Fungsi dan Hal yang Berkaitan dengan Protein

( Itamar Pascana Ningrum )

1306371016

Istilah protein berasal dari bahasa Yunani proteis, yang berarti pertama. Istilah itu pertama kali digunakan pada tahun 1838. Dalam kehidupan, fungsi protein sangat penting. Misalnya, semua enzim tumbuhan dan hewan merupakan protein. Bersama lipida dan tulang, protein membentuk rangka tubuh. Selain itu, protein juga membentuk otot, antibodi, hemoglobin dan berbagai hormon. Protein adalah penyusun kurang lebih 50% berat kering organisme. Protein bukan hanya sekedar bahan simpanan atau bahan struktural, seperti karbohidrat dan lemak. Tetapi juga berperan penting dalam fungsi kehidupan.

Protein merupakan polimer dari sekitar 20 asam amino. Massa molekul relatifnya adalah sekitar 6.000 hingga beberapa juta. Unsur utama penyusun protein adalah C, H, O, dan N. beberapa protein mengandung unsur belerang (s). fosforus (p), besi (Fe), mangan (Mn), tembaga

(Cu), dan iodin (I). Pada akhir tahun 1800, unit protein terkecil yang berupa asam -amino berhasil didefinisikan.

Protein merupakan zat yang sangat penting dibutuhkan oleh manusia karena protein bukan hanya sekedar bahan struktural, seperti lemak dan karbohidrat. Protein merupakan kelompok dari makromolekul organik kompleks yang diantaranya terkandung hidrogen, okisgen, nitrogen, karbon, fosfor dan sulfur serta terdiri dari satu atau beberapa rantai dari asam amino. Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain diantaranya polinukleotida, polisakarida, lipid, dan yang merupakan penyusun utama dalam perkembangan makhluk hidup. Protein juga merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan pertama kali oleh Jns Jakob Berzelius pada tahun 1838.

Sub Bahasan 1

Ciri-Ciri Molekul Protein

Beberapa ciri molekul protein adalah: Berat molekulnya besar, hingga mencapai ribuan bahkan jutaan sehingga merupakan

suatu makromolekul. Umumnya terdiri dari 20 macam asam amino, asam amino tersebut berikatan secara

kovalen satu dengan yang lainnya dalam variasi urutan yang bermacam-macam membentuk suatu rantai polipeptida.

Ada ikatan kimia lainnya. Ikatan kimia lain mengakibatkan terbentuknya lengkungan-lengkungan rantai

polipeptida menjadi struktur tiga dimensi protein, sebagai contohnya ikatan hidrogen dan ikatan ion.

Stuktur tidak stabil terhadap beberapa faktor. Antara lain: pH, radiasi, temperatur dan pelarut organik.

Klasifikasi Protein

Berdasarkan fungsi biologisnya: 1. Protein enzim

Golongan protein ini berperan pada biokatalisator dan pada umumnya mempunyai bentuk globular. Protein enzim ini mempunyai sifat yang khas karena hanya bekerja pada substrat tertentu. Contoh yang termasuk golongan ini antara lain:

a. Peroksidase yang mengkatalase peruraian hidrogen peroksida b. Pepsin yang mengkatalisa pemutusan ikatan peptida c. Polinukleotidase yang mengkatalisa hidrolisa polinukleotida

2. Protein pengangkut

Protein pengangkut mempunyai kemampuan membawa ion atau molekul tertentu dari suatu organ ke organ lain melalui aliran darah. Contoh yang termasuk golongan ini antara lain:

a. Hemoglobin pengangkut oksigen b. Lipo protein pengangkut lipid

3. Protein struktural Peranan protein struktural adalah sebagai pembentuk struktural sel jaringan dan memberi kekuatan pada jaringan. Contoh yang termasuk golongan ini adalah:

a. Elastin b. Fibrin c. Keratin

4. Protein hormon Adalah hormon yang dihasilkan oleh kelenjar endokrin membantu mengatur aktivitas metabolisme di dalam tubuh.

5. Protein pelindung Protein ini pada umumnya terdapat dalam darah, melindungi organisme dengan cara melawan serangan zat asing yang masuk dalam tubuh.

6. Protein Kontraktil Golongan ini berperan dalam proses gerak, memberi kemampuan pada sel untuk berkontraksi atau mengubah bentuk. Contoh yang termasuk golongan ini antara lain: miosin dan aktin.

