Uji Pengendapan Protein Oleh Logam Berat
-
Upload
silvi-prastisa-sari -
Category
Documents
-
view
236 -
download
46
description
Transcript of Uji Pengendapan Protein Oleh Logam Berat
Uji Pengendapan Protein oleh Logam Berat
Uji Pengendapan Protein oleh Logam Berat
Dewi Susylowati (0803061001)Widhiarty Soetopo (0803061003)Dewa Ayu Angga Pebriani (0803061010)
ABSTRAK
Protein merupakan komponen utama semua sel hidup. Protein ini berfungsi sebagai pembentuk struktur sel yangn menghasilkan hormon, enzim, dan lain-lain. Ditinjau dari segi kimia protein merupakan suatu senyawa polimer dari asam-asam amino dengan berat molekul yang tinggi (104 sampai 106).Ditinjau dari unsur yang menyusun, protein terdiri atas unsur-unsur C, H, O, dan N. Beberapa diantara protein juga mengandung belerang, fosfor dan beberapa unsur logam 50 seperti seng, besi, dan tembaga. Banyaknya unsur N dalam suatu bahan pangan merupakan kriteria penetapan protein. Banyaknya nitrogen rata-rata dalam protein berkisar 16%. Protein banyak terdapat dalam kulit, rambut, otot, putih telur, dan sutera.Protein sering kali dipakai sebagai obat penawar keracunan logam-logam berat seperti merkuri, tembaga, dan lain-lain. Hal ini disebakan karena adanya reaksi pengendapan.
Kata kunci: protein, logam berat, pengendapan
PENDAHULUAN
Protein merupakan molekul organik terbanyak di dalam sel, yaitu kurang lebih 50%
dari berat kering sel, dan dapat ditemui dalam setiap bagian dari sel, karena protein
merupakan aspek dasar dari semua struktur sel dan fungsi sel. Berbagai protein mempunyai
fungsi biologis yang berbeda. Lagi pula, sebagian besar informasi genetik diekspresikan
dengan protein. Oleh karena itu, kita juga harus menyelidiki hubungan antara sifat umum
genetik, asam deoksiribonukleat (DNA) dan struktur protein, demikian juga efek mutasi
terhadap struktur protein. Hubungan struktur molekul protein dengan fungsi biologis protein
serta aktivitas protein merupakan problema pusat bidang biokimia masa kini.
Protein adalah polimer dari sekitar 21 asam amino yang berlainan
disambungkan dengan ikatan peptida. Karena keragaman rantai samping yang
terbentuk jika asam-asam amino tersebut disambung-sambungkan, protein yang
berbeda dapat mempunyai sifat kimia yang berbeda dan struktur Sekunder dan tersier
yang sangat berbeda. Berbagai asam amino yang disambungkan membentuk rantai
peptida. Peptida-peptida menjadi penyusun protein.
Dalam molekul-molekul protein, residu asam amino diikat secara kovalen membentuk
rantai-rantai panjang linier. Residu-residu asam amino tersebut ditata secara "head to tail"
melalui ikatan peptida hasil eliminasi air dari gugus karboksilat satu asam amino dan gugus
a-amino asam amino berikutnya. Makromolekul yang terbentuk ini disebut polipeptida, yang
mengandung ratusan unit asam amino. Beberapa protein mengandung hanya satu rantai
polipeptida ; Lainnya mengandung dua atau lebih rantai polipeptida. Rantai-rantai polipeptida
protein bukan merupakan polimer-polimer acak dengan panjang tertentu ; setiap rantai
polipeptida mempunyal bobot molekul, komposisi kimia, orde urutan building block asam
amino, serta bentuk tiga dimensi tertentu.
Protein telur merupakan salah satu dari protein berkualitas terbaik dan
dianggap mempunyai nilai biologi 100. Protein ini dipakai seeara luas sebagai
standar, dan bilangan nisbah efisiensi protein (NEP) kadang-kadang menggunakan
putih telur sebagai standar.
Protein serealia pada umumnya tidak mengandung lisina dan treonina.
Kedele merupakan sumber lisina yang baik tetapi tidak mengandung metionina.
Protein biji kapas tidak mengandung lisina dan protein kaeang tanah tidak
mengandung metionina dan lisina. Protein kentang meskipun
Ukuran Molekul Protein
Bobot molekul protein dapat ditentukan dengan metode fisika. Beberapa bobot
molekul protein ditunjukkan pada tabel 4.1, bobot molekul protein terse but bervariasi antara
5.000 yang merupakan bobot molekul protein terendah sampai satu juta atau lebih. Walaupun
demikian, diantara protein-protein dengan fungsi sama, kita tidak dapat menarik kesimpulan
mengenai ukuran bobot molekulnya. Berbagai enzim misalnya, bobot molekulnya dapat
berbeda dari 12.000 sampai satu juta lebih.
