subunit identik disebut dengan awalan

homo–, sedangkan jika subunitnya berbeda-beda dinamakan hetero–. Misalnya hemoglobin

yang terdiri atas 2 subunit alfa dan 2 subunit beta dinamakan heterotetramer.

Struktur Quartener Protein Hemoglobin

Perlu diketahui bahwa beberapa protein dapat berfungsi sebagai monomer sehingga ia

tidak memiliki struktur quartener.

Struktur kuaternair adalah melibatkan asosiasi dua atau lebih polipeptida, masing-

masing terlipat menjadi struktur tersier, menjadi protein multisubunit. Tidak semua protein

Page 11: Protein Rara

membentuk struktur kuaternair. Hanya protein yang mempunyai fungsi kompleks yang

memiliki struktur ini termasuk beberapa protein yang terlibat dalam ekspresi gen.

Sintesis

Protein digabungkan dari asam amino menggunakan informasi dalam gen. Setiap

protein memiliki urutan asam amino unik yang ditetapkan oleh nukleotida. Dengan kode

genetika maka kumpulan tiga set nukleotida yang disebut kodon dan setiap kombinasi tiga

nukleotida membentuk asam amino, misalnya Aug (adenine - urasil - guanin) adalah kode

untuk methionine.

Karena DNA berisi empat nukleotida, total jumlah kemungkinan kodon adalah 64.Oleh

karena itu, ada beberapa kelebihan dalam kode genetik, dan beberapa asam amino dapat

ditentukan oleh lebih dari satu codon. Kode gen DNA yang pertama di transkripsi menjadi pra

- messenger RNA (mRNA) oleh enzim seperti RNA polymerase. Sebagian besar organisme

maka proses pra-mRNA (juga dikenal sebagai dasar transkrip) menggunakan berbagai bentuk

pasca transcriptional modifikasi untuk membentuk mRNA matang, yang kemudian digunakan

sebagai template untuk sintesis protein oleh ribosome. Dalam prokariotik mRNA yang dibuat

bisa digunakan segera, atau diikat oleh ribosome setelah dipindahkan dari inti sel. Sebaliknya,

eukariotik membuat mRNA di inti sel dan kemudian memindahkan ke sitoplasma, dimana

sintesis protein yang kemudian terjadi. Laju sintesis protein yang lebih tinggi dapat terjadi di

prokaryotes maupun eukariotik yang dapat mencapai hingga 20 asam amino per detik.

Proses yang sintesis protein dari mRNA template dikenal sebagai translasi/terjemahan.

MRNA yang diambil ke ribosome kemudian membaca tiga nukleotida dan mencocokan kodon

dengan pasangan antikodonnya yang terletak pada RNA transfer yang membawa asam amino

sesuai dengan kode kodon. Enzim aminoacyl tRNA synthetase menyusun molekul tRNA

dengan asam amino yang benar. Polipeptida berkembang yang sering disebut rantai peptida.

Protein selalu dibiosintesiskan dari N-terminal ke C-terminal.

Ukuran panjang sintesis protein dapat diukur dengan melihat jumlah asam amino yang

berisi dengan total massa molekul, yang biasanya dilaporkan dalam unit daltons (identik

dengan unit massa atom), atau turunan unit kilodalton (kDa). Yeast protein rata-rata

panjangnya adalah 466 asam amino dan 53 kDa di massa. Protein terbesar adalah titins,

komponen dari otot sarkomer, dengan massa molekular hampir 3.000 kDa, dan total panjang

hampir 27.000 asam amino.

Page 12: Protein Rara

Fungsi Protein

Protein adalah salah satu bio-makromolekul yang penting perananya dalam makhluk

hidup. Fungsi dari protein itu sendiri secara garis besar dapat dibagi ke dalam dua kelompok

besar, yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja pada tingkat molekular.

Apabila tulang dan kitin adalah beton, maka protein struktural adalah dinding batu-batanya.

Beberapa protein struktural, fibrous protein, berfungsi sebagai pelindung, sebagai contoh a

dan b-keratin yang terdapat pada kulit, rambut, dan kuku. Sedangkan protein struktural lain

ada juga yang berfungsi sebagai perekat, seperti kolagen.

Protein dapat memerankan fungsi sebagai bahan struktural karena seperti halnya

polimer lain, protein memiliki rantai yang panjang dan juga dapat mengalami cross-linking

dan lain-lain. Selain itu protein juga dapat berperan sebagai biokatalis untuk reaksi-reaksi

kimia dalam sistem makhluk hidup. Makromolekul ini mengendalikan jalur dan waktu

metabolisme yang kompleks untuk menjaga kelangsungan hidup suatu organisma. Suatu

sistem metabolisme akan terganggu apabila biokatalis yang berperan di dalamnya mengalami

kerusakan

Akibat 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 mengkonsumsi 1 g protein pro kg berat tubuhnya. Kebutuhan akan protein

bertambah pada perempuan yang mengandung dan atlet-atlet.

Kekurangan Protein bisa berakibat fatal:

1. 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.

2. hipotonus (lemah otot)

3. gangguan pertumbuhan

4. hati lemak

5. Kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan berkibat kematian.

Page 13: Protein Rara

BAB III

III.1 KESIMPULAN

1. Protein adalah makromolekul yang unik sekaligus memiliki struktur yang kompleks

yang hanya tersusun atas 20 jenis asam amino.

2. Tiga bentuk struktur protein yaitu strukur primer, strukur sekunder dan struktur

tersier

3. Kekurangan Protein bisa berakibat fatal: Kerontokan rambut, hipotonus (lemah

otot), gangguan pertumbuhan, hati lemak, dan Kekurangan yang terus menerus

menyebabkan marasmus dan berkibat kematian.

4. Manfaat protein; Sumber energi, Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan,

Sebagai sintesis, hormon, enzim, antibodi, dan Pengatur keseimbangan kadar asam

basa dalam sel.

Page 14: Protein Rara

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Sintesis_protein

http://kimiadahsyat.blogspot.com/2009/07/protein-dan-asam-amino.html

http://www.ad4msan.com/2009/05/protein.html

http://sciencebiotech.net/struktur-molekul-protein/

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/biokimia/struktur_protein_antibodi_bermuka_dua/