Protein dalam Kimia

Published Agustus 23, 2012 by Nida Nabilah

1. Protein

Protein merupakan makromolekul yang tersusun dari rantai-rantai panjang asam amino yang saling berikatan melalui ikatan peptida. Ikatan peptida adalah ikatan antara dua molekul asam amino.

                       

2. Asam Amino

Asam amino merupakan golongan senyawa hidrokarbon yang mengandung gugus karboksil (-COOH)  dan satu gugus amina (-NH2). Asam amino dalam protein disebut juga asam alfa amino, karena gugus amino terikat pada atom C alfa (yaitu atom karbon yang terikat langsung pada gugus karboksil). Gugus karboksil (-COOH) memberikan sifat asam dan gugus amina (-NH2) memberikan sifat basa.

Gugus -R pada setiap asam amino berperan dalam menentukan struktur, kelarutan, dan fungsi biologis protein. Ada dua jenis gugus -R, yaitu:

  1. Gugus Nonpolar: merupakan hidrokarbon dan bersifat hidrofobik (menolak air atau tidak larut dalam air).
  2. Gugus Polar: mengandung gugus seperti -NH2, -OH, -COOH, yang bersifat hidrofilik (larut dalam air).

Asam amino dapat dibedakan menjadi asam amino esensial dan asam amino nonesensial.

  • Asam amino esensial: asam amino yang tidak dapat disintesis dalam tubuh (harus disuplai dari luar). Yang termasuk asam amino esensial adalah:

–    Histidin

–    Arginin

–    Valin

–    Leusin

–    Isoleusin

–    Treonin

–    Triptofan

–    Metionin

–    Fenilalanin

–    Lisin

  • Asam amino nonesensial: asam amino yang dapat disintesis dalam tubuh. Yang termasuk asam amino nonesensial adalah:

–    Glisin

–    Alanin

–    Serin

–    Glutamin

–     Tirosin

–    Prolin

–    Asparagin

–    Aspartat

–    Sistein

–    Asam glutamat

Asam amino memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

  1. Bersifat amfoter, yaitu memiliki gugus asam dan gugus basa.
  2. Bersifat optis aktif, kecuali glisin. Sifat optis aktif yaitu, karena asam amino minimal memiliki satu atom karbon asimetris yaitu atom karbon alfa.
  3. Dapat membentuk ion zwitter yaitu ion ganda atau bermuatan positif maupun negatif, dalam air atau dalam lingkungan dengan pH netral.

3. Struktur Protein

Protein mempunyai struktur yang spesifik dan kompleks. Struktur protein memegang peranan penting dalam menentukan aktivitas biologisnya. Protein tidak hanya bervariasi dalam jumlah dan urutan asam amino, tetapi juga dalam alur rantai peptidanya. Rantai itu mungkin lurus, membelok, memutar, melilit dan melipat dalam tiga dimensi. Berdasarkan alur tersebut, protein dapat dibagi sebagai berikut:

  1. Struktur Primer

Struktur primer merupakan urutan-urutan asam amino yang menyusun protein melalui ikatan peptida. Urutan asam amino akan menentukan fungsi suatu protein. Struktur primer berupa rantai pendek dari asam amino dan dianggap lurus. Protein pertama yang berhasil ditentukan struktur primernya adalah insulin, yaitu hormon yang berfungsi mengatur kadar gula darah

2. Struktur Sekunder

Struktur sekunder berkaitan dengan bentuk dari berbagai rangkaian asam amino pada protein, oleh ikatan hidrogen antara atom hidrogen dari gugus amino dengan atom oksigen dari gugus karboksil. Struktur sekunder merupakan rangkaian lurus (struktur primer) dari rantai asam amino. Namun, karena setiap gugus mengadakan ikatan hidrogen, rantai polipeptida menggulung seperti spiral (alfa helix), lembaran kertas continues form (beta-pleated sheet), atau triple helix.Struktur Sekunder

3. Struktur Tersier

Struktur tersier protein merupakan bentuk tiga dimensi dari suatu protein. Struktur tersier terbentuk jika rangkaian heliks (struktur sekunder) menggulung atau melipat karena adanya tarik-menarik antarbagian polipeptida sehingga membentuk satu subunit protein tertentu yang disebut struktur tersier. Bentuk tiga dimensi protein sangat berperan dalam menentukan fungsi biologis protein tersebut.

