LTM Biologi Molekuler : Fungsi ProteinOleh : Harly Ilyasaakbar / 1206263313

Abstrak Protein terdiri atas polimer linear dari asam amino dan terdapat kurang lebih 17% dari jumlah seluruh polimer yang berada di dalam tubuh. Fungsi molekul protein adalah untuk memelihara struktur tubuh (seperti kolagen), untuk fasilitas pergerakan (seperti actin dan myosin untuk kontraksi otot), dalam transportasi (seperti transportasi oksigen oleh hemoglobin, system transportasi pada membran sel), dalam metabolism (seperti enzim), dalam regulasi (seperti factor-faktor pertumbuhan, dan factor-faktor transkripsi), dan dalam fungsi imun (seperti immunoglobulin). Meskipun bermacam-macam fungsi dari protein tubuh, dapat disimpulkan pada satu nomor besar dari perbedaan jenis-jenis protein, setengah dari protein tubuh berisi hanya empat yaitu struktur protein kolagen, actin, dan myosin, dan juga protein transportasi oksigen yaitu hemoglobin.Pembahasan I : Protein PenyimpananSalah sau fungsi protein ialah sebagai penyimpan zat zat yang dibutuhkan oleh tubuh serta penyimpan cadangan makanan yang berguna untuk tumbuh dan kembang dari makhuk hidup tersebut. Diantara protein yang berfungsi untuk penyimpanan adalah ferritin, albumin, dan kasein. A. Ferritin Feritin merupakan protein cadangan besi utama yang dijumpai pada jaringan tubuh manusia. Feritin terdiri dari 24 subunit dengan 2 tipe yaitu di hati (L) dan jantung (H), dengan berat molekul 19 dan 21 kDa. Subunit H memiliki peranan yang penting dalam mendetoksifikasi besi secara cepat oleh karena aktivitas feroksidasenya, dimana oksidasi besi menjadi bentuk Fe(III). Sedangkan subunit L memfasilitasi nukleasi besi, mineralisasi dan cadangan besi jangka panjang. Feritin merupakan tempat penyimpanan zat besi terbesar dalam tubuh. Fungsi feritin adalah sebagai penyimpanan zat besi terutama di dalam hati, limpa dan sumsum tulang.

Zat besi yang berlebihan akan disimpan dan bila diperlukan dapat dimobilisasi kembali. Hati merupakan tempat penyimpanan feritin terbesar di dalam tubuh dan berperan dalam mobilisasi feritin serum. Pada penyakit hati akut maupun kronik kadar feritin serum meningkat, hal ini disebabkan pengambilan feritin dalam sel hati terganggu dan terdapat pelepasan feritin dari sel hati yang rusak. Pada penyakit keganasan sel darah merah, kadar feritin serum meningkat disebabkan meningkatnya sintesis feritin oleh sel leukemia. Pada keadaan infeksi dan inflamasi terjadi gangguan pelepasan zat besi dari sel retikuloendotelial dan disekresikan ke dalam plasma. Sintesis feritin dipengaruhi oleh konsentrasi cadangan besi intrasel dan berkaitan pula dengan cadangan zat besi intrasel (hemosiderin).Ferritin adalah protein berbentuk glubular dan mempunyai dua lapisan dengan diameter luarnya berukuran 12 nm dan diameter dalamnya berukuran 8 nm. Besi tersimpan di dalam protein ferritin tersebut tepatnya di tengah. Bila dilihat dari stuktur kristalnya, satu monomer ferritin mempunyai lima helix penyusunyaitu blue helix, orange helix, green helix, yellow helix dan red helix dimana ion Fe berada di tengahkelima helix tersebut.Besi bebas bersifat toxic untuk sel, karena besi bebas merupakan katalisispembentukan radikal bebasdari Reactive Oxygen Species (ROS) melalui reaksi Fenton. Untuk itu, sel membentuk suatu mekanisme perlindungan diri yaitu dengan cara membuat ikatan besi dengan ferritin. Jadi ferritin merupakan Protein utama penyimpan besi di dalam sel.Asupan zat besi yang masuk kedalam tubuh kita kira - kira 10 20 mg setiapharinya, tapi ternyatahanya 1 2 mg atau 10% saja yang di absorbsi oleh tubuh. 70% dari zatbesi yang di absorbsitadi di metabolisme olehtubuh dengan proses eritropoesis menjadi Hemoglobin, 10 - 20% di simpan dalam bentuk ferritin dan sisanya 5 15% digunakan oleh tubuh untuk proses lain. Besi Fe3+ yang disimpan di dalam ferritin bisa saja di lepaskan kembali bila ternyata tubuh membutuhkannya.

B. Albumin

Albumin merupakan protein terbanyak dalam plasma, sekitar 60% dari total plasma protein, dengan nilai normal 3,5 5,5 g/dl. Albumin juga didapatkan pada ruang ekstrasel (40% terdapat pada plasma dan 60% di ruang ekstrasel). Albumin berperan dalam membantu mempertahankan tekanan osmotic koloid darah (75-80% tekanan osmotic plasma), sebagai protein pembawa untuk substansi lipofilik dalam darah seperti: asam lemak rantai panjang, bilirubin, beberapa hormon steroid, vitamin, obat-obatan (a.l sulfonamide, penicillin-G, dicumarol, dan aspirin), ion Cu (10% Cu diikat oleh albumin), methane dan ion kalsium (Soewoto, 2003). Peran albumin tersebut di atas semakin penting disebabkan oleh beberapa alasan, antara lain keadaan hipoalbumin yang sering dijumpai pada pasien dengan pra bedah, masa recovery atau pemulihan setelah tindakan operasi ataupun dalam proses penyembuhan.

