ltm biologi molekuler - fungsi protein

8/17/2019 Ltm Biologi Molekuler - Fungsi Protein

1/14

Ltm Biologi Molekuler

Fungsi dan aplikasi protein

Hizba Ilmi Naf’an – 1506800312

Abstrak

Protein ialah kelompok senyawa organik yang bernitrogen dan terdiri atas banyak asam amino,dan merupakan bahan utama pembentukan sel dan inti sel.Protein disebut juga zat putih telur/protein terditri dari protein hewani yang berasal dari hewan dan protein nabati yang berasal daritumbuhan. molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kalasulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidupdan virus.Asam amino adalah molekul yang mengandung gugus amino ( –NH2) dan guguskarboksil ( –COOH). Asam amino disebut juga asam α-amino yang merupakan monomer dariprotein (polipeptida). Pengaplikasian protein di berbagai bidang seperti bidang medis, kosmetikatau kecantikan, industri, agrikultur, hingga bidang kemiliteran

Kata kunci : protein, aplikasi, militer, medis, kosmetik, industri, enzim

Fungsi Protein Reseptor

Reseptor adalah molekul protein yang menerima sinyal kimia dari luar sel yang mengarahkankegiatan sel seperti membelah atau mengizinkan molekul tertentu untuk masuk atau keluar sel.

- Protein GDari bentuknya, reseptor tergandeng protein G merupakan suatu rantai polipeptidatunggal yang melewati membran sebanyak tujuh kali. Reseptor ini terutamamengaktivasi rangkaian peristiwa yang mengubah konsentrasi satu atau lebih suatumolekul signaling intraseluler atau yang disebut second messenger untuk menimbulkan

respons seluler. Beberapa second messenger yang terlibat dalam transduksi signalmelalui reseptor ini adalah siklik AMP (cAMP), protein kinase A (PKA), Diasil gliserol(DAG), Inositol trifosfat (IP3), protein kinase C (PKC), dan kalsium (Ca++).Protein G sendiri adalah suatu protein yang terdiri dari 3 rantai polipeptida yangberbeda, yang disebut subunit α, β dan γ. Rantai β dan γ membentuk kompleks βγ yangkuat, yang membuat protein G tadi tertambat pada permukaan sitoplasmik membranplasma.Jalur transduksi signal pada GPCR ada dua, yaitu jalur adenilat siklase dan jalurfosfolipase. Suatu aktivasi GPCR akan melalui jalur adenilat siklase atau fosfolipase,tergantung pada macam protein G yang terlibat. Berdasarkan aksinya, protein G adatiga jenis, yaitu: Gs (stimulatory G protein), yang bekerja mengaktifkan enzim adenilatsiklase, Gi (inhibitory G protein), yang bekerja menghambat enzim adenilat siklase, dan

Gq, yang bekerja mengaktifkan fosfolipase pada jalur fosfolipase.

- Tirosin-KinaseReseptor terhubung enzim merupakan protein transmembran dengan bagian besarekstraseluler mengandung binding site untuk ligan (contoh : faktor pertumbuhan, sitokin)dan bagian intraseluler mempunyai aktivitas enzim (biasanya aktivitas tirosin kinase).

Aktivasi menginisiasi jalur intraseluler yang melibatkan tranduser sitosolik dan nuklear,bahkan transkripsi gen. Reseptor sitokin mengaktifkan Jak kinase, yang pada gilirannyamengaktifkan faktor transkripsi Stat, yang kemudian mengaktifkan transkripsi gen.


2/14

Mekanisme kerja reseptror faktor pertumbuhan

Reseptor faktor pertumbuhan terdiri dari 2 reseptor, masing-masing dengan satu sisipengikatan untuk ligan. Agonis berikatan pada 2 reseptor menghasilkan kopling(dimerisasi). Tirosin kinase dalam masing-masing reseptor saling memposforilasi satusama lain. Protein penerima (adapter) yang mengandung gugus –SH berikatan padaresidu terposforilasi dan mengaktifkan tiga jalur kinase. Kinase 3 memposforilasiberbagai faktor transkripsi, kemudian mengaktifkan transkripsi gen untuk proliferasi dandiferensiasi.

- Saluran ionReseptor ini berada di membran sel, disebut juga reseptor ionotropik. Respon terjadidalam hitungan milidetik. Kanal merupakan bagian dari reseptor. Fungsi reseptorsaluran ion mempengaruhi aktivitas intrasel melalui pengaturan perpindahan molekul-molekul kecil seperti ion kalium dan natrium melintasi membran sel. Reseptor ionotropik

juga dikenal sebagai saluran ion ligan-gated yang merupakan tempat pengikatanneurotransmiter. Ikatan antara molekul transmisi dengan reseptor spesifiknya akanmenyebabkan membukanya saluran yang memungkinkan masuknya ion yang akanmenyebabkan terjadinya perubahan gradien kimia dan listrik. Reseptor metabotropik

adalah jenis reseptor yang memicu kaskade biokimia intraseluler yang diawali dengandisosiasi GTP-binding protein (protein G). Reseptor Ionotropik umumnya terdapat dineuron postsinaptik. Reseptor ionotropik berperan untuk mediasi proses depolarisasiatau hiperpolarisasi sinyal sinaptik yang aktif dalam hitungan milidetik. Sinyaldepolarisasi dimediasi oleh reseptor glutamat yang ditandai dengan masuknya ion Na+dan disertai dengan masuknya sejumlah Ca2+.

