BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Istilah protein berasal dari kata Yunani “Proteos” yang berarti yang utama atau yang didahulukan. Kata ini diperkenalkan oleh seorang ahli kimia Belanda, Gerardus Mulder (1801 – 1880), karena ia berpendapat bahwa protein adalah zat yang paling penting dalam setiap organisme. Protein adalah bagian dari semua sel hidup dan merupakan bagian terbesar tubuh sesudah air. Seperlima bagian tubuh adalah protein, setengahnya ada di dalam otot, seperlima di dalam tulang dan tulang rawan, sepersepuluh di dalam kulit dan selebihnya di dalam jaringan lain dan cairan tubuh. Semua enzim, berbagai hormon, pengangkut zat – zat gizi dan darah, matriks intraseluler dan sebagainya adalah protein. Di samping itu asam amino yang membentuk protein bertindak sebagai prekursor sebagian besar koenzim, hormon, asam nukleat, dan molekul – molekul yang esensial untuk kehidupan. Protein mempunyai fungsi khas yang tidak dapat digunakan oleh gizi lain, yaitu membangun serta memelihara sel – sel dan jaringan tubuh. 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 adalah daging, telur, susu, ikan, beras, kacang, kedelai, gandum, jagung, dan buah – buahan.
1.2 Rumusan Masalah 1. Apa pengertian dari protein ? 2. Apa saja makanan sumber protein ? 3. Apa saja fungsi – fungsi protein ? 4. Bagaimana struktur protein ? 5. Apa saja klasifikasi protein ? 6. Apa saja sifat – sifat protein ? 7. Bagaimana mutu protein ? 8. Bagaimana proses pencernaan, absorpsi, dan transportasi protein ? 9. Bagaimana proses metabolisme protein ?
1
1.3 Tujuan 1. Untuk mengetahui dari protein 2. Untuk mengetahui apa saja makanan sumber protein 3. Untuk mengetahui apa saja fungsi – fungsi protein 4. Untuk mengetahui bagaimana struktur protein 5. Untuk mengetahui apa saja klasifikasi protein 6. Untuk mengetahui apa saja sifat – sifat protein 7. Untuk mengetahui bagaimana mutu protein 8. Untuk mengetahui bagaimana proses pencernaan, absorpsi, dan transportasi protein 9. Untuk mengetahui bagaimana proses metabolisme protein
2
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Protein Protein adalah suatu polipeptida yang mempunyai bobot molekul yang sangat bervariasi, dari 5000 hingga lebih dari satu juta. Protein terdiri atas rantai – rantai panjang asam amino, yang terikat satu sama lain dalam ikatan peptida. Asam amino terdiri atas unsur– unsur karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen, beberapa asam amino di samping itu mengandung unsur – unsur fosfor, besi, sulfur, iodium, dan kobalt. Di samping berat molekul yang berbeda – beda, protein mempunyai sifat yang berbeda – beda pula. Ada protein yang mudah larut dalam air, tetapi ada juga 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 bagian putih telur mudah larut dalam air dan mudah bereaksi.
2.2 Sumber Protein Makanan yang menjadi sumber protein antara lain : 1. Daging 2. Telur 3. Susu 4. Ikan 5. Kacang – kacangan
2.3 Fungsi Protein 1. Pertumbuhan dan pemeliharaan Sebelum sel –sel dapat mensintesis protein baru, harus tersedia semua asam amino esensial yang diperlukan dan cukup nitrogen atau ikatan amino (NH2) guna pembentukan asam – asam amino non esensial yang diperlukan. Protein tubuh berada dalam keadaan dinamis, yang secara bergantian di pecah dan di sintesisi kembali. Tiap hari sebanyak 3% jumlah protein total berada dalam keadaan berubah ini. Dinding usus yang setiap 4-6 hari harus diganti, membutuhkan sintesis 70 gram protein setiap hari. Tubuh sangat efisien dalam memelihara protein tang ada dan menggunakan kembali asam amino yang diperoleh dari pemecahan jaringan untuk membangun kembali jaringan yang sama atau jaringan lain. 3
2. Pembentukan ikatan – ikatan esensial tubuh Hormon – hormon seperti tiroid, insulin dan epinefrin adalah protein, demikian pula berbagai enzim. Ikatan –ikatan ini bertindak sebagai katalisator atau membantu perubahan – perubahan biokimia yang terjadi di dalam tubuh.
