Ltm Biologi MolekulerAplikasi Protein dalam Kehidupan Manusia(Oleh Hasanuddin, 1206230725, Teknik Kimia 2012)1. Abstrak

Protein ialah kelompok senyawa organik bernitrogen yg rumit dng bobot molekul tinggi yg sangat penting bagi kehidupan; bahan organik yang susunannya sangat majemuk, yang terdiri atas beratus-ratus atau beribu-ribu 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 dari tumbuhan.

Protein bersal dari protos dari bahasa Yunani yang berarti yang paling utama 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.Asam amino adalah molekul yang mengandung gugus amino (NH2) dan gugus karboksil (COOH). Asam amino disebut juga asam -amino yang merupakan monomer dari protein (polipeptida).

Protein memiliki karakteristik yang menarik seperti aktivitas katalis yang tinggi dan spesifikasi substrat yang peting, membuat protein banyak digunakan di berbagai bidang. Sekarang, telah ditemukan berbagai pengaplikasian protein di berbagai bidang seperti bidang medis, kosmetik atau kecantikan, industri, agrikultur, hingga bidang kemiliteran.

2. Kata kunci

protein; molekul; aplikasi; militer; medis; kosmetik; industri; enzim

3. Pembahasan

Protein berfungsi untuk membangun tubuh sehingga disebut Protein Struktural sedangkan protein yang berfungsi sebagai enzim,antibodi atau hormon dikenal sebagai Protein Fungsional.

Protein struktural pada umumnya bersenyawa dengan zat lain di dalam tubuh makhluk hidup. Contoh protein struktural antara lain nukleoprotein yang terdapat di dalam inti sel dan lipoprotein yang terdapat di dalam membran sel.Ada juga protein yang tidak bersenyawa dengan komponen struktur tubuh,tetapi terdapat sebagai cadangan zat di dalam sel-sel makhluk hidup.Contoh protein seperti ini adalah protein pada sel telur ayam,burung,kura-kura dan penyu.

Protein disbut juga polimerisasi dari asam amino. Asam amino adalah molekul yang mengandung gugus amino (NH2) dan gugus karboksil (COOH). Asam amino disebut juga asam-amino yang merupakan monomer dari protein (polipeptida). Struktur umum asam amino ditunjukkan pada gambar 1

Gambar 1.Struktur umum asam amino.

Sumber: http://biologimediacentre.com/daftar-lengkap-asam-amino-esensial-dan-non-esensial/

Di dalam protein, asam-asam amino diikat bersama melalui ikatan peptida, yaitu ikatan CN hasil reaksi kondensasi antara gugus karboksil dengan gugus amino dari asam amino lain. Perhatikan reaksi kondensasi berikut.:

Gambar 2. Ikatan peptideSumber: http://nurul.kimia.upi.edu/arsipkuliah/web2011/0800521/strukturprotein.html

Reaksi tersebut merupakan contoh dipeptida, yaitu molekul yang dibentuk melalui ikatan peptida dari dua asam amino. Suatu polipeptida (protein) adalah polimer yang dibentuk oleh sejumlah besar asam amino melalui ikatan peptida membentuk rantai polimer.

Penamaan dipeptida atau tripeptida disesusaikan dengan nama asam amino yang berikatan. Huruf akhir dari nama asam amino yang disatukan diganti dengan huruf l. Contoh, jika alanin dan glisin menjadi dipeptida, nama dipeptidanya adalah alanilglisin.

Terdapat 20 macam asam amino yang ditemukan pada protein. Setiap asam amino berbeda dalam hal gugus R, atau rantai samping. Rantai samping menentukan sifat-sifat asam amino.

Gambar 3. Macam-macam asam amino

Sumber: http://sciencebiotech.net/struktur-molekul-protein/

Nama-nama asam amino lebih dikenal dengan nama trivial daripada nama sistematisnya (IUPAC) sebab lebih sederhana dan mudah diingat. Singkatan nama asam amino diambil tiga huruf dari nama asam amino. Sembilan dari asam amino bersifat nonpolar dan asam amino lainnya bersifat polar sehingga dapat terionisasi atau membentuk ikatan hidrogen dengan asam amino lain atau dengan air. Terdapat sepuluh macam asam amino esensial (asam amino yang dibutuhkan oleh tubuh dan tidak dapat disintesis oleh tubuh, tetapi harus dikonsumsi dari makanan). Kesepuluh asam amino tersebut, yaitu valin, leusin, isoleusin, lisin, histidin, fenilalanin, triftofan, treonin, metionin, dan arginine.Asam amino diklasifikasikan menjadi tiga bagian : Essential Non essential ConditionalAsam amino non essentsial di buat di dalam tubuh dari asam amino essentsial atau dalam pembongkaran protein. Jenis asam amino non essentsial adalah Alanine Asparagine Aspartic acid Glutamic acidAsam amino conditional biasanya tidak terlalu penting dibutuhkan oleh tubuh kecuali ketika sakit. Berikut ialah jenisnya : Arginine Cysteine Glutamine Clycine Ornithine Proline Serine TyrosineAsam amino esensial tidak dapat dihasilkan dari tubuh, melainkan harus dipenuhi dari makanan yang mengandung protein. Asam amino esensial tidak perlu di makan dalam sekali waktu, namun keseimbangan asupan lebih dibutuhkan dalam pemenuhan kebutuhan asam amino esensial. Berikut adalah sembilan jenis asam amino esensial : Histidine Isoleucine Leucine Lycine Methionine Phenylalanine Threonine Tryptophan Valine