Tabel 8.1 juga menunjukkan protein-protein dengan bobot molekul di atas 36.000
mengandung dua atau lebih rantai polipeptida. Rantai-rantai polipeptida individual dari
kebanykana protein yang strukturnya telah dikenal mengandung 100 sampai 300 residu asam
amino (bobot molekul 12.000 sampai 36.000). Rantai polipeptida tunggal dari ribonuklease,
cvtokrom c dan mvoqlobin misalnya mengandung antara 100 sampai 300 residu asam amino.
Beberapa protein lain seperti serum albumin mempunyai rantai polipeptida yang lebih
panjang dengan residu asam amino mendekati 550, sedangkan myosin mengandung residu
asam amino yang mendekati 1.800 .
Tabel 8.1. Bobot Molekul Beberapa Protein
Protein
Sobot molekul Jumlah Rantai
Insulin (sapi)
Ribonuklease (pancreas sapi) Lyzozim (putih
telur)
Myoglobin (jantung kuda) Kimotripsinogen
(pancreas sapi) B-Lactoglobulin (sapi)
Hemoglobin (manusia) Heksokinase (ragi)
Tryptofan sintetase (E. coli) Aspartat
transkarbamoilase (E. coli) Glikogen fosforilase
(hati sapi)
Kompleks piruvat dehidrogenase (ginjal sapi)
Virus mosaik tembakau
5.700 12.600
13.900 16.900
23.200 35.000
64.500
102.000 159.000
310.000 370.000
7.000.000
40.000.000
2
1
1
1
1
2
4
2
4
12
4
160
2130
Berbagai protein telah diisolasi dalam bentuk kristal. Semua mengandung karbon
(C) , hydrogen (H), nitrogen (N) dan oksigen (O) ; hampir semua protein mengandung sulfur.
Bebarapa protein mengandung elemen tambahan, seperti fosfor, besi, seng dan tembaga.
Bobot molekul protein sangat besar, tetapi hidrolisis asam semua protein menghasilkan
sekelompok senyawa organik sederhana dengan bobot molekul rendah, yaitu asam amino a.
Molekul-molekul building block ini minimum mengandung satu gugus karboksilat dan satu
gugus a-amino, serta satu gugus rantai samping R yang berbeda. Umumnya 20 jenis asam
amino berbeda ditemui sebagai building block protein.
Klasifikasi Protein
Berdasarkan komposisi protein dibagi menjadi dua kelompok utama, yaitu protein
sederhana dan protein kon juga si. Protein sederhana adalah protein yang pada hidrolisis hanya
menghasilkan asam-asam amino. Kelompok protein ini umumnya mengandung kurang lebih
50 % karbon, 7 % hidrogen, 23 % oksigen, 16 % nitrogen dan 0 - 3 % sulfur. Kelompok
protein konjugasi adalah protein yang pada hidrolisis tidak hanya menghasilkan asam-asam
amino, tetapi juga komponen organik dan komponen anorganik lain, yang disebut ququs
prostetik dari protein. Berdasarkan sifat kimia gugus pros~tiknya, protein konjugasi dapat
dikelompokan menjadi nukleoprotein, lipoprotein, karena mengandung gugus prostetik asam
nukleat dan lipid. Juga dikenal fosfoprotein, metalloprotein dan glucoprotein
Berdasarkan konformasi protein dibagi menjadi tiga kelompok utama, yaitu protein
serat, protein qlobular, protein denqan konformasi antara protein serat dan protein globular.
Protein serat dibangun oleh rantai-rantai polipeptida yang ditata sejajar sepanjang satu
sumbu. Secara fisik protein serat sangat kaku, kuat dan tak larut dalam air atau larutan garam
encer.
Protein serat ini merupakan elemen struktur dasar jaringan ikat hewan tingkat tinggi.
Misalnya kolagen dari tendon dan matriks tulang, keratin, rambut, tanduk, kuku dan bulu
serta elastin dari jaringan yang elastik. Sebaliknya dalam protein globular, protein kelompok
dua, rantai-rantai polipeptida melipat ke dalam menjadi bentuk globular atau bola yang
kompak
Kebanyakan protein globular larut dalam sistem air. Umumnya protein ini
mempunyai fungsi yang mobil dan dinamik di dalam sel. Dari sebanyak 2.000 enzim-enzim
yang dikenal, sejumlah hormon, serum, albumin dan hemoglobin, semuanya termasuk protein
globular. Protein kelompok tiga, protein dengan konformasi antara protein serat dan protein
globular, strukturnya berbentuk seperti batang menyerupai protein serat tetapi menunjukkan
sifat larut dalam larutan garam, seperti protein globular.
