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 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. 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. Bila dilihat dari stuktur kristalnya, satu monomer ferritin mempunyai lima helix penyusun yaitu 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 katalisis pembentukan 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.Asupan zat besi yang masuk kedalam tubuh kita kira - kira 10 20 mg setiap harinya, tapi hanya 1 2 mg atau 10% saja yang di absorbsi oleh tubuh. 70% dari zat besi yang di absorbsitadi di metabolisme oleh tubuh 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.

Bagan 1. Struktur FerritinSumber : https://www.chemistry.wustl.edu

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 osmotik 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 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. 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.

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 kasein tidak hanya terdiri dari zat-zat organik, melainkan mengandung juga zat anorganik 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. Kasein digunakan untuk sumber protein dalam tubuh, sebagai suplai asam-asam amino esential dan 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 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 peptida yang disekresikan oleh sel dari Langerhans pankreas. Fungsi insulin adalah untuk mengatur kadar normal glukosa darah. Insulin bekerja melalui memperantarai pengangkutan glukosa seluler, regulasi metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein, serta mendorong pemisahan dan pertumbuhan sel melalui efek motigenik pada insulin. Insulin memiliki struktur dipeptida, yang terdiri dari rantai A dan B. Kedua rantai ini dihubungkan dengan jembatan sulfida 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).

Sekresi insulin dapat dipengaruhi oleh perubahan pada transkripsi gen, translasi, modifikasi post-translasi di badan Golgi, dan faktor-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.

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 membran 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 .

Bagan 2. Mekanisme Kerja Hormon InsulinSumber : https:// www.precisionnutrition.com

C. Hormon Paratiroid

Kelenjar paratiroid menghasilkan hormonparatiroid (parathyroid hormone, PTH) atauparat hormon. 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.

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

Tahap yang kedua adalah tahap 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 fosfat kalsium 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 metal protein 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.

Tetramer 4 rantai globin dengan gugus heme-nya membangun molekul hemoglobin.. 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 hidrogen asam (H+) dari asam karbonat yang terionisasi (reaksi penyangga). Dengan demikian, Hb berperan penting dalam pengangkutan O2 sekaligus ikut serta dalam pengangkutan CO2 dan menentukan kapasitas penyangga dari darah.

B. Myoglobin

Mioglobin (BM 16700, disingkat Mb) merupakan protein pengikat oksigen yang relatif sederhana, ditemukan dalam konsentrasi yang besar pada tulang dan otot jantung, membuat jaringan ini berwarna merah yang berfungsi sebagai penyimpan oksigen dan sebagai pembawa oksigen yang meningkatkan laju transport 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 sel tunggal. Mioglobin merupakan polipeptida tunggal dengan 153 residu asam amino dan satu molekul heme. Komponen protein dari mioglobin yang disebut globin,merupakan rantai polipeptida tunggal yang berisi delapan heliks. Sekitar 78% residu asam amino dariprotein ditemukan dalam -heliks ini.

Bagan 3. Pengikatan Oksigen oleh HemoglobinSumber : https://www. withfriendship.com

Pembahasan IV : Protein PergerakanSebagian besar pergerakan seluler dihasilkan oleh protein motor yang berhubungan dengan komponen sitoskeleton, baik mikrofilamen maupun mikrotubul. Miosin 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. Miosin

Filamen-filamen tebal pada vertebrata hampirsebagian besar tersusun dari sejenis protein yang disebut Miosin. Molekul miosin terdiri dari enam 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 yang khusus karena memiliki sifat berserat (=fibrous) dan globular. Struktur tersebut dapat dilihatpada. 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. 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 yang merupakan wujud dari cross-bridges dalam perhubungannya dengan miofibril - miofibril. Sebenarnya, rantai berat miosin berupa sebuah ATPase yang menghidrolisis ATP menjadi ADPdan Pi dalam suatu reaksi yang membuat terjadinya kontraksi otot. Jadi, otot merupakan alat untuk mengubah energi bebas kimia berupa ATP menjadi energi mekanik. Sementara itu, fungsi rantai ringan miosin diyakini sebagai modulator aktivitas ATPase dari rantai berat yangbersambungan dengannya. Di tahun 1953, Andrew Szent-Gyorgi menunjukkan bahwa miosin yang diberi tripsin secukupnya akan memecah miosin menjadi dua fragmen yaitu Meromiosin ringan(LMM) dan Meromiosin berat (HMM). HMM dapat dipecah dengan papain menjadi dua bagian lagi 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 protein eukariotik 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. 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. 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 posisi -posisipengikat aktin.