Mulai saat ini muncul istilah protein engineering. Hal tersebut berarti perekayasaan protein . Rekayasa dari protein pun dapat diaplikasikan di dalam kehidupan manusia dalam berbagai bidang. Aplikasi dari rekayasa tersebut antara lain:

3.1 Bidang militer

3.1.1 Racun dari bakteri

Satu dari jenis senjata biologis yang mematikan, racun botulinum dari bakteri Clostridium botulinium, adalah protein.

Beberapa sendok teh akan cukup untuk membunuh semua orang di Inggris. Beberapa kilo akan membunuh setiap manusia di muka bumi. Hal ini sangat berbahaya apabila diproduksi di instalasi militer dan berharga sekitar 100 triliyun per kilo. Hal itu menyebabkan Botulinum Toxin merupakan zat yang paling mahal yang pernah dibuat

Seorang Dokter dan penyair Jerman, Justinus Kerner menamakan Botulinum toksin pada 1820 sebagai Sausage poison (racun sosis), karena bakteri ini menyebabkan keracunan akibat tumbuh di olahan daging yang jelek penanganannya. Beliau merupakan orang pertama yang mengemukakan ide penggunaan botulinum toxin sebagai alat terapi. Tahun 1895 Emile Van Ermengem pertama kali mengisolasi bakteri Clostridium botulinum yang memproduksi toksin botulinum. Kemudian tahun 1944 Edward Schantz membiakkan Clostridium botulinum dan mengisolasi racunnya dan baru kemudian 1949 kelompok Burgen menemukan bahwa racun botulinum menghambat transmisi 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, usus dan kotoran binatang. Clostridium botulinum adalah bakteri anaerobik, gram positif, membentuk spora, berbentuk batang dan relatif besar. Spora bakteri dapat terhirup atau termakan, atau dapat meng-infeksi luka terbuka. Walaupun demikian bakteri dan sporanya tidak berbahaya. Botulism, keadaan lumpuh, disebabkan oleh racun yang diproduksi 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 setiap manusia didunia. (sebagai gambaran racun tikus Strychine, kadang disebut sebagai racun yang sangat beracun memiliki LD50 1 mg/kg atau 1 milyar pg/kg ).

Terdapat tujuh strain botulism, masing masing memproduksi protein yang berpotensi sebagai 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 D menyebabkan botulism pada ternak. Tipe ketujuh dari botulism, strain G, telah diisolasi dari contoh tanah, tetapi jarang dan belum menunjukkan hubungan yang menyebabkan botulism manusia atau binatang.

Tipe A dan beberapa tipe B dan tipe F mendekomposisikan protein binatang dan menyebabkan bau dari makanan yang membusuk, dan daging busuk. Tipe E dan beberapa 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 dari perebusan yang lama. Untuk menghancurkan spora yang ada, makanan harus dipanaskan hingga temperatur 120oC atau lebih, seperti dalam penggunaan pressure cooker.

Racun yang diproduksi oleh bakteri dapat dihancurkan oleh panas. Untuk menghancurkan toxin yang bersumber dari makanan, makanan harus dipanaskan hingga 85oC atau lebih selama lima menit, atau merebus sedikitnya selama 10 menit

Racun botulinum berasal dari bakteri Clostridium botulinum. Karakteristik dari racun yang berasal dari bakteri tersebut adalah dapat melumpuhkan saraf sehingga dapat menyebabkan kematian.

Racun tersebut sangat mematikan, faktanya mengendusnya dalam dosis 13 sepermiliar gram sudah dapat mematikan. Yang lebih buruk, penyuntikan racun ini dalam dosis 2 sepermiliar gram dapat membunuh satu individu. Sebagai perbandingan, arsenik, racun yang 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 protektif pada racun H.

Karena belum ditemukannya penangkal dari racun C botulinum, para peneliti perlu mendiskusikannya lebih lanjut dengan sejumlah lembaga pemerintahanPenemuan penyakit dan racun yang mematikan memang selalu melibatkan moral para peneliti untuk memutuskan pemanfaatannya, untuk menguntungkan manusia atau untuk membuat penyakit.

