MODUL BIOKIMIA

PROTEIN

Oleh :

Lidia Maziyyatun Nikmah

( 131810401035 )

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

2014

Pendahuluan

Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Protein adalah salah satu bio-makromolekul yang penting perananya dalam makhluk hidup. Fungsi dari protein itu sendiri secara garis besar dapat dibagi ke dalam dua kelompok besar, yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja pada tingkat molekular. Protein ini terdiri atas beberapa rantai peptida berbentuk spiral yang terjalin satu sama lain sehingga menyerupai batang yang kaku.

PROTEIN

Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa  organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimerdari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua selmakhluk hidup dan virus.

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumbergizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

KLASIFIKASI PROTEIN1.    Berdasarkan bentuknya protein dikelompokkan sebagai berikut:

a.    Protein bentuk serabut (fibrous)Karakteristik protein bentuk serabut adalah rendahnya daya larut, mempunyai

kekuatan mekanis yang tinggi untuk tahan terhadap enzim pencernaan. Kolagen merupakan protein utama jaringan ikat. Elasti terdapat dalam urat, otot, arteri (pembuluh darah) dan jaringan elastis lain. Keratini adalah protein rambut dan kuku. Miosin merupakan protein utama serat otot.

b.    Protein globulerBerbentuk bola terdapat dalam cairan jaringan tubuh. Protein ini larut dalam larutan

garam dan encer, mudah berubah dibawah pengaruh suhu, konsentrasi garam dan mudah denaturasi. Albumin terdapat dalam telur, susu, plasma, dan hemoglobin. Globulin terdapat dalam otot, serum, kuning telur, dan gizi tumbuh-tumbuhan. Histon terdapat dalam jaringan-jaringan seperti timus dan pancreas. Protamin dihubungkan dengan asam nukleat.

Menurut kelarutannya, protein globuler dibagi menjadi :1) Albumin : laut dalam air terkoagulasi oleh panas. Contoh : albumin telur, albumin serum.2) Globulin : tak larut air, terkoagulasi oleh panas, larut dalam larutan garam, mengendap

dalam larutan garam, konsentrasi meningkat. Contoh : Ixiosinogen dalam otot.3) Glutelin : tak larut dalam pelarut netral tapi tapi larut dalam asam atau basa encer.

Contoh : Histo dalam Hb.4) Plolamin/Gliadin : larut dalam alcohol 70-80% dasn tak larut dalam air maupun alcohol

absolut. Contoh : prolaamin dalam gandum.5) Histon : Larut dalam air dasn tak larut dalam ammonia encer. Contoh : Hisron dalam Hb.6) Protamin : protein paling sederhana dibanding protein-protein lain, larut dalam air dan

tak terkoagulasi oleh panas. Contoh : salmin dalam ikatan salmon.c.    Protein konjugasiMerupakan protein sederhana yang terikat dengan baha-bahan non-asam amino.

Nukleoprotein terdaoat dalam inti sel dan merupakan bagian penting DNA dan RNA. Nukleoprotein adalah kombinasi protein dengan karbohidrat dalam jumlah besar. Lipoprotein terdapat dalam plasma-plasma yang terikat melalui ikatan ester dengan asam fosfat sepertu kasein dalam susu. Metaloprotein adalah protein yang terikat dengan mineral seperti feritin dan hemosiderin adalah protein dimana mineralnya adalah zat besi, tembaga dan seng.

STRUKTUR PROTEINStruktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat

satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat). 1. Struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang

dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: a. Hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi

asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer, b. Analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, c. Kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan d. Penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.

2. truktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:

alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral;

beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H);

beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism

(CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari

protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah.3. Struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener.

4. Struktur kuaternair Beberapa protein tersusun atas lebih dari satu rantai polipeptida. Struktur kuartener menggambarkan subunit-subunit yang berbeda dipak bersama-sama membentuk struktur protein. Sebagian besar protein berbentuk globular yang mempunyai berat molekul lebih dari 50.000 merupakan suatu oligomer, yang terjadi dari beberapa rantai polipeptida yang terpisah. Rantai polipeptida ini juga disebut protomer saling mengadakan interaksi membentuk struktur kuartener dari proteina olighomer tersebut. Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.

Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.

FUNGSI PROTEIN.a.  Sebagai enzim

Hampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu oleh suatu senyawa makromolekul spesifik yang disebut enzim; dari reaksi yang sangat sederhana seperti reaksi transportasi karbon dioksida sampai yang sangat rumit seperti reaksi kromoson.b.   Alat pengangkut dan alat penyimpan

Banyak molekul dengan Berat molekul serta beberapa ion dapat diangkut atau dipindahkan oleh protein-protein tertentu. Misalnya hemoglobin mengankut oksigen dalam eritosit, sedang mioglobin mengankut oksigwn dalam otot. Ion besi diangkut dalam plasma darah oleh transferin dan disimpan dalam hati sebagai kompleks dengan feritin, suatu protein yang berbeda dengan transferin.c.   Pengatur pergerakan

Protein merupakan komponen utama daging; gerakan otot terjadi karena adanya dua molekul protein yang saling bergeseran. Pergerakan flagella sperma disebabkan oleh protein.d.  Penunjang mekanis

Kekuatan dan daya tahan robek kulit dan tulang disebabkan adanya kolagen, suatu protein berbentuk bulat panjang dan mudah membentuk serabut.e.  Pertahanan tubuh/Imunisasi

Pertahanan tubuh biasanya dalam bentuk antibody, yaitu suatu protein khusus yang dapat mengenal dan menempel atau mengikat benda-benda asing yang masuk ke dalam tubuh

seperti virus, bakteri, dan sel-sel asong lain. Protein dapat membedakan benda-benda yang menjadi anggota tubuh dengan benda-benda asing.f.  Media perambatan impuls syaraf

Protein yang mempunyai fungsi ini biasanya berbentuk resepotr; misalnya rodopsin, suatu protein yang bertindak sebagai reseptor/penerima warna atau cahaya pada sel-sel mata.g.  Pengendalian pertumbuhan

Protein ini bekerja sebagai reseptor (dalam bakteri) yang dapat mempengaruhi fungsi-fungsi bagain DNA yang mengatur sifat dan karakter bahan.h.   Untuk membangun sel jaringan tubuh seorang bayi yang lahir dengan berat badan 3 kg.

i.    Untuk mengganti sel tubuh yang aus atau rusak.

j.    Untuk membuat air susu, enzim dan hormon air susu yang diberikan ibu kepada bayinya

dibuat dari makanan ibu itu sendiri.

k. Membuat protein darah, untuk mempertahankan tekanan osmose darah.

l.    Untuk menjaga keseimbangan asam basa dari cairan tubuh.

m. Sebagai pemberi kalori.

n. Untuk pertumbuhan dan pemeliharaan.

o. Untuk pembentukan ikatan-ikatan esensial tubuh.

p. Untuk mengatur keseimbangan air dalam tubuh.

q. Untuk memelihara netralitas tubuh.

r. Untuk pembentukan antibodi.

s. Untuk mengangkat zat-zat gizi.

t. Sebagai sumber energi.

Klasifikasi protein berdasarkan fungsinya

Kelas Fungsi Umum

Kontraksi

Enzim

Hormon

Pelindung

Cadangan

Struktural

Merubah energi kimia menjadi energi mekanik

Katalisator biokimia

Membantu mengatur metabolisme

Mengenal dan menetralkan molekul yang menyerang dan membantu memperbaiki sel

Menyimpan asam amino daam telur dan biji-bijian

Membantu mempersiapkan bentuk struktural suatu organisme

Keuntungan Protein

Sumber energi Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel Sebagai cadangan makanan

Protein merupakan molekul yang sangat besar-atau makrobiopolimer- yang tersusun dari monomer yang disebut asam amino. Ada 20 asam amino standar, yang masing-masing terdiri dari sebuah gugus karboksil, sebuah gugus amino, dan rantai samping (disebut sebagai grup "R"). Grup "R" ini yang menjadikan setiap asam amino berbeda, dan ciri-ciri dari rantai samping ini akan berpengaruh keseluruhan terhadap suatu protein. Ketika asam amino bergabung, mereka membentuk ikatan khusus yang disebut ikatan peptida melalui sintesis dehidrasi, dan menjadi Polipeptida, atau protein.

Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus. Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenina, sitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA. Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel. Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus). Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) adalah satu dari tiga makromolekul utama (bersama dengan DNA dan protein) yang berperan penting dalam segala bentuk kehidupan. Asam ribonukleat berperan sebagai pembawa bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.

Sumber protein.

Sumber protein untuk manusia ada 2, yaitu :

1. Sumber protein hewani.

Bahan makanan hewani merupakan sumber protein yang baik, dalam jumlah maupun

mutu. Sumber protein hewani dapat berbentuk daging dan alat-alat dalam seperti hati,

pankreas, ginjal, paru, jantung, jeroan, susu, telur dan ikan. Ayam dan jenis burung lain

merupakan sumber protein yang berkualitas baik.

2. Sumber protein nabati.

Sedangkan protein nabati terdapan dalam biji-bijian, kacang-kacangan dan gandum.

Satu gram protein mampu menghasilkan energi 4,1 kalori.

Kekurangan protein.

Kekurangan protein banyak terdapat pada masyarakat sosial ekonomi rendah.

Kekurangan protein murni pada stadium berat menyebabkan Kwasiorkor pada anak-anak

dibawah lima tahun (balita). Kekurangan protein sering ditemukan secara bersamaan dengan.

kekurangan energi yang menyebabkan kondisi yang dinamakan Marasmus.

a.      Kwashiorkor.

Istilah kwashiorkor pertamakali diperkenalkan oleh Dr. Cecily Williams pada tahun 1933,

ketika ia menemukan keadaan ini di Ghana, Afrika. Dimana dalam bahasa Ghana

kwashiorkor artinya penyakit yang diperoleh anak pertama, bila anak kedua sedang ditungu

kelahirannya.

Kwashiorkor lebih banyak terdapat pada usia dua hingga tiga tahun yang sering terjadi pada

anak yang terlambat menyapih, sehingga komposisi gizi makanan tidak seimbang terutama

dalam hal protein. Kwashiorkor dapat terjadi pada konsumsi energi yang cukup atau lebih.

Gejala :

           Pertumbuhan terhambat.

           Otot-otot berkurang dan lemah.

           Udema.

           Muka bulat seperti bulan (moonface)

           Gangguan psikimotor.

Ciri khas dari kwashiorkor yaitu terjadinya edema di perut, kaki dan tangan. Kehadiran

kwashiorkor erat kaitannya dengan albumin serum. Pada kwashiorkor gambaran klinik anak

sangat berbeda. Berat badan tidak terlalu rendah, bahkan dapat tertutup oleh adanya udema,

sehingga penurunan berat badan relatif tidak terlalu jauh, tetapi bila pengobatan udema

menghilang, maka berat badan yang rendah akan mulai menampakkan diri. Biasanya berat

badan tersebut tidak sampai dibawah 60 % dari berat badan standar bagi umur yang sesuai.

Ciri-ciri :

       Rambut halus, jarang, dan pirang kemerahan kusam.

       Kulit tampak kering (Xerosis) dan memberi kesan kasar dengan garis-garis permukaan

yang jelas.

       Di daerah tungkai dan sikut serta bokong terdapat kulit yang menunjukkan

hyperpigmentasi dan kulit dapat mengelupas dalam lembar yang besar, meninggalkan dasar

yang licin berwarna putih mengkilap.

       Perut anak membuncit karena pembesaran hati.

       Pada pemeriksaan mikroskopik terdapat perlemkan sel-sel hati.

b.      Marasmus.

Marasmus berasal dari kata Yunani yang berarti wasting/ merusak. Marasmus umumnya

merupakan penyakit pada bayi (12 bulan pertama), karena terlambat diberi makanan

tambahan. Hal ini dapat terjadi karena penyapihan mendadak, formula pengganti ASI terlalu

encer dan tidak higienis atau sering terkena infeksi. Marasmus berpengaruh dalam waktu

yang panjang terhadap mental dan fisik yang sukar diperbaiki.

Marasmus adalah penyakit kelaparan dan terdapat banyak di antara kelompok sosial ekonomi

rendah di sebagian besar negara sedang berkembang dan lebih banyak dari kwashiorkor.

Gejala :

      Pertumbuhan terhambat.

      Lemak dibawah kulit berkurang.