Fungsi Protein Struktural

Peranan protein struktural adalah sebagai pembentuk struktur sel jaringan dan memberi

kekuatan pada jaringan.- Kolagen

Secara sederhana, kolagen dapat dianalogikan sebagai lem yang menyatukan jarigan- jaringan pada tubuh. Kolagen adalah stabilisator struktur yang menguatkan dan dapatmenahan regangan. Sejumlah 30% dari total protein dalam tubuh manusia merupakankolagen. Rantai kolagen tersusun dari pengulangan Gly-Pro-X, dimana X dapat berupa asamamino apapun. Sebagian besar asam amino yang terdapat dalam kolagen berupa glisin,


3/14

prolin, dan hidroksiprolin. Rantai-rantai tunggal ini berikatan hidrogen sehinggamembentuk suatu struktur triple helix yang menyerupai batang dan disebut dengantropokolagen. Ikatan hidrogen diantara ketiga rantai molekul ini menyebabkan kolagenmempunyai kapasitas menahan air.Batang tropokolagen ini dikemas secara berdampingan membentuk fibril. Keberadaanasam amino hidroksilisin yang tidak umum di ujung segmen rantai kolagen sangat

penting terhadap pembentukan fibril kollagen. Aldol kovalen saling silang yang terbentukantara dua residu lisin atau hidroksilisin di terminal C sebuah molekul kolagen denganresidu serupa pada terminal N molekul yang berdampingan menstabilkan pengemasankolagen dan menghasilkan fibril yang kuat.Dalam tendon, kolagen membentuk serat yang seperti tali sehingga mempunyai dayaregangan tinggi, sementara di kulit kolagen membentuk serat tenunan yang longgarsehingga dapat meluas ke segala arah. Berbagai tipe kolagen dibedakan oleh komposisiketiga rantai polypeptidanya.

- Keratinα-Keratin adalah protein serat utama yang dibuat oleh sel epidermis. α -Keratinmemberikan perlindungan eksternal bagi vertebrata. Protein ini menyusun hampir

seluruh berat kering dari rambut, wol, sayap, kuku, cakar, duri, sisik, tanduk, kuku kuda,kulit penyu

- SklerotinSklerotin adalah komponen kutikula dari berbagai Arthropoda, yang paling seringditemui serangga. Sklerotin dibentuk dengan proses saling menyilangnya molekul-molekul protein, sebuah proses biokimia yang disebut sklerotisasi. Material yangterbentuk menjadikan eksoskeleton serangga yang keras dan mengandung kitinmenjadi kaku. Protein ini banyak terdapat dalam bagian integumen serangga dan

Arachnid, contohnya bagian mulut yang menggigit serta sklerit pada kalajengking dankumbang. Seiring pendewasaan, sklerotin yang baru terbentuk menjadi keras sepertitanduk dengan variasi warna kuning-coklat.

- ElastinElastin adalah protein dengan sifat elastis seperti penghapus, dimana seratnya dapatmemanjang beberapa kali dari panjang normalnya. Adanya serat elastin memungkinkan

jaringan dapat meregang tanpa sobek. Contohnya adalah pada pita suara, pembuluhdarah besar dan beberapa ligamen pada tulang punggung. Sepertiga gugusnya adalahglisin. Kandungan lainnya adalah alanin, prolin dan valin. Rantai elastin tidakmembentuk helix tripel. Struktur keseluruhan elastin mirip struktur amorf karet yg mudahberubah bentuk.

Fungsi Protein Pertahanan

Antibodi berikatan dengan protein yang lainnya (antigen) yang ditemukan di dalam tubuh.Molekul protein pada permukaan bakteri atau virus berperan sebagai antigen. Antibodimerupakan bagian yang berperan di dalam pertahanan tubuh. Setiap antibodi memiliki duatempat yang dapat bereaksi dengan antigen. Fungsi antibodi, yaitu berikatan dengan molekulantigen membentuk rangkaian seperti jaring. Antibodi dapat menghambat partikel-partikel virus.Untuk menginfeksi saluran sel, virus pertama-tama harus bisa mengenali sel inangnya. Proteindari virus mencocokkan bentuknya dengan molekul pada membran sel dari sel inang. Antibodi


4/14

dapat menutupi protein dari virus agar virus tersebut tidak bisa menginfeksi sel. Protein yangdisebut interferon juga bekerja melawan virus. Interferon diproduksi oleh sel yang telahterinfeksi oleh virus. Interferon membuat sel-sel yang tidak terinfeksi menjadi resisten terhadapserangan virus. Antibodi tersusun atas dua tipe rantai polipeptida yaitu rantai ringan (light chain) dan rantai berat (heavy chain). Struktur gabungan kedua rantai tersebut membentuk huruf Y. Ditengah-tengah ikatan rantai tersebut terdapat daerah Hinge (Hinge Region) yang

memungkinkan rantai-rantai polipeptida untuk bergerak. Setiap lengan dari antibodi memilikidaerah pengikat antigen (antigen-binding site). Antibodi dapat dibedakan berdasarkan susunanproteinnya menjadi lima kelas utama, Ig G, Ig A, Ig M, Ig E dan Ig D. Setiap antibodi berinteraksidengan molekul dan sel yang berbeda-beda dan memiliki karakteristik yang berbeda pula.Masing-masing antibodi memiliki daerah variabel (variable region) yang dapat mengenaliantigen khusus dan daerah konstan (constant region) yang mengontrol bagaimana molekulnyaberinteraksi dengan bagian lain dari sistem kekebalan tubuh.