Bagan 4. Mekanisme Kerja Aktin dan MiosinSumber : https://www. scholar.vt.edu

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 adalah kompleks protein multi-subunit yang memiliki gugus yang berperan sebagai ATPase sehingga bertanggung jawab terhadap terjadinya hidrolisis ATP agar dapat memulai suatu gerakan. Dinein 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. 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.Enzim bekerja dengan dua cara, yaitu menurut Teori Kunci-Gembok (Lock and KeyTheory) dan Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit Theory).Menurut teori kunci-gembok, terjadinya reaksi antara substrat dengan enzim karena adanya kesesuaian bentuk ruang antara substrat dengan situs aktif (active site) dari enzim, sehingga sisi aktifenzim cenderung kaku. Substrat berperan sebagai kunci masuk ke dalam situs aktif, yang berperan sebagai gembok, sehingga terjadi kompleks enzim-substrat. Pada saat ikatan kompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi akan dilepas dan enzim akankembali pada konfigurasi semula

Bagan 5. Cara Kerja EnzimSumber : https:// www.mrschutz.comMenurut 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. Ada dua macam peptidase, yaitu endo peptidase 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.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.

Pembahasan V : Protein SrukturalProtein struktural 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 asam amino. Beberapa asam amino bergabung untuk membentuk rantai peptida; satu atau beberapa peptida membentukan protein. 3 rantai polipeptida kolagen bergabung membentuk 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.

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. Jika grid serat Kolagen tidak normal (penuaan metabolisme Kolagen menyebabkan banyak cabang yang melekat satu sama lain), maka pengangkutan nutrisi dan pembuangan sisa akan terganggu, melambatkan metabolisme sel-sel, serta mempengaruhi kesehatan semua bagian badan.

Bagan 7. Perbedaan antara Kolagen yang berumur Muda (Atas) dengan yang Berumur Tua (Bawah).Sumber : https://www. collagen-science.html

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, seperti pembuluh 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.

D. Tubulin

Tubulin adalah suatu dimer protein pada sel yang berpoli-merisasi ke pembentukan mikrotubula. Mikrotubula atau mikrotubulus adalah tabung yang disusun dari mikrotubulin. 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.

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 lag pada pembelahan sel), polimerisasi dan depolimerisasi berlangsung secara seimbang karena jumlah tubulin bebas yang ada pas-pasan.

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 trans membran. 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

Bagan 8. Struktur Protein GSumber : https:// www.rcsb.orgB. 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.

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 PertahananA. Sistem Pertahanan Tubuh Nonspesifik

1. Pertahanan Tubuh Nonspesifik Eksternal Merupakan pertahanan pertama yang berperan penting dalam menahan benda asing seperti bakteri. Diantaranya kulit, membrane mukosa dan sekresi dari kulit dan membrane mukosa.