      Otot-otot berkurang dan melemah.

      Erat badan lebih banyak terpengaruh dari pada ukuran kerangka, seperti : panjang, lingkar

kepala dan lingkar dada.

      Muka seperti orang tua (oldman’s face).

Pada penderita marasmus biasanya tidak ada pembesaran hati (hepatomegalia) dan kadar

lemak serta kolesterol didalam darah menurun.

Suhu badan juga lebih rendah dari suhu anak sehat, dan anak tergeletak in-aktif, tidak ada

perhatian bagi keadaan sekitarnya.

Kelebihan Protein.

Protein secara berlebihan tidak menguntungkan tubuh. Makanan yang tinggi

proteinnya biasanya tinggi lemak sehingga dapat menyebabkan obesitas. Diet protein tinggi

yang sering dianjurkan untuk menurunkan berat badan kurang beralasan. Kelebihan dapat

menimbulkan masalah lain, terutama pada bayi. Kelebihan asam amino memberatkan ginjal

dan hati yang harus memetabolisme dan mengeluarkan kelebihan nitrogen.

Kelebihan protein akan menimbulkan asidosis, dehidrasi, diare, kenaikan amoniak

darah, kenaikan ureum darah, dan demam. Ini dilihat pada bayi yang diberi susu skim atau

formula dengan konsentrasi tinggi, sehingga konsumsi protein mencapai 6 g/kg BB. Batas

yang dianjurkan untuk konsumsi protein adalah dua kali angaka kecukupan gizi (AKG) untuk

protein.

Asam Amino

No Nama Singkatan R (Rantai samping)

1 Alanin a Ala H3C-

2 Arginin Arg NH

║

H2N-CNH-CH2-CH2-CH2-

3 Asparagin Asn H2N-CO-CH2-

4 Asam asparat Asp HO2-C-CH2-

5 Sistein Sis HS-CH2-

6 Asam glutamat Glu HO2C-CH2-CH2-

7 Glutamin Gln H2NCOCH2CH2-

8 Glisin Gli H-

9 Histidin a His C3H3N2-CH2-

10 Isoleusin a Ile CH3

CH3-CH2-CH-

11 Leusin a Leu CH3

CH3-CH-CH2-

12 Lisin a Lis H2NCH2CH2CH2CH2-

13 Metionin a Met CH3SCH2-

14 Fenilalanin a Phe C6H5-CH2-

15 Prolin Pro C4H8N-

16 Serin Ser HOCH2-

17 Treonin a Thr OH

CH3-CH-

18 Triptofan a Trp C8H6N-CH2-

19 Tirosin Tir HO-C6H4-CH2-

20 Valina Val CH3

CH3CH-

a asam amino esensial = asam amino yang tidak dihasilkan tubuh

Tabel 2 Turunan asam amino

No Nama Asal Protein

1 Sistin Keratin (rambut, kuku, bulu)

2 Hidroksiproin Kalogen, elastin

3 hidroksisilisin Kalogen, elastin

4 Tiroksin tirogbulin

Asam Amino Netral, Basa dan Asam

No Kelompok Asam Amino

Asam amino

1 Netral Non polar : alanin ; glisin ; isoleusin ; leusin ;

metionin ; fenilalanin ; prolin ;

triptofan dan valin.

Punya rantai cabang hidrokarbon :

alanin ; valin ; leusin dan isoleusin

Polar : asparagin ; sistein ; glutamin ; serin ;

threonin ; tirosin.

2 Basa Arginin ; lisin dan histidin.

3 Asam Asam aspartat dan asam glutamat.

DAFTAR PUSTAKA

Amstrong, Frank.B, 1979. Buku Ajar Biokimia edisi ketiga. USA : Oxford University Press

Sumber : Biokimia Herper 2009

http://id.wikipedia.org/wiki/Protein

 file:///C:/Users/NEC%20C5/Videos/NURSE%20%28Nonstop,%20Unsatisfied,%20Responsive,%20Skilled,%20Empathy%29%20%20MAKALAH%20PROTEIN.htm

file:///C:/Users/NEC%20C5/Videos/Maha%20Cerdas%20%20CONTOH%20Makalah%20Protein.htm

file:///C:/Users/NEC%20C5/Videos/makalah%20protein.htm