Para peneliti mencatat, perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengetahui efektivitas dan keamanan antibodi terhadap racun. Hal ini dibutuhkan sebelum melakukan uji klinis penangkalnya, khususnya pada manusia. Zat-zat racun dalam bakteri Bacillus anthracis juga berbentuk protein.

Gambar4 : Racun Botulinum

Sumber: http://www.bbc.com/news/magazine-24551945

3.2 Bidang kosmetik

3.2.1 Cairan albumin

Albumin dikenal sebagai zat putih telur, namun albumin juga dapat berasal dari serum darah manusia yang banyak digunakan sebagai pelarut bahan aktif kosmetika seperti botox. Botox biasanya dipakai untuk menghilangkan kerut di wajah dan mengurangi produksi keringat bagi penderita hiperhidrosis (kelebihan keringat). Cairan botox dimasukkan oleh seorang dermatolog untuk menghilangkan kerutan disekitar wajah. Misalnya di dahi, garis luar mulut, pinggir mata atau di leher. Selain di dalam serum darah manusia albumin juga banyak terdapat di telur dan ikan gabus.

Gambar5: Struktur Human Serum Albumin

Sumber: http://www.pnas.org/content/101/37/13411/F1.expansion.html

3.2.2 Kolagen untuk regenerasi sel

Saat kita beranjak dewasa, berarti bertambah pula usia kita, dan semakin lengkap pulalah kesempurnaan Anda sebagai manusia. Anda menjelma menjadi pribadi yang kian matang. Namun, pada saat yang bersamaan, Anda merasakan perubahan kondisi fisik yang menurun, seperti mudah lelah, mengantuk, mengalami kenaikan berat badan, dan rentan akan penyakit. Selain itu, kulit wajah yang semula kencang dan terjaga kelembapannya, mulai mengering dan tampak garis-garis halus. Hal itu dikarenakan manusia kehilangan 1% dari kolagen pada kulit setiap tahunnya.

Kolagen adalah salah satu protein yang menyusun tubuh manusia. Keberadaannya adalah kurang lebih mencapai 30% dari seluruh protein yang terdapat di tubuh. Dia adalah struktur organik pembangun tulang, gigi, sendi, otot, dan kulit. Serat kolagen memiliki daya tahan yang kuat terhadap tekanan. Kata kolagen sendiri berasal dari bahasa Yunani yang artinya (bersifat lekat atau menghasilkan pelekat).Kolagen merupakan unsur yang sangat penting pada kulit. Kolagen bisa membuat kulit menjadi kencang, lembut dan awet muda. Semakin bertambah usia kita, semakin berkurang kolagen, dan tubuh sudah tidak mampu lagi memproduksi kolagen yang dibutuhkan.

Oleh karena itu, kolagen dijadikan salah satu bahan baku pembuaan kosmetik karena fungsinya seperti diatas. namun, kolagen tergolong haram. Kolagen merupakan salah satu bentuk protein jaringan ikat yang dapat diperoleh dari babi maupun sapi namun kebanyakan produsen kosmetik lebih menyukai menggunakan babi karena babi memiliki jaringan sel yang mirip manusia sehingga efikasi yang diberikan lebih baik. Kolagen memberikan efek melembabkan kulit, menjaga kelenturan serta mencegah keriput pada kulit. Selain Kolagen juga ada plasenta yang dijadikan bahan dari kosmetik karena kaya akan nutrisi yang bermanfaat mampu menghilangkan kerutan.

Gambar 6: perbedaan Kulit Anak Muda dan Orang tuaSumber:http://lasair.com/restoring-volume-to-your-face-and-stimulating-bodys-natural-production-of-collagen/

3.3 Bidang medis

3.3.1 Insulin

Insulin merupakan hormon polipetida yang diproduksi oleh sel pada pulau Langerhans di kelenjar pankreas. Insulin merupakan hormon yang berperan dalam regulasi kadar glukosa darah yang secara umum menjaga kadarnya berada pada batasan (3,5-8,0 mmol l -1) . Secara umum, insulin mengontrol metabolisme dengan menginduksi defosforilasi pada beberapa enzim pengatur jalur utama katabolik dan anabolik. Efek yang ditimbulkan insulin diantagonis oleh hormon lainnya yaitu glukagon dan adrenalin. Jadi ketika konsentrasi glukosa darah menurun (misalnya selama puasa), kadar insulin menurun dan efek glukagon menjadi lebih dominan.

