BAB II

DASAR TEORI

2.1. Protein

Protein (asal kata 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.

Protein merupakan salah satu bagian terpenting pada makhluk hidup dan memiliki

banyak fungsi. Fungsi protein pada makhluk hidup antara lain adalah sebagai berikut:

1. Sebagai katalis reaksi enzimatis, yaitu reaksi-raksi kimia yang terjadi dalam sistim

biologi. Contoh: pepsin, isomerase, β – galaktosidase

2. Sebagai sarana transportasi, sejumlah protein spesifik berperan sebagai proses

transport ion dan molekul-molekul kecil. Contoh: hemoglobin

3. Sebagai koordinasi dalam pergerakan, yaitu sebagai pembantu sel dalam

berkontraksi. Contoh: aktin dan miosin, tubulin dan protofilamen

4. Sebagai pendukung mekanik / kerangka: sebagai pertahanan kekuatan kulit dan

tulang. Contoh: kolagen, keratin, fibroin.

5. Sebagai sistim kekebalan atau perlindungan yaitu pertahanan sel dalam serangan

benda asing, contoh : Imuniglobin atau antibodi

6. Penghasil dan penerus rangsangan sistim saraf. Contoh: rhodopsin

Sebagai kontrol pertumbuhan dan diferensiasi. Contoh : protein hormone

Struktur dan bentuk protein juga berbeda-beda, ada banyak bentuk dan

strukturnya mengingat banyak sekali fungsi dari protein ini. Untuk itu protein juga

memiliki beberapa penggolongan untuk membedakan satu protein dengan yang lainnya.

Penggolongan protein tersebut antara lain:

A. Berdasarkan struktur molekulnya

Struktur protein terdiri dari empat macam:

1. Struktur primer (struktur utama)

Struktur ini terdiri dari asam-asam amino yang dihubungkan satu sama lain secara

kovalen melalui ikatan peptida.

2. Struktur sekunder

Protein sudah mengalami interaksi intermolekul, melalui rantai samping asam

amino. Ikatan yang membentuk struktur ini, didominasi oleh ikatan hidrogen antar

rantai samping yang membentuk pola tertentu bergantung pada orientasi ikatan

hidrogennya.

3. Struktur Tersier

Terbentuk karena adanya pelipatan membentuk struktur yang kompleks. Pelipatan

distabilkan oleh ikatan hidrogen, ikatan disulfida, interaksi ionik, ikatan

hidrofobik, ikatan hidrofilik.

4. Struktur Kuartener

Terbentuk dari beberapa bentuk tersier, dengan kata lain multi sub unit. Interaksi

intermolekul antar sub unit protein ini membentuk struktur keempat/kuartener

B. Berdasarkan Bentuk dan Sifat Fisik

1. Protein globular

Terdiri dari polipeptida yang bergabung satu sama lain (berlipat rapat)

membentuk bulat padat. Misalnya enzim, albumin, globulin, protamin. Protein

ini larut dalam air, asam, basa, dan etanol.

2. Protein serabut (fibrous protein)

Terdiri dari peptida berantai panjang dan berupa serat-serat yang tersusun

memanjang, dan memberikan peran struktural atau pelindung. Misalnya fibroin

pada sutera dan keratin pada rambut dan bulu domba. Protein ini tidak larut

dalam air, asam, basa, maupun etanol.

C. Berdasarkan fungsi biologis

Pembagian protein didasarkan pada fungsinya di dalam tubuh, antara lain:

1. Enzim (ribonukease, tripsin)

2. Protein transport (hemoglobin, mioglobin, serum, albumin)

3. Protein nutrien dan penyimpan (gliadin/gandum, ovalbumin/telur,

kasein/susu, feritin/jaringan hewan)

4. Protein kontraktil (aktin dan tubulin)

5. Protein Struktural (kolagen, keratin, fibrion)

6. Protein Pertahanan (antibodi, fibrinogen dan trombin, bisa ular)

7. Protein Pengatur (hormon insulin dan hormon paratiroid)

D. Berdasarkan Daya Larutnya

1. Albumin

Larut dalam air, mengendap dengan garam konsentrasi tinggi. Misalnya albumin

telur dan albumin serum

2. Globulin Glutelin

Tidak larut dalam larutan netral, larut asam dan basa encer. Glutenin (gandum),

orizenin (padi).