     4. Struktur Kuartener

Sebagian protein hanya mengandung rantai tunggal polipeptida, tetapi ada juga yang disebut protein oligomer, yaitu protein yang terdiri dari dua atau lebih rantai polipeptida. Sebagai contoh, hemoglobin yang mempunyai empat rantai. Masing-masing rantai merupakan satu subunit protein. Susunan subunit dalam protein oligomer disebut struktur kuartener. Struktur kuarterner terbentuk jika antarsubunit protein (dari struktur tersier) berinteraksi membentuk struktur kuarterner. Struktur kuartener mempunyai molekul yang sangat besar.

 

 

4. Hidrolisis Protein

Suatu polipeptida atau protein dapat mengalami hidrolisis jika dipanaskan dengan asam klorida pekat, sekitar 6 M. Dalam hal ini, ikatan peptida diputuskan sehingga dihasilkan asam amino-asam amino bebas. Dalam tubuh manusia atau hewan, hidrolisis polipeptida atau protein terjadi karena pengaruh enzim.

Ikatan peptida yang membangun rantai polipeptida dalam protein dapat diputus (dihidrolisis) menggunakan asam, basa, atau enzim. Pemecahan ikatan peptida dalam kondisi asam atau basa kuat merupakan proses hidrolisis kimia dan pemecahan ikatan peptida menggunakan enzim merupakan proses hidrolisis biokimia. Reaksi hidrolisis peptida akan menghasilkan produk reaksi yang berupa satu molekul dengan gugus karboksil dan molekul lainnya dengan gugus amina

 

5. Denaturasi Protein

Denaturasi protein adalah kondisi di mana struktur sekunder, tersier maupun kuartener dari suatu protein mengalami modifikasi tanpa ada pemecahan ikatan peptida. Jika suatu larutan protein, misalnya albumin telur, dipanaskan secara perlahan-lahan sampai kira-kira 60-70C, lambat laun larutan itu akan menjadi keruh dan akhirnya mengalami koagulasi atau penggumpalan. Protein yang telah terkoagulasi tidak dapat larut lagi pada pendinginan. Perubahan seperti itu disebut denaturasi protein. Denaturasi protein juga dapat disebabkan perubahan pH yang ekstrim oleh beberapa zat pelarut seperti alkohol atau aseton, beberapa zat terlarut seperti urea, lalu oleh detergen, logam berat, ataupun oleh pengguncangan yang intensif.

Protein yang terdenaturasi memiliki struktur yang tidak teratur, sehingga menyebabkan perubahan yang drastis dalam molekul protein dan membuat protein hampir selalu kehilangan fungsi biologisnya. Dari penelitian terhadap protein yang terdenaturasi, diketahui bahwa struktur primer protein (rangkaian urutan asam amino) tidak ada yang rusak, sedangkan struktur protein yang rusak adalah struktur sekunder, struktur tersier, atau struktur kuartenernya. Secara singkat, ikatan peptida dalam struktur utama tidak terhidrolisis, tetapi struktur heliks protein hilang.

Maka dapat disimpulkan bahwa denaturasi protein adalah pecahnya ikatan-ikatan dalam protein yang mengakibatkan protein menjadi terurai dan tidak bisa kembali ke kondisi awal.

Faktor yang dapat menyebabkan denaturasi protein adalah:

  • Panas

Contohnya adalah merebus atau menggoreng telur, di mana putih telur akan berubah dari tak berwarna menjadi  berwarna putih saat dipanaskan.

