MAKALAH BIOKIMIA Asam Amino dan Protein
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Asam amino adalah asam karboksilat yang membentuk gugus amino sedangkan protein merupakan senyawa organik kompleks dan polimer dari monomer-monomer asam amino. Di antara asam amino dengan protein memiliki hubungan satu dengan yang lainnya. Mempelajari asam amino dan protein bagi mahasiswa Ilmu Kelautan tentu sangat penting mengingat seluruh makhluk hidup membutuhkan dan menghasilkan protein untuk tumbuh dan untuk menambah wawasan kami mengenai asam amino dan protein. 1.2 Tujuan Makalah biokimia tentang asam amino dan protein ini kami susun untuk memenuhi tugas mata kuliah biokimia. 1.3 Rumusan Masalah a.Jelaskan mengenai definisi dari asam amino dan protein! b.Bagaimana ragam asam amino dan kode pembentuknya? c.Jelaskan mengenai asam amino esensial dan non esensial beserta contohnya! d.Apa definisi DNA,ribosom,mRNA,rRNA dan tRNA? e.Bagaimana mekanisme transkripsi DNA > mRNA? f.Bagaimana mekanisme translasi mRNA oleh rRNA (Ribosom) ? g.Sebutkan kegunaan asam amino,protein dan enzim pada kehidupan sehari-hari dan pada aktivitas sel!
1.4 Manfaat a.Mengetahui definisi dari asam amino dan protein. b.Dapat mengetahui ragam asam amino dan kode pembentuknya. c.Mengetahui asam amino esensial dan non esensial beserta contohnya. d.Mengetahui definisi dari DNA,ribosom,mRNA,rRNA dan tRNA. e.Mengetahui mekanisme transkripsi DNA>mRNA.
f.Mengetahui mekanisme translasi mRNA oleh rRNA. g.Mengetahui kegunaan asam amino dan protein pada kehidupan sehari-hari (pengaplikasiannya).
BAB II ISI 2.1 Definisi Asam Amino dan Protein 2.1.1 Asam Amino Asam amino adalah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Asam amino juga merupakan monomer-monomer penyusun protein yang memiliki 2 gugus fungsi yakni gugus amino dan gugus karboksil. Gugus amino dan gugus karboksil terikat pada atom karbon yang sama. Struktur asam amino berupa atom C yang mengikat 4 gugus yaitu gugus amina (NH2),gugus karboksil (COOH),atom hidrogen (H) dan 1 gugus sisa (R=residu) atau rantai samping yang membedakan gugus amino satu dengan yang lainnya. Atom C pusat disebut juga sebagai atom Cα (C-alfa) karena atom C ini berikatan langsung dengan gugus karboksil. Karena gugus amina juga berikatan dengan gugus Cα maka ia pun disebut juga sebagai senyawa asam α-amino. Klasifikasi asam amino dilakukan dengan melihat sifat kimia rantai sampingnya. Ada 4 sifat asam amino berdasarkan sifat kimia rantai sampingnya yakni bersifat basa lemah,asam lemah,hidrofilik (polar) dan hidrofobik (non polar). 2.1.2 Protein Protein berasal dari kata “protos” (Bahasa Yunani) yang artinya adalah yang paling utama. Protein merupakan senyawa organik kompleks dan merupakan polimer dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Pada awal pembentukannya, protein tersusun atas 20 asam amino yang lebih dikenal dengan sebutan asam amino baku atau asam amino penyusun protein (proteinogenik). Asam amino inilah yang kemudian disandi oleh DNA/RNA menjadi kode genetik. Molekul protein mengandung karbon,hidrogen,oksigen,nitrogen serta sulfur dan fosfor. Peranan dari protein yaitu sebagai fungsi struktural dan mekanis pada tubuh makhluk hidup. Seperti misalnya protein pembentuk batang dan sendi sitoskleton,sebagai sistem kekebalan tubuh (antibodi),sistem kendali dalam bentuk hormon,sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan transportasi unsur hara. Selain itu protein juga berperan sebagai sumber gizi bagi makhluk hidup yang tidak mampu membentuk asam amino (heterotrof).
2.2 Ragam Asam Amino dan Kode Pembentuknya Tabel Ragam Asam Amino dan Kode Pembentuknya
Nama Asam Amino
Keterangan
Kode Pembentuk
Histidine
Esensial
CAU/CAC
Isoleucine
Esensial
AUU/AUC/AUA
Leucine
Esensial
UUA/UUG
Lysine
Esensial
AAA/AAG
Methionine (Mulai)
Esensial
AUG
Phenylalanine
Esensial
UUU/UUC
Threonine
Esensial
ACU/ACC/ACA/ACG
Tryptophan
Esensial
UGG
Valine
Esensial
GUU/GUC/GUA/GUG
Alanine
Non Esensial
GCU/GCC/GCA/GCG
Arginine
Non Esensial
CGU/CGC/CGA/CGG
Asparagine
Non Esensial
GAU/GAC
Aspartic Acid
Non Esensial
AAU/AAC
Cysteine
Non Esensial
UGU/UGC
Glutamic Acid
Non Esensial
CAA/CAG
Glutamine
Non Esensial
GAA/GAG
Glycine
Non Esensial
GGU/GGC/GGA/GGG
Proline
Non Esensial
CCU/CCC/CCA/CCG
STOP
-
Serine
Non Esensial
UAA/UGA/UAG AGU/AGC
Tyrosin
Non Esensial
UAU/UAC
2.3 Asam Amino Esensial dan Non Esensial 2.3.1 Asam Amino Esensial Asam amino esensial adalah molekul penting penyusun protein yang tidak dapat diproduksi oleh tubuh sehingga untuk mendapatkannya harus dibantu dari luar seperti pada makanan atau minuman. Asam amino non esensial merupakan kebalikan dari asam amino esensial yaitu asam amino yang dapat diproduksi oleh tubuh dan prioritas konsumsinya rendah. Adapun contoh-contoh dari asam amino esensial dan non esensial sudah disebutkan pada tabel di atas.
