Makalah Protein, Karakteristik Protein, Sifat Protein dan KLasifikasi Protein (Biokimia)

A.     Protein

Kata protein berasal dari protos atau proteos yang berarti pertama atau utama. Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel hewan atau manusia. Oleh karena sel itu merupakan pembentuk tubuh kita, maka protein yang terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan dan pertumbuhan tubuh. Proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik, karena adanya enzim, suatu protein yang berfungasi sebagai biokatalis. Kita memperoleh protein dari makanan yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Protein yang berasal dari hewan disebut protein hewani, sedangkan yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati.

Beberapa makanan sumber protein ialah daging, telur, susu, ikan, beras, kacang, kedelai, gandum, jagung, dan buah-buahan. Tumbuhan membentuk proten dari CO₂, H₂O, dan senyawa Nitrogen. Hewan yang memakan tumbuhan mengubah protein nabati menjadi protein hewani. Disamping digunakan untuk pembentukan sel-sel tubuh, protein juga dapat digunakan sebagai sumber energy apabila tubuh kita kekurangan karbohidrat dan lemak. Komposisi rata-rata unsure kimia yang terdapat pada protein ialah sebagai berikut: karbon 50%, Hidrogen 7%, Oksigen 23%, Nitrogen 16%, Belerang 0-3%, dan Fosfor 0-3%. Dengan pedoman pada kadar nitrogen sebesar 16%, dapat dilakukan penentuan kandungan protein dalam suatu bahan makanan. 

Nama Bahan Makanan	Kadar Protein (%)
Daging Ayam	18,2
Daging Sapi	18,8
Telur Ayam	12,8
Susu Sapi Segar	3,2
Keju	22,8
Bandeng	20,0
Udang Segar	21,0
Kerang	8,0
Beras Tumbuk Merah	7,9
Beras Giling	6,8
Kacang Ijo	22,2
Kedelai Basah	30,2
Tepung Terigu	8,9
Jagung Kuning (Butir)	7,9
Pisang Ambon	1,2
Durian	2,5

Protein mempunyai molekul besar dengan bobot molekul bervariasi antara 5.000 sampai jutaan. Dengan cara hidrolisis oleh asam atau oleh enzim, protein akan menghasilkan asam-asam amino. Ada protein yang mudah larut dalam air tetapi juga ada yang sukar larut dalam air. Rambut dan kuku adalah suatu protein yang tidak larut dalam air dan tidak mudah bereaksi, sedangkan protein yang terdapat dalam air dan mudah bereaksi.

B.     Karakteristik Protein

·       Protein ikan bersifat tidak stabil dan mempunyai sifat dapat berubah (denaturasi) dengan berubahnya kondisi lingkungan.

·       Apabila larutan protein tersebut diasamkan hingga mencapai pH 4,5 – 5 maka akan terjadi pengendapan atau salting out.

·       Sebaliknya apabila dipanaskan seperti dalam pemasakan atau penggorengan , protein ikan menggumpal atau terkoagulasi.

·       Protein juga dapat mengalami denaturasi apabila dilakukan pengurangan kandungan air, baik selama pengeringan maupun pembekuan.

·       Protein otot sebagaian besar dalam bentuk koloid, baik berupa sol maupun gel.

Kemampuan untuk mengektraksi protein miosoin lewbih besar pda pH yang aghak tinggi, tetapi kekutan gel daging ikan pada produk akhir lebih redah meskipun jumlah myosin yang diekstrak lebih banyak.

C.     Klasifikasi Protein

Hingga saat ini belum ada klasifikasi protein yang secara umum memuaskan. Klasifikasi protein yang menonjol didasarkan pada antara lain:
·Kelarutan
·Bentuk keseluruhan
· Peranan biologis
Pembagian protein juga dapat dilakukan berdasarkan fungsi dan strukturnya. Berdasarkan fungsinya, protein diklasifikasikan menjadi (i) protein enzim, berperan dalam mempercepat reaksi-reaksi biokimia, (ii) protein sruktural, membentuk struktur-struktur biologis, (iii) protein transpor, berperan sebagai pengangkut subtansi-subtansi penting, dan (iv) protein pertahanan, melindungi tubuh dari invasi benda-benda asing. Berdasarkan strukturnya, protein diklasifikasikan menjadi: (i) protein globular, memi-liki pelipatan-pelipatan
yang kompleks, struktur tertier de-ngan bentuk yang tidak teratur. Protein serabut, meman-jang, lipatan sederhana,umum dijumpai pada protein struktural.

Dalam uraian berikut ini hanya dibahas klasifikasi berdasarkan bentuk dan peranan biologisnya. 

a. Berdasarkan bentuknya, protein dibagi menjadi
1) Protein globular
Rantai polipeptida mengandung banyak lipatan dan berbelit. Rasio aksial kurang dari 10, misalnya insulin, albumin, globulin plasma, dan kebanyakan enzim.
2) Protein fibrosa

Rantai polipeptida atau kelompok rantai yang membelit dalam bentuk spiral atau heliks, dan dihubungkan oleh ikatan disulfida dan hidrogen. Rasio
aksial lebih besar dari 10, misalnya keratin dan miosin.

b. Ikatan-ikatan pada Struktur Protein
Struktur protein umumnya dipertahankan oleh dua ikatan sangat kuat yaitu ikatan peptida dan ikatan disulfida; dan tiga ikatan yang lemah, yaitu ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik dan interaksi elektrostatif.

1) Ikatan peptida
Ikatan peptida adalah ikatan yang menghubungkan atom a-karboksil dari suatu asam amino dan atom a nitrogen dari asam amino yang lain.

Peptida yang dibentuk oleh dua molekul asam
amino disebut dipeptida; bila dibentuk oleh 3 molekul asam amino disebut tripeptida; dan bila dibentuk oleh banyak molekul asam amino disebut polipeptida.

2) Ikatan disulfida
Terbentuk antara 2 residu sistein yang saling berhubungan 2 bagian rantai polipetida melalui residu sistein.

3) Ikatan hidrogen
Terbentuk antara gugus NH- atau -OH dan gugus C=O dalam ikatan peptida atau -COO- dalam gugus R, misalnya dua peptida mungkin membentuk ikatan hidrogen.

4) Interaksi hidrofobik
Rantai samping non polar asam amino netral pada protein cenderung bersekutu.

5) Interaksi elektrostatik

Merupakan ikatan garam antara gugus yang bermuatan berlawanan pada rantai samping asam amino.

v     Klasifikasi protein berdasarkan daya kelarutannya

1.      Albumin : protein yang dapat melarut dalam air, dan dapat dipresipitatkan dari larutan pada konsentrasi garam yang tinggi.

2.      Globulin : protein ini umumnya tidak melarut dalam air yang basa, garam, dan dapat melarut dalam larutan garam encer.

3.      Glutelin : protein yang tidak melarut dalam larutan netral, retapi melarut dalam asam atau alkali encer.

4.      Prolamine : protein yang melarut dalam 70-80% etanol dan tidak melarut dalam air atau etanol absolute.

v     Klasifikasi protein berdasarkan fungsinya.

1         Enzim, berfungsi sebagai katalisator reaksi kimia dalam jasad hidup.

2         Protein pembangunan, berfungsi sebagai unsur pembentuk struktur biologi kekuatan.

3       Protein kontraktil, berfungsi sebagai protein yang memberikan kemampuan kepada sel dan organism untuk berkontraksi, mengubah bentuk atau gerak.

4       Protein pengangkut, memiliki kemampuan mengikat molekul tertentu dan melakukan pengangkutan berbagai macam zat melalui aliran darah.

5      Protein pengatur, yaitu beberapa protein membantu mengatur aktivitas seluler atau fisiologis, diantaranya yaitu hormon.

6        Protein bersifat racun, yaitu yang dapat menyebabkan keracunan makanan.

7        Protein pelindung, yaitu protein khusus yang dibuat oleh limposit yang dapat mengenali dan mengendapkan atau menetralkan serangan bakteri, virus atau protein asing dari spesies lain.

8        Protein cadangan, protein ini disimpan untuk berbagai proses metabolism dalam tubuh.

D.    Penggolongan protein

Berdasarkan strukturnya protein dapat dibagi dalam 2 golongan besar, yaitu golongan protein sederhana dan protein gabungan. Yang dimaksud dengan protein sederhana ialah protein yang hanya terdiri atas molekul-molekul asam amino. Sedangkan protein gabungan ialah protein yang terdiri atas protein dan gugus bukan protein, gugus ini disebut gugus prostetik dan terdiri ats karbohidrat, lipid, asam nukleat. Proin sederhana dapat dibagi dalam dua bagian menurut bentuk molekulnya yaitu protein biber dan protein globular. Protein fiber mmpunyai molekul panjang seperti serat atau serabut. Sedangkan protein globular berbentuk bulat.

Protein Fiber

Molekul protein ini terdiri atas beberapa rantai polipeptida yang memanjang dan dihubungkan satu dengan yang lain oleh beberapa ikatan silang hingga merupakan bentuk serat atau serabut yang stabil. Struktur protein fiber telah banyak diteliti dengan menggunakan analisis difraksi sinar X. ciri khas protein fiber tedapat pada beberapa jenis protein. Yang termasuk golongan ini adalah antara lain

1.    Konfigurasi alfa helix pada kratin

2.    Lembaran berlipat parallel dan anti parallel pada protein sutra alam; dan

3.    Helix tripel pada kolagen

Sifat umum protein fiber ialah tidak larut dalam air dan sukar diuraikan oleh enzim. Kolagen adalah suatu jenis protein yang terdapat pada jaringan ikat. Kratin adalah protein yang terdapat dalam bulu domba, sutra alam, rambut, kulit, kuku dan sebagainya. Struktur kelatin hamper seluruhnya terdiri atas rantai polipeptida yang berbentuk alfa helix.

Protein Globular

Umunya berbentuk bulat atu elips dan terdiri atas rantai polipeptida yang berlipat. Protein globular pada umunya mempunyai sifat dapat larut dalam air, dalam larutan asam atau basa dan dalam etanol. Beberapa jenis protein globular yaitu albumin, globulin, histon, dan protamin.

       Protein Gabungan

Yang dimaksud dengan protein gabungan ialah, protein yang berikatan dengan senyawa yang bukan protein. Gugus bukan protein ini disebut gugus prostetik. Ada beberapa jenis protein gabungan antara lain mukoprotein, glikoprotein, lipoprotein, dan nucleoprotein.

Mukoprotein adalah gabungan antara protein dan karbohidrat dengan kadar lebih dari 4% dihitung sebagai heksosamina. Karbohidrat yang terikat ini berupa polisakarida kompleks yang mengandug N-asetilheksosamina bergabung dengan asam uronat atau monosakarida lain. Mukoprotein yang mudah larut terdapat pada bagian putih telur, dalam serum daram dan urin wanita yang sedang hamil.protein ini tidak mudah terdenaturasi oleh panas atau diendapkan oleh zat-zat yang biasanya dapat mengendapkan protein, misalnya triklor asam asetat atau asam pikrat. Glikoprotein adalah juga terdiri atas protein dan karbohidrat, tetapi dengan kadar hexosamina kurang dari 4%.

Lipoprotein adalah gabugan antara protein yang larut dalam air dengan lipid. Lipoprotein terdapat dalam serum darah, dalam otak dan jaringan syaraf. Gugus lipid yang biasanya terikat pada protein dalam lipoprotein antaralain lesitin dan kolesterol. Nucleoprotein terdiri atas protein yang bergabung dengan asam nukleat. Asam nukleat ini terdapat antara lain dalam inti sel.

E.     Sifat-sifat Protein

            Ionisasi

Protein yang larut dalam air akan membentuk ion yang mempunyai muatan positif dan negative. Dalam suasana asam molekul protein akan membentuk ion positif, sedangkan dalam suasana basa akan membentuk ion negative. Protein mempunyai isolistrik yang berbeda-beda.

         Denaturasi

Beberapa jenis protein sangat peka terhadap perubahan lingkungannya.Suatu protein mempunyai arti bagi tubuh apabila protein tersebut di dalam tubuh dapat melakukan aktivitas biokimiawinya yang menunjang kebutuhan hidup.Aktivitas ini banyak tergantung pada struktur dan konformasi molekul protein berubah,misalnya oleh perubahan suhu,Ph atau karena terjadinya suatu reaksi dengan senyawa lain,ion-ion logam,maka aktivitas biokimiawinya akan berkurang.perubahan konformasi alamiah menjadi suatu konformasi yang tidak menentu merupakan suatu proses yang disebut denaturasi.Proses denaturasi ini kadang-kadang dapat berlangsung secara reversible,kadang-kadang tidak.Penggumpalan protein biasanya didahului oleh proses denaturasi yang berlangsung dengan baik pada titik isolistrik protein tersebut.

Protein akan mengalami koagulasi apabila dipanaskan pada suhu 50 atau lebih.

         V iskositas

Viskositas adalah tahanan yang timbul aleh adanya gesekan antara molekul-molekul di dalam zat cair yang mengalir.Suatu larutan protein dalam air mempunyai viskositas atau kekentalan yang relative lebih besar daripada viskositas air sebagai pelarutnya.Pada umumnya viskositas suatu larutan tidak ditentukan atau diukur secara absolute, tetapi ditentukan viskositas relatif, yaitu dibandingkan terhadap viskositas zat cair tertentu.Alat yang digunakan untuk menentukan viskositas ini ialah viscometer Oswald.Pengukuran viskositas dengan alat ini didasarkan pada kecepatan aliran suatu zat cair atau larutan melalui pipa tertentu.Serum darah misalnya, mempunyai kecepatan aliran yang lebih lambat dibandingkan dengan kecepatan aliran air.Apabila viskositas air diberi harga satu, maka viskositas serum darah mempunyai harga kira-kira antara 1,5 sampai 2,0. Viskositas larutan protein tergantung pada jenis protein, bentuk molekul, konsentrasi serta larutan.Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi tetapi berbanding terbalik dengan suhu.Larutan suatu protein yang bentuk molekulnya panjang mempunyai viskositas lebih besar daripada larutan suatu protein yang berbentuk bulat.Pada titik isolistrik viskositas larutan protein mempunyai harga terkecil.

            Kristalisasi

Banyak protein yang telah dapat diperoleh dalam bentuk Kristal. Meskipun demikian proses kristalisasi untuk berbagai jenis protein tidak selalu sama, artinya ada yang dengan mudah dapat terkristalisasi, tetapi ada pula yang sukar.Beberapa enzim antara pepsin, tripsin, katalase, dan urease telah dapat diperoleh dalam bentuk Kristal. Albumin pada serum atau telur sukar dikristalkan. Proses kristalisasi protein sering dilakukan dengan jalan penambahan garam ammoniumsulfat atau NaCl pada larutan dengan pengaturan pH pada titik isolistriknya. Kadang-kadang dilakukan pula penambahan asetonatau alcohol dalam jumlah tertentu. Pada dasarnya semua usaha yang dilakukan itu dimaksudkan untuk menurunkan kelarutan protein dan ternyata pada titik isolistrik kelarutan protein paling kecil, sehingga mudah dapat dikristalkan dengan baik.

         System koloid

Pada tahun 1861 Thomas Graham membagi zat-zat kimia dalam dua kategori, yaitu zat yang dapat menembus membran atau kertas perkamen dan zat yang tidak dapat menembus membran. Oleh karena yang mudah menembus membrane adalah zat yang dapat mengkristal, maka golongan ini disebut kristaloid, sedangkan golongan lain yang tidak dapat menembus membrane disbut koloid. Pengertian koloid pada waktu ii lebih banyak dihubungkan dengan besarnya molekul atau pada bobot molekul yang besar. Molekul yang besar atau molekul makro apabila dilarutkan dalam air mempunyai sifat koloid, yaitu tidak dapat menembus membrane atau kertas perkamen, tetapi tidak cukup besar sehigga tidak dapat mengendap secara alami. System koloid adalah system yang heterogen, terdiri atas dua fase, yaitu partikel keci yang terdispersi dan medium atau pelarutnya. Pada umumnya partiel koloid mempunyai ukuran antara 1 milimikaro-100 milimikro, namun batas ini tidak selalu tetap, mungkin lebih besar. Bobot molekul beberapa protein telah ditentukan berdasarkan kecepatan pengendapan dengan menggunakan ultrasentrifuga yang mempunyai kecepatan putar kira-kira 60.000 putaran per menit.

Bobot Molekul Beberapa Protein

Protein	Bobot Molekul
Sitikrom c	11.600
Ribonuklease	13.500
Tripsin	24.000
Laktoglobulin	35.000
Hemoglobin	64.500
Heksokinase	96.000
Laktat dehidrogenase	150.000
Urease	483.000
Myosin	620.000
Imonoglobulin	960.000
Lipoprotein	3-20         juta

Reaksi-reksi khas protein

·          Reaksi Xantoprotein

Larutan asam nitrat pekat ditambahkan dengan hati-hati kedalam larutan protein. Setelah dicampur terjadi endapat putih yang dapat berubah menjadi kuning apabila dipanaskan.Reaksi yang terjadi ialah nitrasi pada inti benzene yang terdapat pada molekul protein . jadi reaksi ini positif untuk protein yang mengandung tirosin. Fenilanin dan tripotan. Kulit kia bila kena asam nitrat berarna kuning, itu juga karena terjadi reaksi xantoprotein ini.

·        Reaksi Hopkins-cole

Tripoptan dapat berkondensasi dengan beberapa aldehid denganbantuan asam kuat dan membentuk senyawa yang berawarna .Larutan protein yang mengadung tripoptan dapat di reaksikan dengan pereaksi Hopkins-cole yang mengadung asam glioksilat.

·        Reaksi Millon

Reaksi millon adalah larutan dan merkuro dan merkuro nitrat dalam asam nitrat. Apabila preaksi ini ditambahkan pada larutan protein, akan menghasilkan endapa putih yang dapat berubah menjadi merah oleh pemanasan. 

·        Reaksi Nitroprusida

Natriumnitroprosida dalam larutan amoniak akan  menghasilkan warna merah dengan protein yang mempunyai gugus-SH bebas. Jadi protei yang mengandung sistein dapat memberikan hasil positif. Gugus –s-s- pada sistin apabila direduksi dahulu dapat juga memberikan hasil positif.

·        Reaksi Sakaguchi

Preaksi yang digunakan ialah naftol dan natriumhipobromit. Pada dasarnya reaksi ini memberi hasil positif apabila ada gugus guanidine. Jadi arginin atau protein yang mengandung arginin dapat mnghasilkan warna merah.

·        Pemurnian protein

Langkah awal dalam pemurnian protein ini ialah menentukan bahan alam yang akan diproses. Penentuan ini didasarkan pada kadar protein yang terkandung didalamnya. Langkah berikutnya ialah mengeluarkan protein dari bahan alam tersebut.