Protein (Apa itu Protein, Penyusun,sifat, dan Fungsinya)

Dalam kehidupan sehari-hari, protein dapat kita jumpai di dalam tahu, tempe, kacang-kacangan, buah-buahan (misal pisang, durian, apokat), beras, jagung yang sering kita kenal sebagai protein nabati karena berasal dari tumbuh-tumbuhan. Selain itu kita juga mengenal protein hewani yaitu protein yang berasal dari hewan seperti ikan laut, ikan air tawar, daging (daging ayam, kerbau, kambing, sapi, kelinci dan hewan yang lain, baik hewan berkaki empat maupun berkaki dua) dan juga yang berasal dari produk hewan seperti susu, telur, keju.

Struktur Protein. (Gambar : ResearchGate)

Protein penting untuk Anda pelajari sebagai Ahli TLM, karena protein akan dijumpai pada semua bagian dari bahan pemeriksaan laboratorium, seperti pemeriksaan yang menggunakan serum untuk pemeriksaan antibodi maupun untuk pemeriksaan antigen, darah untuk pemeriksaan hemoglobin, pemeriksaan HIV, DB, jaringan untuk pemeriksaan cancer dan masih banyak lagi. Coba cari bahan-bahan untuk pemeriksaan laboratorium yang mengandung protein, dimana Anda bekerja,

Gambar 4.1. Kacang-kacangan Sumber Protein Nabati. (wikimedia.org; http://kesehatantubuh-tips.blogspot.com/2017/03)

Gambar 4.2. Kacang Merah dan Almon Sumber Protein Nabati. https://pixabay.com/id/kacang-legum-makanan-tanpa-daging-2335249/

Gambar 4.2. Protein Hewani (http://www.alodokter.com)

Protein di dalam tubuh manusia maupun hewan memegang peranan yang penting. Protein berperan sebagai komponen penyusun struktur sel (protein trans membran, Gambar 4.3). Protein juga berfungsi sebagai antibodi, protein hemoglobin, protein myoglobin, sebagai hormon, protein sebagai enzim. Protein juga sebagai bahan baku energi, contohnya ketika tidak makan nasi seperti kebiasaan orang Jawa, tetapi Anda makan steack yang bahannya daging maka Anda sudah tidak terasa lapar.

Gambar 4.3. Protein transmembran pada membran sel. (G. B. Waite 2007)

Enzim adalah satu protein yang berperan sebagai biokatalisator dalam reaksi kimia yang berlangsung di dalam tubuh manusia maupun di dalam organisme yang lain seperti hewan, tumbuhan, mikroorganisme seperti bakteri, dan jamur. Enzym β-Galaktosidase yang dimiliki oleh bakteri yang memfermentasikan laktosa seperti Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae. Enzym β-Galaktosidase mampu menghidrolisa laktosa sebagai disakarida menjadi dua monosakarida yaitu glukosa dan galaktosa (Gambar 4.4). Contohnya koloni Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae pada media Mac-Conkey (MC) warnya merah jambu, karena menghasilkan Enzym β-Galaktosidase, sehingga mampu menghidrolisa laktosa yang terdapat pada media MC menjadi glukosa dan galaktosa, kemudian glukosa difermentasi hasilnya asam, pada suasana asam indikator neutral red pada MC berwarna merah jambu, sehingga koloni bakteri tersebut berwarna merah jambu.

Selain itu, protein juga berfungsi sebagai penyusun hormon. Anda pasti sudah mengetahui bahwa hormon insulin berperan dalam regulasi pengaturan jumlah glukosa dalam darah. Saat ini banyak penderita Diabetes Mellitus (DM) -orang awam menyebutnya sakit gula-. Cukup banyak penderita DM yang harus mendapatkan suntikan insulin dalam tubuhnya. Hormon insulin terbentuk dari protein, yang dihasilkan oleh pankreas. Dimana gen insulin yang ada pada sel pankreas akan mensintesis protein yang merupakan hormon insulin. Dan hormon insulinlah yang berperan dalam pengaturan kadar gula di dalam darah, apabila insulin ada masalah maka berakibat pada kadar gula darah yang dialami oleh penderita DM.

Protein barasal dari kata protos atau proteos yang berarti utama. Protein merupakan salah satu dari 4 makromolekul komponen utama penyusun kehidupan di dunia, baik manusia, hewan, tumbuhan serta mikroorganisme seperti bakteri, jamur, virus dan parasit. Protein merupakan polimer dari asam-asam amino di mana asam amino satu dengan asam amino lain dihubungkan dengan suatu ikatan yang disebut sebagai ikatan peptida.

