Jawaban Nomer 1 dan 6

1. Jelaskan pengertian dari istilah-istilah berikut, jika perlu dengan contohnya:

a. Biomolekul

Biomolekul merupakan senyawa-senyawa organik sederhana pembentuk organisme hidup dan bersifat khas sebagai produk aktivitas biologis.

Senyawa-senyawa biomolekul biasanya dikenal dalam empat bentuk: protein, asam nukleat, karbohidrat, dan lipid

b. Monomer

Monomer adalah suatu subunit molekul kecil yang dapat dikombinasikan dengan subunit yang sama untuk membentuk molekul yang lebih besar

Contoh : Monosakarida adalah monomer dari karbohidrat.

c. Polimer

polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer.

Contoh terkenal dari polimer adalah plastik dan DNA.

d. Protein konjugasi

Protein konjugasi merupakan protein sederhana yang terikat dengan baha-bahan non-asam amino.

Contoh : Nukleoprotein adalah kombinasi protein dengan karbohidrat dalam jumlah besar.

e. Denaturasi protein

Denaturasi protein merupakan suatu proses dimana terjadi perubahan atau modifikasi terhadap konformasi protein, lebih tepatnya terjadi pada struktur tersier maupun kuartener dari protein.

f. enzim

Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik

g. enzim hidrolase

enzim Hidrolase, yaitu sejenis enzim yang menjadi katalis dalam suatu reaksi dengan cara membantu memutuskan ikatan kimia suatu senyawa. Contohnya enzim Protease, yaitu enzim yang membantu dalam reaksi pemecahan protein menjadi senyawa yang sederhana. Atau enzim Amilosa, yaitu enzim yang membantu memecah karbohidrat, dll.

h. ikatan peptida

Ikatan peptida merupakan ikatan yang terbentuk ketika atom karbon pada gugus karboksil suatu molekul berbagi elektron dengan atom nitrogen pada gugus amina molekul lainnya.

6. Sebutkan minimal 4 macam fungsi protein didalam tubuh dengan contoh jenis proteinnya!

Protein sebagai enzim

Enzim, merupakan protein yang dapat berfungsi sebagai katalisator. Hampir

seluruh reaksi kimia yang terjadi di tingkat sel dikatalisis oleh enzim. Protein yang

paling bervariasi dan mempunyai kekhususan tinggi adalah protein yang mempunyai

aktivitas katalisa, yakni, enzim. Enzim merupakan protein yang mempunyai fungsi

sebagai katalis yang mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktivasi dari

reaksi tersebut. Hampir semua reaksi kimia biomolekul organik di dalam sel dikatalisa

oleh enzim. Lebih dari 2000 jenis enzim, masing-masing dapat mengkatalisa reaksi

kimia yang berbeda, telah ditemukan di dalam berbagai bentuk kehidupan. Beberapa

contoh enzim yang banyak dimanfaatkan saat ini seperti, glukosa oksidase yang

mengkatalisis glukosa menjadi asam glukonat, urikase yaitu enzim yang dapat

membongkar asam urat menjadi alantoin.

Contoh protein yang berfungsi sebagai enzim adalah Ribonuklease dan

Tripsin. Ribonuklease adalah protein globular berukuran kecil lainnya, merupakan

enzim yang disekresikan oleh pankreas ke dalam usus kecil, tempat molekul ini

mengkatalisa hidrolisis ikatan tertentu pada asam ribonukleat yang terdapat pada

makanan yang masuk. Enzim ini sangat spesifik dalam aksi katalitiknya. Tripsin

adalah enzim yang hanya mengkatalisa hidrolisis ikatan peptida dengan gugus

karboksil yang ada pada residu lisin atau arginin, tanpa memandang panjang atau

derat asam amino pada rantai polipeptida.

Protein sebagai protein transport

Protein transport adalah protein yang dapat mengikat dan membawa molekul

atau ion yang khas dari satu organ ke organ lainnya. Protein transport di dalam plasma

darah mengikat dan membawa molekul atau ion spesifik dari satu organ ke organ lain.

Contoh protein transport adalah mioglobin. Mioglobin merupakan protein pengikat

oksigen yang relatif kecil (BM 16.700) yang ditemukan pada sel otot. Fungsinya

adalah untuk menyimpan oksigen yang terikat dan untuk meningkatkan transport

oksigen ke mitokondria, yang mempergunakan oksigen selama oksidasi nutrien sel.