Selain itu albumin dapat digunakan sebagai prediktor terbaik harapan hidup penderita. Serum albumin merupakan salah satu parameter penting dalam pengukuran status gizi pada penderita dengan penyakit akut maupun kronik. Pasien-pasien yang rentan terhadap malnutrisi, terutama yang terkait dengan hipoalbuminemia adalah: hipermetabolisme akibat stress(penyakit, infeksi, tindakan medik dan bedah), pasien DM terutama dengan ulkus dan gangren, gangguan fungsi ginjal, gangguan fungsi hati, penyakit saluran cerna, Banyak penelitian yang telah dilakukan menunjukkan hubungan yang signifikan antara kadar albumin yang rendah dengan peningkatan resiko komplikasi infeksi, lama rawat inap / LOS (Length Of Stay) di rumah sakit, tingkat kematian pada pasien baik pasien yang tidak memerlukan pembedahan maupun pasien pasca bedah. Penelitian pada tahun 1997 di rumah sakit di Afrika menunjukkan prevalensi malnutrisi berat sebanyak 17% dan malnutrisi sedang 77%.

C. Kasein

Protein susu memiliki protein-protein spesifik. Salah satunya adalah kasein. Kasein merupakan komponen terbesar dalam susu dan sisanya berupa whey protein. kadar kasein pada protein susu mencapai 80%. Kasein terdiri atas beberapa fraksi seperti alpha-casein, beta casein, dan kappa-casein. Kasein merupakan salah satu komponen organik yang melimpah dalam susu bersama dengan lemak dan laktosa. Kasein merupakan protein konjugasi antara protein dengan fosfat membentuk fosfoprotein. Kasein berupa serbuk amorf warna putih.

Dalam kaseintidak hanya terdiri dari zat-zat organik, melainkan mengandung juga zat anorganil seperti kalsium, fosfor, dan magnesium. Dalam keadaan murni, kasein berwarna putih seperti salju, tidak berbau, dan tidak mempunyai rasa yang khas. Kasein murni tidak larut dalam air dingin dan garam netral. Kasein terdispersi dalam air panas, basa, dan garam basa seperti natrium asetat, dan natrium oksalat.

Kasein dapat diendapkan oleh asam, enzim rennet, dan alkohol. Selain penambahan asam, pengendapan kasein susu juga dilakukan dengan penambahan renin, yaitu suatu enzim proteolitik yang diperoleh dari induk sapi betina. oleh karena itu, susu dapat dikoagulasikan (digumpalkan) oleh asam yang terbentuk di dalam susu sebagai aktivitas dari mikroba.

Kasein digunakan untuk sumber protein dalam tubuh. Sebagai suplai asam-asam amino essential.Secara komersial digunakan untuk bahan perekat, pelindung lapisan kertas, dan plastik kasein. selain itu pencernaan kasein di dalam tubuh sangat lambat, sehingga dapat mencegah penyusutan otot lebih baik daripada whey protein.

Pembahasan II : Protein HormonHormon diturunkan dari unsur-unsur penting ; hormon peptida dari protein, hormon steroid dari kolesterol, dan hormon tiroid serta katekolamin dari asam amino. Hormon-hormon ini bekerjasama dengan sistem saraf pusat sebagai fungsi pengatur dalam berbagai kejadian dan metabolisme dalam tubuh. Hormon peptida merupakan protein dengan beragam ukuran. Protein yang disintesis disisipkan ke dalam vesikel untuk sekresi, dilipat, dan dapat diproses melalui proteolisis atau modifikasi lain. Pelipatan ditentukan oleh rangkaian primer protein maupun oleh protein tambahan. Berbagai hormon juga dapat diproses pada tempat yang berbeda.

Sebagian besar protein diproses dalam granula sekretorik padat dari lintasan sekresi yang diatur. Pembelahan dari proinsulin menjadi insulin, prorenin menjadi renin, dan POMC menjadi peptidanya merupakan contoh-contohnya. Sebagian besar hormon polipeptida beredar pada konsentrasi rendah tak terikat dengan protein lain. Hormon peptida mempunyai waktu paruh yang pendek (beberapa menit) dalam sirkulasi, seperti yang terjadi dengan ACTH, insulin, glukagon, dan hormon pelepas (releasing hormone) . Walaupun kemungkinan terdapat sejumlah degradasi dari hormon oleh protease dalam sirkulasi, mekanisme utama dari degradasi hormon adalah pengikatan oleh reseptor permukaan sel hormon atau melalui tempat pengikatan-hormon permukaan sel non-reseptor, selanjutnya dengan ambilan ke dalam sel dan degradasi oleh enzim dalam membran sel atau di dalam sel.