Pada tahun 1973, Herbert Boyer dari University of California di San Fransisco dan Stanley Cohen dari Stanford University berhasil mengembangkan teknologi DNA rekombinan yang menandai revolusi bioteknologi. Dengan teknik ini, protein yang diinginkan dapat diproduksi dalam kuantitas besar., Pada tahun 1978, insulin untuk pertama kalinya diproduksi secara bioteknologi. Tim peneliti dari City of Hope Medical Center dan anak perusahaan bioteknologi Genentech di San Francisco berhasil mensintesis insulin manusia di laboratorium menggunakan proses yang dapat menghasilkan insulin dalam jumlah banyak. Tim peneliti ini memasukkan gen insulin manusia ke dalam DNA bakteri, dan menggunakan bakteri sebagai miniatur pabrik yang membuat rantai peptida A dan B secara terpisah. Langkah selanjutnya yaitu proses kimia untuk menggabungkan kedua rantai tersebut. Hasilnya adalah insulin manusia tanpa permasalahan dan efek samping yang terkadang ditimbulkan oleh insulin hewan.

Insulin manusia mengandung dua rantai protein dengan total 51 asam amino. Rantai yang dihubungkan oleh dua ikatan disulfida. Ada site-site pada insulin yang rentan terhadap degradasi oleh suatu enzim seperti carboxypeptidase A, leucin aminopeptidase, trypsin, dan Glu C. Glu C adalah suatu enzim mikrobial yang diproduksi oleh bakteri Staphylococcus. Glu C memotong insulin pada 4 tempat. Site tempat pengenalan enzim tripsin yaitu pada asam amino glisin dan arginin.

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

Gambar7. Struktur InsulinSumber: http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/567quatprotein.html

3.3.2 Kulit buatan

kulit buatan diciptakan oleh John F Burke dan loannis Yannas. kult buatan terdiri dari lapisan luar yang mengandung silikon dan lapisan dalam yang mengandung kolagen, yaitu protein yang terdapat pada kartilago dan tulang. lapisan dalam berfungsi sebagai kerangka permanen pertumbuhan kulit, sementara silikon berfungsi untuk melindungi jaringan baru dibawahnya.

Proses penggunaaan kulit buatan untuk pasien luka bakar tidak mudah dilakukan. mula-mula, jaringan yang terkena luka bakar disingkirkan, kemudian kulit buatan di jahit diatas luka bakar. lapisan dalam kulit pun akan mengalami regenerasi, dan sel kulit perlahan lahan tumbuh ke dalam kerangka kolagen.

setelah sel kulit yang tumbuh cukup menutupoi daerah luka bakar, lapisan silikon pada kulit buatan pun disingkirkan, lalu diganti dengan kulit buatan yang dibuat di laboratorium atau dengan kulit yang diambil dari bagian lain tubuh pasien, karena kulit lapisan dalam telah menutupi luka, maka kulit cangkokan yang dibutuhkan sebagai lapisan luar epidermis dapat lenih tipis untuk mempercepat penyembuhan.

Pada tahun 1997, FDA menyetuji kulit buatan yang digunakan untuk manusia, dengan adanya kulkit buatan tersebut ratusan pasien luka bakar tidak hanya dapat bertahan hidup, namun juga dapat sembuh dan menjalani hidup yang lebih baik tanpa merasa nyeri hebat seperti luka bakar sebelumnya.

Gambar 8: Mekanisme Kulit Buatan

Sumber: http://www.tau.ac.il/lifesci/departments/biotech/members/dvir/dvir.html

3.3.3 Suplemen

Protein pun dapat dimanfaatkan sebagai suplemen. Apalagi di kalangan laki-laki yang ingin mendapatkan tubuh yang atletis. Hal tersebutlah yang menyebabkan Suplemen protein tinggi cukup populer saat ini. Bentuk dari suplemen protein pun, dari mulai susu dengan tambahan protein, snack, hingga minuman kocok (shake). Namun menurut para ahli, itu bukan cara terbaik untuk mencukupi kebutuhan protein Anda.

Menurut Mintel, perusahaan penelitian pasar, pada tahun 2012, hampir 19 persen produk baru baik makanan dan minuman yang diluncurkan di Amerika Serikat dilabeli sebagai 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. Protein dibutuhkan 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 perlu makan sekitar 46 gram protein setiap hari, dan pria dewasa adalah sekitar 56 gram. Dengan pola makan modern seperti sekarang sebenarnya banyak orang sudah kelebihan protein. Dalam kurun waktu 2009 hingga 2010, sebuah survei makanan di AS menemukan bahwa rata-rata wanita mengonsumsi sekitar 70 gram protein perhari, dan laki-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. Snack protein 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 atau berwisata, dapat menggunakan kacang atau buah-buahan kering.3.3.4 Alat Diagnosis

Rekayasa protein digunakan untuk mengembangkan enzim-enzim sebagai alat diagnose. Pemanfaatan enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga kelompok:

3.3.4.1 Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu

Contoh penggunaan enzim sebagai petanda adanya suatu kerusakan jaringan adalah sebagai berikut:

Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah.

Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis, peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedangkan peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme.

Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain-lain.

3.3.4.2 Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis.

Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk mencari petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur berapa jumlahnya. Kelebihan penggunaan enzim sebagai suatu reagensia adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan lebih spesifik dibandingkan dengan pengukuran secara kimia, mampu digunakan untuk mengukur kadar senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis karena kemudahan dan ketepatannya dalam mengukur. Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut:

Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat.

Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-oksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens.

Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain.

3.3.4.3 Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.

Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan substrat yang khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak semua senyawa memiliki enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu, pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Adapun dalam hal ini enzim berfungsi dalam memperlihatkan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:

Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksidase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase.

Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase.

3.4 Bidang industry

3.4.1 Makanan

Untuk bidang industry, protein yang digunakan salah satunya ialah enzim. Enzim merupakan senyawa berstruktur protein yang dapat berfungsi sebagai katalisator dan dikenal sebagai biokatalisator. Dalam bidang indusri makanan, enzim yang biasa digunakan antara lain:

3.4.1.1 RennetRennet adalah enzim yang digunakan dalam proses pembuatan keju (cheese) yang terbuat dari bahan dasar susu. Susu adalah cairan yeng tersusun atas protein yang terutama kasein yang dapat mempertahankan bentuk cairnya. Rennet merupakan kelompok enzim protease yang ditambahkan pada susu pada saat proses pembuatan keju. Rennet berperan untuk menghidrolisis kasein terutama kappa kasein yang berfungsi mempertahankan susu dari pembekuan. Enzim yang paling umum yang diisolasi dari rennet adalah chymosin.

Chymosin dapat diisolasi dari beberapa jenis binatang, mikroba atau sayuran. Chymosin yang berasal dari mikroorganisme lokal atau asli yang belum mendapat rekayasa genetik dalam aplikasi pembuatan keju atau cheddar kadang-kadang menjadi kurang efektif.

3.4.1.2 Protease

Protease adalah enzim yang berfungsi untuk menghidrolisis ikatan peptida dari senyawa-senyawa protein dan diurai menjadi senyawa lain yang lebih sederhana (asam amino). Protease yang dipakai secara komersial seperti serine, protease, dan metalloprotease biasanya berasal dari Bacillus subtilis yang mempunyai kemampuan produksi dan sekresi enzim yang tinggi.

Enzim protease berfungsi melembekkan, melembutkan atau menurunkan gluten yang membentuk protein. Contoh protease yang dapat dimanfaatkan adalah bromelin dan papain sebagai bahan pengempuk daging. Enzim protease dapat digunakan sebagai pelembut daging bagi daging yang liat supaya mudah dikunyah, dan membantu menanggalkan kulit ikan dalam industri pengetinan ikan. Minuman

3.4.1.3 Enzim Selulase

Enzim selulase dapat digunakan untuk melembutkan sayur-sayuran dengan mencernakan sebagian selulosa sayur itu, mengeluarkan kulit dari biji-bijian seperti gandum, mengeluarkan agar-agar dari rumput laut dengan menguraikan dinding sel daun rumput dan membebaskan agar-agar yang terkandung dalamnya.

3.4.1.4 Enzim Papain

Manfaat utama papain adalah pelunak daging. Daging dari hewan tua dan bertekstur bisa menjadi lunak. Pada pH, suhu, dan kemurnian papain tertentu daya pemecahan protein yang dimiliki papain dapat diintensifkan lebih jauh menjadi kegiatan hidrolisis protein.

Manfaat lainnya adalah bahan perenyah pada pembuatan kue kering seperti crackers, bahan penggumpal susu pada pembuatan keju, bahan pelarut glatin, dan bahan pencuci lensa. Buah pepaya juga menghasilkan pektin. Industri makanan dan minuman telah menggunakan pektin sebagai bahan pemberi tekstur pada roti dan keju, bahan pengental dan stabilizer pada minuman sari buah, bahan pokok pembuatan jelly, jam, dan marmalade.

3.4.1.5 Enzim Xylanase

Xilanase juga dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi gula xilosa. Xilan banyak diperoleh dari limbah pertanian dan industri makanan. Pengembangan proses hidrolisis secara enzimatis merupakan prospek baru untuk penanganan limbah hemiselulosa (Biely, 1985; Rani dan Nand, 1996; Beg et al., 2001). Gula xilosa banyak digunakan untuk konsumsi penderita diabetes.

Di Malaysia, gula xilosa banyak digunakan untuk campuran pasta gigi karena dapat berfungsi memperkuat gusi, Van Paridon et al. 1992 telah melakukan penelitian pemanfaatan xilanase untuk campuran makanan ayam boiler, dengan melihat pengaruhnya terhadap berat yang dicapai dan efisiensi konversi makanan serta hubungannya dengan viskositas pencernaan.