Contoh lainnya adalah Hemoglobin, yang 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. Pada plasma

darah terdapat lipoprotein yang berfungsi mengangkut lipida dari hati ke organ.

Protein transport lain yang terdapat dalam membran sel berperan untuk membawa

beberapa molekul seperti glukosa, asam amino dan nutrient lainnya melalui membran

menuju sel.

Molekul hemoglobin adalah suatu tetramer a2b2 yang terdiri dari 2 rantai a

yang identik dan 2 rantai b yang identik. Subunit a dan b-nya terhubung secara

struktur dan evolusi terhadap satu sama lain dan terhadap mioglobin, suatu

monomerik yang mengikat oksigen pada otot. Struktur dari hemoglobin (hemoglobin

tetramer) adalah molekul spheroidal dengan dimensi 64x55x50 Amstrong. Dua

protomer ab-nya terhubung secara simetris dengan rotasi lipatan dua. Hemoglobin

menyusun 33% dari berat tubuh manusia. Hemoglobin adalah salah satu protein

pertama yang dapat ditentukan massa molekulnya secara akurat, protein pertama yang

dikarakterisasikan dengan ultra sentrifugasi dan dihubungkan dengan fungsi fisiologis

spesifik (dari transpor oksigen), dan dalam sel sabit anemia merupakan yang pertama

dalam menunjukkan mutasi yang menyebabkan perubahan asam amino tunggal.

Hemoglobin bukanlah hanya sebuah tangki oksigen sederhana, akan tetapi merupakan

sistem pembawa oksigen modern yang menyediakan jumlah oksigen secara akurat

menuju jarngan-jaringan di bawah kondisi apapun. Hemoglobin membawa oksigen

dari paru-paru, insang, atau kulit hewan menuju kapiler-kapiler yang berfungsi dalam

respirasi. Organisme yang sangat kecil tidak membutuhkan protein ini karena

kebutuhan respirasinya dicukupkan dengan difusi pasif yang sederhana dari oksigen

sepanjang tubuh. Akan tetapi, karena laju transpor dari difusi zat bervariasi secara

terbalik dengan pangkat dari jarak yang harus ditempuh, laju difusi oksigen sepanjang

jaringan lebih tebal dari 1mm adalah terlalu lamban untuk menopang kehidupan. Oleh

karena itu, evolusi organisme yang besar dan kompleks, seperti Annelida (contoh

cacing tanah), membutuhkan perkembangan sistem sirkulasi secara aktif membawa

oksigen dan nutrisi ke jaringan darah untuk organisme ini harus mempunyai pembawa

oksigen seperti hemoglobin karena kelarutan oksigen dalam plasma darah terlalu

rendah untuk membawa oksigen yang cukup untuk kebutuhan metabolisme.

Protein sebagai protein penyimpan

Protein nutrient sering disebut juga protein penyimpanan, protein ini

merupakan cadangan makanan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan

perkembangan. Beberapa contoh protein ini, sering kita temukan dalam kehidupan

sehari-hari seperti ovalbumin merupakan protein utama putih telur, kasein sebagai

protein utama dalam susu. Contoh lainnya adalah protein yang menyimpan zat besi

yaitu ferritin yang terdapat di dalam jaringan hewan.

Biji berbagai tumbuhan menyimpan protein nutrien yang dibutuhkan untuk

pertumbuhan embrio tanaman. Terutama, contoh yang telah dikenal adalah protein biji

dari gandum, jagung, dan beras. Ovalbumin protein utama putih telur, dan kasein,

protein utama susu merupakan contoh lain dari protein nutrien. Ferritin jaringan

hewan merupakan protein penyimpan besi.

Kasein adalah protein yang terdapat dalam susu dan digunakan sebagai agen

pengikat pada berbagai macam makanan. Secara teknis, kasein merupakan golongan

fosfoprotein, yang merupakan kumpulan ikatan protein yang mengandung asam

fosfat. Ketika berkoagulasi dengan renin, kasein disebut parakasein. Kasein

merupakan garam, artinya kasein tidak memiliki muatan ion bersih. Kasein tidak

tergumpalkan oleh panas. Hal ini dipicu oleh asam dan enzim rennet yang merupakan

enzim proteolitik. Kasein terdiri dari jumlah yang cukup tinggi dari prolin peptida,

namun tidak berinteraksi dimana tidak membentuk jembatan disulfida sehingga relatif

tidak memiliki struktur tersier. Oleh karena itu, protein tidak dapat terdenaturasi.