A. Hormon Pertumbuhan

Growth Hormone adalah hormon peptida yang berbentuk protein. GH merangsang pertumbuhan , reproduksi sel dan regenerasi pada manusia dan binatang. GH terdiri dari 191 asam amino, polipeptida rantai tunggal yang disintesa, disimpan dan disekresikan oleh sel-sel somatotrop di area lateral kelenjar hipofise anterior. HGH ini terus dikeluarkan oleh Kelenjar Pituitary sejak dari kita kecil sampai seterusnya dan sepanjang hidup tubuh kita akan memerlukannya untuk pertumbuhan tubuh (khususnya ketika kita masih anak-anak), membantu dalam pertumbuhan tulang (sampai usia 25 tahun), memelihara kesehatan serta jaringan dan organ vital tubuh (jantung, hati, pankreas, limpa dan ginjal), mengaktifkan fungsi detoksifikasi (pembuangan racun dalam tubuh), dan lain sebagainya.

Hormon Pertumbuhan Manusia akan berkurang seiring dengan pertambahan usia. Pada umur 60 tahun volume Hormon Pertumbuhan hanya tinggal sebesar 25% jika dibandingkan dengan usia 21 tahun. Terlebih lagi jika pola hidup dan pola makan kita tidak sehat akan membuat proses penuaan jauh lebih cepat dari yang seharusnya. Pengurangan hormon pertumbuhan menyebabkan sistem metabolisme tubuh menurun serta munculnya gejala penuaan, seperti: daya ingat menurun, warna rambut berubah, kerutan-kerutan di wajah, stamina tidak prima, mudah lelah, sangat rentan terhadap penyakit, daya seksual menurun.

B. Hormon Insulin Insulin merupakan hormone peptide yang disekresikan oleh sel dari Langerhans pancreas. Fungsi insulin adalah untuk mengatur kadar normal glukosa darah. Insulin bekerja melalui memperantarai uptake glukosa seluler, regulasi metabolism karbohidrat, lemak, dan protein, serta mendorong pemisahan dan pertumbuhan sel melalui efek motigenik pada insulin (Wilcox, 2005). Insulin memiliki struktur dipeptida, yang terdiri dari rantai A dan B. Kedua rantai ini dihubungkan dengan jembatan sulfide yang menghubungkan struktur helix terminal N-C dari rantai A dengan struktur central helix dari rantai B. Insulin mengandung 51 asam amino, dengan berat molekul 5802. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino (Wilcox, 2005).

Insulin dikode oleh lengan pendek kromosom 117 dan disintesa oleh sel dari islet pancreas Langerhans sebagai proinsulin. Proinsulin disintesa di ribosom-Retikulum Endoplasma kasar dari mRNA sebagai pre-proinsulin. Pre-proinsulin dibentuk melalui sintesa signal peptide. Pelepasan signa peptida akan membentuk proinsulin di Retikulum Endoplasma. Vesikel sekretori akan mengirim proinsulin dari reticulum endoplasma ke badan golgi. Di badan golgi, proinsulin akan diberikan tambahan zink dan kalsium yang akan menyebabkan bentukan heksamer proinsulin yang tidak larut air. Enzim di luar badan golgi akan merubah proinsulin menjadi insulin dan C-peptide (Wilcox, 2005).

Sekresi insulin dapat dipengaruhi oleh perubahan pada transkripsi gen, translasi, modifikasi post-translasi di badan Golgi, dan factor-faktor lain yang mempengaruhi pelepasan insulin oleh granula sekretorik. Modifikasi jangka panjang dapat terjadi melalui perubahan pada jumlah sel dan differensiasinya. Glukosa mempengaruhi biosintesis dan sekresi insulin dengan beberapa cara. Asam amino, asam lemak, asetilkolin, pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP), glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP), glucagon-like peptide-1 (GLP-1) dan agonis yang lain juga berpengaruh pada proses biosintesis dan pelepasan insulin (Wilcox, 2005).

Peningkatan kadar glukosa menginduksi fase pertama dalam glucose-mediated insulin secretion yakni dengan pelepasan insulin yang baru saja disintesa dan penyimpanan dalam granula sekretorik sel . Masuknya glukosa ke dalam sel dideteksi oleh glukokinase, sehingga glukosa tadi difosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat (G6P). Proses ini membutuhkan ATP. Penutupan kanal K+-ATP-dependent mengakibatkan depolarisasi membrane plasma dan aktivasi kanal kalsium yang voltage-dependent yang menyebabkan peningkatan konsentrasi kalsium intraseluler. Peningkatan kadar kalsium inilah yang menyebabkan sekresi insulin.

Mediator lain yang berperan dalam pelepasan insulin adalah aktivasi fosfolipase dan protein kinase C (sebagai contoh oleh asetilkolin) serta rangsangan dari aktivitas adenil-siklase dan protein kinase-A sel . Mekanisme induksi sekresi insulin juga melibatkan aktivitas hormone, seperti vasoactive intestinal peptide (VIP), PACAP, GLP-1, dan GIP. Factor-faktor ini memegang peranan penting dalam fase kedua sekresi insulin, yakni pelepasan insulin baik yang baru saja disintesa maupun yang disimpan dalam granula sekretorik (Wilcox, 2005).

C. Hormon Paratiroid

Kelenjar paratiroid menghasilkan hormonparatiroid (parathyroid hormone, PTH) atauparahormon. Fungsi utama hormonparatiroid adalah mengatur kadar kalsium fosfat dalam darah. Tidak seimbangnya kalsium dan fosfat dalam darah akan mengakibatkan gangguan transmisi impuls saraf, kerusakan jaringan tulang, gangguan pertumbuhan tulang, dan tetani otot. Hormon paratiroid bekerja langsung pada tulang untuk meningkatkan resorpsi tulang dan memobilisasi Ca2+. Selain meningkatkan Ca2+ plasma dan menurunkan fosfat plasma, PTH meningkatkan ekskresi fosfat dalam urin.