Asam Amino
Sesuai namanya asam amino terdiri atas.2 macam gugus yang khas, yaitu gugus
amino (-NH2) dan gugus Karboksil ( -COOH). Asam-asam amino yang membentuk zat putih
telur umumnya tergolong struktur a. (alfa). Berdasarkan sifat mutarotasi-nya asam amino ada
2 yaitu L-asam amino yakni yang memutar bidang polarisasi ke kiri dan D-asam amino yakni
yang memutar bidang rotasi ke kanan..
L-Asam amino
R = gugus rantai carbon
D-Asam amino
Asam amino yang sudah diketahui seluruhnya ada 21 macam asam amino. Struktur,
nama dan sifat khas (Ciri rantai samping) disajikan pada Sub bab 8.4.2.
Asam amino yang sederhana mempunyai :2 gugus fungsional –NH2 dan -COOH
misalnya : glikokol atau glisin (H2 N-CH2 –COOH). Selain pada atom-C gugus amino kadang
kadang terdapat juga gugus alifatik atau aromatik
a. Susunan Asam Amino Dalam Membentuk Peptida Protein
Asam amino juga dapat dikelompokkan berdasarkan sifat kimia rantai
sampingnya (Krull dan Wall, 1969). Rantai samping dapat bersifat polar atau
nonpolar. Kandungan bagian asam amino polar yang tinggi dalam protein
meningkatkan kelarutannya dalam air. Rantai samping yang paling polar ialah rantai
samping asam amino basa dan asam amino asam. Asam-asam amino ini terdapat
dalam albumin dan globulin yang larut air dengan aras yang tinggi.
Asam amino yang disambung-sambungkan dengan ikatan peptida
membentuk struktur primer protein. Susunan asam amino menentukan sifat struktut
sekunder dan tersier .Pada gilirannya, hal ini mempengaruhi secara bermakna sifat-
sifat fungsi protein makanan dan perilakunya selama pemrosesan
Gugus hidroksil dalam rantai samping dapat terlibat dalam pembentukan
ikatan ester dengan asam fosfat dan fosfat. Asam amino belerang dapat membentuk
ikatan sambung-silang disulfida antara rantai peptida yang bertetangga atau antara
bagian yang berlainan dalam rantai yang sama. Prolina dan hidroksiprolina
memaksakan pembatasan struktur yang bermakna terhadap geometri rantai peptida.
b. Macam-macam Asam Amino
Klasifikasi asam amino menurut jumlah gugus asam (karboksil) dan basa (amino)
yang dimiliki adalah; (1) asam amino netral yaitu asam amino yang mengandung satu gugus
asam dan satu gugus amino; (2) asam amino asam (rantai cabang asam) yaitu asam amino
yang mempunyai kelebihan gugus asam dibandingkan dengan gugus basa; (3) asam amino
basa (rantai cabang basa) yaitu asam amino yang mempunyai kelebihan gugus basa; (4) asam
amino yang mengandung nitrogen imino pengganti gugus amino primer dinamakan asam
Immo.
b.1. Asam Amino Netral
Asam amino netral terdiri atas asam amino alifatik (rantai cabang terdiri atas
hidrokarbon), asam amino dengan rantai cabang hidroksil, asam amino dengan rantai cabang
aromatik dan asam amino dengan rantai cabang yang mengandung sulfur.
b.2. Asam Amino Asam
Beberapa asm amino mempunyi rantai cabang ( R ) yang mengandung gugus
asam.
b.3. Asam Amino Basa
Beberapa asm amino mempunyi rantai cabang ( R ) yang bersifat basa.
c. Klasifikasi Asam Amino menurut Esensial dan Tidak Esensial
Dr. William Rose, (1917) seorang pionir dalam penelitian protein dengan
menggunakan berbagai campuran asam amino dan meneliti pengaruhnya terhadap
pertumbuhan tikus percobaan dan manusia, membagi asam amino dalam dua golongan, yaitu
asam amino esensial dan tidak esensial. Satu per satu asam amino dikeluarkan dari diet
semula yang terdiri atas campuran asam amino dan pengaruhnya terhadap pertumbuhan tikus
diamati. Pengeluaran beberapa asam amino tertentu ternyata mengganggu pertumbuhan,
sedangkan yang lain tidak. Ternyata ada sepuluh macam asam amino yang dibutuhkan tikus
untuk pertumbuhan yang tidak dapat disinresis tubuh. Asam amino ini dinamakan asam
amino esensial. Asam amino lain dinamakan asam amino tidak esensial. Asam amino tidak
esensial juga penring unruk pembentukan protein tubuh, tetapi asam amino ini bila tidak
terdapat dalam tubuh dapat disinresis tubuh dalam jumlah yang diperlukan.
Penelitian yang sarna kemudian dilakukan terhadap manusia, dengan menggunakan
campuran asam amino yang dianggap esensial untuk tikus. Satu per satu asam amino
dikeluarkan dari campuran tersebut, dan pengaruhnya terhadap keseimbangan nitrogen pada
manusia diamati. Ternyata ada sembilan jenis asam amino esensial untuk manusia yang
diperlukan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan tubuh. Kesembilan asam amino ini
tidak dapat disintesis tubuh, yang berarti harus ada dalam makanan sehari-hari.