Kasein relatif hidrofobik sehingga kurang larut dalam air. Titik isoelektrik kasein

adalah 4,6. Karena pH susu 6,6, kasein memiliki muatan negatif dalam susu. Protein

yang dimurnikan tidak dapat larut dalam air. Sementara protein tidak larut dalam

larutan garam netral, mudah didispersikan dalam larutan basa encer dan larutan garam

seperti natrium oksalat dan natrium asetat. Dalam kondisi asam (pH rendah) kasein

akan mengendap karena kasein memiliki kelarutan (solubility) yang rendah pada

kondisi asam.

Protein sebagai protein struktural

Protein 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. Komponen utama dari serat sutra dan jaring labah-labah adalah protein

fibroin. Fibroin merupakan protein serabut yang tidak larut, tetapi protein ini bersifat

fleksibel dan lentur; dan tidak dapat meregang.

Salah satu contoh protein struktural adalah keratin. Keratin adalah protein

yang tidak reaktif secara kimiawai dan tahan lama secara mekanik, terdapat dalam

semua vertebrata tingkat tinggi. Protein ini adalah komponen dasar dari lapisan luar

epidermal dan anggota badan yang berkaitan seperti rambut, tanduk, kuku dan bulu.

Keratin diklasifikasikan sebagai a-keratin yang terdapat dalam mamalia, dan b-

keratin yang terdapat dalam burung dan reptil. Studi mikroskopik elektron

menunjukkan bahwa rambut, yang tersusun utamanya dari a-keratin, terdiri dari

struktur hierarki. Rambut biasanya mempunyai diameter 20mm dan terdiri dari sel

mati, dimana tiap-tiapnya mengandung mikrofibril (2000 Amstrong dalam diameter)

yang terorientasi secara paralel terhadap serabut rambut. Makrofibril tersusun dari

mikrofibril (80 Amstrong dalam diameter) yang tertumpuk bersama oleh matriks

protein amorfus yang kaya akan kandungan sulfur. a-keratin kaya akan residu Cys,

yang cross-link secara sejajar dengan ikatan peptida. Hal ini berguna untuk kelarutan

dan ketahannya terhadap regangan, dua dari sifat biologis utama suatu a-keratin. a-

keratin diklasifikasikan sebagai “keras” atau “lunak” berdasarkan pada apakah

kandungan sulfurnya tinggi atau rendah. Keratin keras, seperti rambut, tanduk, dan

kuku adalah lebih lembut dari keratin lunak, seperti kulit dan belulang, karena ikatan

disulfidanya dapat melawan gaya yang cenderung akan mendeformasikannya. Ikatan

disulfidanya dipotong, serabut a-keratin dapat diregangkan dua kali panjang dari

panjang awalnya dengan memberikan panas lembab. Dalam proses ini, analisis X-

ray mengindikasikan bahwa struktur heliks a memanjang dengan pengaturan

kembali yang seiring dari ikatan hidrogen untuk membentuk lembaran plat-b. b-

keratin, seperti bulu, mempunyai pola X-ray dalam keadaan normalnya.

Contoh lain adalah Elastin. Elastin adalah protein dengan sifat elastis seperti

penghapus, dimana seratnya dapat memanjang beberapa kali dari panjang

normalnya. Merupakan komponen dasar dari jaringan konektif elastis kuning yang

terdapat pada paru-paru, dinding pembuluh darah yang besar seperti aorta, dan

persendian elastis seperti yang ada pada leher. Jaringan konektif putih yang tidak

elastis dari tendon hanya mengandung jumlah elastin yang sedikit. Elastin memiliki

komposisi asam amino yang berbeda dan sebagian besar mengandung residu non

polar yang kecil. Elastin mengandung sepertiga Gly, lebih dari sepertiga Ala+Val,

dan kaya akan Pro. Akan tetapi, elastin hanya mengandung sedikit Hydroxyproline

dan residu polar, bukan Hydroxylysine. Elastin membentuk jaringan tiga dimensi

serat yang menempati kecenderungan waktu tertentu yang tak tampak dalam

mikroskop elektron. Rantai silang kovalen dalam elastin terbentuk dari allysine

aldol, yang juga terdapat dalam kolagen, dan senyawa Lysinonorleucine,

Desmosine, dan Isodesmosine.  Lysinonorleucine adalah hasil dari reduksi basa

Schiff (ikatan imine) yang terbentuk oleh kondensasi dari rantai samping sebuah Lys

dengan allysine. Desmosine dan Isedesmosine mempunyai bentuk unik terhadap

elastin dan berperan untuk warna kuning, dan merupakan hasil dari kondensasi 3

allysine dan 1 lysine rantai samping. Rantai silang initernyata juga berperan dalam

sifat elastik dari elastin dan ketidaklarutannya.