Efekfosfaturik ini disebabkan oleh penurunan reabsorpsi fosfat di tubulus proksimal.PTH juga meningkatkan reabsorpsi Ca2+ di tubulus distal, walaupun ekskresi Ca2+biasanya meningkat pada hiperparatiroidisme karena terjadi peningkatan jumlahyang difiltrasi yang melebihi efek reabsorpsi. PTH juga meningkatkan pembentukan 1,25 dihidroksikolekalsiferol, metabolit vitamin D yang secara fisiologis aktif.Hormon ini meningkatkan absorpsi Ca2+ dari usus, tetapi efek ini tampaknya disebabkan hanya akibat stimulasi pembentukan 1,25 dihidroksikolekalsiferol.

Hormon paratiroid mempunyai dua efek pada tulang dalam menimbulkan absorpsikalsium dan fosfat. Pertama merupakan suatu tahap cepat yang dimulai dalam waktu beberapa menit dan meningkat secara progresif dalam beberapa jam. Tahapini diyakini disebabkan oleh aktivasi sel-sel tulang yang sudah ada (terutamaosteosit) untuk meningkatkan absorpsi kalsium dan fosfat.

Tahap yang kedua adalahtahap yang lebih lambat, dan membutuhkan waktu beberapa hari atau bahkanbeberapa minggu untuk menjadi berkembang penuh; fase ini disebabkan olehadanya proses proliferasi osteoklas, yang diikuti dengan sangat meningkatnyareabsorpsi osteoklastik pada tulang sendiri, jadi bukan hanya absorpsi garam fosfatkalsium dari tulang.

Pembahasan III : Protein TransportProtein transport adalah protein yang dapat mengikat dan membawa molekul atau ion yang khas dari satu organ ke organ lainnya. Contoh protein transport yang mudah adalah mioglobin yang menyimpan dan mendistribusikan oksigen ke dalam otot. Hemoglobin juga merupakan protein transport yang terdapat dalam sel darah merah. Hemoglobin dapat mengikat oksigen ketika darah melalui paru-paru. Oksigen dibawa dan dilepaskan pada jaringan periferi yang dapat dipergunakan untuk mengoksidasi nutrient (makanan) menjadi energi.A. Hemoglobin

Hemoglobin adalah metalprotein pengangkut oksigen yang mengandung besi dalam sel merah dalam darah mamalia dan hewan lainnya. Molekul hemoglobin terdiri dari globin, apoprotein dan empat gugus heme, suatu molekul organik dengan satu atom besi. Hemoglobin adalah protein yang kaya akan zat besi. Memiliki afinitas (daya gabung) terhadap oksigen dan dengan oksigen itu membentuk oxihemoglobin di dalam sel darah merah. Dengan melalui fungsi ini maka oksigen dibawa dari paru-paru ke jaringan-jaringan (Evelyn, 2009). Hemoglobin dapat diukur secara kimia dan jumlah Hb/100 ml darah dapat digunakan sebagai indeks kapasitas pembawa oksigen pada darah. Hemoglobin adalah kompleks protein-pigmen yang mengandung zat besi. Kompleks tersebut berwarna merah dan terdapat didalam eritrosit.

Orang dewasa normal membentuk HbA dengan kadar 95% dari seluruh hemoglobin.Sisanya terdiri dari HbA2 yang kadarnya tidak lebih dari 4% dan HbF (foetus) dengan kadaryang senantiasa menurun sampai usia 6 bulan hingga hanya mencapai kadar kurang dari 1%.Tetramer globin HbA terdiri dari 2 rantai alfa dan 2 rantai beta (aa/), HbA2 terdiri dari 2 rantaialfa dan 2 rantai delta (aa/dd), dan HbF terdiri dari 2 rantai alfa dan 2 rantai gamma. (AVHoffbrand, 1987). Di sisi lain, sintesis heme terjadi dalam mitokondria yang dimulai dengankondensasi glisin dan suksinil koenzim A di bawah aksi enzim kunci delta-amino laevulinic acid(ALA)-sintetase yang membatasi kecepatan reaksi. Piridoksal fosfat (vitamin B6) adalahkoenzim untuk reaksi ini. Pada akhirnya, protoporfirin yang terbentuk bergabung dengan besiuntuk membentuk heme yang masing-masing molekulnya bergabung dengan rantai globin.

Tetramer 4 rantai globin dengan gugus heme-nya membangun molekul hemoglobin. (Daryl K.Granner, 2003). Setiap atom besi dapat berikatan secara reversibel dengan 1 molekul O2 ;dengan demikian, setiap molekul Hb dapat mengangkut empat O2. Selain mengangkut O2,hemoglobin juga dapat berikatan dengan zat-zat lain, seperti karbondioksida serta ion hydrogenasam (H+) dari asam karbonat yang terionisasi (reaksi penyangga). Dengan demikian, Hbberperan penting dalam pengangkutan O2 sekaligus ikut serta dalam pengangkutan CO2 danmenentukan kapasitas penyangga dari darah. (Lauralee Sherwood, 2001).