Bila tubuh mengandung cukup nitrogen, tubuh mampu mensintesis sebelas jenis
asam amino lain, yaitu asam amino tidak esensial yang diperlukan untuk pertumbuhan dan
pemeliharaan jaringan tubuh. Nitrogen ini dapat berasal dari asam amino tidak esensial lain
atau dari asam amino esensial yang berlebihan. Belakangan asam amino tidak esensial dibagi
menjadi dua kelompok yaitu asam amino tidak esensial bersyarat (Conditional essential
amino acids) dan asam amino yang betul-betul tidak esensial (lihat Tabel 8.2.).
Tabel : Macam-macam Asam amino berdasar esensinya bagi tubuh :
AsamAmino
Esensial Tidak esensial bersyarat Tidak esensial
Leusin, Isoleusin, Valin,
Triptofan, Fenilalanin,
Metionin, Treonin,
Lisin, dan Histidin
Prolin , Serin, Arginin,
Tirosin, Sistein, Trionin,
dan Glisin
Glutamat, Alanin,
Aspartat, dan Glutamin
Ionisasi Protein yang Larut Dalam Air dan Asam amino
Seperti asam amino, protein yang larut dalam air akan rnernbentuk ion yang
rnernpunyai muatan positif dan negatif. Asam amino mempunyai gugus asam (-COOH) yang
bersifat asam menghasilkan ion H+ dan gugus amina (NH2) yang bersifat basa.
Dalam suasana asam molekul protein akan rnernbentuk ion positif, sedangkan dalam
suasana basa., akan rnembentuk ion negatif. Pada titik isolistrik protein mempunyai ion
muatan positif dan negatif yang sama. Ion demikian disebut dengan istilah Ion Zwitter atau
Amfoter
Pada ionsasi protein atau asam amino, ion muatan positif (kation) dan ion muatan
negative (kation) sama kuat, sehingga tidak bergerak ke arah elektroda positif. maupun
negative, apabila ditempatkan di.antara kedua elektroda tersebut.
Ionisasi protein dapat, digambarkan sebagai berikut :
Protein <======> H+ + “Protein”
Kation Ion zwitter
NH2- + “Protein” <======> Protein
Ion zwitter Anion
Peptida
Telah diketahui bahwa beberapa molekul asam amino dapat berikatan satu dengan
lain membentuk suatu senyawa yang disebut peptida. Apabila jumlah asam amino yang
berikatan tidak lebih dari sepuluh molekul disebut oligopeptida.
Peptida yang dibentuk oleh dua molekul asarn amino disebut dipeptida. Selanjutnya
tripeptida dan tetrapeptida ialah peptida yang terdiri atas tiga molekul dan empat molekul
asam amino. Delapan mo1ekul asam amino dengan demikian akan membentuk oktapeptida.
Polipeptida ialah peptida yang molekulnya terdiri dari banyak molekul asam amino.
Protein ialah suatu polipeptida yang terdiri atas lebih dariseratus asam amino.
a. Tata Nama
Pada dasarnya suatu peptida ialah asil-asam amino. karena gugus -COOH dengan
gugus -NH2 membentuk ikatan peptida. Dari rumus suatu peptida ini tampak bahwa ada
gugus asil yang terikat pada asam amino.
Nama peptida diberikan betdasarkan atas jenis asam amino yang membentuknya.
Asam amino yang gugus karboksilnya 'bereaksi dengan gugus -NH2 diberi akhiran il
pada namanya. sedangkan urutan penamaan didasarkan pada, urutan asam
amino, dimulai dari asam amino ujung yang masih mempunyai gugus -NH2.
Agar tidak terlalu panjang menuliskan suatu nama peptida. digunakan singkatan nama
asam amino, yaitu dengan mengambil tiga huruf pertama dari nama asam amino-nya. Sebagai
contoh glisilalanin ditulis gly-ala-OH, sedangkan--" alanilserilleusin dapat ditulis ala-ser-leu-
OH.
b. Sifat Peptida
Peptida diperoleh dengan cara hidrolisis protein yang tidak sempurna. Apabila peptida
yang terjadi dihidrolisis 1ebih lanjut, akan dihasilkan asam-asam amino. Suatu penta peptida
alanil-leusilsisteinil-tirosil-glisin atau yang ditulis secara singkat ala-leu-cys-tyrgly-OH pada
proses hidrolisis akan menghasilkan alanin, leusin, sistein, tirosin dan glisin.
