Judul : Protein ( * )
Oleh : Anjar Ayu U. N ( ** )
Protein merupakan bagian dari semua sel hidup dan merupakan bagian terbesar tubuh sesudah air. Seperlima bagian tubuh adalah protein, separuhnya ada di dalam otot, seperlima ada di dalam tulang dan tulang rawan, sepersepuluh di dalam kulit, dan selebihnya ada di jaringan lain dan cairan tubuh. Protein mempunyai fungsi khas yang tidak dapat digantikan oleh zat gizi lain, yaitu membangun serta memelihara sel-sel dan jaringan tubuh.
Istilah protein berasal dari bahasa yunani proteos , yang berarti yang utama atau yang di dahulukan. Kata ini di perkenalkan oleh ahli kimia Belanda, Gerardus Mulder (1802-1880). Ia berpendapat bahwa protein adalah zat yang paling penting dalam setiap organisme. 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.
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, 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 di transkripsi 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 pasca translasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.
protein tersusun atas asam amino yang ada 20 jenis saja, namun untuk dapat berfungsi, ia akan melipat-lipat dan membentuk suatu struktur tertentu yang sangat presisi sekaligus sulit diprediksi hingga saat ini. Karena strukturnya yang unik dan presisi itulah maka protein memiliki fungsi yang spesifik yang berbeda satu dengan lainnya. Struktur protein memiliki tingkatan, asam amino sebagai monomer penyusun protein tersusun sehingga membentuk struktur protein. Asam amino, nama resminya adalah asam 2-amino karboksilat atau asam α-amino karboksilat. Secara umum memiliki struktur sebagai berikut:
B.1.Molekul Asam Amino
Dimana R adalah gugus samping mulai dari yang paling sederhana –H (glycine | gly) hingga yang memiliki gugus samping siklik seperti tryptophan (trp). Gugus R ada yang bersifat netral, bermuatan positif, negatif, ada yang hidrofilik dan hidrofobik.
Asam amino (selanjutnya disebut AA saja) dapat membentuk rantai karena gugus amino (–NH2) suatu AA dapat bereaksi dengan gugus karboksilat (–COOH) pada AA lainnya. Molekul rantai yang terbentuk dinamakan peptida, jika rantainya relatif pendek (<10 AA) biasa disebut oligopeptida, jika rantainya panjang disebut polipeptida atau protein (sekitar 50 – 2000 residu AA). Ikatan yang terbentuk antar AA dinamakan ikatan peptida.
B.2.Reaksi Pembentukan Ikatan Peptida
Karena reaksi pembentukan peptida membebaskan 1 molekul air, maka jumlah AA penyusun polipeptida disebut residu.
Berdasarkan konvensi, penyebutan urutan AA dimulai dari AA yang memiliki gugus –NH2 (disebut N terminal) hingga yang memiliki gugus –COOH bebas (C terminal).
B.3.Struktur Molekul Polipeptida
Rantai peptida biasa disebut “backbone” alias tulang punggung sedangkan gugus R biasa disebut gugus samping.
Struktur Primer
Secara sederhana, struktur primer protein adalah urutan asam amino penyusun protein yang disebutkan dari kiri (N-terminal) ke kanan (C-terminal). AA bisa ditulis dalam singkatan 3 huruf atau 1 huruf. Jadi untuk gambar di atas bisa ditulis seperti ini:
Gly-Pro-Thr-Gly-Thr-Gly-Glu-Ser-Lys-Cys-Pro-Leu-Met-Val-Lys-Val-Leu-Asp-Ala-Val-Arg-Gly-Ser-Pro-Ala
atau
GPTGTGESKCPLMVKVLNAVRGSPA
Cara penulisan yang terakhir (kode 1 huruf) lebih banyak digunakan karena lebih praktis. Struktur primer terbentuk karena ikatan peptida antar AA selama proses biosintesis protein atau translasi. Urutan asam amino dapat ditentukan dengan metode Degradasi Edman atau Tandem Mass Spectrophotometry. Atau bisa juga dari hasil translasi in silico gen pengkode protein tersebut.
Struktur Sekunder
Pada bagian tertentu dari protein, terdapat susunan AA yang membentuk suatu struktur yang reguler dengan sudut-sudut geometri tertentu. Ada dua struktur sekunder utama yaitu alfa-helix dan beta-sheet. Struktur ini terjadi akibat adanya ikatan hidrogen antar AA.
struktur alfa-helix terbentuk oleh ‘backbone‘ ikatan peptida yang membentuk spiral dimana jika dilihat tegak lurus dari atas, arah putarannya adalah searah jarum jam menjauhi pengamat (dinamakan alfa). Satu putaran terdiri atas 3.6 residu asam amino dan struktur ini terbentuk karena adanya ikatan hidrogen antara atom O pada gugus CO dengan atom H pada gugus NH
Seperti halnya alfa-helix, struktur beta-sheet juga terbentuk karena adanya ikatan hidrogen, ikatan hidrogen terjadi antara dua bagian rantai yang pararel sehingga membentuk lembaran yang berlipat-lipat. Tidak semua bagian protein membentuk struktur alfa-helix dan beta-sheet, pada bagian tertentu mereke tidak membentuk struktur yang reguler.
Struktur Tersier
Struktur tersier adalah menjelaskan bagaimana seluruh rantai polipeptida melipat sendiri sehingga membentuk struktur 3 dimensi. Pelipatan ini dipengaruhi oleh interaksi antar gugus samping (R) satu sama lain.
Klasifikasi Protein dapat digolongkan menurut struktur susunan molekulnya, kelarutannya, adanya senyawa lain dalam molekul, tingkat degradasi, dan fungsinya. Struktur Susunan Molekul.
1. Protein fibriler/skleroprotein adalah protein yang berbentuk serabut, tidak larut dalam pelarut-pelarut encer garam, basa, asam maupun alkohol fungsinya membentuk struktur bahan dan jaringan. Contoh : kolagen yang terdapat pada tulang rawan, miosin pada otot, keratin pada rambut, fibrin pada gumpalan darah.
2. Protein globular / sferoprotein
Yaitu protein yang berbentuk bola larut dalam larutan asam dan garam encer, mudah berubah (terdenaturasi) di bawah pengaruh suhu. Protein ini banyak terdapat pada bahan pangan seperti susu, telur, dan daging, enzim dan hormon. Kelarutan Menurut kelarutan, protein globuler dapat dibagi dalam beberapa grup, yaitu albumin, globulin, glutelin, prolamin, histon, dan protamin.
a) Albumin : larut dalam air dan terkoagulasi oleh panas. Contoh : albumin telur, albumin serum, dan laktalbumin dalam susu.
b) Globulin : tidak larut dalam air, terkoagilasi oleh panas, larut dalam larutan garam encer, dan mengendap dalam larutan garam konsenrasi tinggi. Contoh : miosinogen dalam otot, ovoglobulin dalam kuning telur, amandin dari buah almonds, legumin dalam kacang-kacangan.
c) Glutelin tidak larut dalam pelarut netral tetapi larut dalam asam / basa encer. Contoh glutelnin dalam gandum dan orizenin dalam beras.
d) Prolamin atau gliadin larut dalam alkohol 70-80% dan tidak larut dalam air maupun alkohol. Contoh gliadin dalam gandum, hordain dalam barley, dan zein pada jagung.
e) Histon : larut dalam air dan tidak larut dalam amonia encer. Contoh globin dalam hemoglobin.
f) Protamin larut dalam air dan tidak terkoagulasi oleh panas.Contoh Salmin dalam ikan salmon.
Manfaat dalam kehidupan sehari-hari termasuk dalam indusrti
Protein sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Protein dapat diperoleh dari makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan (protein nabati) dan makanan dari hewan (protein hewani). Dalam kehidupan sehari-hari protein sangat bermanfaat untuk :
– membangun sel-sel yang rusak
– membentuk zat-zat pengatur seperti enzim dan hormon.
– membentuk zat inti energi (1 gram proteein kira-kira menghasilkan 4,1 kalori).
Sedangkan dalam bidang industri, protein sering digunakan sebagai media pengobatan, penambah protein bagi ibu hamil, dan lain-lain yang digunakan untuk metabolisme pertumbuhan sel seperti minyak ikan, susu, tempe, tahu,dll .Yang berfungsi untuk :
– Mempercepat penyembuhan luka.
– Memelihara kesehatan sendi dan tulang, mencegah osteoporosis.
– Membuat kulit menjadi menjadi lebih muda, meningkatkan kecantikan dan memperlambat penuaan dini.
Bahaya dan dampaknya
a) Akibat kekurangan protein.
Kekurangan protein banyak terdapat pada masyarakat sosial ekonomi rendah. Kekurangan protein murni pada stadium berat menyebabkan Kwasiorkor pada anak-anak dibawah lima tahun (balita). Kekurangan protein juga sering ditemukan secara bersamaan dengan kekurangan energi yang menyebabkan kondisi yang dinamakan Marasmus.
1. Kwasiorkor
Istilah kwashiorkor pertamakali diperkenalkan oleh Dr. Cecily Williams pada tahun 1933, ketika ia menemukan keadaan ini di Ghana, Afrika. Dimana dalam bahasa Ghana kwashiorkor artinya penyakit yang diperoleh anak pertama, bila anak kedua sedang ditungu kelahirannya.