Protein sebagai protein regulator

Beberapa protein membantu mengatur aktivitas seluler atau fisiologi. Di

antara jenis ini terdapat sejumlah hormon, seperti insulin, yang mengatur

metabolisme gula, dan kekurangannya, menyebabkan penyakit diabetes. Hormon

pertumbuhan dari pituitary dan hormon paratiroid, yang mengatur transport Ca2+ dan

fosfat. Protein pengatur lain, yang disebut represor mengatur biosintesa enzim oleh

sel bakteri. Kortikotropin merupakan protein struktural yaitu suatu hormon dari

kelenjar pituitary anterior yang merangsang korteks adrenal.

Contohnya adalah insulin. Insulin adalah sebuah hormon polipeptida yang

mengatur metabolisme karbohidrat. Selain merupakan efektor utama dalam

homeostasis karbohidrat, hormon ini juga ambil bagian dalam metabolisme lemak

(trigliserida) dan protein – hormon ini memiliki properti anabolik. Hormon tersebut

juga mempengaruhi jaringan tubuh lainnya. Hormon insulin dihasilkan oleh sel B

pada pankreas yang merupakan pembawa pesan kimia yang diangkut oleh darah

menuju organ lain, terutama hati dan otot. Di sini insulin berikatan dengan reseptor

pada permukaan sel dan merangsang kapasitas sel untuk menggunakan glukosa

sebagai bahan bakar metabolik. Insulin mengandung 2 rantai polipeptida, yang satu

mempunyai 30 residu asam amino, yang lainnya mempunyai dua residu asam amino.

Insulin yang mengatur metabolisme gula dan kekurangannya menyebabkan penyakit

diabetes. Insulin merupakan protein pertama yang ditentukan deretnya. Insulin sapi

mempunyai berat molekul kira-kira 5700. Molekul ini memiliki 2 rantai polipeptida,

rantai A dengan 21 residu asam amino dan rantai B dengan 30 residu asam amino.

Kedua rantai disambung oleh dua jembatan disulfida (S-S) dan salah satu rantai

mempunyai ikatan disulfida internal. Kedua rantai polipeptida pertama-tama

dipisahkan dengan pemotongan jembatan disulfida. Untuk tujuan ini, Sanger

mempergunakan pengoksidasi asam performat, yang memotong tiap residu sistin

menjadi 2 residu asam sistat, satu pada masing-masing rantai. Rantai ini kemudian

dipisahkan dan deret masing-masing ditentukan. Pengamatan deret asam amino

kedua rantai tidak memperlihatkan pola yang nyata atau suatu pengulangan adanya

asam amino tertentu, tambahan pula deret kedua rantai cukup berbeda. Penentuan

deret asam amino rantai insulin yang berhasil baik ini telah mendorong penelitian

intensif mengenai hubungan diantara struktur insulin yang diisolasi dari berbagai

spesies, dan aktivitas biologinya dalam menjalankan metabolisme gula. Kedua rantai

A dan B insulin diperlukan bagi aktivitas biologi, lebih jauh lagi jembatan disulfida

harus utuh. Penggantian sebagian atau kedua rantai oleh pemotongan selektif 

menyebabkan hilangnya beberapa atau semua aktivitas molekul. Walaupun insulin

yang diisolasi dari pankreas beberapa spesies, sebagai contoh sapi, babi, kambing,

dan ikan paus, merupakan hormon aktif di dalam manusia dan dipergunakan dalam

pengobatan pasien penyakit diabetes, senyawa ini tidak identik dengan insulin

manusia. Yang nyata adalah bahwa pada posisi tertentu pada masing-masing insulin,

asam amino yang ditemukan selalu sama walaupun spesies sumber insulin berbeda.

Akan tetapi, pada posisi lain asam amino mungkin berbeda dari satu spesies ke

spesies lain. Pengamatan ini secara kuat menunjukkan bahwa aktivitas insulin

tergantung kepada deret asam amino pada rantai polipeptidanya, di samping kepada

ikatan antar rantai pada titik-titik tertentu.

Insulin digunakan dalam pengobatan beberapa jenis diabetes mellitus.

Pasien dengan diabetes mellitus tipe 1 bergantung pada insulin eksogen (disuntikkan

ke bawah kulit atau subkutan) untuk keselamatannya karena kekurangan absolut

hormon tersebut. Pasien dengan diabetes mellitus tipe 2 memiliki tingkat produksi

insulin rendah atau kebal insulin, dan terkadang membutuhkan pengaturan insulin

bila pengobatan lain tidak cukup untuk mengatur kadar glukosa darah.

Protein sebagai protein pertahanan

Banyak protein mempertahankan organisme dalam melawan serangan oleh

spesies lain atau melindungi organisme tersebut dari luka. Imunoglobulin atau

antibodi pada vertebrata adalah protein khusus yang dibuat oleh limfosit yang dapat

mengenali dan mengendapkan atau menetralkan serangan bakteri, virus, atau protein

asing dari spesies lain. Fibrinogen dan trombin merupakan protein penggumpal

darah yang menjaga kehilangan darah jika sistem pembuluh terluka. Bisa ular,

toksin bakteri, dan protein tumbuhan beracun, seperti risin, juga tampaknya

berfungsi di dalam pertahanan tubuh.

Contohnya adalah antibodi. Molekul antibodi muncul di dalam serum darah

dan jaringan tertentu spesies vertebrata sebagai reaksi terhadap injeksi suatu antigen,

protein, atau makromolekul asing lain. Antibodi merupakan molekul protein

berbentuk-Y yang mengandung empat rantai polipeptida. Molekul ini mempunyai

sisi pengikat yang bersifat komplementer terhadap bentuk struktur spesifik molekul

antigen. Molekul antibodi mempunyai dua sisi pengikat yang membuatnya mampu

membentuk kisi-kisi tiga dimensi molekul antibodi dan antigen secara berganti-

ganti. Antibodi bersifat sangat spesifik tehadap protein asing yang menimbulkan

pembentukannya. Tiap antigen dapat menimbulkan jenis antibodi spesifik masing-

masing yang akan mengenali dan bergabung hanya dengan antigen yang

menimbulkan pembentukannya atau molekul lain yang berdekatan. Ribuan atau

jutaan jenis antigen yang masuk akan merangsang dibentuknya ribuan atau jutaan

jenis antibodi pula. Setiap detik, sekitar 2000 molekul antibodi diproduksi oleh sel

limfosit B. Salah satu contoh yang melibatkan antibodi adalah ketika kulit terkena

infeksi karena luka maka akan timbul nanah. Nanah ini merupakan sel darah putih

penghasil antibodi yang mati setelah berperang melawan antigen.

Protein Lain

Terdapat banyak protein lain yang fungsinya agak eksotik dan tidak mudah

diklasifikasikan. Merupakan hal yang luar biasa bahwa semua protein ini dengan

sifat dan fungsi yang amat berbeda terbuat dari 20 asam amino yang sama. Monelin,

suatu protein tanaman dari Afrika yang mempunyai rasa yang amat manis. Protein

ini sedang dipelajari sebagai pemanis makanan yang tidak menggemukkan dan tidak

beracun untuk manusia. Plasma darah beberapa ikan Antartika mengandung protein

antibeku yang melindungi darah ikan dari pembekuan. Persendian sayap beberapa

insekta dibuat dari protein resilin, yang bersifat hampir sempurna elastis.

DAFTAR PUSTAKA

Lehninger, A. L., 1988, Dasar-Dasar Biokimia Jilid I, Erlangga, Jakarta

Shiddieqy, I., 2009, Kuat Berpuasa dengan Susu, diakses dari http://pustaka.unpad.ac.id/wp-

content/uploads/2009/09/pikiranrakyat-20090903-kuatberpuasadengansusu.pdf, diakses pada

3 Oktober 2009

Voet, D., and Voet, J. G., 1990, Biochemistry, John Willey & Sons, Inc., New York

Zulfikar, 2008, Kimia Kesehatan, diakses dari www.ilmuku.com/file.php/1/kimia-

kesehatan_3_zulfikar.pdf, diakses pada 3 Oktober 2009