Sifat peptida ditentukan oleh gugus -NH2 ' gugus -COOH dan gugus R. Sifat asam
dan' basa pada peptida ditentukan oleh gugus -COOH dan -NH2, namuo pada peptida rantai
panjang, gugus -COOH dan -NH2 yang terletak di ujung rantai tidak lagi berpengaruh.
Suatu peptida - juga mempunyai titik isolistrik seperti pada asam amino. Reaksi
biuret merupakan reaksi warna unrok peptida dan protein.
c. Analisis dan Sintesis Peptida
Untuk memperoleh informasi tentang peptida tidak cukup dengan mengetahui jenis
dan banyaknya molekul asam amino yang membentuk peptida, tetapi diperlukan keterangan
tentang urutan asam-asam amino dalam molekul peptida. Salah satu cara untuk menentukan
urutan asam amino ini ialah degradasi Edman yang terdiri atas dua tahap reaksi, yaitu
pertama reaksi peptida dengan fenilisotiosianat dan reaksi kedua ialah pemisahan asam
amino ujung yang telah bereaksi dengan fenilisotiosianat'.
Asam amino ujung yang telah terpisah dari molekul peptida. terdapat sebagai
tiohidantoin tersubstitusi, yang dapat diidentifIkasi misalnya dengan kromatografi kertas.
Selanjutnya molekul peptida yang telah berkurang dengan satu molekul asam amino
direaksikan dengan fenilisotiosianat seperti semula, kemudian diuraikan. Proses ini diulangi
hingga' semua asam amino dapat diketahui jenis dan urutannya. Cara ini hanya digunakan
untuk menentukan peptida yang tidak terlalu 'panjang.
Untuk peptida yang panjang digunakan cara penguraian oleh enzim-enzim tertentu.
Sanger, seorang ahli biokimia Inggris, telah mendapatkan hadiah Nobel dalam ilmu kimia
atas hasil karyanya mengenai analisis urutan asam amino dalam insulin.
Dengan metode analisis yang makin disempumakan, beberapa peptida dan' protein
telah dapat diketahuistruktumya. Glutation, tripeptida yang terdapat pada otak dan berfungsi
sebagai koenzim pada enzim glioksalase adalah glutamilsisteinilglisin.
Peptida yang berfungsi sebagai hormon dalam kelenjar hipofisis antara lain. ialah
oksitasin dan vasopresin. Struktur kedua hormon ini telah diketahui dengan cara analisis.
Demikian pula harmon yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas yaitu insulin telah pula
diketahui rumusnya. Di samping itu penisilin, suatu antibiotika yang dihasilkan oleh jamur
Penicillium Notatum adalah suatu peptida.
Sintesis peptida pada dasarnya ialah mereaksikan gugus -COOH dengan gugus -NH2•
Pada umumnya untuk membentuk suatu amida dari asamnya ialah melalui pembentukan
klorida asam. Namun karena molekul asam amino sendiri juga mempunyai gugus -NH2,
maka gugus ini harus dilindungi terlebih dahulu. Setelah reaksi selesai; senyawa pelindung
dapat dilepaskan kembali
R-COOH
Asam
PCl3
à R-CO-Cl
Klorida Asam
NH2
à R-CO NH2
Amida
Cara demikian ini sukar dilakukan karena tiap kali hasil reaksi harus dimurnikan dahulu
sebelum direaksikan lebih lanjut.
Cara lain yang telah memperoleh pengembangan lebih lanjut ialah sintesis fase padat.
Dengan cara ini peptida dibentuk secara bertahap dengan jalan diikatkan pada partikel
polistirena padat. Asam amino pertama yang telah dilindungi oleh gugus
tersierbutiloksikarbonil misalnya, direaksikan dengan klormetilpolimer membentuk t-
butiloksikarbonil-aminoasil-polimer. Kemudian senyawa pelindung dilepaskan, dan asam
amino kedua, yang telah dilindungi direaksikan dengan asam amino pertama. Setelah terjadi
kondensasi atau penggabungan antara kedua asam amino tersebut, senyawa pelindung
dilepaskan dan asam amino ketiga yang telah dilindungi direaksikan.
Demikian seterusnya sehingga terjadi peptida yang diinginkan dan diketahui jumlah,
jenis dan urutan asam amino yang membeIituknya. Peptida yang telah terbentuk kemudian
dilepaskan dari polistirena. Cara ini lebih menguntungkan karena lebih mudah dilakukan.
Sekarang cara ini telah disempumakan dan orang telah dapat membuat insulin, suatu peptida
yang terdiri atas 51 molekul asam amino.
Struktur Protein
Susunan asam amino dan peptida membentuk struktur protein. Struktur
protein ada 4 yaitu struktur Primer, skunder, tersier dan kuartener.