Kwashiorkor lebh banyak terdapat pada usia dua hingga tiga tahun yang sering terjadi pada anak yang terlambatmenyapih, sehingga komposisi gizi makanan tidak seimbang terutama dalam hal protein. Kwashiorkor dapat terjadipada konsumsi energi yang cukup atau lebih.
Gejalanya :
– pertumbuhan terhambat.
– Otot-otot berkurang dan lemah.
– Edema.
– Muka bulat seperti bulan (moonface)
– Gangguan psikimotor.
Ciri khas dari kwashiorkor yaitu terjadinya edema di perut, kaki dan tangan. Kehadiran kwashiorkor erat kaitannya dengan albumin serum. Pada kwashiorkor gambaran klinik anak sangat berbeda. Berat badan tidak terlalu rendah, bahkan dapat tertutup oleh adanya udema, sehingga penurunan berat badan relatif tidak terlalu jauh, tetapi bila pengobatan odema menghilang, maka berat badan yang rendah akan mulai menampakkan diri. Biasanya berat badan tersebut tidak sampai dibawah 60 % dari berat badan standar bagi umur yang sesuai.
Ciri-ciri:
– Rambut halus, jarang, dan pirang kemerahan kusam.
– Kulit tampak kering (Xerosis) dan memberi kesan kasar dengan garis-garis permukaan
yang jelas.
– Didaerah tungkai dan sikut serta bokong terdapat kulit yang menunjukkan hyperpigmentasi dan kulit dapat mengelupas dalam lembar yang besar, meninggalkan dasar yang licin berwarna putih mengkilap.
– Perut anak membuncit karena pembesaran hati.
– Pada pemeriksaan mikroskopik terdapat perlemkan sel-sel hati.
2. Marasmus.
Marasmus berasal dari kata Yunani yang berarti wasting merusak. Marasmus umumnya merupakan penyakit pada bayi (12 bulan pertama), karena terlambat diberi makanan tambahan. Hal ini dapat terjadi karena penyapihan mendadak, formula pengganti ASI terlalu encer dan tidak higienis atau sering terkena infeksi. Marasmus berpengaruh dalam waku yang panjang terhadap mental dan fisik yangsukar diperbaiki. Marasmus adalah penyakit kelaparan dan terdapat banyak di antara kelompok sosial ekonomi rendah di sebagian besar negara sedang berkembang dan lebih banyak dari kwashiorkor.
Gejalanya :
– Pertumbuhan terhambat.
– Lemak dibawah kulit berkurang.
– Otot-otot berkurang dan melemah.
– Erat badan lebih banyak terpengaruh dari pada ukuran kerangka, seperti : panjang, lingkar kepala dan lingkar dada.
– Muka seperti orang tua
Pada penderita marasmus biasanya tidak ada pembesaran hati (hepatomegalia) dan kadar lemak serta kholesterol didalam darah menurun. Suhu badan juga lebih rendah dari suhu anak sehat, dan anak tergeletak in-aktif, tidak ada perhatian bagi keadaan sekitarnya.
3. Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100% dari Protein –Keratin)
b) Akibat Kelebihan Protein.
Selain kekurangan protein,Kelebihan Protein secara berlebiha juga tidak menguntungkan bagi tubuh. Makanan yang tinggi protein biasanya tinggi lemak sehingga dapat dapat menyebabkan obesitas. Kelebihan protein tidak baik, karena dapat mengganggu metabolisme protein yang berada di hati. Ginjal pun akan terganggu tugasnya, karena bertugas membuang hasil metabolisme protein yang tidak terpakai. Malah kalo kadar protein terlalu tinggi bisa-bisa kalsium keluar dari tubuh. Ini kan bisa jadi penyebab osteoporosis. Karena protein merupakan makanan pembentuk asam, kelebihan asupan protein akan meningkatkan kadar keasaman tubuh, khususnya keasaman darah dan jaringan. Kondisi ini disebut asidosis. Gangguan pencernaan, seperti kembung, sakit mag, sembelit, merupakan gejala awal asidosis.
Tata cara meminimalkan dampaknya
Bagi seseorang yang telah dewasa, penyakit kekurangan protein bisa ditanggulangi dengan mengkonsumsi protein secara cukup dan rutin.Sedangkan bagi balita, penyakit kekurangan protein bisa dicegah dengan menunda masa penyapihan yang premature, dengan tetap memberikan air susu ibu yang eksklusi, memberikan makanan pendamping bagi bayi yang mencukupi kebutuhan proteinnya, serta melakukan kesehatan secara berkala. Selain itu tata cara untuk menanggulangi kekurangan atau kelebihan protein, maka dapat dilakukan upaya penanggulangan sebagai berikut :
– pemantauan status gizi (PSG) masyarakat.
– Pemberian makanan tambahan (PMT).
– Pemantauan garam beryodium.
– Pemberian kapsul vit. A
– Pemberian tablet Fe.
– Pengumpulan data KADARZI.
Mengapa unsur/ zat tersebut diperlukan manusia
Sekitar 15-20% dalam tubuh kita mengandung protein. Komposisi protein dalam tubuh adalah seperti otot yang berisi sekitar 1 / 3 protein, tulang 1 / 5 bagian dan kulit terdiri dari 1 / 10 bagian. Bagian protein lainnya adalah protein dalam jaringan tubuh dan cairan lainnya. Bahkan darah manusia pun mengandung banyak protein. Selain itu, molekul hemoglobin tidak lain adalah protein.
Fungsi protein
Fungsi protein di dalam tubuh kita sangat banyak, bahkan banyak dari proses pertumbuhan tubuh manusia dipengaruhi oleh protein yang terkandung di dalam tubuh kita
1. Sebagai enzim
Hampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu oleh suatu senyawa makromolekul spesifik yang disebut enzim, dari reaksi yang sangat sederhana seperti reaksi transportasi karbon dioksida sampai yang sangat rumit seperti replikasi kromosom. Protein besar peranannya terhadap perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologis.
2. Alat pengangkut dan penyimpan
Banyak molekul dengan MB kecil serta beberapa ion dapat diangkut atau dipindahkan oleh protein-protein tertentu. Misalnya hemoglobin mengangkut oksigen dalam eritrosit, sedangkan mioglobin mengangkut oksigen dalam otot. Pengatur pergerakan Protein merupakan komponen utama daging, gerakan otot terjadi karena adanya dua molekul protein yang saling bergeseran.
3. Penunjang mekanis
Kekuatan dan daya tahan robek kulit dan tulang disebabkan adanya kolagen, suatu protein berbentuk bulat panjang dan mudah membentuk serabut. Pertahanan tubuh atau imunisasi Pertahanan tubuh biasanya dalam bentuk antibodi, yaitu suatu protein khusus yang dapat mengenal dan menempel atau mengikat benda-benda asing yang masuk ke dalam tubuh seperti virus, bakteri, dan sel- sel asing lain.
4. Media perambatan impuls syaraf
Protein yang mempunyai fungsi ini biasanya berbentuk reseptor, misalnya rodopsin, suatu protein yang bertindak sebagai reseptor penerima warna atau cahaya pada sel-sel mata.
5. Pengendalian pertumbuhan
Protein ini bekerja sebagai reseptor (dalam bakteri) yang dapat mempengaruhi fungsi bagian-bagian DNA yang mengatur sifat dan karakter bahan
Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan yang bisa diambil dari makalah ini, yaitu :
– protein adalah zat yang paling penting dalam setiap organism makluk hidup maupun viris.Karena protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) yang berguna sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, juga dalam transportasi hara.
– Akibat kekurangan protein dapat menyebabkan penyakit kwashiorkor, penyakit maramus dan kerontokan rambut. Sedangkan akibat kelebihan protein dapat menyebabkan obesitas.
– Protein sangat di butuhkan manusia karena komposisi protein dalam tubuh seperti otot yang berisi sekitar 1 / 3 protein, tulang 1 / 5 bagian dan kulit terdiri dari 1 / 10 bagiannya adalah protein. Bagian protein lainnya adalah protein dalam jaringan tubuh dan cairan lainnya. Bahkan darah manusia pun mengandung banyak protein. Selain itu, molekul hemoglobin tidak lain adalah protein.
Saran yang dapat penulis sampaikan :
– Perlunya keseimbangan gizi protein agar tidak mengalami berbagai penyakit
– Perlu diberikan penyuluhan bagi yang mengalami kurangan dan kelebihan protein.
Daftar Pustaka
- Almatsier, S. ”Prinsip Dasar Ilmu Gizi”. Penerbit : PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta : 2006.
2. Sediaoetama, Drs. Ahmad Djaeni. ”Ilmu Gizi”. Penerbit : Dian Rakyat. Jakarta : 2006.
3. Moehdi, S. ” Ilmu Gizi”. Penerbit : Papasinar Sinanti. Jakarta : 2002.
4. Kartasapoetra, Drs.G. ”Ilmu Gizi”. Penerbit : Rineka Cipta. Jakarta : 2003.
5. http//www.google.com//gizi buruk//2008.
6. http//www.google.co.id//journal tentang protein.// 2008.
http://hasanalbana13.blogspot.com/2011/12/makalah-protein.html
* tugas mata kuliah Biokimia (Dosen : Drs Suwasis Hadi )
** Mahasiswa Prodi Biologi UNMUH Surabaya, Semeter III
anjarlatahzan 