BAB II TINJAUAN PUSTAKA
D. Tinjauan Tentang Protein
Protein terdapat di dalam semua sistem kehidupan dan merupakan suatu komponen seluler utama yang menyusun sekitar setengah dari berat
27
kering sel. Setiap sel mengandung ratusan protein yang berbeda-beda dan tiap jenis sel mengandung beberapa protein yang khas bagi sel tersebut. Sebagian besar protein disimpan di dalam jaringan otot dan beberapa organ tubuh lainnya, sedangkan sisanya terdapat dalam darah(47).
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 sangat penting pada organisme, yaitu dalam struktur, fungsi, dan reproduksi(47).
Protein merupakan komponen utama dalam semua sel hidup, baik tumbuhan maupun hewan. Pada sebagian besar jaringan tubuh, protein merupakan komponen terbesar setelah air. Kira-kira dari 50% berat yang terdiri atas unsur-unsur karbon (50-55%), hidrogen (±7%), oksigen (±13%), dan nitrogen (±16%). Banyak pula yang mengandung belerang (S) dan fosfor (P) dalam jumlah sedikit (1-2%). Ada beberapa protein lainnya mengandung unsur logam seperti tembaga dan besi(48).
Protein adalah komponen yang terdiri atas karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan beberapa ada yang mengandung sulfur. Tersusun dari serangkaian asam amino dengan berat molekul yang relatif sangat besar, yaitu berkisar 8.000 sampai 10.000. Protein yang tersusun dari hanya asam amino disebut protein sederhana. Adapun yang mengandung bahan selain asam amino, seperti turunan vitamin, lemak, dan karbohidrat disebut protein kompleks. Secara biokimiawi, 20 persen dari susunan tubuh orang dewasa
28
terdiri dari protein. Kualitas protein ditentukan oleh jumlah dan jenis asam aminonya(49).
Pada umumnya, terdapat 20 macam asam amino yang diperlukan tubuh. Sebanyak sepuluh diantaranya sangat diperlukan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan tubuh. Asam amino demikian disebut asam amino esensial. Jika tubuh mengandung cukup nitrogen, maka tubuh mampu membentuk asam amino lainnya. Asam amino yang dapat dibuat di dalam tubuh disebut asam amino nonesensial. Asam amino esensial diantaranya adalah leusin, isoleusin, valin, triptofan, fenilalanin, metionin, treotin, lisin, histidin, dan arginin. Sedangkan asam amino nonesensial diantaranya yaitu prolin, serin, tirosin, sistein, asam aspartat, aspargin, glisin, asam glutamat, alanin, dan glutamine(50).
Asam amino adalah bahan dasar pembentuk protein. Asam amino ini juga dapat dioksidasi untuk menghasilkan bahan bakar dan berfungsi sebagai prekursor untuk sintesis senyawa yang mengandung nitrogen lainnya, misalnya neurotransmiter, hem, serta basa purin dan pirimidin. α-Karbon pada asam amino mengandung sebuah gugus karboksil, sebuah gugus amino, dan sebuah rantai sisi. Struktur rantai sisi asam amino berbeda-beda. Protein disintesis dari asam amino yang disatukan bersama oleh ikatan peptida untuk membentuk rantai linear. Rantai ini berlipat-lipat melalui berbagai cara untuk membentuk struktur tiga-dimensi dari protein(51).
Secara kimiawi, protein merupakan senyawa polimer yang tersusun atas satuan asam-asam amino sebagai monomernya. Asam-asam amino
29
terikat satu sama lain melalui ikatan peptida, yaitu ikatan antara gugus karboksil (-COOH) asam amino yang satu dengan gugus amino (-NH2) dari
asam amino yang lain dengan melepaskan satu molekul air. Peptida yang terbentuk atas dua asam amino disebut dipeptida. Sebaliknya, peptida yang terdiri atas tiga, empat atau lebih asam amino masing-masing disebut tripeptida, tetrapeptida, dan seterusnya(48).
Gambar 2.2: Struktur Umum Asam Amino (Sumber: Rahayu, 2009)
Protein adalah suatu polipeptida yang memiliki kira-kira 100 sampai 1.800 atau lebih residu asam amino. Protein alamiah memiliki 20 jenis asam amino. Untuk setiap protein urutan dan jenis-jenis asam amino penyusunnya sangat spesifik. Suatu protein yang hanya tersusun atas asam amino dan tidak mengandung gugus kimia lain disebut protein sederhana. Contohnya, enzim ribonuklease dan khimotripsinogen. Namun, banyak protein yang mengandung bahan lain selain asam amino seperti derivat vitamin, lipid, atau karbohidrat. Protein ini disebut protein konjugasi. Bagian yang bukan asam amino dari jenis protein ini disebut gugus prostetik. Contohnya, lipoprotein mengandung lipid dan glikoprotein mengandung gula(48).