7. Protein cadangan Protein cadangan atau protein simpanan adalah protein yang disimpan dan dicadangkan untuk beberapa proses metabolisme

Berdasarkan bentuk molekulnya 1. Protein globuler

Protein ini bentuknya bulat atau hampir bulat, karena rantai polipeptida melingkar. Protein golongan ini mudah larut dalam garam, asam, basa dan alkohol. Contoh yang termasuk dalam golongan ini antara lain:

a. Albumin b. Globulin c. Beberapa protein yang menunjukkan aktifitas fisiologisnya yang spesifik seperti

proteohormon dan proteoenzim 2. Protein fibrosa

Protein golongan ini bentuknya memanjang karena rantai polipeptidanya memanjang. Pada umumnya protein golongan ini tidak larut dalam pelarut yang umum. Yang termasuk golongan ini antara lain kolagen, miosin, karotin dan fibrin.

Berdasarkan komponen penyusunnya

1. Protein sederhana Protein sederhana tersusun oleh asam amino saja oleh karena itu pada hidrolisisnya hanya diperoleh asam-asam amino penyusunnya saja. Contoh yang termasuk golongan ini adalah:

a. Albumin b. Globulin c. Histon d. Prolamin.

2. Protein majemuk Protein ini tersusun oleh protein sederhana dan zat lain yang bukan protein. Zat lain yang bukan protein disebut radikal prostetik. Contoh yang termasuk golongan ini antara lain:

a. Phosporotein dengan radikal prostetik asam phostat b. Nukleoprotein dengan radikal prostetik asam nukleat. c. Mukoprotein dengan radikal prostetik karbohidrat. d. Berdasarkan asam amino penyusunnya

Sub Bahasan 2

Penyusun Protein

1. Protein yang tersusun oleh asam amino esensial Asam amino esensial adalah asam amino yang dibutuhkan oleh tubuh, tetapi tubuh tidak dapat mensintesanya sendiri sehingga harus didapat atau diperoleh dari protein makanan. Ada 10 jenis asam amino esensial yaitu isoleusin (ile), leusin (leu), lisin (lys), metionin (met), sistein (Cys), valin (val), triptofan (tryp), tirosina (tyr), fenilalaninna (Phe), dan Treonina (tre).

2. Protein yang tersusun oleh asam amino non esensial Asam amino non esensial adalah asam amino yang dibutuhkan oleh tubuh dan tubuh dapat mensintesa sendiri melalui reaksi aminasi reduktif asam keton atau melalui transaminasi. Contoh: alanin, aspartat, glutamat, glutamine.

Berdasarkan sumbernya protein diklasifikasikan menjadi: 1. Protein hewani

Protein dalam bahan makanan yang berasal dari binatang. Contoh: daging, susu, keju, telur dan ikan dan sebagainya

2. Protein nabati Protein yang berasal dari bahan makanan tumbuhan. Contoh: protein jagung (zein), kedelai, kacang-kacangan, tahu, tempe dan sebagainya

Sifat-Sifat Protein a. Pembentukan warna protein

Penambahan bahan kimia tertentu pada larutan protein yang semula tidak berwarna menjadi berwarna. Reaksi pembentukan warna ini sering sekali dipakai untuk menunjukan adanya protein.

b. Protein sebagai amphotir Dalam molekul protein terdapat gugus karboksil dan gugus amino bebas. Adanya gugus karboksil yang bersifat asam dan adanya gugus amino yang bersifat basa dalam satu molekul,maka dapat terjadi netralisasi intra molekul membentuk ion dwikutub atau zwitter ion.

c. Sifat koloid Larutan protein mempunyai sifat koloid. Bentuk koloid dari larutan protein dikenal sebagai emulsoid atau koloid hidrofil sebab didalam molekul protein yang besar itu terdapat radikal-radikal hidrofil seperti radikal karboksil dan radikal hidroksil.

d. Denaturasi protein Denaturasi protein adalah suatu perubahan konfigurasi tiga dimensi dari molekul protein tanpa menyebabkan adanya pemecahan ikatan peptida yang terdapat antara asam-asam amino dalam struktur protein. Hal-hal yang dapat menyebabkan denaturasi protein meliputi asam, basa, garam, temperatur, deterjen, radiasi dan sebagainya.