2.4 Definisi DNA,Ribosom,mRNA,tRNA dan rRNA 2.4.1 Definisi DNA DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN) merupakan tempat penyimpanan informasigenetik.DNA berupa makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap sehingga membentuk DNA heliks ganda dan berpilin ke kanan. Pada setiap nukleotida tersusun atas 3 gugus molekul yakni : a.Gula 5 Karbon (2-deoksiribosa) b.Basa Nitrogen terdiri dari 2 purin (adenin (A) dan guanin (G)) dan 2 pirimidin (cytosine (C) dan timin (T)) c.Gugus Fosfat Struktur kimia penyusun DNA terdiri dari purin dan pirimidin yang akan berkaitan dengan deoksiribosa dan membentuk molekul yang dinamakan deoksiribonukleosida. Deoksiribonukleosida ini merupakan prekursor elementer untuk sintesis DNA. Maksud dari prekursor ini adalah suatu unsur awal pembentuk senyawa deoksiribonukleosida dan berkaitan dengan gugus fosfat. DNA tersusun atas 4 jenis monomer. Keempat jenis monomer nukleotida tidak berjumlah sama rata di dalam DNA. Adapun jumlah adenin (A) selalu sama dengan jumlah timin (T). Demikian pula jumlah guanin (G) selalu sama dengan sitosin (C). Fenomena ini disebut ketentuan Chargaff. Adenin (A) selalu berpasangan dengan timin (T) dan membentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedangkan sitosin (C) selalu berpasangan dengan guanin (G) dan membentuk 3 ikatan hirogen (C = G).
2.4.2 Definisi Ribosom
2.4.3 Definisi RNA RNA atau Ribonucleic Acid adalah makromolekul yang berfungsi untuk menyimpan dan menyalurkan informasi genetik. Selain itu RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim yang mengkatalis formasi RNA nya sendiri maupun RNA lainnya. RNA terbagi menjadi 3 yaitu mRNA,tRNA dan rRNA. mRNA (messenger RNA)
Merupakan RNA yang urutan basanya komplementer (berpasangan) dengan salah satu urutan basa rantai DNA. Panjang pendeknya mRNA berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun. Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan kodon yang terdapat di dalam molekul mRNA yang bersangkutan.
Fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. Di dalam sitoplasma mRNA berikatan dengan ribosom dan akan menentukan struktur primer suatu protein. mRNA disintesis dari DNA dalam bahan genetik di nukleus. Poliribonukleotida ini dicetak oleh salah satu pita DNA yang berlangsung dalam nukleus, dan kemudian dikirim ke ribosom dalam sitoplasma. tRNA (transfer RNA) tRNA memiliki ukuran terkecil dibandingkan RNA yang lainnya. Panjangnya sekitar 75-80 nukleotida. Setiap RNA transfer merupakan untai tunggal, tetapi melipat balik dan menghasilkan sebuah struktur seperti daun semanggi. Fungsinya adalah untuk menginterpretasi antara asam nukleat dan bahasa protein dengan cara memilih dan membawa asam amino spesifik dan mengenali kodon yang tepat pada mRNA. Fungsi lain tRNA adalah membawa asam amino ke ribosom untuk dipolimerisasi membentuk rantai polipeptida. tRNA dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam sitoplasma. rRNA (RNA ribosom)
rRNA membentuk sekitar 65% bobot ribosom. rRNA merupakan komponen struktural dari ribosom. Molekulnya berupa pita tunggal dan tidak bercabang, serta mempunyai tempat basa-basa komplementernya membentuk pasangan-pasangan, tetapi tidak berupa heliks ganda. Fungsi dari rRNA adalah sebagai mesin perakit yang bergerak ke satu arah sepanjang mRNA dalam sintesis protein. rRNA bersama dengan protein akan membentuk struktur ribosom yang mengkoordinasikan pengkopelan berurutan molekul tRNA dengan seri kodon mRNA. RNA ribosom dihasilkan oleh gen khusus, yaitu bagian kromatin yang melekat pada nukleolus. rRNA diproduksi di kromosom, disimpan di nukleolus, dan pada akhirnya menjadi bagian dari ribosom.