Hal yang sama juga dilakukan oleh Bedford dan Classen (1992), yang melaporkan bahwa campuran makanan ayam boiler dengan xilanase yang berasal dari T. longibrachiatum ternyata mampu mengurangi viskositas pencernaan, sehingga meningkatkan pencapaian berat dan efisiensi konversi makanan.

Xilanase dapat juga digunakan untuk menjernihkan juice, ekstraksi kopi, minyak nabati, dan pati (Wong dan Saddler, 1993). Kombinasi dengan selulase dan pektinase dapat untuk penjernihan juice dan likuifikasi buah dan sayuran (Beg et al., 2001). Efisiensi xilanase dalam perbaikan kualitas roti yang telah dilakukan, yaitu xilanase yang berasal dari Aspergillus niger var awamori yang ditambahkan ke dalam adonan roti untuk menghasilkan kenaikan volume spesifik roti dan untuk lebih meningkatkan kualitas roti maka perlu dilakukan kombinasi penambahan amilase dan xilanase (Maat et al., 1992).

3.4.1.6 Enzim Amilase

Amilase merupakan enzim yang berfungsi untuk menghidrolis amilum (pati) menjadi gula-gula sederhana seperti dekstrin dan glukosa. Enzim amilase digunakan untuk menghidrolisis pati menjadi suatu produk yang larut dalam air serta mempunyai berat molekul rendah yaitu glukosa. Enzim amilase dapat digunakan dalam proses pembuatan biskuit, minuman beralkohol, dan pembuatan sirup glukosa. Namun, pada umumnya amilase banyak digunakan pada industri minuman misalnya pembuatan High Fructose Syrup (HFS). Enzim amilase dapat diproduksi oleh berbagai jenis mikroorganisme terutama dari keluarga Bacillus, Psedomonas dan Clostridium. Bakteri potensial yang akhir-akhir ini banyak digunakan untuk memproduksi enzim amilase pada skala industri antara lain Bacillus licheniformis dan B.stearothermophillus. Bahkan penggunaan B.stearothermophillus lebih disukai karena mampu menghasilkan enzim yang bersifat termostabil 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 bahan tambahan dalam proses pencairan kanji sebelum penambahan malt dalam industri alkohol.

Pada industri pembuat pemanis misalnya, enzim amilase dan glucose isomerase hipertermofilik akan sangat membantu proses pemecahan pati (starch) menjadi oligomer lalu menjadi fruktusa atau glukosa dalam bentuk sirup. Proses ini semua dilakukan pada suhu sangat tinggi dan ada pula proses pengadukan, sehingga menuntut enzim yang mendegradasi pati atau mengubah gula oligomer menjadi glukosa atau fruktosa harus sangat stabil dan aktif di suhu panas.

Dalam keperluan proses kontrol produksi makanan jadi atau olahan misalnya, kadar pelezat asam dalam bentuk monosodium glutamate (MSG) sangat penting. Karena kadar MSG yang berlebihan dapat menyebabkan gejala sakit kepala yang dikenal dengan Chinese food syndrome.

3.4.2 Minuman

3.4.2.1 Laktase

Laktase adalah enzim likosida hidrolase yang berfungsi untuk memecah laktosa menjadi gula penyusunnya yaitu glukosa dan galaktosa. Tanpa suplai atau produksi enzim laktase yang cukup dalam usus halus, akan menyebabkan terjadinya lactose intolerant yang mengakibatkan rasa tidak nyaman diperut (seperti kram, banyak buang gas, atau diare) dalam saluran cerna selama proses pencernaan produk-produk susu. Secara komersial laktase digunakan untuk menyiapkan produk-produk bebas laktosa seperti susu. Ini juga dapat digunakan untuk membuat es krim dalam pembuatan cream dan rasa produk yang lebih manis. Laktase biasanya diisolasi dari yeast (Kluyveromyces sp.) dan fungi (Aspergillus sp.).

3.4.2.2 Lipase

Lipase digunakan untuk memecah atau menghidrolisis lemak susu dan memberikan flavour keju yang khas. Flavour dihasilkan karena adanya asam lemak bebas yang diproduksi ketika lemak susu dihidrolisis. Selain pada industri pengolahan susu Lipase juga digunakan pada industri lainnya.Mikroba penghasil lipase antara lain adalah Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Staphylocococcus aureus dan Bacillus subtilis. Enzim lipase ini digunakan sebagai biokatalis untuk memproduksi asam lemak bebas, gliserol, berbagai ester, sebagian gliserida, dan lemak yang dimodifikasi atau diesterifikasi dari substrat yang murah, seperti minyak kelapa sawit. Produk-produk tersebut secara luas digunakan dalam industri farmasi, kimia dan makanan.