Interaksi antibodi-antigen

Fungsi Protein Enzimatik

Semua enzim yang telah diamati sampai saat ini adalah protein dan aktivitas katalitiknya

bergantung pada integritas strukturnya sebagai protein. Kerja protein enzimatik terbagi-bagi lagisecara spesifik.

Oksidoreduktase adalah enzim yang cara kerjanya berdasarkan reaksi oksidasi dan reduksi

Oksidasi (reaksi yang menghasilkan elektron) H → H+ + e

Reduksi: reaksi yang memerlukan elektron Cl + e → Cl-


5/14

Transferase adalah enzim yang mengkalisis reaksi pemindahan/ pertukaran dua gugus dalamdua zat. Contoh:

R-OH + R’-NH2 → R-NH2 + R’-OH

Hydrolase adalah enzim yang mempercepat proses pemecahan suatu zat dengan cara

direaksikan dengan air (hidrolisis). Contoh: AB + H2O → A-OH + HB

Lyase adalah enzim yang memecah dua zat menjadi dua komponen

AB → A + B

Isomerase adalah enzim yang mengkatalisis perubah suatu zat dari isomer ke isomer lainnya

Isomer adalah suatu zat yang meimiliki RM sama tetapi RB berbeda. Contoh Isomerase:

Arabinose → ribose

Lygase adalah enzim yang mengkatalisis pemutusan formasi ikatan gugus suatu zat. Contoh:C=O, C-OH, C-O-C, C-COOH, C-S, C-N atau C-C

Enzim oksidase adalah enzim yang mengkatalisis pengeluaran hidrogen (H2) dari substratdengan menggunakan oksigen (O2) sebagai akseptor hidrogen

AH2 + O2 → A + H2O

Enzim tersebut membentuk air ( H2O ) atau hidrogen peroksida (H2O2 ) sebagai produk reaksi

Enzim Dehidrogenase adalah enzim yang mengeluarkan hidrogen dari suatu substrat denganmenggunakan carier sebagai akseptor hirogen, tidak dapat menggunakan oksigen sebagaiakseptor hidrogen

AH2 + B → A + BH2

Enzim Hidroperoksidase : enzim yang mengeluarkan unsur oksigen dari substrat hidrogenperoksida (H2O2)

Contoh : Peroksidase, katalase

Enzim Oksigenase adalah enzim yang mengkatalisis reaksi suatu substrat dengan oksigen (O2)

A + O2 → AO2

Fungsi Protein Hormon

- Insulin

Insulin mempunyai fungsi penting pada berbagai proses metabolisme dalam tubuhterutama metabolisme karbohidrat. Hormon ini sangat krusial perannya dalam prosesutilisasi glukosa oleh hampir seluruh jaringan tubuh, terutama pada otot, lemak, danhepar.


6/14

Pada jaringan perifer seperti jaringan otot dan lemak, insulin berikatan dengan sejenis

reseptor (insulin receptor substrate = IRS) yang terdapat pada membran sel tersebut.

Ikatan antara insulin dan reseptor akan menghasilkan semacam sinyal yang berguna

bagi proses regulasi atau metabolisme glukosa di dalam sel otot dan lemak, meskipun

mekanisme kerja yang sesungguhnya belum begitu jelas. Setelah berikatan, transduksi

sinyal berperan dalam meningkatkan kuantitas GLUT-4 (glucose transporter-4) danselanjutnya juga pada mendorong penempatannya pada membran sel. Proses sintesis

dan translokasi GLUT-4 inilah yang bekerja memasukkan glukosa dari ekstra ke intrasel

untuk selanjutnya mengalami metabolisme

- Growth hormone

Merupakan hormon esensial bagi pertumbuhan post natal dan untuk metabolism normal

karbohidrat, lipid, dan mineral. Kekurangan hormone ini dapat menyebabkan gangguan

pertumbuhan pada bayi.

- Paratiroid hormone

PTH memulihkan konsentrasi kalsium ECF dengan bekerja langsung pada tulang dan

ginjal dan secara tidak langsung pada mukosa intestinal. Fungsinya meningkatkan laju

disolusi tulang yang menggerakkan Ca2+ ke dalam cairan ekstrasel, mengurangi

bersihan/eksresi Ca lewat ginjal, meningkatkan efisiensi absorpsi Ca dalam intestinum.

Fungsi Protein Transpor

Protein pengangkut mempunyai kemampuan mengikat molekul tertentu dan melakukan

pengangkutan berbagai macam zat melalui aliran darah.

- Hemoglobin

Dalam pembuluh kapiler, oksigen dilepaskan untuk digunakan oleh sel tubuh. Sejumlah

97% oksigen yang diangkut oleh darah diangkut melalui hemoglobin. Sedangkan 3%

lainnya terlarut dalam plasma darah. Dalam paru-paru, dimana level oksigen tinggi,

hemoglobin berikatan bebas dengan oksigen. Hemoglobin lalu melepas oksigen ke

pembuluh kapiler, dimana level oksigen rendah. Dalam setiap molekul hemoglobin

terdapat empat atom besi yang disebut heme. Setiap atom berikatan dengan satu

molekul oksigen. Sejumlah 30% dari sel darah merah berupa hemoglobin.

