Tugas Bioteknologi.docx

TUGAS BIOTEKNOLOGI

“STRUKTUR DETAIL DAN FUNGSI PROTEIN”

KELOMPOK 6 KELAS E

1. AYU LESTARI

(1610211042)

2. RIFA WAHYUNI

(1610213032)

3. KHAIRUNNISAK

(1610212045)

4. OKTAVIANI LESTARI

(1610211081)

5. NUREFNI AZIZAH

(1610213024)

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2018

STRUKTUR DETAIL DAN FUNGSI PROTEIN

Protein adalah zat makanan berupa asam-asam amino yang berfungsi sebagai pembangun dan pengatur bagi tubuh. Protein mengandung unsur karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidrat. Protein terdiri atas rantai-rantai asam amino (20 jenis asam amino) yang terikat satu sama lain dalam ikatan peptida. Dari dua puluh macam asam amino, tubuh orang dewasa membutuhkan delapan jenis asam amino esensial yaitu lisin, leusin, isoleusin, valin, triptofan, fenilalanin, metionin, treonin, sedangkan untuk anakanak yang sedang tumbuh, ditambahkan dua jenis lagi yaitu histidin dan arginin. Adapun contoh asam amino non esensial yaitu prolin, serin, tirosin, sistein, glisin, asam glutamat, alanin, asam aspartat, aspargin, ornitin (Irianto dan Waluyo, 2004). Komposisi rata-rata unsur kimia yang terdapat dalam protein adalah karbon 55%, hidrogen 7%, oksigen 23%, nitrogen 16%, sulfur 1% dan kurang dari 1% fosfor. Unsur nitrogen adalah unsur utama protein, karena terdapat di dalam semua protein akan tetapi tidak terdapat pada karbohidrat dan lemak. Molekul protein lebih kompleks daripada karbohidrat dan lemak dalam hal berat molekul dan keanekaragaman unit-unit asam amino yang membentuknya (Almatsier, 1989).

FUNGSI PROTEIN Protein memegang peranan penting dalam hampir semua proses biologi. Peran dan aktivitas protein diantaranya adalah sebagai katalisis enzimatik, transpor dan penyimpanan, koordinasi gerak, penunjang mekanis, proteksi imun, membang-kitkan dan menghantar impuls saraf, serta pengaturan pertumbuhan dan diferensiasi

(Sumardi,

2008).

1. Katalisis Enzimatik Semua reaksi dalam sistem biologis dikatalisis oleh protein yang disebut enzim. Dengan demikian dapat disadari bahwa protein memegang peranan yang unik dalam menentukan pola transformasi

kimia. Kemampuan katalitik protein disebabkan oleh kapasitasnya untuk mengikat

molekul

substrat

dengan

orientasi

yang

tepat

serta

memantapkan status transisi dalam pembentukan dan pemutusan ikatan kimia. Enzim meningkatkan laju reaksi dengan cara yang selektif dan efisien (Sumardi, 2008).

2. Transport dan Penyimpanan Berbagai molekul kecil dan ion ditranspor oleh protein spesifik. Misalnya transpor oksigen dalam eritrosit oleh hemoglobin; dan mioglobin suatu protein sejenis mentransport oksigen dalam otot. Besi dalam plasma darah terikat pada transferin dan disimpan dalam hati dalam bentuk kompleks dengan feritin, protein yang lain lagi (Sumardi, 2008).

3. Koordinasi Gerak Gerakan yang terkoordinasi sangat penting dalam kehidupan tiga sistem motilitas eukariotik yang digerakkan oleh ATP. Pada eukariot yang lebih tinggi, konraksi otot terjadi melalui pergeseran filamen miosin dan aktin yang saling menyela. Memang sebagian besar sel eukariot, mulai dari ragi sampai manusia, mampu bergerak aktif karena interaksi aktin-miosin ini. Sentakan silia dan flagella tergantung pada kerja sama sepasang protein lain - dinein dan tubulin. Mikrotubulus yang terbuat dari sejumlah tubulin, membentuk kumparan mitosis, yang mengorganisasi gerakan kromosom dalam pembelahan sel. Terlebih lagi, mikrotubulus berperan sebagai jalur pergerakan vesikel dan organel di dalam sel, seperti yang tampak pada transpor vesikel sekresi disepanjang ekson neuron. Kinesin adalah salah satu dari beberapa protein yang menggerakkan vesikel pada mikrotubulus. Pengikatan ATP ke miosin, dinein dan kinesin membangkitkan perubahan konformasi ketiga protein motor ini. Perubahan struktur ini dibalikkan oleh hidrolisis ATP yang terikat dan pembebasan ADP dan Pi yang memajukan protein motor tersebut pada jalur aktin dan tubulin (Sumardi, 2008).

4. Penunjang Mekanis Ketegangan kulit dan tulang disebabkan oleh adanya kolagen yang merupakan protein fibrosa (Sumardi, 2008). 5. Protein Imun Antibodi merupakan protein yang sangat spesifik dan dapat mengenal serta berkombinasi dengan benda asing seperti virus, bakteri dan sel yang berasal dari organisme lain. Protein berperan penting untuk membedakan “aku" dan “bukan aku" (Sumardi, 2008).