2. Pertahanan Tubuh Nonspesifik Internal Merupakan garis pertahanan kedua, jika pertahanan pertama dapat ditembus. Diantaranya sel darah putih fagositik, protein anti mikroba, dan respon peradangan.B. Sistem Pertahanan Tubuh Spesifik 1. Struktur Sistem Kekebalan Tubuh a. Limfosit B Limfosit B dibentuk di sumsum tulang. Limfosit B memiliki reseptor pada permukaannya, yaitu tempat dimana antigen dapat berikatan. Respon limfosit B terhadap antigen memiliki dua tahap :- Respon imun primer : ketika limfosit B pertama kali bertemu dengan suatu antigen, antigen ini akan berikatan pada reseptor di permukaan dan menstimulasi limfosit B. Beberapa limfosit B akan berubah menjadi sel-sel pengingat (memory cells), yang akan mengingat antigen spesifik tersebut, dan sebagian lagi berubah menjadi sel-sel plasma. Sel-sel plasma menghasilkan antibodi spesifik untuk antigen tersebut. Pada paparan pertama dengan suatu antigen, antibodi spesifik akan diproduksi dalam jumlah cukup setelah beberapa hari. Demikian sebab mengapa respon imun primer bersifat lambat.- Respon imun sekunder : Setelah paparan pertama dengan antigen, setiap kali limfosit B bertemu kembali dengan antigen tersebut, sel-sel pengingat akan dengan cepat mengenali antigen dan kemudian limfosit B akan bertambah banyak, berubah menjadi sel-sel plasma, dan menghasilkan antibodi. Respon imun sekunder bersifat cepat dan sangat efektif.b. Limfosit TLimfosit T diproduksi di kelenjar thymus. Disana, mereka belajar bagaimana cara membedakan dirinya dengan yang bukan dirinya. Hanya limfosit T yang tidak menyerang molekul antigen diri sendiri saja yang dapat berkembang menjadi matang dan menginggalkan kelenjar thymus. Tanpa proses ini, limfosit T dapat menyerang sel-sel dan jaringan tubuh.Limfosit T dewasa disimpan di organ limfoid sekunder, yaitu kelenjar getah bening, limpa, tonsil, usus buntu, dan plak Peyer di usus halus. Sel-sel ini kemudian masuk ke dalam aliran darah dan sistem limfatik. Ketika limfosit T bertemu dengan sel asing atau sel abnormal untuk pertama kalinya, limfosit T akan teraktifasi untuk mencari sel-sel asing atau abnormal tersebut, misalnya bakteri atau sel-sel yang terinfeksi oleh virus tertentu.Terdapat beberapa jenis limfosit T:- Sel T Pembunuh (Cytotoxic / Killer T Cells)Killer T Cellsberikatan dengan sel-sel asing atau abnornal dan membunuh sel-sel tersebut dengan membuat lubang pada membran sel dan memasukan enzim tertentu ke dalam sel asing/abnormal tersebut.- Sel T Pembantu (Helper T Cells)Helper T Cellsberfungsi untuk membantu sel-sel imun lain, misalnya membantu limfosit B dalam menghasilkan antibodi untuk melawan antigen asing, atau membantu mengaktifkanKiller T Cellsuntuk membunuh sel asing.- Sel T Penekan (Suppressor T Cells)Sel-sel ini menghasilkan suatu zat yang membantu mengakhiri respon imun dan juga mencegah terjadinya respon imun tertentu yang berbahaya.Limfosit T terkadang, untuk sebab yang belum diketahui sepenuhnya, tidak dapat membedakan dirinya dengan yang bukan dirinya. Hal ini menyebabkan gangguan autoimun, dimana tubuh menyerang jaringan tubuhnya sendiri.c. AntibodiKetika limfosit B bertemu dengan antigen, limfosit B akan terstimulasi untuk berkembang menjadi sel plasma atau sel pengingat (memory B cell). Sel plasma kemudian akan menghasilkan antibodi (yang disebut juga immunoglobulin-Ig). Antibodi melindungi tubuh dengan berbagai cara, yaitu membantu fagosit mencerna antigen, menonaktifkan zat-zat racun yang dihasilkan oleh bakteri, menyerang bakteri dan virus secara langsung, dan mengaktifkan sistem komplemen. Antibodi penting untuk melawan infeksi bakteri dan jamur tertentu. Antibodi