Penjelasan Tentang Protein

Protein (akar 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

,oksigennitrogendan kadang kala sulfur serta fosfor  Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel  makhluk 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 sumber gizi protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme  yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838 Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.

1  Komposisi Protein

Protein terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan, dalam beberapa kasus, belerang. Protein adalah satu-satunya yang mengandung gizi nitrogen, sebuah fakta yang menjadikannya kedua penting dan berpotensi beracun. Asam amino merupakan blok bangunan lebih besar struktur molekul protein. Beberapa dari asam amino ini dapat synthesized lain dari asam amino (disebut sebagai nonessential asam amino), sementara beberapa harus diperoleh dari makanan kami makan (disebut sebagai asam amino essensial). Setelah terhubung dalam rantai protein, asam amino individu yang disebut sebagai residu, dan rangkaian terkait karbon, nitrogen, dan oksigen atom dikenal sebagai rantai utama atau tulang punggung protein. 

2 Struktur Protein

Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat). Struktur primer protein merupakan urutan asam amino.penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida(amida). Sementara itu, struktur 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;  3  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").   Gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder akan menghasilkan struktur tiga dimensi yang dinamakan struktur tersier. 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. Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.

Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: 

(1) hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer.

(2) analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman

(3) kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa

(4) penentuan massa molekular dengan spektrometri massa. 

4  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. 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 domainyang 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.Kekurangan Protein Protein sendiri mempunyai banyak sekali fungsi di tubuh kita. Pada dasarnya protein menunjang keberadaan setiap sel tubuh, proses kekebalan tubuh. Setiap orang dewasa harus sedikitnya mengkonsumsi 1 g protein pro kg berat tubuhnya. Kebutuhan akan protein bertambah pada perempuan yang mengandung dan atlet.atlet. Struktur protein dapat diketahui dengan kristalografi sinar-X atau pun spektroskopi NMR. Namun, kedua metode tersebut sangat memakan waktu dan relatif mahal. Sementara itu, metode sekuensing protein relatif lebih mudah mengungkapkan sekuens asam aminoprotein. Prediksi struktur protein berusaha meramalkan struktur tiga dimensi protein berdasarkan atas sekuens asam aminonya. Dengan perkataan lain, prediksi tersebut meramalkan struktur sekunder dan struktur tersier berdasarkan atas struktur primer protein.  5  Metode prediksi struktur protein yang ada saat ini dapat dikategorikan ke dalam dua kelompok, yaitu metode pemodelan protein komparatif dan metode pemodelan de novo. Pemodelan protein komparatif (comparative protein modelling) meramalkan struktur suatu protein berdasarkan atas struktur protein lain yang telah diketahui. Salah satu penerapan metode ini adalah homology modelling, yaitu prediksi struktur tersier protein berdasarkan atas kesamaan struktur primer protein. Pemodelan homologi didasarkan atas teori bahwa dua protein yang homolog memiliki struktur yang sangat mirip satu sama lain.  Pada metode ini, struktur suatu protein yang disebut dengan protein target, ditentukan berdasarkan atas struktur protein lain atau protein templet, yang telah diketahui dan memiliki kemiripan sekuens dengan protein target tersebut. Selain itu, penerapan lain pemodelan komparatif ialah protein threadingyang didasarkan atas kemiripan struktur tanpa kemiripan sekuens primer. Latar  belakang protein threading ialah bahwa struktur protein lebih dikonservasi daripada sekuens protein selama evolusi; daerah-daerah yang penting bagi fungsi protein dipertahankan strukturnya. Pada pendekatan ini, struktur yang paling kompatibel untuk suatu sekuens asam amino dipilih dari semua jenis struktur tiga dimensi protein yang ada. Metode-metode yang tergolong dalam protein threading berusaha menentukan tingkat kompatibilitas tersebut. Struktur protein dapat ditentukan dari sekuens primernya tanpa membandingkan dengan struktur protein lain berdasarkan pendekatan nde novo atau ab initio. Terdapat banyak kemungkinan dalam pendekatan ini, misalnya dengan menirukan proses pelipatan (folding) protein dari sekuens primernya menjadi struktur tersiernya (misalnya dengan simulasi dinamika molekular), atau dengan optimisasi global fungsi energi protein. Prosedur-prosedur ini cenderung membutuhkan proses komputasi yang intens sehingga saat ini hanya digunakan dalam menentukan struktur protein-protein kecil.  6 

Berdasarkan struktur molekulnya, protein dapat dibagi menjadi 3 golongan utama, yaitu :

1.Protein Bentuk Serabut (fibrous) Protein bentuk serabut terdiri atas beberapa rantai peptida berbentuk spiral yang terjalin satu sama lain sehingga menyerupai batang yang kaku. Karakteristik protein serabut adalah rendahnya daya larut, mempunyaikekuatan mekanis yang tinggi dan tahan terhadap enzim pencernaan. Protein ini terdapat dalam unsur-unsur struktur tubuh (kolagen, elastin, keratin, dan myosin).