- Hemosianin

Protein pernafasan ini banyak dijumpai dalam limfa binatang dalam fila Moluska dan Artropoda (sotong, gurita, udang galah, ketam). Strukturnya sangat besar tetapi terdiri

dari subunit-subunit. Setiap subunit mengandung satu pasang atom Cu dimana masing-

masing pasang dapat mengikat satu molekul O2


7/14

Fungsi Protein Penyimpanan

Protein ini merupakan cadangan makanan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan

perkembangan

- Ferritin

Ferritin merupakan protein yang penting dalam metabolisme zat besi. Dalam keadaan

normal, ferritin menyimpan zat besi yang dapat dipergunakan jika diperlukan sewaktu-

waktu. Ferritin tersusun oleh 24 subunit yang terdiri dari 18.5 kDa, yang mengelilingi

3000-4500 atom ferric. Normalnya, hanya sedikit ferritin yang terdapat di plasma.

Jumlah ferritin di plasma dapat diukur dan merupakan indeks cadangan zat besi dalam

tubuh. Sintesis reseptor transferin (TfR) dan feritin secara resiprokal berkaitan dengan

kandungan zat besi selular. Ketika kadar zat besi tinggi, sel menggunakan mRNA ferritin

untuk mensintesis ferritin, dan mRNA TfR dihancurkan. Sebaliknya, jika kadar zat besi

rendah, mRNA TfR menjadi stabil dan terjadi peningkatan sintesis reseptor, dan mRNA

tampaknya disimpan dalam bentuk inaktif

- Albumin

Albumin merupakan protein terbanyak dalam plasma yang berperan dalam proses

penyembuhan penyakit dan atau recovery/ pemulihan setelah tindakan pembedahan

(operasi). Serum albumin manusia adalah satu molekul unik yang merupakan protein

utama dalam plasma manusia (3.4 – 4,7 g/dl) dan membentuk kira-kira 60% dari protein

plasma total. Kira-kira 40% albumin dapat dijumpai didalam plasma dan 60% yang lain

dijumpai di ruang ekstraseluler. Hati menghasilkan kira-kira 12 g albumin per hari yang

merupakan kirakira 25% dari total sintesa protein hati. Albumin mempertahankan

tekanan osmotik koloid dalam pembuluh darah dan mempunyai sejumlah fungsi penting

lain. Albumin melarutkan dan menghantarkan banyak molekul-molekul kecil dalam darah

(contohnya bilirubin, kalsium, progesteron dan obat-obatan), merupakan tempat

penyimpanan protein, dan merupakan partikel utama yang menentukan tekanan onkotik

plasma, supaya cairan tidak dapat secara bebas melintas antara ruang intradan

extravascular Albumin merupakan protein utama pada manusia, meliputi 2/3 protein total

dengan berat molekul 65.000 dalton. Rendahnya kadar albumin dalam serum darah

disebabkan karena gangguan sintesa (malnutrisi, disfungsi hepar) atau kehilangan

(asites, protein hilang karena nefropati atau enteropati) sehingga menyebabkan

gangguan yang serius pada tekanan onkotik intravaskuler, kehilangan albumin dapat

bermanifestasi edema

- KaseinKasein merupakan protein utama susu, suatu makromolekul yang tersusun atas

subunit asam amino yang dihubungkan dengan ikatan peptida. Kasein berfungsi

sebagai substrat bagi enzim protease. Kasein merupakan komponen protein yang

terbesar dalam susu dan sisanya berupa albumin. Kadar kasein pada protein susu

mencapai 80 persen. Kasein terdiri atas beberapa fraksi seperti alphacasein, betha-

casein, dan kappa-casein


8/14

Aplikasi Protein dalam bidang pangan (makanan)

Untuk bidang industri, protein yang digunakan salah satunya ialah enzim. Enzim merupakansenyawa berstruktur protein yang dapat berfungsi sebagai katalisator dan dikenal sebagaibiokatalisator.

- RennetRennet adalah enzim yang digunakan dalam proses pembuatan keju (cheese) yangterbuat dari bahan dasar susu. Susu adalah cairan yeng tersusun atas protein yangterutama kasein yang dapat mempertahankan bentuk cairnya. Rennet merupakankelompok enzim protease yang ditambahkan pada susu pada saat proses pembuatankeju. Rennet berperan untuk menghidrolisis kasein terutama kappa kasein yangberfungsi mempertahankan susu dari pembekuan. Enzim yang paling umum yangdiisolasi dari rennet adalah chymosin.Chymosin dapat diisolasi dari beberapa jenis binatang, mikroba atau sayuran. Chymosinyang berasal dari mikroorganisme lokal atau asli yang belum mendapat rekayasagenetik dalam aplikasi pembuatan keju atau cheddar kadang-kadang menjadi kurangefektif.

- ProteaseProtease adalah enzim yang berfungsi untuk menghidrolisis ikatan peptida darisenyawa-senyawa protein dan diurai menjadi senyawa lain yang lebih sederhana (asamamino). Protease yang dipakai secara komersial seperti serine, protease, danmetalloprotease biasanya berasal dari Bacillus subtilis yang mempunyai kemampuanproduksi dan sekresi enzim yang tinggi.Enzim protease berfungsi melembekkan, melembutkan atau menurunkan gluten yangmembentuk protein. Contoh protease yang dapat dimanfaatkan adalah bromelin danpapain sebagai bahan pengempuk daging. Enzim protease dapat digunakan sebagaipelembut daging bagi daging yang liat supaya mudah dikunyah, dan membantumenanggalkan kulit ikan dalam industri pengetinan ikan. Minuman

- PapainManfaat utama papain adalah pelunak daging. Daging dari hewan tua dan berteksturbisa menjadi lunak. Pada pH, suhu, dan kemurnian papain tertentu daya pemecahanprotein yang dimiliki papain dapat diintensifkan lebih jauh menjadi kegiatan hidrolisisprotein.Manfaat lainnya adalah bahan perenyah pada pembuatan kue kering seperti crackers,bahan penggumpal susu pada pembuatan keju, bahan pelarut glatin, dan bahan pencucilensa. Buah pepaya juga menghasilkan pektin. Industri makanan dan minuman telahmenggunakan pektin sebagai bahan pemberi tekstur pada roti dan keju, bahanpengental dan stabilizer pada minuman sari buah, bahan pokok pembuatan jelly, jam,dan marmalade.