30
Selain 20 asam amino dasar dikenal 150 lebih asam amino yang kurang umum. Kebanyakan dari asam amino ini tidak ada hubungannya dengan pembentukan protein dan banyak merupakan turunan sederhana dari 20 asam amino yang biasa. Asam-asam amino demikian mungkin merupakan bentuk antara metabolik atau bagian dari suatu biomolekul bukan protein. Ada dua kelompok asam amino yang bukan pembentuk protein, yaitu yang jarang didapatkan sebagai satuan pembentuk protein dan yang sama sekali tidak merupakan satuan pembentuk protein. Termasuk dalam golongan pertama, yaitu asam amino yang jarang terdapat pada protein adalah 4- hidroksipialin (turunan prolin yang banyak terdapat pada kolagen), 5- hidroksilisin (turunan dari lisin yang juga terdapat pada kolagen), desmosin, dan isodesmosin (terdapat pada protein elastin) yang mempunyai struktur luar biasa, yaitu terdiri 4 molekul lisin dengan gugus R bergabung membentuk lingkaran piridin yang tersubstitusi(53).
Banyak jenis protein yang telah diketahui. Senyawa-senyawa ini mempunyai sifat koloid yang menyebabkan sangat sukar dipisahkan dan dimurnikan dari campurannya. Perbedaan diantara jenis-jenis protein ini terkadang tidak jelas sehingga sukar sekali untuk menentukan apakah sebuah sediaan protein terbentuk dari satu macam molekul protein atau dari berbagai macam protein(47).
Pada umumnya, protein sangat peka terhadap pengaruh-pengaruh fisik dan zat kimia, sehingga mudah mengalami perubahan bentuk. Perubahan atau modifikasi pada struktur molekul protein disebut denaturasi. Hal-hal yang
31
dapat menyebabkan terjadinya denaturasi adalah panas, pH, tekanan, aliran listrik, dan adanya bahan kimia seperti urea, alkohol, atau sabun. Proses denaturasi kadang berlangsung secara reversibel, tetapi ada pula yang irreversibel, tergantung pada penyebabnya. Protein yang mengalami denaturasi akan menurunkan aktivitas biologis dan berkurang kelarutannya sehingga mudah mengendap(48).
Molekul protein mempunyai gugus amino (-NH2) dan gugus
karboksilat (-COOH) pada ujung-ujung rantainya. Hal ini menyebabkan protein mempunyai banyak muatan (polielektrolit) dan bersifat amfoter,yaitu dapat bereaksi dengan asam dan basa. Dengan larutan asam atau pH rendah, gugus amino pada protein akan bereaksi dengan ion H+, sehingga protein bermuatan positif. Sebaliknya, dalam larutan basa gugus karboksilat berekasi dengan ion OH-, sehingga protein bermuatan negatif. Adanya muatan pada molekul protein menyebabkan protein bergerak di bawah pengaruh medan listrik(48).
Dalam semua sel hidup ditemukan protein. Peranan utama protein didalam tubuh manusia adalah untuk membangun sel baru, memelihara sel- sel yang telah ada, dan mengganti sel-sel yang telah rusak. Protein juga dapat berperan sebagai sumber energi, apabila konsumsi makanan berenergi tinggi yaitu lemak dan karbohidrat tidak mencukupi. Dari berbagai jenis protein, ada yang mempunyai peranan spesifik untuk tubuh, misalnya sebagai pengatur metabolik (hormon), biokatalisator (enzim), sebagai pertahanan tubuh (antibodi), pembawa sifat turunan, pengangkut oksigen dalam darah(47).
32
Beberapa protein tertentu yang terdapat dalam tubuh mempunyai kemampuan untuk mengikat zat tertentu, serta mengangkut zat-zat tersebut melalui aliran darah. Hemoglobin dapat mengikat oksigen dan mengangkut oksigen tersebut dari paru-paru ke jaringan. Hemosianin berfungsi sebagai alat pengangkut oksigen dalam darah beberapa jenis invertebrata. Mioglobin sebagai alat pengangkut oksigen dalam jaringan otot dan serum albumin sebagai pengangkut asam lemak dalam darah. Lipoprotein juga dapat berperan sebagai pengangkut lipoid dalam darah dan seruloplasmin sebagai pengangkut ion tembaga dalam darah(47).
Berdasarkan struktur molekulya, protein dapat dibagi menjadi dua golongan utama, yaitu(48):
1. Protein Globuler, yaitu protein yang berbentuk bulat atau elips dengan rantai polipeptida yang berlipat. Umumnya, protein globuler larut dalam air, asam, basa atau etanol. Contohnya, albumin, globulin, protamin, semua enzim dan antibodi.
2. Protein Fiber, yaitu protein berbentuk serat atau serabut dengan rantai polipeptida memanjang pada satu sumbu. Hampir semua protein fiber memberikan peran struktural atau pelindung. Protein fiber pada rambut, kolagen pada tulang rawan, fibroinpada sutera.