2.Protein Globular Protein globular berbentuk bola, terdapat dalam cairan jaringan tubuh. Protein ini larut dalam larutan garam dan asam encer, mudah berubah dibawah pengaruh suhu. Yang termasuk dalam protein globular adalah (Albumin, Globulin, Histon, dan Protamin).

3.Protein Konjugasi Protein konjugasi adalah protein sederhana yang terikat dengan bahan-bahan non asam asam amino. Yang termasuk dalam protein globular adalah (Nukleoprotein, Lipoprotein, Fosfoprotein dan Metaloprotein).

3  Fungsi Protein

Protein dalam makanan akan terlibat dalam pembentukan jaringan protein dan berbagai fungSi metabolisme yang spesifik.

•Pertumbuhan(untuk anak) dan pemeliharaan (untuk orang dewasa) Protein iubah menjadi asam amino yang diperlukan untuk membangun dan mempertahankan jaringan tubuh.

•Pembentukan ikatan-ikatan essensial tubuh

•Mengatur keseimbangan air

•Memelihara netralitas tubuh

•Pembentukan antibody Protein ikut serta dalam fungsi Sistem kekebalan tubuh.

•Mengangkut zat-zat gizi

•Sumber energy

•Pembentukan Hormon.

Hormon adalah pengantar zat kimia yang disatukan dan dikeluarkan oleh jaringan (kelenjar) endokrin dan mengangkut darah ke jaringan atau organ-organ pengikat ke sel yang peka terhadap rangsangan protein. Enzim adalah molekul protein ( yang ditunjukan akhiran ase ) berlaku sebagai katalisator untuk perubahan timngkat reaksi yang terjadi di dalam tubuh. Enzim di golongkan menurut jenis reaksi mengkatalisasinya contoh : -Hidrolases membelah campuran. -Isomerases memindahkan atom dalam suatu molekul. -Ligases ( synthases ) bergabung dnegan campuran. -Oxidereductases memindahkan electron. -Transverases pindahkan golongan fungsiona.

4  Kekurangan Protein

Protein sendiri mempunyai banyak sekali fungsi di tubuh kita. Pada dasarnya protein menunjang keberadaan setiap sel tubuh, proses kekebalan tubuh. Setiap orang dewasa harus sedikitnya mengkonsumsi 1 g protein pro kg berat tubuhnya. Kebutuhan akan protein bertambah pada perempuan yang mengandung dan atlet.atlet. Kekurangan Protein bisa berakibat fatal:

a.Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100% dari Protein -Keratin)

b.Yang paling buruk ada yang disebut dengan [[Kwasiorkor], penyakit kekurangan protein. Biasanya pada anak-anak kecil yang menderitanya, dapat dilihat dari yang namanya busung lapar, yang disebabkan oleh filtrasi 8  air di dalam pembuluh darah sehingga menimbulkan odem.Simptom yang lain dapat dikenali adalah:

hipotonus gangguan pertumbuhan hati lemak

c.Kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan berkibat kematian.  

5 Sumber Protein 

Sumber Protein Daging  Ikan  Telur  Susu, dan produk sejenis Quark  Tumbuhan berbji  Suku polong-polongan  Kentang  Studi dari Biokimiawan USA Thomas Osborne Lafayete Mendel, Profesor untuk biokimia di Yale, 1914, menguji cobakan protein konsumsi dari daging dan tumbuhan kepada kelinci. Satu grup kelinci-kelinci tersebut diberikan makanan protein hewani, sedangkan grup yang lain diberikan protein nabati. Dari eksperimennya didapati bahwa kelinci yang memperoleh protein hewani lebih cepat bertambah beratnya dari kelinci yang memperoleh protein nabati. Kemudian studi selanjutnya, oleh McCay dari Universitas Berkeley menunjukkan bahwa kelinci yang memperoleh protein nabati, lebih sehat dan hidup dua kali lebih lama. 

ASAM AMINO

          Setelah karbohidrat, protein merupakan biomolekul yang sangat penting untuk kehidupan. Sumber utama protein diantaranya susu, keju, daging, telur, dan sebagainya. Protein berfungsi penting untuk pertumbuhan, immunitas, dan mempertahankan proses normal metabolisme.
           Asam amino merupakan asam organik yang memiliki gugus amina, hal ini dapat terlihat jelas dari namanya, asam (berarti memiliki gugus COOH) dan amino (berarti memiliki gugus amina, NH₂). Secara umum, struktur asam amino terdiri dari satu gugus karboksilat, satu buah atom Cα, satu buah gugus amina, dan satu buah gugus -R. Karena memiliki atom Cα, maka asam amino memiliki dua buah isomer, yakni isomer L dan isomer D. Dalam senyawa protein, sangat jarang sekali ditemukan adanya asam amino dengan konfigurasi D, kebanyakan adalah L.