B. Myoglobin

Mioglobin (BM 16700, disingkat Mb) merupakan protein pengikat oksigenyang relatif sederhana, ditemukan dalam konsentrasi yang besar pada tulang danotot jantung, membuat jaringan ini berwarna merah yang berfungsi sebagaipenyimpan oksigen dan sebagai pembawa oksigen yang meningkatkan lajutransport oksigen dalam sel otot. Mamalia yang menyelam seperti ikan paus yangmenyelam dalam waktu lama, memiliki mioglobin dalam konsentrasi tinggi dalamototnya. Protein seperti mioglobin juga banyak ditemukan pada organisme seltunggal.Mioglobin merupakan polipeptida tunggal dengan 153 residu asam aminodan satu molekul heme. Komponen protein dari mioglobin yang disebut globin,merupakan rantai polipeptida tunggal yang berisi delapan -heliks (Gambar 1).Sekitar 78% residu asam amino dariprotein ditemukan dalam -heliks ini.

Pembahasan IV : Protein PergerakanSebagian besar pergerakan seluler dihasilkan oleh protein motor yang berhubungan dengan komponen sitoskeleton, baik mikrofilamen maupun mikrotubul. Seperti yang telah disebutkan, myosin merupakan protein motor yang bekerja dengan mikrofilamen aktin pada kontraksi otot. Dua protein motor yang lain, dinein dan kinesin, menghasilkan pergerakan di sepanjang mikrotubul. Protein motor menggunakan energi untuk menghasilkan pergerakan. Suplai energi ini disediakan oleh fosfat dari molekul energi, ATP.A. Aktin

Filamen-filamen tebal pada vertebrata (makhluk hidup bertulang belakang) hampirsebagian besar tersusun dari sejenis protein yang disebut Miosin. Molekul miosin terdiri darienam rantai polipeptida yang disebut rantai berat dan dua pasang rantai ringan yang berbeda(disebut rantai ringan esensial dan regulatori, ELC dan RLC). Miosin termasuk protein yangkhusus karena memiliki sifat berserat (=fibrous) dan globular. Struktur tersebut dapat dilihatpada gambar 3. Secara umum, molekul miosin dapat dilihat sebagai segmen berbentuk batang sepanjang1600 Angstrom dengan dua kepala globular. Miosin hanya berada dalam wujud molekul-molekul tunggal dengan kekuatan ioniknya yang lemah. Bagaimanapun juga, protein-protein ini berkaitansatu sama lain menjadi struktur yang dapatdilihat pada gambar 4.Struktur tersebut ialah struktur dari filamen tebal yang telah dibicarakan sebelumnya. Pada struktur itu, filamen tebal merupakan suatu bentuk yang bipolar dengan kepala-kepalamiosin yang menghadap tiap-tiap ujung filamen dan menyisakan bagian tengah yang tidakmemiliki kepala satupun (=bare zone / jalur kosong).

Kepala kepala miosin itulah yangmerupakan wujud dari cross-bridges dalam perhubungannya dengan miofibrilmiofibril.Sebenarnya, rantai berat miosin berupa sebuah ATPase yang menghidrolisis ATP menjadi ADPdan Pi dalam suatu reaksi yang membuat terjadinya kontraksi otot. Jadi, otot merupakan alatuntuk mengubah energi bebas kimia berupa ATP menjadi energi mekanik. Sementara itu, fungsirantai ringan miosin diyakini sebagai modulator aktivitas ATPase dari rantai berat yangbersambungan dengannya.Di tahun 1953, Andrew Szent-Gyorgi menunjukkan bahwa miosin yang diberi tripsinsecukupnya akan memecah miosin menjadi dua fragmen (Gambar 5) yaitu Meromiosin ringan(LMM) dan Meromiosin berat (HMM). HMM dapat dipecah dengan papain menjadi dua bagianlagi yaitu dua molekul identik dari subfragmen-1 (S1) dan sebuah subframen-2 (S2) yangberbentuk mirip batang.

B. Aktin, Tropomosin, dan Troponin

Komponen penyusun utama filamen tipis ialah Aktin. Aktin merupakan proteineukariotik yang umum, banyak jumlahnya, dan mudah didapati. Aktin didapati dalam wujudmonomer-monomer bilobal globular yang disebut G-aktin yang secara normal mengikat satumolekul ATP untuk tiap-tiap monomer. G-aktin itu nantinya akan berpolimerisasi untukmembentuk fiber-fiber yang disebut F-aktin. Polimerisasi ini merupakan suatu proses yangmenghidrolisis ATP menjadi ADP dengan ADP yang nantinya terikat pada unit monomer F-aktin. Sebagai hasilnya, F-aktin akan membentuk sumbu rantai utama dari filamen tipis denganstruktur yang tergambar pada gambar 6. Tiap-tiap unit monomer F-aktin mampu mengikat sebuah kepala miosin (S1) yang adapada filamen tebal. Mikrograf elektron juga menunjukkan bahwa F-aktin merupakan deretanmonomer terkait dengan urutan kepala ekor-kepala. Maka dari itu, F-aktin memiliki wujud yangpolar. Semua unit monomer F-aktin memiliki orientasi yang sama dilihat dari sumbu fiber.Filamen-filamen tipis itu juga memiliki arah yang menjauhi disk Z. Sehingga kumpulan-kumpulan filamen tipis yang menjulur pada kedua sisi disk Z itu memiliki orientasi yangberlawanan. Komposisi miosin dan aktin masing-masing sebesar 60-70% dan 20- 25% dariprotein total pada otot. Sisa protein lainnya berkaitan dengan filamen tipis yakni Tropomiosindan Troponin. Troponin terdiri dari tiga subunit yaitu TnC (protein pengikat ion Ca), TnI(protein yang mengikat aktin), dan TnT (protein yang mengikat tropomiosin). Dari sini, dapatdisimpulkan bahwa kompleks tropomiosin - Troponin mangatur kontraksi otot dengan cara mengontrol akses cross-bridges S1 pada posisiposisipengikat aktin.