Di samping itu, enzim lipase dapat digunakan untuk menghasilkan emulsifier, surfaktant, mentega, coklat tiruan. Aplikasi enzim lipase untuk sintesis senyawa organik semakin banyak dikembangkan, terutama karena reaksi menggunakan enzim bersifat regioselektif dan enansioselektif. Aktifitas katalitik dan selektivitas enzim tergantung dari struktur substrat, kondisi reaksi, jenis pelarut, dan penggunaan air dalam media. Contohnya biosintesis senyawa pentanol, hexanol & benzyl alkohol ester, serta biosintesis senyawa terpene ester menggunakan enzim lipase yang berasal dari Candida antartica dan Mucor miehei. Sampai saat ini lipase yang banyak digunakan untuk keperluan reaksi sintesis adalah lipase komersial dari Rhizomucor miehei dan Pseudomonas sp.3.4.2.3 Katalase

Katalase adalah enzim yang dapat diperoleh dari hati sapi (bovine livers) atau sumber mikrobial. Katalase digunakan untuk mengubah hidrogen peroksida menjadi air dan molekul oksigen. Reaksi yang terjadi ialah:

H2O2 + H2O2 2H2O + O2

Enzim ini digunakan secara terbatas pada proses produksi keju. Hidrogen peroksida selain digunakan sebagai agen bleaching atau pemutih di industri kertas atau tekstil, juga digunakan untuk melindungi buah dan sayuran segar dari bakteri patogen seperti Salmonella atau E.coli, pasteurisasi produk susu, ataupun digunakan dalam sterilisasi karton pembungkus jus atau susu segar sehingga tak perlu pendinginan.

3.4.3 Pakan ternak

Protein yang digunakan pada pakan ternak berupa enzim.

Terdapat empat type enzim yang mendominasi pasar pakan ternak saat ini yaitu enzim untuk memecah serat, protein, pati dan asam pitat (Sheppi, 2001).

3.4.3.1 Enzim Pemecah Serat

Keterbatasan utama dari pencernaan hewan monogastrik adalah bahwa hewan-hewan tersebut tidak memproduksi enzim untuk mencerna serat. Pada ransum makanan ternak yang terbuat dari gandum, barley, rye atau triticale (sereal viscous utama), proporsi terbesar dari serat ini adalah arabinoxylan dan -glucan yang larut dan tidak larut (White et al., 1983; Bedford dan Classen, 1992 diacu oleh Sheppy, 2001). Serat yang dapat larut dan meningkatkan viskositas isi intestin yang kecil, mengganggu pencernaan nutrisi dan karena itu menurunkan pertumbuhan hewan.

Kandungan serat pada gandum dan barley sangat bervariasi tergantung pada varitasnya, tempat tumbuh, kondisi iklim dan lain-lain. Hal ini dapat menyebabkan variasi nilai nutrisi yang cukup besar di dalam ransum makanan. Untuk memecah serat, enzim-enzim xylanase dan -glucanase) dapat menurunkan tingkat variasi nilai nutrisi pada ransum dan dapat memberikan perbaikan dari pakan ternak sekaligus konsistensi responnya pada hewan ternak. Xylanase dihasilkan oleh mikroorganisme baik bakteri maupun jamur.

3.4.3.2 Enzim Pemecah Protein

Berbagai bahan mentah yang digunakan sebagai bahan pakan ternak mengandung protein. Terdapat variasi kualitas dan kandungan protein yang cukup besar dari bahan mentah yang berbeda. Dari sumber bahan protein primer seperti kedelai, beberapa faktor anti nutrisi seperti lectins dan trypsin inhibitor dapat memicu kerusakan pada permukaan penyerapan, karena ketidaksempurnaan proses pencernaan. Selain itu belum berkembangnya sistem pencernaan pada hewan muda menyebabkan tidak mampu menggunakan simpanan protein yang besar di dalam kedelai (glycin dan -conglycinin).Penambahan protease dapat membantu menetralkan pengaruh negatif dari faktor anti-nutrisi berprotein dan juga dapat memecah simpanan protein yang besar menjadi molekul yang kecil dan dapat diserap.

3.4.3.3 Enzim Pemecah Phospor

Phospor merupakan unsur esensial untuk semua hewan, karena diperlukan untuk mineralisasi tulang, imunitas, fertilitas dan juga pertumbuhan. Swine dan Unggas hanya dapat mencerna Phospor dalam bentuk asam pitat yang terdapat dalam sayur sekitar 30-40 %. Phospor yang tidak dapat dicerna akan keluar bersama kotoran (feces) dan menimbulkan pencemaran.