3. Mengatur keseimbangan air Cairan tubuh didapat dalam tiga kompartemen : intraselular (di dalam sel), ekstraseluler/interselular (di antara sel) dan intravaskular ( di dalam pembuluh darah). Kompartemen – kompartemen ini dipisahkan satu sama lain oleh membran sel. Distribusi cairan di dalam kompartemen
kompertemen ini harus dijaga dalam
keadaan seimbang atau homeostasis. Keseimbangn ini diperoleh melalui sistem kompleks yang ,elibatkan protein dan elektrolit.
4. Memelihara netralitas tubuh Protein tubuh bertindak sebagai buffer, yaitu bereaksi dengan asam dan basa untuk menjaga pH pada taraf konstan. Sebagian besar jaringan tubuh berfungsi dalam keadaan pH netral atau sedikit alkali (pH 7,35 – 7,45).
5. Pembentukan antibodi Kemampuan tubuh untuk memerangi infeksi bergantung pada kemampuannya untuk memproduksi antibodo terhadap organisme yang menyebabkan infeksi tertentu atau terhadap bahan –bahan asing yang memasuki tubuh. 6. Mengangkut zat – zat gizi Protein memegang peranan esensial dalam mengangkut zat – zat gizi dari saluran cerna melalui dinding saluran cerna ke dalam darah, dari darah ke jaringan – jaringan, dan melalui membran sel ke dalam sel- sel.
7. Sumber energi Sebagai sumber energi, protein ekuivalen dengan karbohidrat, karena menghasilkan 4 kkal/g protein. Namun, protein sebagai sumber energi relatif lebih mahal, baik dalam harga maupun dalam jumlah energi yang dibutuhkan untuk metabolisme energi.
4
2.4 Struktur Protein Ada empat tingkat stuktur dasar protein, yaitu struktur primer, sekunder, tersier dan kuarterner. 1. Struktur primer Struktur primer adalah urutan asam-asam amino yang membentuk rantai polipeptida.
2. Struktur sekunder Struktur sekunder protein bersifat reguler, pola lipatan berulang dari rangka protein. Dua pola terbanyak adalah alpha helix dan beta sheet.
Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut: a. alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral. b. beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H). c. beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"). d. gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").
3. Struktur tersier Struktur tersier protein adalah lipatan secara keseluruhan dari rantai polipeptida sehingga membentuk struktur 3 dimensi tertentu. Sebagai contoh, struktur tersier enzim sering padat, berbentuk globuler.
5
4. Struktur kuartener Beberapa protein tersusun atas lebih dari satu rantai polipeptida. Struktur kuartener menggambarkan subunit-subunit yang berbeda dipak bersama-sama membentuk struktur protein. Sebagai contoh adalah molekul hemoglobin manusia yang tersusun atas 4 subunit.
2.5 Klasifikasi Protein 1. Berdasarkan komposisi protein dibagi menjadi dua kelompok utama yaitu : a. Protein sederhana adalah protein yang hanya terdiri atas molekul – molekul asam amino. b. Protein gabungan adalah protein yang terdiri atas protein dan gugus bukan protein. Gugus ini disebut gugus prostetik dan terdiri atas karbohidrat, lipid, atau asam nukleat. 2. Berdasarkan struktur molekulnya, protein dapat dibagi menjadi 3 golongan utama, yaitu : a. Protein Bentuk Serabut (fibrous) Protein bentuk serabut terdiri atas beberapa rantai peptida berbentuk spiral yang terjalin satu sama lain sehingga menyerupai batang yang 6
kaku.Karakteristik
protein
serabut
adalah
rendahnya
daya
larut,
mempunyaikekuatan mekanis yang tinggi dan tahan terhadap enzim pencernaan. Protein ini terdapat dalam unsur-unsur struktur tubuh. Kolagen merupakan protein utama jaringan ikat. Kolagen tidak larut dalam air, mudah berubah menjadi gelatin bila direbus dalam air, asam encer atau alkali. Kolagen tidak mengandung triptofan tapi banyak mengandung hidroksiprolin dan hidroksilisin. Sebanyak 30 % protein total manusia adalah kolagen. Elastin terdapat dalam urat, otot, arteri (pembuluh darah) dan jaringan elastis lain. Elastin tidak dapat diubah menjadi gelatin. Keratin adalah protein rambut dan kuku. Protein ini megandung banyak sulfur dalam bentuk sistein. Rambut manusia mengandung 14 % sistein. Miosin merupakan protein utama serat otot.