- Amilase Amilase merupakan enzim yang berfungsi untuk menghidrolis amilum (pati) menjadigula-gula sederhana seperti dekstrin dan glukosa. Enzim amilase digunakan untukmenghidrolisis pati menjadi suatu produk yang larut dalam air serta mempunyai beratmolekul rendah yaitu glukosa. Enzim amilase dapat digunakan dalam proses pembuatanbiskuit, minuman beralkohol, dan pembuatan sirup glukosa. Namun, pada umumnyaamilase banyak digunakan pada industri minuman misalnya pembuatan High FructoseSyrup (HFS). Enzim amilase dapat diproduksi oleh berbagai jenis mikroorganisme


9/14

terutama dari keluarga Bacillus, Psedomonas dan Clostridium. Bakteri potensial yangakhir-akhir ini banyak digunakan untuk memproduksi enzim amilase pada skala industriantara lain Bacillus licheniformis dan B.stearothermophillus. Bahkan penggunaanB.stearothermophillus lebih disukai karena mampu menghasilkan enzim yang bersifattermostabil sehingga dapat menekan biaya produksi.Enzim amilase juga dapat digunakan untuk menghilangkan kanji dalam buah-buahan

dan cocoa saat proses pengejusan buah-buahan dan coklat, dan sebagai bahantambahan dalam proses pencairan kanji sebelum penambahan malt dalam industrialkohol.Pada industri pembuat pemanis misalnya, enzim amilase dan glucose isomerasehipertermofilik akan sangat membantu proses pemecahan pati (starch) menjadi oligomerlalu menjadi fruktusa atau glukosa dalam bentuk sirup. Proses ini semua dilakukan padasuhu sangat tinggi dan ada pula proses pengadukan, sehingga menuntut enzim yangmendegradasi pati atau mengubah gula oligomer menjadi glukosa atau fruktosa harussangat stabil dan aktif di suhu panas.Dalam keperluan proses kontrol produksi makanan jadi atau olahan misalnya, kadarpelezat asam dalam bentuk monosodium glutamate (MSG) sangat penting. Karenakadar MSG yang berlebihan dapat menyebabkan gejala sakit kepala yang dikenal

dengan Chinese food syndrome

Aplikasi Protein dalam bidang medis

- Insulin

Insulin merupakan hormon polipetida yang diproduksi oleh sel β pada pulau Langerhansdi kelenjar pankreas. Insulin merupakan hormon yang berperan dalam regulasi kadarglukosa darah yang secara umum menjaga kadarnya berada pada batasan (3,5-8,0mmol l -1) . Secara umum, insulin mengontrol metabolisme dengan menginduksidefosforilasi pada beberapa enzim pengatur jalur utama katabolik dan anabolik. Efekyang ditimbulkan insulin diantagonis oleh hormon lainnya yaitu glukagon dan adrenalin.

Jadi ketika konsentrasi glukosa darah menurun (misalnya selama puasa), kadar insulinmenurun dan efek glukagon menjadi lebih dominan.Pada tahun 1973, Herbert Boyer dari University of California di San Fransisco danStanley Cohen dari Stanford University berhasil mengembangkan teknologi DNArekombinan yang menandai revolusi bioteknologi. Dengan teknik ini, protein yangdiinginkan dapat diproduksi dalam kuantitas besar., Pada tahun 1978, insulin untukpertama kalinya diproduksi secara bioteknologi. Tim peneliti dari City of Hope MedicalCenter dan anak perusahaan bioteknologi Genentech di San Francisco berhasilmensintesis insulin manusia di laboratorium menggunakan proses yang dapatmenghasilkan insulin dalam jumlah banyak. Tim peneliti ini memasukkan gen insulinmanusia ke dalam DNA bakteri, dan menggunakan bakteri sebagai miniatur pabrik yangmembuat rantai peptida A dan B secara terpisah. Langkah selanjutnya yaitu proses

kimia untuk menggabungkan kedua rantai tersebut. Hasilnya adalah insulin manusiatanpa permasalahan dan efek samping yang terkadang ditimbulkan oleh insulin hewan.Insulin manusia mengandung dua rantai protein dengan total 51 asam amino. Rantaiyang dihubungkan oleh dua ikatan disulfida. Ada site-site pada insulin yang rentanterhadap degradasi oleh suatu enzim seperti carboxypeptidase A, leucinaminopeptidase, trypsin, dan Glu C. Glu C adalah suatu enzim mikrobial yang diproduksioleh bakteri Staphylococcus. Glu C memotong insulin pada 4 tempat. Site tempatpengenalan enzim tripsin yaitu pada asam amino glisin dan arginin.