Fungsi Protein

a. Protein berfungsi dalam pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan, selain itu juga menggantikan sel-sel yang mati dan aus terpakai.

b. Protein khususnya enzim, hormon, antibodi berfungsi dalam pengaturan proses biokimia, seperti pencernaan, anabolisme dan katabolisme dan sebagainya.

c. Protein sebagai sumber energi jika penyediaan energi dari karbohidrat dan lemak tidak mencukupi.

d. Protein sebagai pengangkut zat gizi dan molekul lainnya. Misalnya saja protein transpor, protein yang terdapat dalam membran sel bertindak sebagai pompa glukosa, kalium dan natrium.

e. Protein berfungsi dalam mekanisme pertahanan tubuh melawan berbagai mikroba dan zat toksik lain yang masuk ke dalam tubuh.

f. Protein menyimpan dan meneruskan sifat-sifat keturunan dalam genes.

Sumber Protein Dalam kualifikasi protein berdasarkan sumbernya telah kita ketahui yaitu protein hewani dan protein nabati. Bahan makanan yang berasal dari binatang (protein hewani)merupakan sumber protein yang baik misalnya daging, susu, ikan, telur, jeroan yang merupakan bahan makanan kaya protein. Meskipun demikian ada juga sumber protein yang berasal dari tumbuh-tumbuhan (nabati) yang berkualitas baik sebagai contoh kedelai yang mempunyai kadar protein nabati yang sebanding dengan susu sapi. Selain itu kacang-kacangan juga merupakan bahan makanan yang mengandung kadar protein tinggi. Akan tetapi umumnya protein kacang-kacangan kurang mengandung salah satu asam aminoessensial yaitu metionin. Sayuran dan buah-buahan hanya mengandung sedikit protein. Kebutuhan Protein Komposisi protein yang mengandung unsur karbon menjadikan protein sebagai bahan bakar sumber energi. Apabila tubuh tidak menerima karbohidrat dan lemak dalam jumlah yang cukup untuk memenuhi kebutuhan tubuh maka protein akan dibakar untuk sumber energi. Dalam hal ini, keperluan tubuh akan energi lebih diutamakan sehingga sebagian protein tidak dapat digunakan untuk membentuk jaringan. Kandungan energi protein kira-kira 4 kalori per gram, tetapi secara ekonomis sumber energi yang berasal dari protein lebih mahal dibandingkan dengan sumber energi yang berasal dari lemak dan karbohidrat. Kekurangan Konsumsi Protein

a. Kuashiorkor Penyakit yang disebabkan oleh kekurangan protein dan kalori

b. Marasmus Marasmus adalah gejala kelaparan yang hebat, sehingga badan menjadi sangat kecil. Hal ini disebabkan karena makanan yang dikonsumsi tidak dapat menyediakan cukup kalori.

c. Kekurangan Energi Protein (KEP) KEP dapat terjadi pada bayi, anak-anak, maupun orang dewasa. Anak-anak balita (bawah tiga tahun) serta ibu-ibu yang sedang mengandung dan ibu yang menyusui merupakan golongan yang sangat rawan.

d. Busung lapar Merupakan bentuk kurang gizi berat yang biasanya menimpa daerah minus

Sub Bahasan 3

Jenis-Jenis Protein

a. Jenis Protein Berdasarkan Fungsinya Protein terdiri atas 3 macam atau jenis berdasarkan Fungsinya antara lain sebagai berikut:

Protein Sempurna Protein sempurna adalah protein yang didalamnya terkandung asam amino yang lengkap. Contohnya, kasein pada susu dan albumin pada putih telur. Protein sempurna pada umumnya terdapat pada protein hewan.

Protein Kurang Sempurna Protein kurang sempurna adalah protein yang asam aminonya lengkap tetapi jumlah dari beberapa asam amino sedikit. Protein kurang sempurna tidak mampu mencukupi pertumbuhan, tetapi protein kurang sempurna ini dapat mempertahankan jaringan yang telah ada. Contohnya, protein pada lagumin yang terdapat pada kacang-kacangan dan giladin pada gandum.

Protein Tidak Sempurna : protein tidak sempurna adalah protein yang kurang atau tidak memiliki asam amino esensial. Protein tidak sempurna tak mampu mencukupi pertumbuhan dan mempertahankan yang telah ada sebelumnya. Contohnya, Zein yang terdapat pada jagung, dan beberapa protein yang ada pada tumbuhan.

b. Jenis Protein Berdasarkan Komponen-Komponen Penyusunnya

Jenis-jenis protein berdasarkan komponen-komponen penyusunnya terbagi atas 3, antara lain:

Protein Sederhana (Simple Protein) Protein sederhana adalah protein dari hasil hidrolisa, total protein ini merupakan campuran atas berbagai macam asam amino.