Protein merupakan makromolekul dengan berbagai tingkat pengorganisasian
struktur. Struktur primer protein berkaitan dengan ikatan peptida antara asam amino
komponen dan dengan urutan asam amino dalam molekul juga. Para peneliti telah
menentukan urutan asam amino dalam banyak protein. Contohnya, susunan asam
amino dan urutannya dalam beberapa protein susu sekarang sudah diketahui
(Swaisgood, 1982).
Struktur Primer Struktur Skunder Struktur tersier
Asam Amino a-helix Rantai Polipeptida
Struktur Kuartener (Rangkaian Sub Unit)
Beberapa enzim proteolitik mempunyai kerja yang sangat khas enzim ini
hanya menyerang ikatan yang jumlahnya terbatas, melibatkan hanya bagian asam
amino tertentu dalam urutan yang tertentu. Hal ini dapat mengakibatkan
penumpukan peptida khusus selama terjadi beberapa reaksi proteolitik secara
enzimatik dalam makanan.
Struktur sekunder protein berkaitan dengan pelipatan struktur primer. Ikatan
hidrogen antara nitrogen amida dan oksigen karbonil merupakan gaya yang
menstabilkan yang utama. lkatan ini dapat terbentuk antara bagian yang berbeda
pada rantai polipeptida yang sama atau antara rantai yang berdampingan. Dalam
medium air, ikatan hidrogen mungkin kurang bermakna, dan gaya Van der Waals
dan antaraksi hidrofobik antara rantai samping yang apolar mungkin berperan
dalam menunjuang kestabilan struktur sekunder.
Struktur sekunder dapat berupa struktur pilinan a-heliks atau struktur
lembaran, seperti ditunjukkan dalam gambar 8.1. Struktur pilinan distabilkan oleh
ikatan hidrogen intramolekul, struktur lembaran oleh ikatan hidrogen antarmolekul.
Persyaratan untuk kestabilan maksimum struktur pilinan ditentukan oleh Pauling
dkk. (1951). Model pilinan melibatkan translasi 0,54 nm per putaran sepanjang
sumbu pusat. Putaran sempurna dibuat untuk setiap 3,6 residu asam amino. Protein
tidak perlu mempunyai konfigurasi pilinan-a yang lengkap; mungkin saja hanya
bagian dari rantai peptida yang berbentuk pili nan-a, sedangkan bagian cincin yang
lain berkonfigurasi kurang lebih tidak beraturan.
Protein yang berstruktur pilinanan dapat berupa bola (globula) atau serat.
Pada struktur lembar sejajar, rantai polipeptida hampir sepenuhnya terentang dan
dapat membentuk ikatan hidrogen antara rantai yang berdampingan. Struktur
seperti itu pada umumnya tidak larut dalam pelarut air dan bersifat seperti serat.
Struktur tersier protein menyangkut pola pelipatan rantai menjadi satuan yang padat
yang distabilkan oleh ikatan hidrogen, gaya Van der Waals, jembatan disulfida, dan
antaraksi hidrofob.
Pembentukan struktur tersier menyebabkan terbentuknya satuan yang
tersusun padat da:n rapat dengan sebagian besar residu asam amino polar terletak
pada bagian luar dan dihidrasi. Hal ini mengakibatkan sebagian besar rantai
samping apolar berada pada bagian dalam dan sebenarnya tak ada hidrasi. Asam
amino tertentu, seperti prolina, merusak pilinanan, dan ini mengakibatkan daerah
lipatan berstruktur acak (Kinsella 1982).
Sifat struktur tersier protein sangat beragam demikian juga nisbah pilinan-a
dan koil acak. Insulin terlipat secara longgar, dan juga struktur tersiernya distabilkan
olehjembatan disulfida. Lisozim dan glisin mempunyai jembatan disulfida tetapi
terlipat secara padat.
Molekul besar yang berbobot molekul di atas sekitar 50.000 dapat
membentuk struktur kuaterner melalui asosiasi subunit. Struktur ini dapat
distabilkan oleh ikatan hidrogen, jembatan disulfida, dari antaraksi hidrofob.
Struktur sekunder, tersier, dan kuarterner yang sudah pasti, dianggap
terbentuk langsung dari struktur primer. Hal ini berarti bahwa gabungan asam amino
tertentu akan secara otomatis membentuk jenis struktur yang paling stabil dan
mungkin dengan memperhatikan hal-hal yang diuraikan oleh Pauling dkk. (1951).
Denaturasi
Denaturasi adalah proses yang mengubah struktur molekul tanpa
memutuskan ikatan kovalen. Proses ini bersifat khusus untuk protein dan
mempengaruhi protein yang berlainan sampai tingkat yang berbeda pula. Denaturasi
dapat terjadi oleh berbagai penyebab, yang paling penting ialah bahang
(pemanasan), pH, garam, dan pengaruh permukaan. Denaturasi biasanya dibarengi
oleh hilangnya aktivitas biologi dan perubahan yang berarti pada beberapa sifat
fisika dan fungsi seperti kelarutan. Perusakan aktivitas enzim oleh bahang
merupakan salah satu operasi terpenting pada pemrosesan makanan.