10/14

Insulin diklasifikasikan sebagai hormon dan diperlukan untuk pemanfaatan yang tepatdari glukosa. Penderita diabetes harus mengambil suntikan insulin untuk menjagakesehatan. Karena pasokan yang tersedia dari insulin manusia sangat rendah, insulindari sapi, babi, dan domba harus digunakan.Namun, tidak satupun dari tiga jenis hewanini cukup seefektif insulin manusia.

- SuplemenProtein pun dapat dimanfaatkan sebagai suplemen. Apalagi di kalangan laki-laki yangingin mendapatkan tubuh yang atletis. Hal tersebutlah yang menyebabkan Suplemenprotein tinggi cukup populer saat ini. Bentuk dari suplemen protein pun, dari mulai susudengan tambahan protein, snack, hingga minuman kocok (shake). Namun menurut paraahli, itu bukan cara terbaik untuk mencukupi kebutuhan protein Anda.Menurut Mintel, perusahaan penelitian pasar, pada tahun 2012, hampir 19 persenproduk baru baik makanan dan minuman yang diluncurkan di Amerika Serikat dilabelisebagai produk berprotein tinggi. Angka ini lebih tinggi dari pada yang terjadi di negara-negara lain, termasuk India (9 persen) dan Inggris (7 persen).Protein merupakan nutrien yang esensial, ditemukan di setiap sel di tubuh. Proteindibutuhkan untuk pertumbuhan dan perawatan sel-sel tubuh, bahkan juga berperan

sebagai sumber energi. Secara umum, sekitar 10 hingga 35 persen dari kalori harian Anda harusnya berasal dari protein.Menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit AS (CDC), wanita dewasa perlumakan sekitar 46 gram protein setiap hari, dan pria dewasa adalah sekitar 56 gram.Dengan pola makan modern seperti sekarang sebenarnya banyak orang sudahkelebihan protein. Dalam kurun waktu 2009 hingga 2010, sebuah survei makanan di ASmenemukan bahwa rata-rata wanita mengonsumsi sekitar 70 gram protein perhari, danlaki-laki sekitar 100 gram.Snack atau shake mungkin adalah cara yang mudah mendapatkan sejumlah protein,namun para ahli lebih menyarankan untuk mendapatkan protein dari makanan. Snackprotein tinggi ataupun shake seringkali mengandung kalori dan gula yang tinggi pula.Selain itu, mereka juga tidak meninggalkan rasa kenyang, tidak seperti ketika memakan

makanan.Sumber protein alami yang baik antara lain daging merah, ikan, kacang-kacangan, telur,susu dan tofu.Namun, apabila sumber protein yang tidak mudah basi saat dipakai untuk mendaki atauberwisata, dapat menggunakan kacang atau buah-buahan kering

Aplikasi Protein dalam bidang kosmetik

- Kolagen untuk regenerasi sel

Saat kita beranjak dewasa, berarti bertambah pula usia kita, dan semakin lengkappulalah kesempurnaan Anda sebagai manusia. Anda menjelma menjadi pribadi yang

kian matang. Namun, pada saat yang bersamaan, Anda merasakan perubahan kondisifisik yang menurun, seperti mudah lelah, mengantuk, mengalami kenaikan berat badan,dan rentan akan penyakit. Selain itu, kulit wajah yang semula kencang dan terjagakelembapannya, mulai mengering dan tampak garis-garis halus. Hal itu dikarenakanmanusia kehilangan 1% dari kolagen pada kulit setiap tahunnya.Kolagen adalah salah satu protein yang menyusun tubuh manusia. Keberadaannyaadalah kurang lebih mencapai 30% dari seluruh protein yang terdapat di tubuh. Diaadalah struktur organik pembangun tulang, gigi, sendi, otot, dan kulit. Serat kolagenmemiliki daya tahan yang kuat terhadap tekanan. Kata kolagen sendiri berasal dari


11/14

bahasa Yunani yang artinya (bersifat lekat atau menghasilkan pelekat).Kolagenmerupakan unsur yang sangat penting pada kulit. Kolagen bisa membuat kulit menjadikencang, lembut dan awet muda. Semakin bertambah usia kita, semakin berkurangkolagen, dan tubuh sudah tidak mampu lagi memproduksi kolagen yang dibutuhkan.Oleh karena itu, kolagen dijadikan salah satu bahan baku pembuaan kosmetik karenafungsinya seperti diatas. namun, kolagen tergolong haram. Kolagen merupakan salah

satu bentuk protein jaringan ikat yang dapat diperoleh dari babi maupun sapi namunkebanyakan produsen kosmetik lebih menyukai menggunakan babi karena babi memiliki

jaringan sel yang mirip manusia sehingga efikasi yang diberikan lebih baik. Kolagenmemberikan efek melembabkan kulit, menjaga kelenturan serta mencegah keriput padakulit. Selain Kolagen juga ada plasenta yang dijadikan bahan dari kosmetik karena kayaakan nutrisi yang bermanfaat mampu menghilangkan kerutan.