juga dapat membantu melawan infeksi virus.Terdapat lima struktur yang menentukan pengelompokan antibodi :Ig M: dihasilkan ketika terpapar dengan suatu antigen untuk pertama kalinya. Respon imun yang dipicu oleh paparan suatu antigen untuk pertama kalinya disebut respon imun primer. Ig M berikatan dengan antigen, kemudian mengaktifkan sistem komplemen dan membuat antigen lebih mudah untuk dicerna. Normalnya Ig M terdapat di dalam aliran darah dan bukan di jaringan tubuh.Ig G: dihasilkan dalam jumlah besar ketika antibodi terpapar lagi dengan antigen tertentu. Antibodi yang dihasilkan (terutama Ig G) lebih banyak, lebih cepat, dan lebih efektif daripada yang dihasilkan oleh respon imun primer, keadaan ini disebut respon imun sekunder. Ig G memberi perlindungan terhadap infeksi bakteri, virus, jamur, dan zat-zat berbahaya lainnya. Ig G terdapat dalam aliran darah dan jaringan-jaringan tubuh. Ig G merupakan satu satunya antibodi yang dapat masuk melalui plasenta dari ibu ke janin. Ig G ibu memberi perlindungan terhadap janin dan bayi sampai sistem kekebalan tubuh bayi dapat menghasilkan antibodinya sendiri. Selain itu, Ig G merupakan antibodi yang paling sering digunakan untuk pengobatan.Ig A: antibodi ini membantu pertahanan tubuh dari serangan mikroorganisme pada permukaan tubuh yang dilapisi membran mukosa, seperti hidung, mata, paru-paru, dan saluran pencernaan. Ig A terdapat dalam aliran darah, kolostrum (cairan yang dihasilkan payudara pada beberapa hari pertama setelah melahirkan, sebelum air susu dibentuk), dan pada sekret yang dihasilkan oleh membran mukosa. Ig E: merupakan antibodi yang memicu terjadinya reaksi alergi segera. Ig E berikatan dengan basofil (salah satu jenis sel darah putih) di dalam aliran darah dan dengan sel mast pada jaringan tubuh. Ketika basofil atau sel mast dengan Ig E berikatan dengan alergen (yaitu suatu antigen yang menyebabkan timbulnya reaksi alergi), maka basofil atau sel mast akan melepaskan zat-zat (seperti histamin) yang menyebabkan peradangan dan kerusakan pada jaringan-jaringan sekitarnya. Karena hal tersebut, Ig E merupakan satu-satunya golongan antibodi yang sepertinya lebih banyak memberi efek buruk daripada efek baik bagi tubuh. Meskipun begitu, Ig E membantu pertahanan tubuh terhadap infeksi parasit tertentu yang sering terjadi pada negara-negara berkembang.Ig E terdapat dalam jumlah kecil pada aliran darah dan cairan mukus di dalam sistem pencernaan. Jumlah Ig E lebih banyak pada orang yang terinfeksi parasit dan pada penderita asma atau gangguan alergi lain.Ig D: terutama terdapat pada permukaan limfosit B yang immatur. Ig D membantu perkembangan sel ini menjadi matur. Ig D terdapat dalam jumlah kecil pada aliran darah.

Bagan 9. Macam - macam AntibodiSumber : https:// www.abdserotec.com

Kesimpulan

Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Protein memiliki peran penting dalam pembentukan sistem kekebalan (imunitas) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon. Di samping menjadi salah satu sumber gizi, pada prinsipnya protein berperan menunjang keberadaan setiap sel tubuh dan proses kekebalan tubuh. Protein merupakan zat gizi yang sangat penting, karena hubungannya dengan prosesproses kehidupan. Semua hayat hidup sel berhubungan dengan zat gizi protein. Molekul protein tersusun dari sejumlah asam amino sebagai bahan dasar, di mana dalam molekul protein asamasam amino itu saling dihubungkan oleh suatu ikatan yang disebut ikatan peptida (-CONH-).

Referensi Page, D.S. (1997). Prinsip-prinsip Biokimia. Erlangga: JakartaPoedjiadi, A. (1994). Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Penerbit UI-Press