3. Gliadin (prolamin)

Larut etanol 70-80%, tidak larut air dan etanol 100%. Gliadin/gandum,

zein/jagung

4. Histon

Bersifat basa, cenderung berikatan dengan asam nukleat di dalam sel. Globin

bereaksi dengan heme (senyawa asam menjadi hemoglobin). Tidak larut air,

garam encer dan pekat (jenuh 30-50%). Misalnya globulin serum dan globulin

telur.

5. Protamin

Larut dalam air dan bersifat basa, dapat berikatan dengan asam nukleat menjadi

nukleoprotamin (sperma ikan). Contohnya salmin

Protein juga memiliki beberapa sifat spesifik. Sifat-sifat protein yang penting

diantaranya:

1. Ionisasi

Apabila larut dalam air akan membentuk ion (+ dan -).

2. Denaturasi

Perubahan konformasi serta posisi protein sehingga aktivitasnya berkurang atau

kemampuannya menunjang aktivitas organ tertentu dalam tubuh hilang → tubuh

mengalami keracunan.

3. Viskositas

Tahanan yang timbul akibat adanya gesekan antara molekul didalam zat cair yang

mengalir.

4. Kristalisasi

Proses yang sering dilakukan dengan jalan penambahan garam amonium sulfat

atau NaCl pada larutan dengan pengaturan pH pada titik isolistriknya.

5. Sistim Koloid

Sistem yang heterogen terdiri atas dua fase yaitu partikel kecil yang terdispersi

dari medium atau pelarutnya ( Poedjiadi ,1994).

2.2. Asam Amino

Asam amino merupakan bagian struktur protein dan menentukan banyak sifatnya

yang penting. Secara umum struktur asam amino adalah sebagai berikut:

Struktur Asam Amino

Asam amino juga memiliki sifat tertentu yang membedakannya dari senyawa lain.

Sifat-sifat dan bentuk asam amino tersebut antara lain:

1. Asam amino dengan gugus R yang tak mengutub (nonpolar).

Contoh: alanin, valin, leusin dan isoleusin.

2. Asam amino dengan gugus R yang mengutub tak bermuatan (polar).

Contoh: glisin, serin, treonin, tyrosin, asparagin, dan glutamin.

3. Asam amino dengan gugus R bermuatan negatif (asam amino asam)

Contoh: asam aspartat, asam glutamate.

4. Asam amino dengan gugus R bermuatan positif (asam amino basa)

Contoh: lisin, arginin, histidin.

5. Tiga asam amino dengan rantai samping aromatik

Contoh:

- Fenillalanin mempunyai cirri-ciri fenilteriat dengan gugus mesilen (-CH2-)

- Triptofan mempunyai cirri-ciri indol yang terikat pada gugus metilen

- Cincin aromatic tirosin mempunyi gugus hidroksil

6. Asam amino memiliki rantai samping asam belerang.

Contoh: sistein mengandung gugus sulfidril (-SH) dan metion mengandung atom

belerang dengan bentuk ikatan tioeter (-S-CH3).

2.3. Peptida

Peptida dan protein keduanya merupakan poliamida yang terdiri atas asam α-

amino yang dihubungkan melalui gugus karboksil dan α-amino.

Struktur Peptida

Dalam biokimia, ikatan amida disebut juga sebagai ikatan peptida. Resultan

polimer yang telah diklasifikasikan sebagai peptida atau protein tidaklah tergambar

dengan jelas, umumnya panjang rantai yang lebih dari 40 menggambarkan keberadaan

protein, sedangkan istilah polipeptida dapat digunakan untuk menyebut semua rantai

panjang tersebut. Meskipun terlihat serupa, peptida dan protein menampilkan berbagai

macam fungsi biologis dan banyak fungsi fisiologis. Sebagai contoh, mereka berfungsi

sebagai struktur molekul dalam jaringan, enzim, antibodi, sebagai neurotransmitter, dan

bertindak sebagai hormon yang dapat mengontrol banyak proses fisiologis, mulai dari

sekresi asam lambung dan metabolisme karbohidrat pertumbuhan itu sendiri. Aktivitas

berbeda timbul akibat konsekuensi dari urutan asam amino dalam peptida atau protein