Denaturasi dengan bahang kadang-kadang diperlukan; perhatikan, misalnya,
denaturasi protein dadih susu untuk produksi serbuk susu yang dipakai dalam
pemanggangan. Hubungan antara suhu, waktu pemanasan, dan tingkat denaturasi
protein dadih dalam susu skim.
Protein putih telur mudah didenaturasi dengan bahang dan dengan gaya
permukaan jika putih telur dikocok menjadi busa. Protein daging didenaturasi pada
rentang suhu 57 sampai 75°C dan ini mempunyai pengaruh kuat terhadap tekstur,
kemampuan menahan air, dan pengerutan.
Denaturasi kadang-kadang dapat mengakibatkan flokulasi protein bola
tetapi dapat juga mengakibatkan terbentuknya gel. Makanan dapat didenaturasi, dan
proteinnya diawastabilkan, pada saat pembekuan dan penyimpanan beku.
Protein ikan terutama sangat rentan terhadap pengawastabilan. Setelah
pembekuan, ikan dapat menjadi liat dan bak-karet dan kehilangan airnya. Misel
kaseinat susu, yang sangat stabil terhadap bahang, dapat diawastabilkan dengan
pembekuan. Pada penyimpanbekuan susu, kestabilan kaseinat makin lama makin
menurun, dan ini dapat mengakibatkan koagulasi sempurna.
Denaturasi dan koagulasi protein merupakan aspek kestabilan bahang yang
dapat berkaitan dengan susunan dan urutan asam amino dalam protein. Denaturasi
dapat didefinisikan sebagai perubahan besar dalam struktur alami yang tidak
melibatkan perubahan dalam urutan asam amino. Pengaruh bahang biasanya
menyangkut perubahan dalam struktur tersier, yang mengakibatkan susunan rantai
polipeptida menjadi kurang teratur.
Rentang suhu pada saat terjadi denaturasi dan koagulasi sebagian besar
protein sekitar 55 sampai 75°C seperti ditunjukkan dalam tabel 3.5. Ada beberapa
kekecualian yang penting pada pola umum itu. Kasein dan gelatin contoh protein
yang dapat dididihkan tanpa perubahan kestabilan yang nyata. Kestabilan kasein
yang luar biasa ini memungkinkan kita mendidihkan, mensterilkan, dan
memekatkan susu tanpa koagulasi.
Penyebab kestabilan luar biasa ini telah dibahas oleh Kirchmeier (1962).
Pertama, pembentukan ikatan disulfida yang terbatas karena kandungan sistina dan
sisteina yang rendah mengakibatkan kestabilan meningkat. Hubungan antara suhu
koagulasi sebagai ukuran kestabilan dan kandungan asam amino belerang
ditunjukkan dalam tabel 8.3 dan 8.4.
Tabel : Suhu Koagulasi Beberapa Albumin, Globulin dan Kasein
Protein Suhu koagulasi ( O C)
Albumin telur
Albumin serum (sapi)
Albumin susu (sapi)
Legumelin (polong)
Globulin serum (manusia)
Laktoglobulin (sapi)
Fibrinogen (man usia)
Myosin (kelinci)
Kasein (Sapi)
56
67
72
60
75
70--75
56-64
47-56
160--200
Tabel : Kandungan Sisteina dan Sistina beberapa Protein
(gram Asam Amino / 100 gram Protein)
Protein Sisteina SistinaAlbumin telur 1,4 0,5Albumin serum (sapi) 0,3 5,7Albumin susu 6,4B-Laktoglobulin 1,1 2,3Fibrinogen 0,4 2,3Kasein - 0,3
Peptida yang rendah kandungan asam aminonya yang khas ini, kecil
kemungkinannya untuk terlibat dalam jenis aglomerasi sulfhidril.
Kasein, yang kandungan asam amino belerangnya sangat rendah, merupakan
contoh dari perilaku tersebut. Kestabilan kasein terhadap bahang dijelaskan juga oleh
pembatasan terhadap pembentukan struktur tersier yang terlipat. Pembatasan ini
disebabkan oleh kandungan prolina dan hidroksiprolina yang nisbi tinggi dalam
protein yang stabil terhadap bahang.
Dalam rantai peptida yang tidak mengandung prolina, peluang pembentukan
ikatan hidrogen antar dan intramolekul lebih baik daripada dalam rantai yang
mengandung banyak residu prolina. Pertimbangan ini menunjukkan bagaimana
susunan asam amino berkaitan langsung dengan struktur Skunder dan tersier protein.