2.5 Sintesis Protein
Protein merupakan senyawa biokimia yang luar biasa, merupakan senyawa yang menjadi building blocks dari semua struktur sel. Protein juga terlibat dalam semua reaksi biokimia di dalam sel. Lalu bagaimana sel dapat menghasilkan senyawa biokimia yang penting ini? Di dalam gen terdapat kode-kode yang merupakan instruksi dalam pembuatan protein. Namun gen (DNA) tidak membangun protein secara langsung melainkan disampaikan oleh RNA yang kemudian keluar dari Nukleus (Nukleoid, bila sel prokariotik). Instruksi dalam RNA kemudian diterima Ribosom sebagai perintah perakitan asam amino menjadi rantai polipeptida (protein). Untuk memahami proses sintesa protein diperlukan wawasan tentang DNA, RNA, dan Ribosom. DNA (Deoxyribose Nucleic Acid) memiliki ujung basa A (Adenin), G (Guanin), C/S (Sitosin), dan T (Timin)— purin (A dan G) kira-kira dua kali lebih lebar daripada pirimidin (C dan T)(Cambell, 2008) – sedangkan RNA (Ribonucleic Acid) memiliki ujung basa yang sama dengan DNA hanya saja ujung basa Timin (T) diganti dengan Urasil (U). DNA beruntai ganda sdangkan RNA terdiri dari satu untai. Perlu diketahui basa Adenin berpasangan dengan basa Timin dan basa Sitosin berpasangan dengan Guanin. 2.5.1 Mekanisme transkripsi DNA>mRNA
Transkripsi adalah sintesis RNA di bawah arahan DNA (Campbell, 2011). RNA didalam Nukleus menyalin Intruksi yang ada di dalam DNA. RNA polymerase memisahkan kedua untai DNA dan menggabungkan nukleotida-nukleotida RNA saat membentuk pasangan basa di sepanjang DNA. Rantai DNA yang dipakai memiliki arah 3’ 5’ dan RNA yang dibentuk memiliki arah rantai sebaliknya 5’ 3’. Sederhananya, RNA yang sudah menyalin instruksi DNA memiliki pasangan basa dari basa DNA yang di kopikan. RNA kemudian di proses kembali dari pre-RNA menjadi mRNA (RNA messenger). Proses ini menambahkan tudung Guanin termodifikasi yang kemudian ditempelkan ke ujung 5’ dan pada ujung 3’ sejenis enzim menambahkan lagi 50 sampai 250 nukleotida Adenin membentuk ekor poli-A (Campbell, 2011). Kedua ujung ini membantu melindungi mRNA dari enzim-enzim hidrolitik. Setelah diberi tudung, mRNA kemudian di pangkas kembali menjadi lebih pendek. Hal ini disebabkan karena mRNA mengandung kode DNA yang tidak diperlukan dalam pembentukan suatu protein. Tahap ini disebut RNA splicing. Campbell (2011) menyebutkan bahwa panjang rata-rata unit transkripsi molekul DNA manusia adalah sekitar 27.000 pasang basa, sehingga transkip RNA primer juga sepanjang itu. Akan tetapi hanya 1.200 nukleotida dalam RNA yang dibutuhkan untuk mengodekan protein yang berukuran sedang dari 400 asam amino. Kode
yang tidak dibutuhkan (Intron) dipisahkan dari kode yang dibutuhkan dalam pembentukan protein (Ekson) menggunakan protein yang bernama Spliosom. Protein ini memutuskan rantai intron dan menyambungkan kembali ekson ekson didalam mRNA. Setelah proses ini selesai maka mRNA yang sudah terproses dikirimkan keluar Nukleus untuk kemudian di Translasi. 2.5.2 Mekanisme translasi mRNA oleh rRNA
mRNA memiliki rantai basa yang menjadi perintah bagi ribosom untuk merangkai suatu rantai polipeptida tertentu. Tiap 3 (tiga) basa di RNA merupakan satu perintah perangkaian satu asam amino. Tiga basa ini dinamakan kodon. Dalam proses translasi, ribosom menerjemahkan pesan genetic dan membangun polipeptida sesuai pesan tersebut. Pesan itu merupakan serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA, dan sang penerjemah disebut RNA transfer (tRNA) (Cambell, 2011). tRNA berfungsi mentransfer asam amino tertentu di sitoplasma ke ribosom. tRNA memiliki ujung untuk menerjemahkan instruksi dari mRNA yang dinamakan anti-kodon. Anti-kodon berpasangan dengan kodon di dalam ribosom. Contohnya kodon mRNA UUU, yang merupakan translasi dari asam amino fenilalanin akan berpasangan dengan anti-kodon AAA di tRNA yang membawa Asam Amino Fenilalanin di ujung satunya (Campbell, 2011). Ribosom menambahkan setiap asam amino yang dibawa kepadanya oleh tRNA ke ujung rantai polipeptida yang sedang tumbuh (Campbell, 2011). Proses Translasi dibagi menjadi 3 (tiga) yakni: Inisiasi, Elongasi, dan Terminasi. Inisiasi Translasi terjadi ketika tRNA yang membawa asam amino Metionin berpasangan dengan kodon mulai (AUG), proses inisiasi memerlukan molekul energi yang bernama Guanin trifosfat (GTP) sebagai aktor inisiasi. Setelah translasi ter inisiasi maka ribosom akan terus
mentranslasi mRNA dengan merakit rantai polipeptida dari serangkaian molekul asam amino. Setiap penambahan Asam Amino dibutuhkan setidaknya satu GTP. Pemanjangan berlanjut sampai kodon stop mencapai situs A dari ribosom. Triplet basa UAG, UAA, dan UGA tidak mengkodekan asam amino, melainkan bekerja sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Rantai Polipeptida kemudian lepas dari Ribosom dan proses Translasi selesai. 2.6 Kegunaan asam amino dan protein pada kehidupan sehari-hari (pengaplikasiannya). Asam Amino mempunyai peranan yang sangat penting dalam proses kehidupan (tanaman, hewan dan manusia). Ia merupakan sponsor utama dalam proses pembentukan protein. Protein itu sendiri merupakan bagian yang selalu ada pada setiap sel hidup. Gambaran tersebut memberi arti bahwa protein dan asam amino mempunyai peranan yg sangat penting di dalam proses pertumbuhan tanaman, hewan juga manusia. Tapi sayangnya hewan termasuk ikan tidak dapat memproduksi asam amino itu sendiri. Karenanya pertumbuhan jaringan yang terjadi pada hewan sangat dipengaruhi oleh pasokan asam amino dari luar. Dalam hal ini, asam amino yg ada dalam PSBN dapat dimanfaatkan secara langsung oleh hewan dan ikan. Asam Amino juga berperan dalam proeses pembentukan enzim. Kita ketahui bahwa enzim sangat berperan dalam proses pemecahan makanan. Semua bahan yang dimakan oleh hewan, termasuk ikan, harus mengalami proses pemecahan ini, diperlukan berbagai macam enzim, karena setiap enzim hanya dapat berperan untuk memecahkan satu jenis makanan saja. Berbeda dengan hewan, tanaman mempunyai kemampuan berproduksi asam amino sampai pada proses pembentukan protein. Namun untuk memproduksi asam amino yang ada dalam tanaman diperlukan sejumlah bahan baku yang berupa unsur hara. Unsur hara ini sangat dipengaruhi oleh kehidupan jasad renik (mikroba) yang ada dalam tanah. Jasad renik inilah yang memanfaatkan secara langsung keberadaan asam amino yang ada dalam PSBN. Dalam hal ini Asam Amino berperan sebagai sumber energi bagi jasad renik. Selain itu juga menkondisikan tanah sehingga mikroba yg ada dalam tanah dapat hidup dengan baik. Peranan ini dimiliki oleh asam amino karena ia mempunyai fungsi ganda, dapat bersifat asam dan basa. Kondisi tersebut akan memperlancar proses pengadaan unsur hara lengkap yang ada di dalam tanah.
2.6.1 Pengaruh Enzim Pada Kehidupan Enzim banyak digunakan di berbagai bidang kegiatan. Enzim digunakan secara luas dalam bidang industri, terutama industri bioteknologi. Dalam bidang ini, baik yang konvensional maupun yang mutakhir, yang mengandalkan teknik rekombinasi gen, pengetahuan dan penggunaan enzim merpakan syarat mutlak untuk berhasil. Dalm segmen bioteknologi tradisional dan skala kecil, seperti berbagai industri makanan tingkat rumah tangga, pengetahuan empiris tentang enzim diwariskan secara turun- temurun dan biasanya bercampur dengan pengetahuan empiris tentang penggunaan praktis mikroorganisme, yang secara umum dinamai ragi. Selain itu, enzim juga dipakai secara luas dalam industri lain yang tidak tergolong ke dalam industri bioteknologi dalam arti luas. Contohnya adalah industri
tekstil dan industri kertas. Dalam bidang teknologi lingkungan, enzim juga telah digunakan dalam pengolahan air limbah serta dalam pengolahan sampah, terutama sampah organik. ENZIM XILANASE Xilanase juga dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi gula xilosa. Xilan banyak diperoleh dari limbah pertanian dan industri makanan. Pengembangan proses hidrolisis secara enzimatis merupakan prospek baru untuk penanganan limbah hemiselulosa (Biely, 1985; Rani dan Nand, 1996; Beg et al., 2001). Gula xilosa banyak digunakan untuk konsumsi penderita diabetes. Di Malaysia gula xilosa banyak diguna-kan untuk campuran pasta gigi karena dapat berfungsi memperkuat gusi. Van Paridon et al. (1992) telah melakukan penelitian pemanfaatan xilanase untuk campuran makanan ayam boiler, dengan melihat pengaruhnya terhadap berat yang dicapai dan efisiensi konversi makanan serta hubungannya dengan viskositas pencernaan. Hal yang sama juga dilakukan oleh Bedford dan Classen (1992), yang melaporkan bahwa campuran makanan ayam boiler dengan xilanase yang berasal dari T. longibrachiatum ternyata mampu mengurangi viskositas pencernaan, sehingga meningkatkan pencapaian berat dan efisiensi