(struktur primer), struktur tiga dimensi dari suatu molekul yang kemudian menjadi hasil

dari urutan atau rangkaian ini (struktur sekunder dan struktur tersier), dan sifat khusus

dari individu rantai samping yang terdapat pada suatu molekul. Banyak struktur yang

telah mengalami modifikasi pada poliamida dasarnya, dan modifikasi tersebut dapat

menyebabkan perubahan aktivitas biologisnya secara signifikan. Dimana L- amino acid

memiliki fungsi sebagai pembentuk protein sedangkan D- amino acid memiliki fungsi

sebagai materi pembungkus bakteri dan beberapa antibiotik.

Dua molekul asam amino dapat saling berikatan membentuk ikatan kovalen

melalui suatu ikatan amida yang disebut dengan ikatan peptida. Ikatan peptida merupakan

ikatan yang terbentuk ketika atom karbon pada gugus karboksil suatu molekul berbagi

elektron dengan atom nitrogen pada gugus amina molekul lainnya.

Reaksi Pembentukan Ikatan Peptida Dengan Reaksi Kondensasi

Reaksi yang terjadi merupakan reaksi kondensasi, hal ini ditandai dengan

lepasnya molekul air ketika reaksi berlangsung. Hasil dari ikatan ini merupakan ikatan

CO-NH, dan menghasilkan molekul yang disebut amida. Ikatan peptida ini dapat

menyerap panjang gelombang 190-230 nm.

Ikatan peptida dapat dirusak atau diputus dengan melakukan hidrolisis. Ikatan

peptida terbentuk dari protein yang mempunyai kecenderungan untuk putus secara

spontan ketika terdapat air. Dari hasil pemutusan tersebut, dilepaskan energi sebesar 10

kJ/mol. Namun, proses pemutusan terjadi sangat lambat. Pada umumnya, organisme

menggunakan enzim untuk membantu proses pemutusan atau pembentukan ikatan

peptida untuk mempercepat reaksi.

Hidrolisis ikatan peptida yang dilakukan dengan pemanasan polipeptida dalam

suasana asam atau dengan basa kuat (konsentrasi tinggi). Sehingga dihasilkan asam

amino dalam bentuk bebas. Hidrolisa ikatan peptida dengan cara ini merupakan langkah

penting untuk menentukan komposisi asam amino dalam sebuah protein dan sekaligus

dapat menetapkan urutan asam amino pembentuk protein tersebut.

Reaksi Hidrolisis Peptida

2.4. Uji Protein

1. Uji Millon.

Uji ini dilakukan untuk mengetahui adanya gugus hidroksifenil (tyrosin).

Reaksi yang terjadi merupakan pengikatan Hg pada hidrokifenil menghasilkan

kompleks berwarna merah.

Prosedur: Sebanyak 5 tetes pereaksi Millon ditambahkan ke dalam 3 mL larutan

protein, dipanaskan. Uji dilakukan terhadap larutan gelatin 2%, kasein 2%.

2. Uji Biuret.

Uji ini dilakukan untuk mengetahui adanya ikatan pepida. Reaaksi positif bila

terjadi warna ungu karena adanya kompleks yang terjadi antara ikatan peptide

dengan O dari air. Reaksi ini disebut reaksi biuret karena positif terhadap biuret

( kondensasi 2 molekul urea) .

Prosedur: Sebanyak 3 mL larutan protein ditambah 1 mL NaOH 10% dan

dikocok. Ditambahkan 1-3 tetes larutan CuSO4 0.1%. Diamati timbulnya warna.

Reaksi Uji Biuret

3. Uji Ninhidrin

Uji ini dilakukan untuk menentukan adanya asam amino. Reaksi pada

ninhydrin ini memyebabkan dekarboksilasi oksidatif dari asam amino yng

menghasilkan CO2, NH3 dan aldehida yang rantainya lebih pendek 1 C dari asam

amino asalnya. Ninhydrin yang tereduksi akan bereaksi dengan NH3 sehingga

membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan absorpsi warna maksimum

pada panjang gelombang 570 nm.

Prosedur: Sebanyak 0.5 mL larutan ninhidrin 0.1% ditambahkan ke dalam 3 mL

larutan protein. Dipanaskan selama 10 menit, diamati perubahan warna yang

terjadi. Uji dilakukan terhadap larutan gelatin 0.02%, kasein 0.02%, dan pepton

0.02%.

Reaksi Uji Ninhidrin

4. Uji Belerang

Uji ini dilakukan untuk mengidentifikasi asam amino yang mengandung

gugus sulfur yaitu sistein dan methionin. Reaksi yang terjadi dilakukuan oleh Pb-

asetat dengan asam amino membentuk endapan berwarna kelabu yaitu garam PbS.

Penambahan NaOH ditujukn untuk mendenaturasi protein sehingga ikatan yang

menghubungkan atom sulfur dapat terputus oleh Pb-asetat membentuk PbS.

Prosedur: Sebanyak 2 mL larutan protein ditambah 5 mL NaOH 10%, dipanaskan

selama 5 menit. Kemudian ditambah 2 tetes larutan Pb-asetat 5%, pemanasan

dilanjutkan, diamati warna yang terjadi. Uji dilakukan terhadap larutan gelatin

0.02%, kasein 0.02%.

Reaksi Uji Sulfur

5. Uji Xanthoproteat.

Uji ini menunjukan adanya inti benzene (cincin fenil), maka digunakan untuk

identifikasi tyrosin, tripthopan dan fenilalanin. Hasil yang didapatkan adalah endapan

putih yang dapat berubah menjadi kuning bila dipanaskan. Reaksi yang terjadi adalah

nitrasi pada inti benzene yang terdapat pada inti protein.

Prosedur: Sebanyak 2 mL larutan protein ditambahkan 1 mL HNO3 pekat,

dicampur, kemudian dipanaskan, diamati timbulnya warna kuning tua.

Didinginkan, ditambahkan tetes demi tetes larutan NaOH pekat sampai larutan

menjadi basa. Diamati perubahan yang terjadi. Uji dilakukan terhadap larutan

gelatin 2%, kasein 2%.

Reaksi Xanthoprotein

6. Uji Hopkin Cole

Uji ini menunjukan adanya inti indol dan triphopan. Reaksi yang terjadi

adalah 2 inti indol dan aldehid menyebabkan adanya cincin ungu pada bidang batas.

Hasil yang didapatkan adalah cincin ungu pada batas dua lapisan.

Prosedur: sampel protein diteteskan dengan formal dehid dan mrkuri sufat yang

kemudian dialiri dengan asam sulfat.

7. Uji Kromatografi Lapis Tipis

Uji ini dilakukan untuk mengidentifikasi protein yang terdiri dari asam amino

yang akan dibandingakan dengan pembanding (standart).

Prosedur : Mengambil 30 g sampel lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer,

tambahkan 10 ml HCl 8 N untuk masing-masing erlenmeyer, tutup erlenmeyer

dengan menggunakan kapas dan dibungkus dengan kertas. Di masukkan dalam

autoklaf 1 atm didapatkan campuran dari as. Amino yang terhidrolisis.

Hidrolisat yang didapat ditambahkan dengan natrium bikarbonat sampai pH-nya

netral. Kemudian masing-masing dilarutkan dalam metanol lalu ditotolkan pada

plat KLT. Plat dikeringkan di udara terbuka,selanjutnya dimasukkan ke dalam

bejana kromatografi yang telah dijenuhkan dengan eluen. Sebagai eluen

digunakan etanol 96% : air (70 : 30) dan butanol : as. Asetat : air (80 : 20 : 20).

Eluen dibiarkan naik sampai tanda batas, kemudian plat dikeluarkan dari bejana

dan dikeringkan. Semprotkan pereaksi ninhidrin lalu panaskan diatas hotplate

sampai terlihat warna biru-ungu.