Isomer asam amino

FUNGSI ASAM AMINO:

•  Menjaga kesiagaan mental dan penyerapan informasi oleh otak
• Memperlambat penuaan sel. 
• Menekan pusat lapar di hipotalamus. 
• Membantu produksi melanin. 
• Berperan penting dalam menunjang fungsi kelenjar adrenal, tiroid dan pituitary. 
• Berperan penting dalam  pengobatan depresi, alergi dan sakit kepala. 
• Mencegah hypothyroidism
• Dapat berfungsi sebagai obat stimulan dan penenang yang efektif dan tanpa efek samping. 

KLASIFIKASI ASAM AMINO

Terdapat 2 jenis asam amino berdasarkan kemampuan tubuh dalam sintesisnya, yaitu asam amino esensial dan asam amino non esensial. Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat disintesis didalam tubuh, tetapi diperoleh dari luar misalnya melalui makanan( lisin, leusin, isoleusin, treonin, metionin, valin, fenilalanin, histidin, dan arginin). Asam amino non esensial adalah asam amino yang dapat disintesis didalam tubuh melalui perombakan senyawa lain.

Klasifikasi asam amino dapat dilakukan berdasarkan rantai samping (gugus –R) dan sifat kelarutannya didalam air. Berdasarkan kelarutan didalam air dibagi atas asam amino hidrofobik dan hidrofilik (klasifikasi dapat dilihat pada bagian struktur asam amino). Berdasarkan rantai sampingnya dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

- Dengan rantai samping alifatik (asam amino non polar) : Glisin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin.

- Dengan rantai samping yang mengandung gugus hidroksil (OH), (asam amino polar) : Serin, Treonin, Tirosin.

- Dengan rantai samping yang mengandung atom sulfur (asam amino polar) : Sistein dan metionin.

- Dengan rantai samping yang mengandung gugus asam atau amidanya(gugus R bermuatan negative) : Asam aspartat, Aspargin, Asam glutamate, Glutamin.

- Dengan rantai samping yang mengandung gugus basa (gugus R bermuatan positif): Arginin, lisin, Histidin

- Yang mengandung cincin aromatic : Histidin, Fenilalanin, Tirosin, Triptofan.

- Asam imino : Prolin.

Molekul protein merupakan bentuk polimerisasi dari asam amino terutama dari unit monomer asam amino-? yang saling diikat oleh ikatan peptida. Total ada sekitar dua puluhan asam amino-? yang terlibat dalam pembentukan protein. Seluruh protein dibentuk dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan sulfur. Beberapa jenis protein mengandung bahan non-metal seperti phosphor atau iodine, sedangkan yang berbahan metal contohnya besi, zinc, cobalt, dan sebagainya.

Semua protein terbuat dari asam amino-? yang memiliki dua kelompok fungsi yaitu amino grup dan karboksil grup yang saling berhadapan, dimana keduanya terikat pada atom karbon yang sama. Lihat gambar di bawah ini.

Sebagai bahan penting untuk kehidupan, asam amino dikelompokkan menjadi dua, yaitu asam amino esensial dan asam amino non esensial. Berikut ini adalah daftar lengkap asam amino esensial dan non esensial.

Asam amino esensial

Dari sekitar dua puluhan asam amino yang kita kenal, sekitar sepuluh macam tidak bisa dibentuk oleh tubuh manusia dan harus didatangkan dari asupan makanan. Itulah yang disebut asam amino esensial, sering juga disebut asam amino indispensable. Asam amino esensial ini diperlukan untuk pertumbuhan tubuh. Jika kekurangan kelompok asam amino ini akan menderita busung lapar (kwashiorkor). Berbeda dengan lemak atau karbohidrat yang bisa disimpan, tubuh kita tidak dapat menyimpan asam amino. Itu sebabnya asupan asam amino yang cukup dari makanan selalu diperlukan setiap hari.

Sebenarnya dari beberapa jenis asam amino esensial seperti arginin dapat dibuat oleh tubuh, tetapi prosesnya sangat lambat dan tidak mencukupi untuk seluruh kebutuhan. Jadi juga harus disuplai dari makanan. Selain itu beberapa jenis asam amino juga berfungsi saling melengkapi satu sama lain. Contohnya metionin diperlukan untuk memproduksi cystein, atau fenilalanin diperlukan untuk membentuk tirosin.

Berikut ini adalah daftar asam amino esensial.

Asam amino esensial	Struktur
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Methionine
Phenylalanine
Threonine
Tryptophan
Valine

Asam amino non esensial

Ada sepuluh asam amino yang bisa dibentuk oleh tubuh manusia, dan disebut asam amino non esensial atau asam amino dispensable. Karena bisa dibentuk sendiri oleh tubuh maka tidak harus memperoleh asupan dari makanan.

Berikut ini adalah daftar asam amino non esensial.

Asam amino non esensial	Struktur
Alanine
Arginine*
Asparagine
Aspartic acid
Cysteine*
Glutamic acid
Glutamine*
Glycine
Proline*
Selenocysteine*
Serine*
Taurine*
Tyrosine*
Ornithine*

Posted in: