Protein : Pengertian, Fungsi dan Jenisnya

pengertian protein

Istilah protein, yang dikemukakan pertama kali oleh pakar kimia Belanda, G.J.Mulder pada tahun 1939, berasal dari bahasa Yunani ‘proteios’. Proteios sendiri mempunyai arti “ yang pertama” atau “ yang paling utama”. Protein ternyata memegang peranan yang sangat penting pada organism, yaitu dalam struktur, fungsi, dan reproduksi.

Fungsi protein

            Protein merupakan polimer asam-asam amino (polipeptida) yang mempunyai bermacam-macam fungsi antara lain :

1.     Sebagai katalisator reaksi-reaksi bbiokimia dalam sel.

Peranan ini dimainkan oleh molekul protein khusus yaitu enzim. Reaksi-reaksi yang dikatalisis oleh enzim berkisar dari reaksi-reaksi sederhana, misalnya hidrasi karbon dioksida, sampai reaksi komleks, misalnya replikasi kromosom. Reaksi yang  dikatalisis oleh enzim akan berjalan jauh lebih cepat daripada reaksi tanpa enzim. Enzim juga mempunyai peranan sangat penting dalam studi biologi molecular, contohnya enzim endonuklease restriksi, enzim ligase, DNA polymerase, dan lain-lain.

2.      Sebagai pengangkut moleku-molekul kecil dan ion

Telah diketahui bahwa molekul-molekul berukuran kecil, misalnya oksigen, diangkut di dalam jaringan tubuh jasad multiselular oleh protein hemoglobin atau oleh myoglobin. System pengangkutan nutrient ke dalam sel jasad renik juga melibatkan protein pengangkut tertentu yang dikenal sebagai enzim permease, baik melalui mekanisme difusi berbantuan (facilitated diffusion) atau transport aktif (active transport). Sebagai contoh, molekul karbon laktosa diangkut ke dalam sel bakteri E.coli menggunakan protein pengangkut tertentu yaitu enzim permease laktosa (lactose permease), yakni suatu enzim yang sintesisnya dikode oleh gen lac.

3.      Berperan dalam system pergerakan yang terkoordinasi

Misalnya dalam kontraksi otot, pergerakan kromosom menuju kutub-kutub sel selama proses mitosis, maupun pergerakan flagea bakeri.

4.     Sebagai komponen system kekebalan tubuh

System kekebalan tubuh ditentukan oleh adanya antibody yang merupakan protein dengan fungsi sangat spesifik. Antibody akan disintesis jika ada  senyawa atau benda-benda asing masuk ke dalam tubuh. Antibody berfungsi untuk mengenali benda-benda asing (anti gen), misalnya sel bakteri, virus, atau  sel-sel jasad hidup lain.

5.      Sebagai feromon

Jasad eukariotik tingkat rendah, misalya khamir Sacchromyces cerevisiae, menghasilkan molekul berukuran kecil yang disekresikan ke luar sel. Khamir S.  cerevisiae terdiri atas dua maacam tipe mating yaitu tipe a dan α. Kedua macam tipe sel khamir tesebut menghailkan feromon berbeda yang digunakan untuk “menarik” sel dengan tipe mating yang berbeda sehingga akan terjadi konjugasi.

6.      Sebagai pengatur ekspresi genetic

Proses replikai DNA, transkripsi, dan  translasi yang berlangsung di dalam sel merupkan proses selular yang sangat kompleks dan diatur oleh bermacam-macam protein, baik yang berupa protein sebagai katalisator reaksi (enzim) maupun protein regulator.

7.      Sebagai penerus impuls saraf

Protein reseptor, misalnya rhodopsin, merupakan contoh protein yang berperan meneruskan stimulus tertentu ke sel saraf.   

8.      Sebagai komponen pendukung kekuatan-regang

Pada kulit dan tulang, misalnya kolagen.

            Dalam semua sel hidup ditemukan protein. Peranan utama potein di dalam tubuh manusia adalah untuk membangun sel baru, memelihara sel-sel yang telah ada, dan mengganti ses-sel ang telah rusak. Protein juga dapat berperan sebagai sumber energy, apabila konsumsi makanan berenergi tinggi yaitu lemak dan karbohidrat tidak mencukupi. Dari berbagai jenis protein, ada yang mempunyai peran spesifik untuk tubuh, misalnya sebagai pengatur metbolik (hormone), biokatalisator (enzim), sebagai pertahanan tubuh (antibody), pembawa sifat turunan, pengangkut oksigen dalam darah, dan masih banyak lagi fungsi yang lain.

Protein berdasarkan asalnya

            Protein yang terdapat pada tanaman dikenal sebagai protein nabati, yang dibentuk dari bahan-bahan  yang terdapat di dalam tanah dan air melalui proses biokimiawi yang rumit. Protein nabati yang baik adalah protein yang terdapat  pada jenis  kacang-kacangan.protein yang terdapat pada hewan dikenal sebagai protein hewani, yang umumnya mengandung asam alfa amino yang sama dengan yang digunakan oleh tubuh manusia. Oleh karena itu, protein hewani dianggap sebagai protein yang sempurna atau  protein yang nilai biologisnya tinggi.

Struktur protein

            Protein tersusun atas satuan yang berupa asam amino. Jumlah asam amino yang umum terdapat pada jasad hidup ada 20 macam. Satu asam amino terdiri atas satu gugus amino, satu gugus karboksil, satu atom hydrogen, dan satu rantai samping yang terikat pada atom karbon. Susunan tetrahedral keempat gugus tersebut menentukan aktivitas optic asam amino sehingga ada dua bentuk isomer yaitu L-isomer dan D-isomer. Hanya bentuk L-isomer yang menyusun protein. Peerbedaan utama antara satu asam amino dengan yang lainnya terletak pada gugus sampingya. Contoh, glisin adalah asam amino paling sederhana strukturnya hanya mempunyai satu atom hydrogen pada gugus sampingnya; prolin adalah asam amino yang struktur dasarnya berbeda dari asam amino yang lain karena atom N-nya ada dalam struktur cincin, yang menyebabkan terjadinya bengkokan pada struktur protein sehingga mempengaruhi arsitektur protein,  prolin lebih sesuai dinamakan asam imino .

 

(Struktur asam amino)

Rantai samping / rantai cabang asam amino

            Rantai samping/cabang pada asam amino dapat dibedakan atas :

1.      Polar, bermuatan negative ( aspartat, asam glutamate)

2.      Polar, bermuatan positif ( arginin, histidin, lisin)

3.      Polar, tidak bermuatan( asparagin, glutamine, serin, dan treonin )

4.      Nonpolar/hidrofobik ( alanin, sistein, isoleusin, leusin, metionin,fenilalanin, prolin, triptofan, tirosin, dan valin)

5.      Netral ( glisin)

Struktur protein dapat dibedakan dalam empat aras (level) :

1.      Struktur primer menyatakan susunan linear asam-asam amino sepanjang rantai polipeptida.

2.      Struktur sekunder menggambarkan pola pelipatan (folding) bagian-bagian polipeptida ke dalam struktur yang teratur , misalnya heliks dan lembaran terlipat-β (β-pleated sheet)

3.      Struktur tersier menggambarkan pelipatan bagian-bagian antara heliks-α dan lembaran-β serta semua interaksi nonkovalen yang menyebabkan terjadinya pelipatan yang sesuai pada suatu rantai polipeptida. Interaksi nonkovalen tersebut antara lain ikatan hydrogen, ikatan hidrofobik, dan interaksi van der Waals.

4.      Struktur kuartener, menunjukkan interaksi nonkovalen yang mengikat beberapa rantai  polipeptida ke dalam satu molekul tunggal protein, misalnya hemoglobin.

Asam nukleat

            Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yang berperan dalam penyimpanan serta pemindahan informasi genetic. Satu nukleotida terdiri atas tiga bagian :

1.      Cincin purin atau pirimidin

Yaitu basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 suatu molekul gula ( ribose atau deoksiribosa ) melalui ikatan N-glukosidik. Ada dua macan basa nitrogen yang menyusun asam nukleat, yaitu basa purin yang terdiri atas adenine (A), guanine (G), serta basa pirimidin yang terdiri atas thymine (T), cytosine  (C), dan uracil (U). baik DNA ( deoxyribonucleic acid ) maupun RNA (ribonucleic acid) tersusun atas A, G, C, tetapi T hanya ada pada DNA sedangkan U hanya ada pada RNA. Akan tetapi ada perkecualian, yaitu bahwa  pada beberapa  molekul tRNA terdapat basa T, sedangkan pada beberapa bakteriofag DNA-nya  tersusun atas  U dan bukan T.

2.      Molekul gula dengan 5 atom C (pentose)

Pada RNA gulanya adalah ribose, sedangkan pada DNA gulanya adalah  deoksiribosa. Perbedaan antara  kedua bentuk gula tersebut terletak pada atom C nomor 2. Pada RNA, atom C nomor 2 berikatan dengan gugus hidroksil (OH) sedangkan pada  DNA  atom C nomor 2 berikatan dengan atom H.

3.      Gugus fosfat yang terikat  pada atom C nomor 5 melalui  ikatan fosfoester. Gugus  fosfat  inilah yang menyebabkan  asam nukleat bermuatan negative kuat.

Suatu basa yang terikat pada  satu gugus gula disebut nukleosida, sedangkan nukleotida adalah satu nukleosida yang berikata dengan gugus fosfat. Di dalam molekul DNA atau RNA nukleotida berikatan dengan nukkleotida lain melalui ikatan fosfodiester. Basa purin  dan pirimidin tidak berikatan secara  kovalen  satu sama lain. Oleh karena itu, suatu polinukleotida tersusun atas kerangka gula-fosfat yang  berselang-seling dan mempunyai ujung 5’-P dan 3’-OH. Asam nukleat yang mempunyai ujung demikian umum  terdapat di alam, meskipun asam nukleat yang mempunyai ujung 5’-OH  dn 3’-P dapat disintesis secara kimiawi.

Denaturasi protein

                Protein dapat mempertahankan kesesuaian bentuknya asalkan lingkungan fisik dan kimianya dipertahankan. Jika lingkungan berubah, maka protein dapat terurai atau mengalami perubahan sifat (denaturasi); mereka dapat kehilangan struktur sekunder, tersier, dan kuarternya sehingga aktivitas biologisnya juga hilang.

                Kesesuaian bentuk protein bergantung pada ikatan hydrogen yang lemah dan sangat sensitive terhadap perubahan pH dan suhu. Paparan singkat paada suhu yang tinggi (di atas  60^oC) atau paparan pada asam atau basa kuat dalam periode waktu yang  lama akan menyebabkan denaturasi karena ikatan hydrogen rupture. Sebagian protein dapat dikembalikan ke bentuk aslinya. Jika terdenaturasi tanpa harus  menjadi insoluble (tidak dapat larut). Contoh, setelah pemanasan ringan protein dapat kembali ke bentuk aslinya jika kembali ke suhu normal. Perbedaan panas yang besar dapat menyebabkan denaturasi yang menetap. Putih telur (albumin) akan memadat dan menjadi insoluble jika dipanaskan. Suhu tubuh yang sangat tinggi  dapat menyebabkan koagulasi protein selular. Suhu tubuh naik sampai di atas 41^oC  atau 42^oC maka degenerasi  sel, terutama otak, mulai terjadi akibat denturasi  protein.     

DAFTAR PUSTAKA

Chang, Raymon.2004. Kimia Dasar : Konsep-konsep Inti jilid 2/edisi ketiga.Jakarta: Erlangga

Ethel, Slonane.2003.Anatomi dan Fisiologi untu Pemula.Jakarta : EGC

Yuwono,Triwibowo._.Biologi Moekular. Jakarta: Erlangga

Sumarjo,Damin.2008.Pengantar kimia: buku panduan kuliah mahasiswa kedokteran.Jakarta:EGC