C. Dinein dan Kinesin

Dinein adalah protein motor di dalam sel yang mengubah energi kimia yang terkandung di dalam ATP menjadi energi mekanis gerakan. Dinein mengangkut berbagai muatan sel melalui mikrotubulus sitoskeleton menuju ujung negatif mikrotubulus, yang biasanya mengarah ke inti sel, berkebalikan dengan arah gerakan kinesin. Dinein dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu dinein sitoplasma dan dinein aksonema. Molekul dinein merupakan kompleks protein yang tersusun dari subunit polipeptida.

Dinein adalah kompleks protein multi-subunit yang memiliki gugus yang berperan sebagai ATPase sehingga bertanggung jawab terhadap terjadinya hidrolisis ATP agar dapat memulai suatu gerakan. Merupakan kelompok protein motor mikrotubulus yang bergerak ke arah ujung negatif (minus end) yang tersusun atas 2 atau 3 rantai tebal (yang termasuk motor domain) dan berhungan dengan beberapa macam rantai tipis.

Berdasarkan struktur dan fungsinya, dinein terbagi dalam dua kelas yaitu: dinein sitoplasmik (cytoplasmic dynein) dan dinein aksonemal (axonemal dynein). Dinein aksonemal memiliki rantai tebal heterodimer dan homodimer dengan 2 atau 3 motor domain kepala dan bertanggung jawab untuk pergerakan mikrotubulus (sliding movement) seperti pada silia dan flagella. Dinein sitoplasmik memiliki rantai tebal homodimer dengan 2 motor domain sebagai kepala dan berperan penting pada mitosis, polarisasi sel, transpor vesikel dan organel (transpor intraseluler) serta mengarahkan perpindahan sel, seperti untuk lokalisasi apparatus golgi ke bagian tengah sel.Pembahasan IV : Protein Katalis (Enzim)Enzim merupakan biokatalisator/katalisator organik yang diproduksi oleh makhluk hidup untuk mengkatalisis dan mengendalikan reaksi kimia yang penting dalam tubuh makhluk hidup tersebut. Berbeda dengan katalisator biasa, enzim mempunyai spesifisitas katalitik yang tinggi yang ditentukan oleh gugus fungsi pada situs aktifnya. Enzim hanya mengkatalisis reaksi secara termodinamika, yaitu berdasarkan pelepasan energi bebas. Katalisator ini terlibat dalam reaksi, tetapi kemudian kembali ke struktur asalnya (Trevor, 1985).Enzim terdiri dari bagian protein dan bagian non protein. Bagian protein enzim yang disebut apoenzim sangat menentukan fungsi biokatalisator dari enzim. Bagian ini akan rusak pada suhu terlampau panas atau bersifat termolabil. Bagian non protein dari enzim disebut kofaktor atau gugus prostetik, yang dapat berupa senyawa organik (koenzim) atau senyawa non organik, seperti ion-ion logam. Gugus prostetik ini berukuran kecil, tahan panas (termostabil), dan diperlukan enzim untuk aktivitas katalitiknya. Gabungan kedua bagian ini membentuk haloenzim, yaitu bentuk enzim yang sempurna dan aktif (Bergmeyer, 1984).Enzim bekerja dengan dua cara, yaitu menurut Teori Kunci-Gembok (Lock and KeyTheory) dan Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit Theory).Menurut teorikunci-gembok, terjadinya reaksi antara substrat dengan enzim karena adanya kesesuaianbentuk ruang antara substrat dengan situs aktif (active site) dari enzim, sehingga sisi aktifenzim cenderung kaku. Substrat berperan sebagai kunci masuk ke dalam situs aktif, yangberperan sebagai gembok, sehingga terjadi kompleks enzim-substrat. Pada saat ikatankompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi akan dilepas dan enzim akankembali pada konfigurasi semula. Berbeda dengan teori kunci gembok.Menurut teori kecocokan induksi reaksi antara enzim dengan substrat berlangsung karenaadanya induksi substrat terhadap situs aktif enzim sedemikian rupa sehingga keduanyamerupakan struktur yang komplemen atau saling melengkapi. Menurut teori ini situs aktiftidak bersifat kaku, tetapi lebih fleksibel.Berdasarkan sistem penamaan enzim internasional dari IUB (International Union of Biochemistry), enzim dapat digolongkan dalam enam golongan berdasarkan reaksi yang dikatalisisnya (Lehningher, 1995), yaitu:1. OksidoreduktaseOksidoreduktase (dehidrogenase atau oksidase) mengkatalisis reaksi oksidasi reduksi, seperti glukosa oksidase, alkohol dehidrogenase dan piruvat hidrogenase.2. TransferaseTransferase mengkatalisis pemindahan suatu gugus tertentu, seperti transmetilase, transaldolase, dan transketolase.3. HidrolaseHidrolase berperan dalam reaksi hidrolisis, seperti protease, amilase, selulase, pektinase, dan maltase.4. Liase Liase mengkatalisis penghilangan gugus tertentu dari substrat dengan atau tanpa melalui proses hidrolisis atau melalui pemutusan ikatan rangkap. Contoh: piruvat dekarboksilase.5. IsomeraseIsomerase adalah semua enzim yang mengkatalisis reaksi isomerisasi, seperti alanin rasemase.