konversi makanan. Xilanase dapat juga digunakan untuk menjernihkan juice, ekstraksi kopi, minyak nabati, dan pati (Wong dan Saddler, 1993). Kombinasi dengan selulase dan pektinase dapat untuk penjernihan juice dan likuifikasi buah dan sayuran (Beg et al., 2001). Efisiensi xilanase dalam perbaikan kualitas roti yang telah dilakukan, yaitu xilanase yang berasal dari Aspergillus niger var awamori yang ditambahkan ke dalam adonan roti menghasilkan kenaikan volume spesifik roti dan untuk lebih meningkatkan kualitas roti maka perlu dilakukan kombinasi penambahan amilase dan xilanase (Maat et al., 1992). Pada industri kertas dan pulp, enzim xylanase yang hipertermofilik sekaligus alkalifilik (pencinta pH tinggi) dapat menggantikan klorin yang berbahaya bagi lingkungan pada proses bleaching. Proses bleaching adalah proses yang memisahkan serat kertas dari lignin yang menyebabkan kertas berwarna kusam, yang selama ini memakai pemutih kimia. Xylanase alkalifilik termofilik akan memudahkan memisahkan serat kertas dari lignin yang dilakukan pada suhu di atas 70 derajat celcius dan pH tinggi. Selain itu, ada enzim hipertermofilik yang sangat berjasa pada proses bukti uji DNA (finger printing DNA) ataupun identifikasi penyakit genetik pada manusia. Kedua proses yang disebut ini tercapai karena adanya enzim DNA polimerase yang tahan panas. DNA polimerase memasangkan nukleotida menjadi rantai DNA dengan menggunakan cetakan atau template DNA asli yang sedikit jumlahnya, hingga menjadi molekul fragmen DNA identik yang sangat banyak jumlahnya ENZIM SELULASE Pemanfaatan limbah berlignoselulosa dengan menggunakan jasa mikroorganisme dapat menghasilkan enzim ekstraseluler yang mampu mendegradasi bahan berlignoselulosa menjadi fraksi penyusunnya. Misalkan enzim selulase yang dapat merombak bahan berlignoselulosa berupa jerami atau sampah organik menjadi kompos, atau menghidrolisis selulosa menjadi glukosa. Enzim selulase dapat digunakan untuk melembutkan sayur-sayuran dengan mencernakan sebahagian selulosa sayur itu, mengeluarkan kulit dari biji-bijian seperti
gandum, mengasingkan agar-agar daripada rumput laut dengan menguraikan dinding sel daun rumput dan membebaskan agar-agar yang terkandung dalamnya. ENZIM SELULASE, XYLANASE, HEMISELULASE Enzim yang umum digunakan dalam daur ulang kertas bekas adalah selulase, xylanase, hemiselulase. Sedangkan dalam biodeinking, selulase dan hemiselulase yang paling banyak digunakan. Bagaimana mekanisme kerja enzim dengan struktur selulosa masih belum diketahui dengan jelas. Menurut Lee dkk faktor terpenting dalam mempelajari sistim selulosa-selulase adalah sifat struktur dari bahan selulosa karena hidrolisa secara enzimatis terhadap selulosa sebagian besar tergantung pada bahan kimia alam dan struktur fisik dari substrat selulosa. Kecepatan reaksi hidrolisa enzimatik dipengaruhi oleh kristalinitas substrat, asesibilitas enzim, luas permukaan spesifik, derajat polimerisasi dan unit dimensi sel dari bahan selulosa. Berdasarkan Oltus et.al., reaksi selulase adalah pemutusan rantai serat. Sedangkan berdasarkan Prommier dkk., enzim menyerang permukaan serat menghasilkan efek peeling. Bila efek ini dibatasi dan dikontrol, enzim hanya akan memindahkan elemen-elemen kecil atau campuran yang mempunyai afinitas lebih besar terhadap air tetapi yang kontribusinya kecil terhadap ikatan hidrogen dari serat. Menurur Jackson dkk., enzim jenis selulase dapat memflokulasi fine (serat yang berukuran kurang dari 75 μm) dan partikel-partikel kecil serat. Fine akan dihidrolisa mengakibatkan peningkatan derajat giling (freeness), dan permukaan serat menjadi bersih dari fibril dan partikel-partikel. ENZIM AMILASE Enzim amilase dapat digunakan untuk menghilangkan kanji dalam buah-buahan dan cocoa semasa pemprosesan jus buah-buahan dan coklat, dan sebagai bahan tambahan dalam proses pencairan kanji sebelum penambahan malt dalam industri alkohol. α-Amilase (E.C 3.2.1.1) menghidrolisis secara acak ikatan α-1,4-O-glikosidik dari pati, glikogen, dan polisakarida lain untuk menghasilkan dekstrin, oligosakarida, maltosa dan glukosa. Enzim ini menyumbang sekitar 30% dari total produksi enzim dunia dan mempunyai aplikasi yang luas di dalam industri. Beberapa industri yang menggunakan αamilase adalah industri pengolah pati, makanan, pemeraman, deterjen, tekstil, dan kertas. Tiap aplikasi industri mensyaratkan sifat yang khas dari α-amilase terkait dengan spesifisitas, stabilitas, dan pengaruh suhu serta pH terhadap aktivitasnya. Saat ini, hidrolisis enzimatis pati mentah sangat diperlukan untuk menekan konsumsi energi di dalam industri yang berbasis pati. Eksplorasi sumber-sumber baru penghasil α-amilase dan karakterisasi α-amilase yang dihasilkannya penting dilakukan untuk memfasilitasi penemuan α-amilase baru yang memenuhi persyaratan industri dengan kemampuan yang lebih baik, terutama dalam mendegradasi pati mentah. Salah satu sumber potensial penghasil α-amilase yang belum banyak dieksplorasi adalah bakteri laut. Pada industri pembuat pemanis misalnya, enzim amilase dan glucose isomerase hipertermofilik akan sangat membantu proses pemecahan pati (starch) menjadi oligomer lalu menjadi fruktusa atau glukosa dalam bentuk sirup. Karena proses ini semua dilakukan pada suhu sangat tinggi dan ada pula proses pengadukan, sehingga menuntut enzim yang mendegradasi pati atau mengubah gula oligomer menjadi glukosa atau fruktosa harus sangat stabil dan aktif di suhu panas. Dalam keperluan proses kontrol produksi makanan jadi atau
olahan misalnya, kadar pelezat asam dalam bentuk monosodium glutamate (MSG) sangat penting. Karena kadar MSG yang berlebihan dapat menyebabkan gejala sakit kepala yang dikenal dengan Chinese food syndrome. ENZIM LIPASE Enzim lipase dapat digunakan untuk menghasilkan emulsifier, surfaktant, mentega, coklat tiruan, protease untuk membantu pengempukan daging, mencegah kekeruhan bir, naringinase untuk menghilangkan rasa pahit pada juice jeruk, glukosa oksidase untuk mencegah reaksi pencoklatan pada produk tepung telur dan lain-lain. Aplikasi enzim lipase untuk sintesis senyawa organik semakin banyak dikembangkan, terutama karena reaksi menggunakan enzim bersifat regioselektif dan enansioselektif. Aktifitas katalitik dan selektivitas enzim, tergantung dari struktur substrat, kondisi reaksi, jenis pelarut, dan penggunaan air dalam media.Contohnya biosintesis senyawa pentanol, hexanol & benzyl alkohol ester, serta biosintesis senyawa terpene ester menggunakan enzim lipase yang berasal dari Candida antartica dan Mucor miehei . Penggunaan lipase pada industri minyak meningkat sejalan dengan pengetahuan bahwa enzim lipase tidak hanya mampu mengkatalisa reaksi hidrolis tetapi pada kondisi tertentu juga dapat mengkatalisa reaksi sebaliknya, misalnya pada pembentukkan gliserida dari gliserol dan asam lemak. Kemampuan lipase dalam mengkatalisis reaksi-reaksi sintesis (esterifikasi, transesterifikasi dan interesterifikasi) telah memperluas aplikasi lipase pada industri oleokimia. Sampai saat ini lipase yang banyak digunakan untuk keperluan reaksi sintesis adalah lipase komersial dari Rhizomucor miehei dan Pseudomonas sp. ENZIM PROTEASE Enzim protease dapat digunakan sebagai pelembut daging bagi daging yang liat supaya mudah dikunyah, dan membantu menanggalkan kulit ikan dalam industri pengetinan ikan Enzim exolite yang termasuk dalam kelompok enzim protease ini juga digunakan di industri penyamakan kulit. Enzim exolite mampu menggantikan peran klorin yang merupakan bahan beracun dan berbahaya (B3) dalam proses untuk melembutkan kulit. Industri yang sudah menggunakan enzim dari kelompok enzim protease (pemecah protein) ini antara lain Usaha Dagang (UD) Sumber Kulit, Magetan, Jawa Timur. Menurut Paiman, Direktur UD Sumber Kulit, perusahaannya telah menggunakan 100-120 kg per bulan enzim exolite untuk membantu produksi 12-15 ton kulit per bulan. ”Exolite memberikan banyak manfaat karena terbukti mampu mengurangi ongkos produksi, membuat kulit lebih baik, memerlukan air lebih sedikit dalam proses produksi, dan limbahnya tidak berbau.” ENZIM PQQGDH (PIROLOQUINOLINE QUINONE GLUCOSE DEHIDROGINASE) Enzim PQQGDH ini digunakan sebagai biosensor gula pada pengobatan diabetes mellitus. Pada saat ini ada dua perusahaan biosensor dunia yang berusaha mengubah penggunaan enzim GOD dengan enzim yang mengkatalisis reaksi reduksi, sehingga tidak bergantung pada kadar oksigen, yaitu enzim PQQ Glucose dehidroginase (PQQGDH). Berbeda dengan enzim GOD, enzim PQQGDH memerlukan banyak campur tangan manusia, mulai dari produksi massalnya dengan bioteknologi sampai kepada upaya rekayasa protein untuk memperbaiki karakter enzimatiknya bagi aplikasi dalam biosensor.
ENZIM GLUKOSA OKSIDASE Indonesia termasuk salah satu negara yang memiliki bahan baku melimpah untuk digunakan dalam memproduksi berbagai bahan kimia dasar dan enzim termasuk enzim glukosa oksidase dan asam glukonat. Mikroba yang ada di alam Indonesia baru sebahagian kecil yang telah dimanfaatkan untuk memproduksi bahan hayati yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Potensi alam tersebut tersebut hingga saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Enzim glukosa oksidase dari A.niger termasuk salah satu jenis enzim yang dijual secara komersial. Enzim ini banyak digunakan dalam industri pangan dan analisis klinis untuk penentuan kadar glukosa darah. Berdasarkan data impor dari BPIS Tahun 2000, kebutuhan enzim termasuk glukosa oksidase setiap tahunnya meningkat ENZIM DESATURASE Peningkatan ketidakjenuhan minyak sawit kasar (crude palm oil, CPO) dapat dilakukan dengan enzim desaturase Absidia corymbifera. Biokatalis ini juga mampu menghasilkan asam lemak tidak jenuh majemuk (polyunsaturated fatty acids, PUFA) yang bermanfaat untuk kesehatan seperti asam gamma linolenat (GLA). ENZIM PHYTASE Enzim phytase dari bakteria marga Klebsiella yang diisolasi dari tanah sawah pertanian Indonesia oleh penulis telah berhasil dipurifikasi, dikloning, disequensing, dioverekspressikan, dan dikarakterisasi. Enzim rekombinant ini mempunyai aktivitas spesifik yang tinggi, atau sekitar 1.000 x dari bakteri biasa dan 5 x lebih tinggi bila dibandingkan phytase rekombinant dari marga Bacillus. Di samping itu, phytase rekombinant ini selain mampu menghidrolisis senyawa phytat sampai pada Inositol (2) monophosphat, juga mempunyai aktivitas merombak senyawa phosphatkomplek organik dan anorganik lainnya. Dengan demikian secara ekonomis enzim rekombinant ini dapat digunakan untuk keperluan industri. Akhir-akhir ini, penelitian banyak diarahkan pada penggunaan enzim dalam ransum untuk memperbaiki produktivitas ternak dan kecernaan pakan. Pemakaian zat aditif seperti enzim sudah banyak digunakan di Eropa dengan tujuan untuk meningkatkan nilai gizi ransum dan juga untuk mengurangi polusi tanah dan lingkungan. Penambahan enzim biasanya dilakukan pada bahan pakan yang kecernaannya rendah (Mastika, 2000), sehingga dapat meningkatkan penggunaan bahan pakan tersebut. Xuan et al. (2001) melaporkan bahwa pemberian 0,10 – 0,30 % enzym kompleks dalam ransum secara nyata dapat meningkatkan kecernaan fosfor, pertumbuhan, dan efisiensi penggunaan ransum. Dilaporkan juga bahwa enzim kompleks merupakan gabungan beberapa enzim seperti alfa-amilase, xilanase, betaglukonase, protease, lipase, dan phytase. Suplementasi enzim phytase ke dalam ransum secara nyata dapat meningkatkan kecernaan bahan kering, lemak kasar, P, Zn, Mg, dan Cu, serta dapat meningkatkan retensi nitrogen, mineral Ca, P, Mg, dan Zn (Lim et al., 2001). Simbaya et al. (2003) menyatakan bahwa suplementasi enzim phytase, carbohidrase, dan protease dalam ransum secara nyata dapat meningkatkan pertambahan berat badan dan efisiensi penggunaan ransum. Kecernaan zat makanan meningkat dengan adanya suplementasi ketiga enzim tersebut. Penambahan enzim kompleks (protease, cellulase, dan hemicellulase) ternyata dapat meningkatkan pertumbuhan dan efisiensi penggunaan ransum (Selle et al., 2003).
ENZIM PAPAIN Manfaat pertama papain adalah pelunak daging. Daging dari hewan tua dan bertekstur bisa menjadi lunak. Pada pH, suhu, dan kemurnian papain, daya pemecahan protein yang dimiliki papain dapat diintensifkan lebih jauh menjadi kegiatan hidrolisis protein. Harga produk itu saat ini sangat mahal. Papain juga banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam preparat farmasi seperti obat gangguan pencernaan, dispesia, dan obat cacing. Dalam rangka pembedahan papain bisa digunakan sebagai obat pengendali oedema dan imflamasi. Yang banyak digunakan saat ini adalah bahan aktif untuk krim, pembersih kulit muka. Sebab, papain bisa melarutkan sel-sel mati yang melekat pada kulit dan sukar terlepas secara fisik. Noda dan flek di wajah bisa dikikis oleh papain hingga menjadi mulus dan bersih. Papain pun bisa digunakan sebagai bahan pembuat pasta gigi, sebab bisa membersihkan sisa makanan apa saja yang melekat di gigi. Manfaat lainnya adalah, bahan perenyah pada pembuatan kue kering seperti cracker, bahan penggumpal susu pada pembuatan keju, bahan pelarut glatin, dan bahan pencuci lensa. Pada pembuatan bir yang diolah dengan cara fermentasi kecambah gandum dan jika didiamkan lama atau kondisi sekitarnya dingin, maka akan berubah menjadi keruh. Ini disebabkan dalam kecambah gandum terdapat senyawa polifenol-protein yang terbawa dalam bir akan terpisah dan mengendap, yakni berupa dispersi padatan yang sangat luas melayang di seluruh cairan bir. Pektin juga dihasilkan dari buah pepaya tersebut. Menurut Supiyatna, industri makanan dan minuman telah menggunakan pektin sebagai bahan pemberi tekstur pada roti dan keju, bahan pengental dan stabilizer pada minuman sari buah, bahan pokok pembuatan jelly, jam, dan marmalade. Sedang di industri farmasi, pektin digunakan sebagai emulsifier bagi preparat cair dan sirup, obat diare pada anak-anak, obat penawar racun logam, bahan penurun daya racun dan meningkatkan daya larut obat sulfa, memperpanjang kerja hormon dan antibiotika, bahan pelapis perban (pembalut luka) guna menyerap kotoran dan jaringan yang rusak serta bahan kosmetik, oral atau injeksi untuk mencegah pendarahan. ENZIM KATALASE Hidrogen peroksida selain digunakan sebagai agen bleaching atau pemutih di industri kertas atau tekstil, juga digunakan untuk melindungi buah dan sayuran segar dari bakteri patogen seperti Salmonella atau E.coli, pasteurisasi produk susu, ataupun digunakan dalam sterilisasi karton pembungkus jus atau susu segar sehingga tak perlu pendinginan. Sebenarnya, hidrogen peroksidase juga bukan merupakan senyawa yang aman bagi manusia. Keberadaan hidrogen peroksida yang merupakan oksidan dapat menyebabkan kondisi dalam sel yang reduktif menjadi oksidatif. Karena itu, dapat dikatakan penggantian klorin ke hidrogen peroksida hanya mengurangi masalah dan bukan menyelesaikan masalah lingkungan. Katalase adalah enzim yang dapat menguraikan hidrogen peroksida yang tidak baik bagi tubuh makhluk hidup menjadi air dan oksigen yang sama sekali tidak berbahaya. Selain itu, enzim ini di dalam tubuh manusia juga menguraikan zat-zat oksidatif lainnya seperti fenol, asam format, maupun alkohol yang juga berbahaya bagi tubuh manusia. Katalase terdapat hampir di semua makhluk hidup. Bagi sel, enzim ini adalah bodyguard yang
melindungi bagian dalam sel dari kondisi oksidatif yang bagi kebanyakan organisme ekuivalen dengan kerusakan. 2.6.2 Pengaruh Protein Bagi Kehidupan 1. Menyokong berbagai aktivitas pada organ tubuh dan pula metabolisme tubuh. 2. Pada setiap gramnya, protein dapat menghasilkan molekul-molekul protein sebanyak 4,1 kalori, yang sangat dibutuhkan oleh tubuh sebagai sumber energi. 3. Sebagai sarana untuk mengatur metabolisme pada tubuh. 4. Untuk menyeimbangkan cairan dalam tubuh dengan asam basa. Sehingga kestabilan PH cairan pada tubuh kita akan berjalan dengan normal. 5. Dapat digunakan untuk seseorang yang sedang menjalani diet gula untuk dijadikan sebagai asupan energi utama dalam tubuhnya. 6. Protein merupakan bahan sintetis substansi yang sangat dibutuhkan tubuh seperti organel sel, zat antibody, dan juga hormone. 7. Dapat difungsikan juga sebagai zat pembangun untuk membantu proses pertumbuhan pada anak-anak dan remaja. Karena protein akan memberikan asupan yang sangat cukup terhadap sel-sel dalam tubuh. 8. Protein juga dapat menangkal radikal bebas ataupun zat-zat asing yang akan merusak dan menelusup pada tubuh kita untuk menghancurkanya, sehingga kesehatan tubuh akan sangat terjaga. 9. Fungsi protein bagi tubuh manusia yang paling utama yaitu untuk pembentukan serta selsel pada tubuh. Dan protein akan jadi makananya otot supaya dapat tumbuh dan berkembang. Jadi jika otot terpenuhi oleh protein, maka otot akan terpelihara dengan baik. Sehingga dapat membantu pembakaran lemak untuk menyeimbangkan berat badan supaya tetap ideal. 10. Protein sebagai peranan dalam mempercepat reaksi biologis. 11. Protein juga dapat berfungsi untuk mengangkut serta menyimpan zat yang akan berubah menjadi protein yang terdapat pada hemoglobin, sehingga dapat mengangkut oksigen pada eritrosit, dan protein yang terdapat pada mioglobin juga dapat mengangkut oksigen dalam otot.
BAB III KESIMPULAN Asam Amino dan Protein adalah sebuah senyawa kompleks yang sangat penting bagi sel (spesifik) dan tubuh (umum). Asam Amino dan Protein sangat esensial dalam kegiatan metabolik suatu sel. Asam Amino umumnya dibagi menjadi dua yakni Asam Amino Esensial yang diperoleh dari luar tubuh dan Asam Amino Non Esensial yang dapat di produksi sendiri. Protein sangat penting dalam reaksi biokimia tubuh dan sebagai salah satu zat pembangun. Protein juga dapat menjadi sumber energi sekunder tubuh. Protein membentuk enzim yang krusial dalam proses metabolisme tubuh dan beragam jenisnya.
Daftar Pustaka Campbell, N. A., Reece, J. N., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. dan Jackson, R. B. 2011. Campbell Biology 9th Edition. San Fransisco: Pearson https://uraiansehat.com/fungsi-protein-bagi-tubuh/ http://tugas-anak.com/aplikasi-enzim-dalam-kehidupan-sehari-hari Fried, G. H. dan Hademenos G. J. 2006. Schaum’s Outlines : Biologi. Edisi kedua Diterjemahkan oleh : Tyas, D. Jakarta : Erlangga. Mufida, W. A. 2012. “Macam – macam RNA”. http://w-afifmufidafk12.web.unair.ac.id/artikel_detail-68844-1%20BioMedMacam%20%20macam%20RNA.html. Diakses pada 22 Maret 2015. Stansfield, W. D., Colome, J. S., dan Cano, R. J,. 2006. Schaum’s Easy Outline: Biologi Molekuler dan Sel. Diterjemahkan oleh: Fahmi, V. Jakarta: Erlangga. Sumardjo, D.2009. Pengantar Kimia: Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran dan Program Strata 1 Fakultas Bioeksakta. Jakarta : EGC.