Aplikasi Protein dalam bidang militer

- Racun dan bakteri

Satu dari jenis senjata biologis yang mematikan, racun botulinum dari bakteriClostridium botulinium, adalah protein.Beberapa sendok teh akan cukup untuk membunuh semua orang di Inggris. Beberapakilo akan membunuh setiap manusia di muka bumi. Hal ini sangat berbahaya apabiladiproduksi di instalasi militer dan berharga sekitar £ 100 triliyun per kilo. Hal itumenyebabkan Botulinum Toxin merupakan zat yang paling mahal yang pernah dibuatSeorang Dokter dan penyair Jerman, Justinus Kerner menamakan Botulinum toksinpada 1820 sebagai “Sausage poison” (racun sosis), karena bakteri ini menyebabkankeracunan akibat tumbuh di olahan daging yang jelek penanganannya. Beliaumerupakan orang pertama yang mengemukakan ide penggunaan botulinum toxinsebagai alat terapi. Tahun 1895 Emile Van Ermengem pertama kali mengisolasi bakteriClostridium botulinum yang memproduksi toksin botulinum. Kemudian tahun 1944

Edward Schantz membiakkan Clostridium botulinum dan mengisolasi racunnya dan barukemudian 1949 kelompok Burgen menemukan bahwa racun botulinum menghambattransmisi syaraf otot.Saat ini racun botulinum yang telah dimurnikan dimanfaatkan untuk terapi kecantikan,terapi mata juling (strabismus), (blepharospasm) dan sakit otot (myofascial) pada atlet.Bakteri botulinum ditemukan dimana-mana, dalam tanah, sedimen didasar laut, ususdan kotoran binatang. Clostridium botulinum adalah bakteri anaerobik, gram positif,membentuk spora, berbentuk batang dan relatif besar. Spora bakteri dapat terhirup atautermakan, atau dapat meng-infeksi luka terbuka. Walaupun demikian bakteri dansporanya tidak berbahaya. Botulism, keadaan lumpuh, disebabkan oleh racun yangdiproduksi oleh bakteri, yang berarti korban tidak terinfeksi tetapi keracunan botulism.Racun ini mungkin adalah zat yang diketahui secara akut paling beracun, dengan dosis

mematikan 200-300 pg/kg, yang berarti bila melebihi 100 gram dapat membunuh setiapmanusia didunia. (sebagai gambaran racun tikus Strychine, kadang disebut sebagairacun yang sangat beracun memiliki LD50 1 mg/kg atau 1 milyar pg/kg ).Terdapat tujuh strain botulism, masing masing memproduksi protein yang berpotensisebagai neurotoxin. Tipe A, B, E dan F menyebabkan botulism pada manusia. Tipe C-alpha menyebabkan botulism pada unggas domestik dan liar. Tipe C-beta dan Dmenyebabkan botulism pada ternak. Tipe ketujuh dari botulism, strain G, telah diisolasidari contoh tanah, tetapi jarang dan belum menunjukkan hubungan yang menyebabkanbotulism manusia atau binatang.


12/14

Tipe A dan beberapa tipe B dan tipe F mendekomposisikan protein binatang danmenyebabkan bau dari makanan yang membusuk, dan daging busuk. Tipe E danbeberapa tipe B,C, D dan F tidak proteolytic (mereka tidak mencerna protein binatang).Ketika muncul, tipe botulism ini tidak dapat terdeteksi dengan bau yang kuat.Bakteri clostridium merupakan bakteri yang heat resistant dan dapat bertahan dariperebusan yang lama. Untuk menghancurkan spora yang ada, makanan harus

dipanaskan hingga temperatur 120oC atau lebih, seperti dalam penggunaan pressurecooker.Racun yang diproduksi oleh bakteri dapat dihancurkan oleh panas. Untukmenghancurkan toxin yang bersumber dari makanan, makanan harus dipanaskanhingga 85oC atau lebih selama lima menit, atau merebus sedikitnya selama 10 menitRacun botulinum berasal dari bakteri Clostridium botulinum. Karakteristik dari racunyang berasal dari bakteri tersebut adalah dapat melumpuhkan saraf sehingga dapatmenyebabkan kematian.Racun tersebut sangat mematikan, faktanya mengendusnya dalam dosis 13 sepermiliargram sudah dapat mematikan. Yang lebih buruk, penyuntikan racun ini dalam dosis 2sepermiliar gram dapat membunuh satu individu. Sebagai perbandingan, arsenik, racunyang terkenal mematikan baru dapat mematikan jika masuk dalam dosis satu

persepuluh gram ke dalam tubuh. Antibodi tradisional sebenarnya cukup efektif dalam mendegradasi racun. Hanya saja,percobaan pada tikus atau kelinci menunjukkan, antibodi tidak memiliki efek protektifpada racun H.Karena belum ditemukannya penangkal dari racun C botulinum, para peneliti perlumendiskusikannya lebih lanjut dengan sejumlah lembaga pemerintahanPenemuanpenyakit dan racun yang mematikan memang selalu melibatkan moral para penelitiuntuk memutuskan pemanfaatannya, untuk menguntungkan manusia atau untukmembuat penyakit.Para peneliti mencatat, perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengetahui efektivitasdan keamanan antibodi terhadap racun. Hal ini dibutuhkan sebelum melakukan uji klinispenangkalnya, khususnya pada manusia. Zat-zat racun dalam bakteri Bacillus anthracis

juga berbentuk protein.

Aplikasi Protein dalam bidang peternakan

- Enzim Pytase

Enzim pytase dapat memecah asam pytat, maka penambahan enzim tersebut padapakan ternak akan membebaskan lebih banyak phospor yang digunakan oleh hewan.Enzime phytase banyak dikenal dapat menghilangkan pengaruh anti nutrisi asam phitat.Penggunaan enzime phytase dalam pakan akan mengurangi keharusan penambahansumber-sumber fosfor anorganik mengingat fosfor asal bahan baku tumbuhan terikat

dalam asam phitat yang mengurangi ketersediaannya dalam pakan. Padahalsuplementasi fosfor anorganik misalnya mengandalkan di calcium phosphate maupunmono calcium phosphate relatif mahal belakangan ini. Di samping itu, fosfor yang terikatdalam asam phitat yang tidak bisa dicerna sempurna oleh sistem pencernaan hewanmonogastrik akan ikut dalam feses dan menjadi sumber polutan yang berpotensimencemari tanah. Fosfor adalah tidak terurai dalam tanah sehingga dalam jangkapanjang, pembuangan feses dengan kandungan fosfor tinggi akan menimbulkanmasalah bagi tanah.