  • Goncangan

Contohnya telur yang dikocok dengan mixer akan berubah strukturnya.

  • Penambahan bahan kimia

Contohnya pada pH yang ekstrim, yaitu di mana lingkungan dengan   konsentrasi asam atau basa yang kuat, sehingga protein lebih efektif terdenaturasi (seperti cara kerja enzim).

  • Aktifitas biologi

Contohya adalah telur busuk, di mana protein diubah menjadi senyawa lain oleh bakteri atau mikroorgaisme lain.

 

6. Penggologan Protein

Protein dapat dibedakan berdasarkan komposisi kimia, bentuk, serta fungsi biologisnya.

  1. Protein berdasarkan komposisi kimianya dibagi menjadi dua, yaitu:
  • Protein sederhana: asam amino tanpa gugus kimia lain.
  • Protein konjugasi: rantai polipeptida yang terikat pada gugus kimia lain. Bagian yang bukan asam amino dari protein konjugasi disebut gugus prostetik. Protein konjugasi digolongkan berdasarkan jenis gugus prostetiknya. Diantaranya sebagai berikut:

Golongan

Gugus Prostetik

Contoh

Lipoprotein

Lipid

Lipoprotein darah

Hemoprotein

Heme

Hemoglobin

Glikoprotein

Karbohidrat

– globulin darah

Metal Protein

Fe, Zn, Cu

Alkohol dehidrogenase

Fosfoprotein

Gugus fosfat

Kasein susu

 

    2. Protein berdasarkan bentuknya dibagi menjadi dua, yaitu:
  • Protein serabut:

Dengan ciri-ciri:

–         serabut panjang dan tidak berlipat menjadi globular

–         tidak larut dalam air

–         mempunyai fungsi struktural atau pelindung

–         mempunyai sedikit struktur tersier atau bahkan tidak sama  sekali

Contoh: kolagen, fibroin, keratin, miosin, aktin, serta fibrin.

  • Protein globular:

Dengan ciri-ciri:

–       merupakan protein yang sangat besar

–       memiliki struktur tersier dan terkadang struktur kuartener yang sangat kompleks, yang tergabung dan terlipat membentuk suatu globular atau bulatan

–       umumnya larut dalam air dan mudah berdifusi

Contoh: enzim, antibodi (imunoglobulin), protein transpor (hemoglobin), serta protein penyimpanan (kasein dan albumin).

 

3.Protein berdasarkan fungsi biologisnya dibagi menjadi tujuh, yaitu:

No

Protein

Fungsi

Contoh

1.

Struktur

Proteksi, penyangga, pergerakan

Kolagen, keratin, fibroin

2.

Enzim

Katalisator biologis

Semua jenis enzim dalam tubuh

3.

Hormon (pengatur)

Pengaturan fungsi tubuh, seperti aktivitas seluler atau fisiologi

Insulin

4.

Transport

Pergerakkan senyawa antar atau intra sel

Hemoglobin

5.

Pertahanan (antibodi)

Mempertahankan serta melindungi diri

Imunoglobin, fibrinogen, trombin

6.

Penyimpanan

Cadangan makanan

Ovalbumin pada teelur, kasein pada susu

7.

Kontraktil

Sistem kontraksi otot

Aktin, miosin

7. Uji Protein

Uji Protein

Perubahan Warna

Keterangan

Biuret

Ungu atau Violet

Menunjukkan adanya ikatan peptida

Xantoproteat

Jingga

Menunjukkan adanya inti benzena dalam protein

Timbal (II) Asetat atau Belerang

Endapan Hitam

Menunjukkan adanya unsur belerang dalam protein

Millon

Merah

Menunjukkan adanya fenol dalam protein

2 comments on “Protein dalam Kimia

  • Tinggalkan Balasan

    Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

    Logo WordPress.com

    You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

    Gambar Twitter

    You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

    Foto Facebook

    You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

    Foto Google+

    You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

    Connecting to %s

    %d blogger menyukai ini: