Denaturasi adalah perubahan atau modifikasi pada struktur molekul protein70. Selain itu, denaturasi adalah sebuah proses di mana protein atau asam nukleat kehilangan struktur tersier dan struktur sekunder dengan penerapan beberapa tekanan eksternal atau senyawa, seperti asam kuat atau basa, garam anorganik terkonsentrasi, sebuah misalnya pelarut organik (cth, alkohol atau kloroform), atau panas. Jika protein dalam sel hidup didenaturasi, ini menyebabkan gangguan terhadap aktivitas sel dan kemungkinan kematian sel. protein didenaturasi dapat menunjukkan berbagai karakteristik, dari hilangnya kelarutan untuk agregasi komunal. Denaturisasi dalam pengertian ini tidak digunakan dalam penyusunan bahan kimia industri alkohol didenaturasi.
Proses denaturasi kadang berlangsung secara reversibel ataupun irreversibel tergantung pada penyebabnya, dan protein yang mengalami denaturasi akan menurunkan aktivitas biologinya dan berkurang kelarutannya sehingga mudah mengendap71.
Contoh umum proses denaturasi yaitu ketika makanan dimasak, beberapa protein akan ter denaturasi. Inilah sebabnya mengapa telur rebus menjadi keras dan daging dimasak menjadi lebih padat. Sebuah contoh klasik, denaturasi protein putih telur. Saat baru dari telur, putih telur berwujud transparan dan cair. Memasak putih telur membuatnya menjadi buram, membentuk sebuah massa padat yang saling berhubungan.
Transformasi yang sama dapat dilakukan dengan suatu bahan kimia yang bersifat men-denaturasi. Menuangkan putih telur ke dalam gelas kimia aseton juga akan mengubah putih telur
70 Yazid dan Nursanti, Penuntun Praktikum Biokimia Untuk Mahasiswa Analis. (Yogyakarta: Andi, 2006). Hal. 67
71 Ibid, hal 68
buram dan padat. Kulit, yang terbentuk pada susu beku adalah contoh lain protein didenaturasi umum.
Protein didenaturasi dapat menunjukkan berbagai karakteristik, dari hilangnya kelarutan untuk agregasi komunal.
agregasi Komunal adalah fenomena agregasi protein hidrofobik untuk datang mendekat dan membentuk ikatan antara mereka, sehingga mengurangi luas areal terkena air. Kebanyakan protein biologis kehilangan fungsi biologisnya ketika didenaturasi. Sebagai contoh, enzim kehilangan sifatnya, karena mengikat substrat tidak bisa lagi ke situs aktif, dan karena residu asam amino yang terlibat dalam menstabilkan keadaan transisi substrat ‘tidak lagi diposisikan untuk dapat melakukannya.
Dalam banyak protein (tidak seperti putih telur), denaturasi adalah reversibel (protein bisa mendapatkan kembali bentuk asal mereka ketika pemicu denaturasi dihapus). Ini penting, karena menyebabkan gagasan bahwa semua informasi yang dibutuhkan bagi protein untuk menganggap bentuk asli mereka dikodekan dalam struktur primer protein, dan karenanya di dalam DNA kode tersebut untuk protein.
Denaturasi mempunyai sisi positif dan sisi negatif. Sisi negatif denaturasi
1. Protein kehilangan aktivitas biologis 2. Pengendapan protein
3. Protein kehilangan beberapa sifat fungsional Sisi positif denaturasi yaitu :
1. Denaturasi panas pada inhibitor tripsin dalam legume dapat meningkatkan tingkat ketercernaan dan ketersediaan biologis protein legum.
2. Protein yang terdenaturasi sebagian lebih mudah dicerna, sifat pembentuk buih dan emulsi lebih baik daripada protein asli.
3. Denaturasi oleh panas merupakan prasyarat pembuatan gel protein yang dipicu oleh panas.
Beberpa protein (kulit dan dinding dalam saluran penceraan) sangat tahan terhadap denaturasi, sedangkan protein- protein lain sangat peka. Denaturasi dapat bersifat reversible jika suatu protein hanya dikenai kondisi denaturasi yang lembut, seperti sedikit perubahan pH. Jika protein ini dikembalikan ke lingkungan awalnya, protein ini dapat memperoleh kembali struktur lebih tingginya yang alamiah dalam suatu proses yang disebut renaturasi. Sayang renaturasi umunya sangat lambat atau tak terjadi sama sekali. Adapun ciri khas dari denaturasi yaitu;
1. Hilangnya sifat alamiah protein (struktur tiga-dimensi dan fungsi)
2. Prosesnya terjadi secara kooperatif
3. Pendenaturan merusak ikatan-ikatan lemah yang membangun struktur 3D protein
Adapun Faktor yang mendenaturasi protein antara lain:
1. Panas, merusak ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik dan menyebabkan terjadinya koagulasi.
2. Asam dan basa, merusak jembatan garam (interaksi elektrostatik)
3. Pelarut organik, merusak ikatan hidrogen
4. Ion logam berat, bereaksi dengan ikatan disulfida dan asam amino asam
5. Agitasi, menarik protein hingga memutuskan ikatan silang membentuk suatu padatan
Denaturasi protein merupakan suatu keadaan dimana protein mengalami perubahan atau perusakan struktur sekunder, tersier dan kuartenernya. Denaturasi ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya pemanasan, suasana asam atau basa
yang ekstrim, kation logam berat dan penambahan garam jenuh.
Pemanasan dapat menyebabkan pemutusan ikatan hidrogen yang menopang struktur sekunder dan tersier suatu protein sehingga menyebabkan sisi hidrofobik dari gugus samping polipentida akan tebuka. Hal ini menyebabkan kelarutan protein semakin turun dan akhirnya mengendap dan menggumpal peristiwa ini dinamakan koagulasi. Perubahan pH yang sangat ekstrim akhibat penambahan asam kuat atau basa kuat akan merusak interaksi ionik yang terbentuk antar gugus R polar dari asam amino penyusun protein. Hal ini juga berakhibat sama pada perusakan struktur protein. Kehadiran ion logam berat dapat memutuskan ikatan disulfida (S-S) yang menstabilkan tekukan – tekukan yang dibentuk oleh polipeptida dalam membangun struktur protein72. Contoh yang paling sering ditemui adalah terjadinya denaturasi protein pada waktu telur digoreng dan didihkan dan bagian telur yang mengalami proses denaturasi adalah bagian ovalbumin73.
Gambar 3.21. Pemanasan telur ayam merupakan contoh denaturasi protein
72 Matta dan Wilbraham, Pengantar Kimia Organik dan Hayati.
(Bandung: ITB,1992). Hal. 225
73 Astuti Nafsiati, Konsep Dasar Kimia. (Malang: UIN Malang Press, 2009). hal.100
Penambahan larutan garam encer pada protein globular akan meningkatkan kelarutan protein. Beberapa interaksi hidrofilik antara molekul protein dan air akan semakin kuat dengan kehadiran garam pada konsentrasi rendah peristiwa ini dinamakan salting in. Namun apabila larutan garam pekat yang ditambahkan maka kelarutan protein akan menurun. Kehadiran garam pada konsentrasi tinggi menyebabkan peristiwa solvasi air pada molekul protein berpindah ke garam sehingga menurunkan tingkat kelarutan protein. peristiwa ini disebut salting out.
Beberapa jenis protein fungsional seperti enzim dan hormon yang telah terdenaturasi akan kehilangan sifat dalam biokatalisisnya. Hal ini menyebabkan terhambatnya beberapa jenis reaksi biokimia yang dikatalisis oleh enzim atau hormon yang bersangkutan.
Apabila berada pada kondisi yang sesuai, protein yang telah terdenaturasi akan dapat mengalami renaturasi atau penyusunan kembali struktur protein yang meliputi struktur sekunder, tersier dan kuartenernya.n Peristiwa denaturasi protein dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari – hari, seperti saat kita memanaskan putih telur, sterilisasi peralatan gelas dengan autoclave, dan sebagainya.