6. Membangkitkan dan Menghantar Implus Saraf Respon sel saraf terhadap rangsang spesifik diperantarai oleh protein reseptor. Misalnya rodopsin suatu protein yang sensitif terhadap cahaya ditemukan pada sel batang retina. Protein reseptor yang dapat dipicu oleh molekul kecil spesifik seperti asetilkolin, berperan dalam transmisi impuls saraf pada sinap menghubungkan sel-sel saraf (Sumardi, 2008).

7. Pengaturan Pertumbuhan dan Diferensiasi Pengaturan urutan ekspresi informasi genetik sangat penting bagi pertumbuhan yang beraturan serta diferensiasi sel. Hanya bagian kecil genom dalam sel yang akan diekspresikan pada suatu saat. Pada bakteri, protein represor merupakan elemen pengatur yang penting untuk meredam segmen spesifik suatu DNA dalam suatu sel. Pada organisme tingkat tinggi, pertumbuhan dan diferensiasi diatur oleh protein faktor pertumbuhan. Misalnya faktor pertumbuhan saraf mengendalikan pertumbuhan jaringan saraf. Aktivitas sel-sel yang berbeda pada organisme multisel dikoordinasi oleh hormon. Banyak hormon seperti insulin dan TSh (Thyroid-stimulating-hormone) merupakan protein. Protein dalam sel berperan dalam pengaturan arus energi dan unsur-unsur (Sumardi, 2008).

Menurut Almatsier (2009:96-97) fungsi protein adalah sebagai berikut: 1. Pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan dan sel-sel tubuh. 2. Pembentukan ikatan-ikatan esensial tubuh, hormon-hormon seperti tiroid, insulin, dan epinerfin adalah protein, demikian pula berbagai enzim. 3. Mengatur keseimbangan air, cairan-cairan tubuh terdapat dalam tiga kompartemen: intraseluler (di dalam sel), ekstraseluler/ interselular (di luar sel), intravaskular (di dalam pembuluh darah). 4. Memelihara netralitas tubuh, protein tubuh bertindak sebagai buffer, yaitu bereaksi dengan asam basa untuk pH pada taraf konstan. 5. Pembentukan anti bodi, kemampuan tubuh untuk memerangi infeksi bergantung pada kemampuan tubuh memproduksi anti bodi. 6. Mengangkut zat-zat gizi dari saluran cerna ke dalam darah, dari darah ke jaringan-jaringan, dan melalui membran sel ke dalam sel-sel. 7. Sebagai sumber energi, protein ekivalen dengan karbohidrat karena menghasilkan 4 kalori/g protein.

STRUKTUR PROTEIN Protein yang tersusun dari rantai asam amino akan memiliki berbagai macam struktur yang khas pada masing-masing protein. Karena protein disusun oleh asam amino yang berbeda secara kimiawinya, maka suatu protein akan terangkai melalui ikatan peptida dan bahkan terkadang dihubungkan oleh ikatan sulfida. Selanjutnya protein bisa mengalami pelipatan-pelipatan membentuk struktur yang bermacam-macam. Adapun struktur protein meliputi struktur primer, struktur sekunder, struktur tersier, dan struktur kuartener (Gambar 2).

Gambar 3. Reaksi pembentukan peptida melalui reaksi dehidrasi (Voet & Judith, 2009).

Gambar 4. Struktur primer dari protein (Campbellet al., 2009).

Struktur primer merupakan struktur yang sederhana dengan urutan-urutan asam amino yang tersusun secara linear yang mirip seperti tatanan huruf dalam sebuah kata dan tidak terjadi percabangan rantai (Gambar 4). Struktur primer terbentuk melalui ikatan antara gugus α–amino dengan gugus α–karboksil (Gambar 3). Ikatan tersebut dinamakan ikatan peptida atau ikatan amida (Berget al., 2006; Lodishet al.,2003). Struktur ini dapat menentukan urutan suatu asam amino dari suatu polipeptida (Voet & Judith, 2009).

Struktur sekunder merupakan kombinasi antara struktur primer yang linear distabilkan oleh ikatan hidrogen antara gugus =CO dan =NH di sepanjang tulang belakang polipeptida. Salah satu contoh struktur sekunder adalah α-heliks dan βpleated (Gambar 5 dan 6). Struktur ini memiliki segmen-segmen dalam polipeptida yang terlilit atau terlipat secara berulang. (Campbellet al., 2009; Conn, 2008).

Gambar 5. Struktur sekunder α-heliks (Murrayet al, 2009).

Gambar 6. Struktur sekunder β-pleated (Campbellet al., 2009).