6. LigaseLigase berperan dalam reaksi pembentukan ikatan kimia, termasuk diantaranya enzim-enzim yang mengkatalisis pembentukan ikatan C-O, C-S, C-N, dan C-C. Contoh: tiokinase.Enzim protease merupakan biokatalisator untuk reaksi pemecahan protein menjadi oligopeptida atau asam-asam amino. Enzim-enzim ini bekerja mengkatalisis reaksi hidrolisis, yaitu reaksi yang melibatkan air pada ikatan spesifik dengan substrat, sehingga juga dapat digolongkan sebagai enzim hidrolase. Protease dinamakan juga peptidase, karena memecah ikatan peptida pada rantai polipeptida (Fuadi, 2007). Ada dua macam peptidase, yaitu endopeptidase dan eksopeptidase. Endopeptidase adalah enzim yang mengkatalisis pemecahan ikatan peptida pada bagian dalam rantai polipeptida. Eksopeptidase adalah enzim yang mengkatalisis pemecahan ikatan peptida pada ujung rantai polipeptida (Wirahadikusumah, 1989).Protease dapat dihasilkan secara ekstraseluler (protease disekresikan ke luar sel atau ke lingkungannya) dan secara intraseluler (protease berada dalam sel). Pada protease ekstraseluler, enzim bekerja di luar sel mikroorganisme tanpa perlindungan membran dan dinding sel, sehingga harus memiliki kestabilan yang tinggi terhadap berbagai pengaruh kimia dan fisika. Karakteristik ini menyebabkan protease ekstraseluler dapat digunakan dalam berbagai proses industri (Doi and McGloughlin, 1992).

Pembahasan V : Protein SrukturalProtein struktural, jenis protein ini berperan untuk menyangga atau membangun struktur biologi makhluk hidup. Misalnya kolagen adalah protein utama dalam urat dan tulang rawan yang memiliki kekuatan dan liat. Persendian mengandung protein elastin yang dapat meregang dalam dua arah. Jenis lain adalah kuku, rambut dan bulu-buluan merupakan protein keratin yang liat dan tidak larut dalam air.A. Keratin

Keratin merupakan protein yang kaya akan asam amino bersulfur yaitu sistin. Diantara asam amino sistin terdapat ikatan disulfida yang menghubungkan kedua asam amino tersebut. Keratin adalah protein yang tidak reaktif secara kimiawi dan tahan lama secara mekanik, terdapat dalam semua vertebrata tingkat tinggi. Keratin adalah protein yang berfungsi untuk melindungi jaringan epitel dari kerusakan dan tegangan yang mengganggu lapisan sel tersebut.

B. Kolagen

Protein dalam badan manusia dibentuk oleh 20 asid amino. Beberapa asam amino bergabung untuk membentuk rantai peptida; satu atau beberapa peptida membentukan protein. 3 rantai polipeptida kolagen bergabung membentuk Kolagen. (Gambar 2) Struktur yang unik membagi fungsi yang sangat khusus kepada Kolagen. Beberapa fungsi kolagen :

1. Membentuk rangkaian organ-organ:

Kolagen merupakan pelekat di antara sel-sel. Bentuknya yang unik, memberi sokongan dan menyambung sel-sel untuk membentuk bentuk rangkaian organ - organ, menjadikan ia kuat dan elastik. (Gambar 6)

2. Alam yang sesuai untuk kehidupan sel-sel:Struktur serat Kolagen yang unik manjadikan ia tingkap di antara sel-sel dan dunia luar. Metabolisme sel-sel di seluruh badan memerlukan nutrisi, oksigen dan pembuangan sisa melalui serat Kolagen. (Gambar 7) Jika grid serat Kolagentidak normal (penuaan metabolisme Kolagen menyebabkan banyak cabang yang melekat satu sama lain), maka pengangkutan nutrisi dan pembuangan sisa akan terganggu, melambatkan metabolisme sel-sel, mempengaruhi kesehatan semua bagian badan.

C. Elastin

Elastin adalah protein ekstraseluler yang memiliki sifat elastisitas bagi jaringan atau organ. Elastin banyak terdapat pada organ-organ yang mengandalkan elastisitas pada sistem kerjanya, sepertipembuluh darah, otot, paru-paru dan kulit. Salah satu jenis protein pada elastin adalah tropoelastin.

Protein ini mempu membentuk ikatan antar asam aminonya secara fisiologis atau disebut sebagaiikatan rantai samping intermolekuler. Hal inilah yang menyebabkan elastin memiliki waktu paruhhingga 70 tahun dan merupakan satu-satunya jenis protein yang paling stabil. Regenerasi jaringan dapat dipengaruhi oleh kehadiran molekul-molekul, terutama induksisintesis elastin yang dapat mempercepat penyembuhan jaringan karena ini merupakan elemen kunci .Namun, kehadiran elastin (peptida) juga dapat mengakibatkan efek samping, yaitu matriks metalloproteinase yang berperan secara tidak langsung dalam perkembangan tumor.