3.4.3.4 Enzim Pytase

Enzim pytase dapat memecah asam pytat, maka penambahan enzim tersebut pada pakan 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 penambahan sumber-sumber fosfor anorganik mengingat fosfor asal bahan baku tumbuhan terikat dalam asam phitat yang mengurangi ketersediaannya dalam pakan. Padahal suplementasi fosfor anorganik misalnya mengandalkan di calcium phosphate maupun mono calcium phosphate relatif mahal belakangan ini. Di samping itu, fosfor yang terikat dalam asam phitat yang tidak bisa dicerna sempurna oleh sistem pencernaan hewan monogastrik akan ikut dalam feses dan menjadi sumber polutan yang berpotensi mencemari tanah. Fosfor adalah tidak terurai dalam tanah sehingga dalam jangka panjang, pembuangan feses dengan kandungan fosfor tinggi akan menimbulkan masalah bagi tanah.

Terdapat dua keuntungan menggunakan phytase dalam pakan ternak yaitu pengurangan biaya pakan dari pengurangan suplemen pada makanan dan pengurangan polusi dari berkurangnya limbah melalui feces.

4. Kesimpulan

Protein ialah kelompok senyawa organik bernitrogen yg rumit dng bobot molekul tinggi yg sangat penting bagi kehidupan.Protein tersusun atas berbu ribu asam amino dan merupakan bahan utama pembentukan sel dan inti sel. di dalam protein, asam amino diikat dengan menggunakan ikatan peptida, yaitu ikatan C-N yang merupakan hasil reaski kondensasi antara gugus karboksil dengan gugs amino dari asam amino lain. Di dalam protein terdapat 20 macam asam amino yang dikelompokkan dalam 3 bagian yaitu Asam Amino Essensial, Non Essesnsial dan Conditional.

Protein dapat direkayasa dalam berbagai bidang. Dalam bidang militer, protein direkayasa menjadi racun. racun yang digunakan ialah racun botulinum. Racun Botulinum dapat digunakan sebagai senjata biologis yang mematikan. Beberapa kilo dari racun ini dapet membunuh manusia di muka bumi ini. Daam bidang kosmetik, terdapat albumin dan kolagen. Albumin merupakan protein yang banyak terdapat di telur dan ikan gabus. Albumin dapat digunakan untuk menghilangkan kerutan di sekitar wajah. Kolagen merupakan protein penyusun tubuh manusia dan merupakan 30 persen dari protein di dalam tubuh. kolagen digunakan sebagai bahan baku pembuatan kosmetik karena memberikan efek menjaga kulit, menjaga kelenturan serta mencegah keriput pada kulit. Kolagen sangat cocok untuk regenerasi sel.

Dalam bidang medis, terdapat insulin, alat diagnosis, kulit buatan, dan suplemen. Suplemen digunakan untuk menjaga kebugaran tubuh. insulin digunakan untuk mengatasi penyakit diabetes. Kulit buatan digunakan untuk menambal ulit yang hancur akibat luka bakar. Alat diagnosis digunakan untuk mendiagnosis adanya kerusakan dalam tubuh manusia.Dalam bidang industri, protein dimanfaatkan dalam bidang industri makanan, minuman dan pakan ternak. Dalam industri yang dimanfaatkan ialah protein dalam bentuk enzim.

5. Daftar pustaka

http://www.med.uni-essen.de/itr/history/inshist.htmlhttp://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18842/4/Chapter%20II.pdfhttp://content.karger.com/ProdukteDB/Katalogteile/isbn3_8055/_83/_53/Insulin_02.pdfhttp://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/567quatprotein.htmlhttp://www.bbc.com/news/magazine-24551945http://biochem.pepperdine.edu/dokuwiki/lib/exe/detail.php?id=chem330%3Afall2013%3Afall_2013_chem_330_wiki_projects%3Agroup_pages%3Aalkynes_of_trouble%3Alab_1&media=chem330:fall2013:fall_2013_chem_330_wiki_projects:group_pages:alkynes_of_trouble:bovine-serum-albumin-picture.gif.jpghttp://lasair.com/restoring-volume-to-your-face-and-stimulating-bodys-natural-production-of-collagen/http://www.antaratv.com/berita/400686/telah-ditemukan-racun-paling-mematikanhttp://health.kompas.com/read/2013/10/21/1426555/Ditemukan.Racun.Botulinum.Baru.Paling.Mematikanhttp://www.jpnn.com/read/2014/02/25/218453/Gas-Sarin-Dan-Senjata-Biologis-Peraturan Mentri Kesehatan RI No. 220/Menkes/per/X/76http://foodreview.co.id/preview.php?view2&id=56553#.UyZBaD9_s0Qhttp://www.waspada.co.id/index.php?option=com_content&view=article&id=278800:suplemen-protein-hanyalah-sebagai-tambahan&catid=28:kesehatan&Itemid=48http://www.fapet.unud.ac.id/buku-ajar/aplikasi-produk-bioteknologi-pakan-ternak/