Struktur tersier dari suatu protein adalah lapisan yang tumpang tindih di atas pola struktur sekunder yang terdiri atas pemutarbalikan tak beraturan dari ikatan antara rantai samping (gugus R) berbagai asam amino (Gambar 10). Struktur ini merupakan konformasi tiga dimensi yang mengacu pada hubungan spasial antar struktur sekunder. Struktur ini distabilkan oleh empat macam ikatan, yakni ikatan hidrogen, ikatan ionik, ikatan kovalen, dan ikatan hidrofobik. Dalam struktur ini, ikatan hidrofobik sangat penting bagi protein. Asam amino yang memiliki sifat hidrofobik akan berikatan di bagian dalam protein globuler yang tidak berikatan dengan air, sementara asam amino yang bersifat hodrofilik secara umum akan

berada di sisi permukaan luar yang berikatan dengan air di sekelilingnya (Murrayet al, 2009; Lehningeret al, 2004).

Gambar 10. Bentuk struktur tersier dari protein denitrificans cytochrome C550 pada bakteriParacoccus denitrificans(Timkovich and Dickerson, 1976).

Struktur kuarterner adalah gambaran dari pengaturan sub-unit atau promoter protein dalam ruang. Struktur ini memiliki dua atau lebih dari sub-unit protein dengan struktur tersier yang akan membentuk protein kompleks yang fungsional. ikatan yang berperan dalam struktur ini adalah ikatan nonkovalen, yakni interaksi elektrostatis, hidrogen, dan hidrofobik. Protein dengan struktur kuarterner sering disebut juga dengan protein multimerik. Jika protein yang tersusun dari dua subunit disebut dengan protein dimerik dan jika tersusun dari empat sub-unit disebut dengan protein tetramerik (Gambar 11) (Lodishet al., 2003; Murrayet al, 2009).

Gambar 11. Beberapa contoh bentuk struktur kuartener.

PENYUSUN PROTEIN Protein tersusun dari peptida-peptida sehingga membentuk suatu polimer yang disebut polipeptida. Setiap monomernya tersusun atas suatu asam amino. Asam amino adalah molekul organik yang memiliki gugus karboksil dan gugus amino yang mana pada bagian pusat asam amino terdapat suatu atom karbon asimetrik (Gambar 1). Pada keempat pasangannya yang berbeda itu adalah gugus amino, gugus karboksil, atom hidrogen, dan berbagai gugus yang disimbolkan dengan huruf R. Gugus R disebut juga sebagai Rantai samping yang berbeda dengan gugus amino. (Campbellet al., 2009).

Gambar 1. Struktur umum asam amino (Lehningeret al., 2004).

Gambar 2. Level dari struktur protein (Berg et al., 2006).

Asam amino dalam suatu protein memiliki bentuk L, terionisir dalam larutan, dan memiliki bentuk C asimetris kecuali asam amino jenis glisin. Asam amino standar memiliki jumlah sebanyak 20 macam. Dari 20 macam asam amino tersebut terbentuklah suatu rantai polipeptida. Rantai asam amino akan dilipat menjadi bentuk 3 dimensi dan menjadi bentuk protein spesifik yang diperlukan oleh berbagai aktivitas metabolisme atau menjadi komponen suatu sel (Lehningeret al., 2004; Vo-Dinh, 2005). Di dalam protein tersusun 20 macam asam amino yang memiliki karakteristik yang bebeda-beda sehingga dapat dikelompokkan berdasarkan sifat dan ciri rantai sampingnya (gugus R). Pengelompokan tersebut antara lain asam amino bersifat polar (serin, treonin, sistein, asparagin, dan glutamin); non-polar (glisin, alanin, prolin, valin, leusin, isoleusin, dan metionin); gugus aromatik (fenilalanin, tirosin, triptofan); bermuatan positif (lisin, histidin, arginin); dan bermuatan negatif (aspartat dan glutamat). Pengelompokan tersebut didasarkan pada polaritas, ukuran, dan bentuk dari suatu asam amino (Lehningeret al., 2004; Murrayet al., 2009).

PEMBAGIAN PROTEIN Berdasarkan macam asam amino yang menyusun polipeptid,Protein dapat digolongkan menjadi3,Yaitu:

1.Protein Sempurna Protein sempurna adalah protein yang mengandung asam-asam amino lengkap,baik macam maupun jumlahnya.Contohnya kasein pada susu dan albumin pada putih telur.Pada umumnya protein hewan adalah Protein Sempurna

2.Protein Kurang Sempurna Protein kurang sempurna adalah protein yang mengandung asam amino lengkap,tetapi .beberapa diantaranya jumlahnya sedikit.Protein ini tidak dapat mencukupi kebutuhan pertumbuhan,Namun hanya dapat mempertahankan kebutuhan jaringan yang sudah ada.Contohnya Protein lagumin pada kacangkacangan dan Gliadin pada gandum.

3.Protein Tidak Sempurna Protein tidak sempurna adalah protein yang tidak mengandung atau sangat sedikit mengandung asam amino esensial.Protein ini tidak dapat mencukupi untuk pertumbuhan dan mempertahankan kehidupan yang telah ada.Contohnya Zein pada jagung dan beberapa protein yang berasal dari tumbuhan.