Struktur ini pada giliranna akan menjadi penyebab dari beberapa sifat protein dan
pangan (hasil pertanian) yang mengandung protein.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Nama alat- alat yang digunakan dalam praktikum ini:
- Gelas kimia
- Pipet tetes
- Tabung reaksi
Nama bahan yang digunakan dalam praktikum
- Larutan protein
- Larutan Pb-asetat 0,2 M
- Larutan HgCl2 0,2 M
Prosedur Kerja
Ke dalam tiga milli meter larutan protein ditambahkan lima tetes larutan HgCl2 0,2 M.
Percobaan diuangi dengn menggunakan larutan Pb-asetat 0,2 M.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Adanya beberap gugus fungsional (NH2, NH, OH, dan CO) dan bentuk ion ganda
(switzer ion) yang terdapat dalam struktur protein dapat menyebabkan terjadinya reaksi
pengendapan protein. Gugus-gugus fungsional tersebut mampu mengikat molekul air melalui
pembentukan ikatan hidrogen. Reaksi pengendapan dapat terjadi dikarenakan penambahan
bahan-bahan kimia seperti garam-garam dan pelarut organik yang dapat merubah sifat
kelarutan protein dalam air.
a. Pengendapan dengan amonium sulfat
Pengendapan yang dikarenakan penambahan amonium sulfat pekat menyebabkan terjadi
dehidratasi protein (kehilanagn air). Akibat proses dehidratasi ini molekul protein yang
mempunyai kelarutan paling kecil akan mudah mengendap. Protein yang diendapkan dengan
cara ini tidak mengalami perubahan kimia sehingga dapat dengan mudah melarutkan kembali
melalui penambahan air. Pengendapan dengan cara ini bersifat reversibel.
b. Pengendapan karena asam mineral pekat
Perlakuan asam mineral pekat pada protein dapat menyebabkan terbentuknya senyawa garam
dari reaksi asam dengan gugus amino protein. Pengaruh lainnya dapat terjadi deturasi
irreversibel dan diperoleh endapan protein. Namun pada umumnya pengendapan dengan
penambahan asam mineral pekat (kecuali HNO3 pekat) bersifat reversibel.
c. Pengendapan protein oleh logam berat
Dasar reaksi pengendapan oleh logam berat adalah penetralan muatan. Pengendapan dapat
terjadi apabila protein berada dalam bentuk isoelektrik yang bermuatan negatif. Dengan
adanya muatan positif dari logam beratakan terjadi netralisasidari protein dan dihasilkan
garam netral proteinat yang mengendap. Endapan protein ini akan larut kembali dalam
penambahan alkali (NH3, NaOH, dan lain-lain). Sifat pengendapan protein ini adalah
reversibel.
Hasil Pengamatan Praktikum
No Prosedur Kerja Hasil Pengamatan
1 Menyediakan larutan protein (ekstrak
ikan sulih)
Larutan keruh
2 Ke dalam tiga milli liter larutan protein
ditambahkan dengan lima tetes larutan
HgCl2 0,2 M.
Terjadi endapan putih susu
dengan cairan diatasnya putih
bening.
3 Menyediakan larutan protein (ekstrak
ikan sulih)
Larutan keruh
4 Ke dalam tiga milli liter larutan protein
ditambahkan dengan lima tetes larutan
Pb-asetat 0,2 M.
Terjadi endapan putih susu
dengan cairan diatasnya sedikit
keruh.
Setelah penambahan garam (Pb-asetat) dan HgCl tetes demi tetes dan dikocok, protein
akan mengandap karena kelarutan protein dalam larutan logam tersebut terbatas. Baik pada
larutan HgCl2 maupun Pb-asetat diperoleh endapan berwarna putih. Namun, diatas endapan
pada larutan HgCl diperoleh cairan bening sedangkan di atas endapan pada larutan Pb-asetat
teramati bahwa terdapat cairan yang sedikit keruh.
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian diatas dapat disimpulkan sebagai berikut:
Terjadinya endapan pada kedua larutan di atas karena kalarutan protein dalam larutan logam
terbatas.
UCAPAN TERIMA KASIH
Dalam penelitian ini peneliti banyak mendapat dukungan, bimbingan, serta semangat dari
banyak pihak. Untuk itulah dengan penuh rasa hormat penulis ucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr. I Nyoman Tika, M.Si selaku dosen pengampu mata kuliah biokimia.
2. Asisten dosen pengampu yang telah banyak membantu dalam praktikum kami.
DAFTAR PUSTAKA
Girindra, Aisjah.1993. Biokimia I. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.
Sudarmadi, Slamet. dkk.1997. Prosedur Analisis untuk Bahan Makanan dan Pertanian. Yogyakarta:
Liberty.
Winarno. F.G. 2004. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.
Anwar, Chairil, dkk.1994.Pengantar Praktikum Kimia Organik.Yogyakarta: UGM
Suryatna, Bambang Sugeng.2008.Buku Ajar Kimia Makanan. Semarang: Jurusan Teknologi Jasa
Produksi Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.