13/14

Terdapat dua keuntungan menggunakan phytase dalam pakan ternak yaitupengurangan biaya pakan dari pengurangan suplemen pada makanan danpengurangan polusi dari berkurangnya limbah melalui feces

- Enzim pemecah proteinBerbagai bahan mentah yang digunakan sebagai bahan pakan ternak mengandung

protein. Terdapat variasi kualitas dan kandungan protein yang cukup besar dari bahanmentah yang berbeda. Dari sumber bahan protein primer seperti kedelai, beberapafaktor anti nutrisi seperti lectins dan trypsin inhibitor dapat memicu kerusakan padapermukaan penyerapan, karena ketidaksempurnaan proses pencernaan. Selain itubelum berkembangnya sistem pencernaan pada hewan muda menyebabkan tidakmampu menggunakan simpanan protein yang besar di dalam kedelai (glycin dan ß-conglycinin).Penambahan protease dapat membantu menetralkan pengaruh negatif dari faktor anti-nutrisi berprotein dan juga dapat memecah simpanan protein yang besar menjadimolekul yang kecil dan dapat diserap.

- Enzim pemecah serat

Keterbatasan utama dari pencernaan hewan monogastrik adalah bahwa hewan-hewantersebut tidak memproduksi enzim untuk mencerna serat. Pada ransum makanan ternakyang terbuat dari gandum, barley, rye atau triticale (sereal viscous utama), proporsiterbesar dari serat ini adalah arabinoxylan dan ß-glucan yang larut dan tidak larut (Whiteet al., 1983; Bedford dan Classen, 1992 diacu oleh Sheppy, 2001). Serat yang dapatlarut dan meningkatkan viskositas isi intestin yang kecil, mengganggu pencernaannutrisi dan karena itu menurunkan pertumbuhan hewan.Kandungan serat pada gandum dan barley sangat bervariasi tergantung padavaritasnya, tempat tumbuh, kondisi iklim dan lain-lain. Hal ini dapat menyebabkanvariasi nilai nutrisi yang cukup besar di dalam ransum makanan. Untuk memecah serat,enzim-enzim xylanase dan ß-glucanase) dapat menurunkan tingkat variasi nilai nutrisipada ransum dan dapat memberikan perbaikan dari pakan ternak sekaligus konsistensi

responnya pada hewan ternak. Xylanase dihasilkan oleh mikroorganisme baik bakterimaupun jamur.

KesimpulanProtein ialah kelompok senyawa organik bernitrogen yang tersusun atas banyak asam aminodan merupakan bahan utama pembentukan sel dan inti sel. di dalam protein, asam amino diikatdengan menggunakan ikatan peptida, yaitu ikatan C-N yang merupakan hasil reaski kondensasiantara gugus karboksil dengan gugs amino dari asam amino lain. Di dalam protein terdapat 20macam asam amino yang dikelompokkan dalam 3 bagian yaitu Asam Amino Essensial, NonEssesnsial dan Conditional.Protein dapat direkayasa dalam berbagai bidang. Bidang pakan, medis kosmetik, militer,

peternakan.


14/14

Daftar Pustaka

http://www.fapet.unud.ac.id/buku-ajar/aplikasi-produk-bioteknologi-pakan-ternak/

http://www.waspada.co.id/index.php?option=com_content&view=article&id=278800:suplemen-protein-hanyalah-sebagai-tambahan&catid=28:kesehatan&Itemid=48

Arba, dkk., 2010. Protein YANG MENGANDUNG Fe : FERRITIN. [online] (02 Nopember 2010)http://id.shvoong.com/medicine-and-health/medicine-history/2069038-protein-yang-mengandung-fe-ferritin/

Manaf, Asman, INSULIN : MEKANISME SEKRESI DAN ASPEK METABOLISME. [online]http://repository.unand.ac.id/96/1/INSULIN__MEKANISME_SEKRESI_DAN_ASPEK_METABOLISME.doc

T. Dyakonov et al., 2012. Design and Characterization of a Silk-Fibroin-Based Drug DeliveryPlatform Using Naproxen as a Model Drug. Journal of Drug Delivery, vol. 2012
http://www.waspada.co.id/index.php?option=com_content&view=article&id=278800:suplemen-protein-hanyalah-sebagai-tambahan&catid=28:kesehatan&Itemid=48http://www.waspada.co.id/index.php?option=com_content&view=article&id=278800:suplemen-protein-hanyalah-sebagai-tambahan&catid=28:kesehatan&Itemid=48http://www.waspada.co.id/index.php?option=com_content&view=article&id=278800:suplemen-protein-hanyalah-sebagai-tambahan&catid=28:kesehatan&Itemid=48http://www.waspada.co.id/index.php?option=com_content&view=article&id=278800:suplemen-protein-hanyalah-sebagai-tambahan&catid=28:kesehatan&Itemid=48

ltm biologi molekuler - fungsi protein

Documents