D. Tubulin

Tubulin adalah suatu dimer protein pada sel yang berpoli-merisasi ke pembentukan mikrotubula. Mikrotubula yang terdiri atas -tubulin dan -tubulin, merupakan bagian utama pada aparat mitosis termasuk spindle fibre yang memungkinkan kromosom terpisah selama pembelahan sel (Copping 2002). Tubulin dapat berpolimerisasi membentuk mikrotubulus. Percobaan polimerisasi dapat dibuat dengan campuran tubulin, larutan penyangga, dan GTP pada suhu 37 C. Dalam tahapannya, jumlah polimer mikrotubulus mengikuti kurva sigmoid.

Pada fase lag, tiap molekul tubulin berasosiasi untuk membentuk agregat yang agak stabil. Beberapa di antaranya berlanjut membentuk mikrotubulus. Saat elongasi, tiap subunit berikatan dengan ujung ujung mikrotubulus. Saat fase plato, (mirip fase log pada pembelahan sel), polimerisasi dan depolimerisasi berlangsung secara seimbang karena jumlah tubulin bebas yang ada pas-pasanMikrotubula atau mikrotubulus adalah tabung yang disusun dari mikrotubulin. bersifat lebih kokoh dari aktin, mikrotubulus mengatur posisi organel di dalam sel. Mikrotubulus memiliki dua ujung: ujung negatif yang terhubung dengan pusat pengatur mikrotubulus, dan ujung positif yang berada di dekat membran plasma. Organel dapat meluncur di sepanjang mikrotubulus untuk mencapai posisi yang berbeda di dalam sel, terutama saat pembelahan sel.

Pembahasan V : Protein ReseptorSebagian besar reseptor sinyal merupakan protein membran plasma. Reseptor ini menyalurkan informasi dari lingkungan ekstraselular ke bagian dalam sel dengan berubah bentuk atau mengumpul ketika ligan (sinyal) melekat. Reseptor membran bekerja dengan tiga tipe utama: reseptor terkait protein G, reseptor tirosin-kinase, dan reseptor saluran ion. A. Reseptor Terkait Protein GReseptor tergandeng protein G yang merupakan satu rantai polipeptida tunggal, yang keluar masuk menembus membran sel sampai tujuh kali sehingga dikatakan memiliki tujuh transmembran. Dari bentuknya, reseptor tergandeng protein G merupakan suatu rantai polipeptida tunggal yang melewati membran sebanyak tujuh kali. Reseptor ini terutama mengaktivasi rangkaian peristiwa yang mengubah konsentrasi satu atau lebih suatu molekul signaling intraseluler atau yang disebut second messenger untuk menimbulkan respons seluler. Beberapa second messenger yang terlibat dalam transduksi signal melalui reseptor ini adalah siklik AMP (cAMP), protein kinase A (PKA), Diasil gliserol (DAG), Inositol trifosfat (IP3), protein kinase C (PKC), dan kalsium (Ca++). Dalam kondisi tidak ada sinyal ekstraselular, ketiga protein berada dalam keadaan inaktif. Protein G inaktif memiliki satu molekul GDP yang terikat padanya. Datangnya sinyal menyebabkan reseptor berubah bentuk dan mengikat protein G. GDP digantikan GTP dan protein G aktif mengikat pada dan mengatifkan enzim. Protein G meninggalkan enzim sambil menghidrolisis GTP nya. Ketiga protein pun siap digunakan kembali B. Reseptor Tirosin Kinase

Saat tidak ada sinyal ekstraselular, reseptor T-K berupa polipeptida tunggal, bagian ekstraselular protein dihubungkan oleh heliks . Bagian protein ini bertanggung jawab untuk aktivitas tirosin- kinase reseptor, dan juga memiliki sederetan asam amino tirosin. Ketika molekul sinyal melekat pada tempat pengikatan, dua polipeptida akan mengumpul membentuk dimer. Dengan menggunakan ATP, daerah tirosin-kinase memfosforilasi tirosin pada polipeptida lain. Setelah teraktivasi secara sepenuhnya, protein reseptor dapat mengikat protein intraselular spesifik.

Protein yang teraktivasi mengawali transduksi sinyal yang menimbulkan respon selular spesifik. Ketika molekul sinyal melekat pada tempat pengikatan, dua polipeptida akan mengumpul membentuk dimer. Dengan menggunakan ATP, daerah tirosin-kinase memfosforilasi tirosin pada polipeptida lain. Setelah teraktivasi secara sepenuhnya, protein reseptor dapat mengikat protein intraselular spesifik. Protein yang teraktivasi mengawali transduksi sinyal yang menimbulkan respon selular spesifik

C. Reseptor Saluran Ion

Reseptor sinyal ini merupakan protein transmembran dalam membran plasma yang membuka untuk membiarkan aliran dari jenis ion spesifik melintasi membran ketika molekul sinyal spesifik terikat pada sisi ekstrakurikuler protein tersebut. Fungsi reseptor saluran ion mempengaruhi aktivitas intrasel melalui pengaturan perpindahan molekul-molekul kecil seperti ion kalium dan natrium melintasi membran sel.

Pembahasan VI: Protein Pertahanan