Gambar 4.4. Hidrolisis laktosa oleh enzym β-Galaktosidase.(Coady 2010)

Protein mempunyai banyak ikatan peptida sehingga protein sering disebut pula sebagai polipeptida(G. B. Waite 2007). Ikatan peptida terbentuk antara gugus karboksil dari satu asam amino dengan gugus amina dari asam amino yang lain. Apabila ada dua asam amino dihubungkan oleh satu ikatan peptida maka disebut sebagai dipeptida (Gambar 4.5), dan akan terbentuk adanya N terminal atau ujung N (NH2 ) disalah satu ujung dan C terminal atau ujung C (COOH) di ujung yang lain, serta dibebaskannya molekul H2O (air).

Gambar 4.5. A).Terbentuknya ikatan peptida dari dua asam amino, dan membebaskan H2O, B). Ikatan peptida sudah terbentuk, C) Terbentuknya N terminal dan C terminal (Coady 2010)

Asam amino

Asam amino tersusun dari unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N) dan sebagian asam amino dengan unsur sulfur (S). Asam amino memiliki gugus amino (- NH2) atau dalam bentuk NH3 + dan gugus karboksil (-COOH) atau dalam bentuk (-COO- ). Rumus umum asam amino dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5. Struktur Asam amino secara umum. (R adalah rantai samping)

R adalah rantai samping yang paling sederhana, berisi unsur H yang dimiliki asam amino glysin seperti pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6. Glysin rantai sampingnya berisi unsur H

Asam amino mempunyai kemampuan untuk memutar bidang cahaya terpolarisasi, oleh karena itu asam amino mempunyai 2 macam konfigurasi yaitu D dan L (Gambar 4.7). Asam amino mempunyai konfigurasi L apabila gugus –NH2 terdapat di sebelah kiri atom karbon alpha, dan konfigurasi D apabila gugus - NH2 terdapat di sebelah kanan atom karbon alpha, tetapi asam-asam amino yang terdapat pada protein dalam tubuh manusia pada umumnya mempunyai konfigurasi L. Asam amino dengan konfigurasi D dapat dijumpai pada mikroorganisme misalnya pada asam glutamate yang terdapat pada Bacillus anthracis.

Gambar 4.7. Konfigurasi L dan D dari Asam amino. (Coady 2010)

Macam-macam asam amino

Protein tersusun dari 20 macam asam amino standar, yang dapat dikelompokkan menjadi 2 berdasarkan sifatnya terhadap air, yaitu asam amino bersifat 1) Hidrofilik (suka dengan air), terdiri dari 10 macam asam amino terdiri dari 2 macam asam amino bersifat asam dan bermuatan negatif, 3 macam asam amino bersifat basa dan bermuatan positif, dan 5 macam asam amino bersifat netral dan bermuatan netral pula. 2) Bersifat Hidropobik (takut terhadap air), terdiri dari 10 macam asam amino dan semuanya bersifat netral.

Berdasarkan muatan listrik dan keasaman dari asam amino maka dapat dikelompokkan menjadi asam amino bermuatan negatif (bersifat asam) dapat dilihat pada Gambar 4.7, Asam amino bermuatan positif (bersifat basa), dapat dilihat pada Gambar 4.8, asam amino bersifat netral (bersifat netral) dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan 4.10. Asam amino yang bersifat netral, yaitu asam amino yang mengandung 1 gugus amino (-NH2) dan 1 gugus karboksil (-COOH) dalam molekulnya.

Asam amino yang bersifat asam, yaitu asam amino yang mengandung 2 gugus karboksil dan satu gugus amino. Asam amino yang bersifat basa, yaitu asam amino yang mengandung 2 gugus amino (-NH2) dan 1 gugus karboksil (-COOH).

Gambar 4.10. Asam Amino Bersifat Netral dan Bersifat Hidrofobik. (Coady 2010)

Gambar 4.11. Asam Amino Glycine Bersifat Netral dan Hidrofobik. (Coady 2010)

Berdasarkan kemampuan tubuh untuk mensintesis asam amino, maka dikelompokkan menjadi dua pula, yaitu asam amino yang dapat disintesa di dalam tubuh yang disebut asam amino non esensial dan asam amino yang tidak dapat disintesa di dalam tubuh yang dapat diperoleh dari makanan baik dari hewan maupun dari tumbuhan yang disebut asam amino esensial. Perhatikan Tabel 4.1.

Ada 2 macam asam amino yang mengandung gugus S (sulfhydril) yaitu Cystein dan Metionin. Ingatkah Anda, ketika identifikasi bakteri menggunakan media TSIA, di mana hasil uji dari bakteri Salmonella typhi akan menghasilkan endapan hitam. Endapan hitam tersebut adalah senyawa FeS yang berasal dari H2 S yang dihasilkan dalam proses hidrolosis asam amino metionin dan cystein (Gambar 4.12 A). Tetapi untuk uji TSIA dari bakteri Escherichia coli tidak didapatkan endapan hitam (Gambar 4.12 B.).

Hal ini menunjukkan bahwa tidak semua mikroorganisme mampu menghidrolisis metionin dan cystein. Jadi Salmonella typhi mampu menghidrolisis kedua macam asam amino tersebut sedangkan Escherichia coli tidak.

Gambar 14.12. A. Hasil uji TSIA Salmonella typhi, B. . Hasil uji TSIA Escherichia coli

Berdasarkan struktur gugus -R (rantai samping), asam amino dapat dikelompokkan menjadi 7 yaitu:

Asam amino dengan rantai samping yang merupakan rantai karbon alifatik (Glisin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin)
Asam amino dengan rantai samping yang mengandung gugus hidroksil (Serin dan Treonin)
Asam amino dengan rantai samping yang mengandung atom belerang (Sistein dan Metionin)
4.Asam amino dengan rantai samping yang mengandung asam atau amidanya (Asam aspartat, Asparagin, Asam glutamate dan Glutamin)
Asam amino dengan rantai samping yang mengandung gugus basa (Arginin, Lisin, Histidin)
Asam amino dengan rantai samping yang mengandung cincin aromatic (Fenil alanin, Tirosin dan Triptofan)
Membentuk ikatan dengan atom N pada gugus amino (Prolin)

Tabel 4.1. Asam Amino Esensial dan Non Esensial Yang Terdapat Dalam Protein

Prolin. Prolin adalah asam amino yang dapat diperoleh dari hidrolisis kasein, kasein dapat diperoleh di dalam susu dan keju. Selain itu prolin dan hidroksiprolin dapat diperoleh di dalam kolagen yang dapat diperoleh dari daging hewan.Tyrosin, adalah asam amino yang mempunyai gugus fenol dan bersifat asam lemah. Tyrosin dapat diperoleh dari kasein. Tryptophan, adalah asam amino heterosiklik yang mula-mula diperoleh dari hasil pencernaan kasein oleh cairan pancreas. Serin, asam amino yang mempunyai gugus alkohol, yang dapat diperoleh dari hasil hidrolisis gelatin yang berasal dari sutera alam. Treonin, dapat diperoleh dari hidrolisis fibrin darah. Metionin, diperoleh dari hidrolisis kasein, dan merupakan asam amino esensial. Glutamin,asam amino yang terdapat dalam protein di dalam terigu. Asparagin, dapat diperoleh dari protein di dalam tumbuhan. Lisin,dapat diperoleh dari hidrolisis kasein Histidin, dapat diperoleh dari hidrolisis sperma.

Ada beberapa asam amino yang tidak terdapat di dalam protein. Asam amino tersebut merupakan hasil antara dalam proses metabolisme atau merupakan pembentuk hormon. Asam-asam amino tersebut adalah : ornithin yaitu zat antara dalam biosintesa urea, homosistein yaitu zat antara dalam biosintesis metionin, homoserin, yaitu zat antara dalam metabolisme treonin, aspartat dan metionin, sitrulin yaitu zat antara dalam biosintesa urea, 3,5-diiodotirosin yaitu sebagai pembentuk hormone tyroid, 3,4- dihidroksi fenilalanin yaitu sebagai pembentuk melanin.

Derivat Asam amino

Untuk membentuk suatu protein tertentu, beberapa asam amino mengalami modifikasi untuk memproduksi suatu senyawa dengan aktivitas yang lain. Beberapa asam amino yang mengalami modifikasi yaitu:

Glutamat menjadi gamma-Aminobutyrat yang terdapat dalam otak mammalian yang mempunyai aktivitas sebagai neurotransmitter.
Histidin menjadi histamine yang mengontrol kontraksi pembuluh darah
Tyrosin menjadi epinephrine (adrenalin) adalah hormone yang membantu regulasi metabolisme pada mammalian. Selain itu tyrosin juga sebaga sebagai precursor hormon tyroksin yang diproduksi oleh kelenjar tyroid.

Sumber :

Darmawati, S. 2017. Konsep Biologi Sel,Biologi Molekuler dan Penggolongan Sel. BPPSDMKes ; Jakarta