Protein Kompleks (Complex Protein) Protein kompleks adalah protein dari hasil hidrolisa total protein jenis ini yang terdiri dari berbagai macam asam amino selain itu juga tedapat komponen-komponen yang lain seperti unsur logam, gugusan phospat, dll. Contohnya hemoglobin, lipoprotein, glikoprotein.

Protein Derivat (Protein derivative) Protein derivat adalah protein yang merupakan ikatan antara (intermediate product) yang merupakan hasil dari hidrolisa parsial yang berasal dari protein native. Contohnya albumosa, peptone.

Sub Bahasan 2

Protein merupakan polimer asam-asam amino (polipeptida) yang mempunyai bermacam-macam fungsi, antara lain:

1. Sebagai katalisator reaksi-reaksi biokimia dalam sel Peranan ini dimainkan oleh molekul protein khusus yaitu enzim. Reaksi-reaksi yang

dikatalisis oleh enzim berkisar dari reaksi-reaksi sederhana, misalnya hidrasi karbon dioksida, sampai reaksi kompleks, misalnya replikasi kromosom. Reaksi yang dikatalisis oleh enzim akan berjalan jauh lebih cepat daripada reaksi tanpa enzim. Enzim juga mempunyai peranan sangat penting dalam studi biologi molekular, contohnya enzim endonuklease restriksi (restriction endonuclease), enzim ligase, DNA polimerase, dan lain-lain.

2. Sebagai pengangkut molekul-molekul kecil dan ion Telah diketahui bahwa molekul-molekul berukuran kecil, misalnya oksigen, diangkut

di dalam jaringan tubuh jasad multiselular oleh protein hemoglobin atau oleh myoglobin. Sistem pengangkutan nutrien ke dalam sel jasad renik juga melibatkan protein pengangkut tertentu yang dikenal sebagai enzim permease, baik melalui mekanisme difusi berbantuan (facilitated diffusion) atau transpor aktif (active transport). Sebagai contoh, molekul karbon laktosa diangkut ke dalam sel bakteri E coli menggunakan protein pengangkut tertentu yaitu enzim permease laktosa (lactose permease), yakni suati enzim yang sintesisnya dikode oleh gen Iac.

3. Berperanan di dalam sistem pergerakan yang terkoordinasi Misalnya dalam kontraksi otot, pergerakan kromosom menuju kutub-kutub sel

selama proses motosis, maupun pergerakan flagela bakteri. 4. Sebagai komponen sistem kekebalan tubuh

Sistem kekebalan tubuh ditentukan oleh adanya antibodi yang merupakan protein dengan fungsi sangat spesifik. Antibodi akan disintesis jika ada senyawa atau benda-benda asing masuk ke dalam tubuh. Antibodi berfungsi untuk mengenali benda-benda asing (anti-gen), misalnya sel bakteri, virus, atau sel-sel jasad hidup lain.

5. Sebagai feronom Jasad eukaryot tingkat rendah, misalnya khamir Saccharomyces cerevisiae,

menghasilkan molekul berukuran kecil yang disekresikan keluar sel. Khamir haploid S. Cerevisiae terdiri atas dua macam tipe mating yaitu tipe a dan tipe . Kedua macam tipe sel khamir tersebut menghasilkan feromon berbeda yang digunakan untuk

menarik sel dengan tipe mating yang berbeda sehingga akan terjadi konjugasi. Feromon yang berfungsi di dalam proses perkawinan antara dua sel khamir yang berbeda tipenya tersebut tidak lain juga berupa molekul protein.

6. Sebagai pengatur ekspresi genetik Proses replikasi DNA, transkripsi, dan translasi yang berlangsung di dalam sel

merupakan proses selular yang sangat kompleks dan diatur oleh bermacam-macam protein, baik yang berupa proteinsebagai katalisator reaksi (enzim) maupun protein regulator. Ekspresi genetik pada dasarnya menentukan semua aktivitas biologis jasad hidup. Pada jasad renik misalnya, hal ini akan menentukan apakah suatu substrat dapat dimetabolisme. Pada jasad tingkat tinggi, ekspresi genetik juga akan menentukan proses diferensiasi. Oleh karena itu peranan protein dalam metabolisme jasad hidup sangat besar dan vital.

7. Sebagai penerus impuls saraf Protein reseptor, misalnya rhodopsin, merupakan contoh protein yang berperanan

meneruskan stimulus tertentu ke sel saraf. 8. Sebagai komponen pendukung kekuatan-regang (tensile strength) pada kulit dan

tulang, misalnya kolagen.

Proses Pencernaan Protein dalam Tubuh

Protein dalam makanan hampir sebagian besar berasal dari daging dan sayur-sayuran. Protein dicerna di lambung oleh enzim pepsin, yang aktif pada pH 2-3 (suasana asam). Pepsin mampu mencerna semua jenis protein yang berada dalam makanan. Salah satu hal terpenting dari penceranaan yang dilakukan pepsin adalah kemampuannya untuk mencerna kolagen. Kolagen merupakan bahan dasar utama jaringan ikat pada kulit dan tulang rawan.

Pepsin memulai proses pencernaan protein. Proses pencernaan yang dilakukan pepsin meliputi 10-30% dari pencernaan protein total. Pemecahan protein ini merupakan proses hidrolisis yang terjadi pada rantai polipeptida.

Sebagian besar proses pencernaan protein terjadi di usus. Ketika protein meninggalkan lambung, biasanya protein dalam bentuk proteosa, pepton, dan polipeptida besar. Setelah memasuki usus, produk-produk yang telah di pecah sebagian besar akan bercampur dengan enzim pankreas di bawah pengaruh enzim proteolitik, seperti tripsin, kimotripsin, dan peptidase. Baik tripsin maupun kimotripsin memecah molekul protein menjadi polipeptida kecil. Peptidase kemudian akan melepaskan asam-asam amino.

Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber, yaitu penyerapan melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel, dan hasil sintesis asam amino dalam sel. Asam amino yang disintesis dalam sel maupun yang dihasilkan dari proses penguraian protein dalam hati dibawa oleh darah untuk digunakan di dalam jaringan. Dalam hal ini hati berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah.

Kelebihan protein tidak disimpan dalam tubuh, melainkan akan dirombak di dalam hati menjadi senyawa yang mengandung unsur N, seperti NH3 (amonia) dan NH4OH (amonium hidroksida), serta senyawa yang tidak mengandung unsur N. Senyawa yang mengandung unsur N akan disintesis menjadi urea. Pembentukan urea berlangsung di dalam hati karena hanya sel-sel hati yang dapat menghasilkan enzim arginase. Urea yang dihasilkan tidak dibutuhkan oleh tubuh, sehingga diangkut bersama zat-zat lainnya menuju ginjal laul dikeluarkan melalui urin. Sebaliknya, senyawa yang tidak mengandung unsur N akan disintesis kembali mejadi bahan baku karbohidrat dan lemak, sehingga dapat di oksidasi di dalam tubuh untuk menghasilkan energi.

Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari pemaparan di atas antara lain ialah:

1. Protein adalah senyawa organik kompleks yang mempunyai bobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida.

2. Komponen penyusun protein terdiri dari: Alanin (alanine), Arginin (arginine), Asparagin (asparagine), Asam aspartat (aspartic acid), Sistein (cystine), Glutamin (Glutamine), Asam glutamat (glutamic acid), Glisin (Glycine), Histidin (histidine), Isoleusin (isoleucine), Leusin (leucine), Lisin (Lysine), Metionin (methionine), Fenilalanin (phenilalanine), Prolin (proline), Serin (Serine), Treonin (Threonine), Triptofan (Tryptophan), Tirosin (tyrosine), dan Valin (valine).

3. Sintese protein dilakukan dengan bantuan enzim di system pencernaan, protein diuraikan menjadi peptid-peptid yang strukturnya diuraikan lebih sederhana.

4. Fungsi protein: katalisis enzimatik, transportasi dan penyimpanan, koordinasi gerak, penunjang mekanis, proteksi imun, membangkitkan dan menghantarkan impuls saraf, pengaturan pertumbuhan dan diferensiasi.

5. Keuntungan dan kekurangan protein bagi tubuh: - Keuntungan protein: menyediakan bahan-bahan yang penting peranannya

untuk pertumbuhan dan memelihara jaringan tubuh, mengatur kelangsungan proses di dalam tubuh, memberi tenaga jika keperluannya tidak dapat dipenuhi oleh karbohidrat dan lemak. Sumber energy, pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan, sebagai sintesis hormon, enzim, dan antibody, pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel.

- Kekurangan protein: kerontokan rambut, yang paling buruk ada yang disebut dengan kwashiorkor, penyakit kekurangan protein, kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan berakibat kematian.

Daftar pustaka

Nelson DL, Cox MM. (2004). Lehninger Principals of Biochemistry Fourth Edition. New York: W.H. Publisher. Hlm 300-302

Lodish, H. Et al. (2004). Molecular Cell Biology, 5th edition. New York: W.H Freeman and Company. Hlm 122