b. Protein Globular Protein globular berbentuk bola, terdapat dalam cairan jaringan tubuh. Protein ini larut dalam larutan garam dan asam encer, mudah berubah dibawah pengaruh suhu, konsentrasi garam serta mudah mengalami denaturasi. Yang termasuk dalam protein globular adalah (Albumin, Globulin, Histon, dan Protamin). Albumin terdapat dalam telur, susu, plasma dan hemoglobin. Albumin larut dalam air dan mengalami koagulasi bila dipanaskan. Globulin terdapat dalam otot, serum, kuning telur dan biji tumbuh – tumbuhan. Globulin tidak larut dalam air tetapi larut dalam larutan garam encer dan garam dapur dan mengendap dalam larutan garam konsentrasi tinggi. Globuin mengalami koagulasi bila dipanaskan. Histon terdapat dalam jaringan – jaringan kelenjar tertentu seperti timus dan pankreas. Histon di dalam sel terikat dengan asam nukleat. Protamin dihubungkan dengan asam nukleat.
7
c. Protein Konjugasi Protein konjugasi adalah protein sederhana yang terikat dengan bahanbahan non asam amino. Yang termasuk dalam protein globular adalah (Nukleoprotein, Lipoprotein, Fosfoprotein dan Metaloprotein). Nukleoprotein adalah kombinasi protein dengan asam nukleat dan mengandung 9 – 10 %fosfat. Nukleoprotein terdapat dalam inti sel dan merupakan bagian penting DNA dan RNA (pembawa gen). Lipoprotein adalah protein larut air yang berkonjugasi dengan lipida seperti lesitin dan kolesterol. Lipoprotein terdapat dalam plasma dan berfungsi sebagai pengangkut lipida dalam tubuh. Fosfoprotein adalah protein yang terikat melalui ikatan ester dengan asam fosfat seperti pada kasein dalam susu. Metaloprotein adalah protein yang terikat dengan mineral, seperti feritin dan hemosiderin dimana mineralnya adalah zat besi, tembaga dan seng.
2.6 Sifat Protein 1. Ionisasi Seperti asam amino, protein yang larut dalam air akan membentuk ion yang mempunyai muatan positif dan negatif. Dalam suasana asam molekul protein akan mementuk ion positif, sedangkan dalam suasana basa akan membentuk ion negatif. Pada titik isolistrik protein mempunyai muatan positif dan negati yang sama, sehingga tidak bergerat ke arah elektroda positif maupun negatif apabila ditempatkan di antara kedua elektroda tersebut.
2. Denaturasi Denaturasi adalah suatu keadaan telah terjadinya perubahan struktur protein yang mencakup perubahan bentuk dan lipatan molekul, tanpa menyebabkan pemutusan atau kerusakan lipatan antar asam amino dan struktur primer protein. Salah satu penyebab denaturasi protein adalah perubahan temperatur, dan juga perubahan pH. Faktor-faktor lain yang dapat menyebabkan denaturasi adalah detergent, radiasi zat pengoksidasi atau pereduksi, dan perubahan jenis pelarut.
8
3. Viskositas Viskositas adalah tahanan yang timbul oleh adanya gesekan antara molekul – moleku di dalam zat cair yang mengalir. Suatu larutan protein dalam air mempunyai viskositas atau kekentalan yang relatif lebih besar daripada viskositas air sebagai pelarutnya. Pada umumnya viskositas suatu larutan tidak ditentukan atau diukur secara absolut, tetapi ditentukan viskositas relatif, yaitu dibandingkan terhadap viskositas zat caair tertentu.
4. Kristalisasi Banyak protein yang telah dapat diperoleh dalam bentuk kristal. Meskipun demikian proses kristalisasi ntuk berbagai jenis protein tidak selalu sama artinya ada yang dengan mudah dapat terkristalisasi, tetapi ada pula yang sukar. Proses kristalisasi protein sering dilakukan dengan jalan penambahan garam amoniumsulfat atau NaCl pada larutan denagn pengaturan pH pada titik isolostriknya.
5. Sisitem Koloid Sistem koloid adalah sistem yang heterogen, terdiri atas dua fase, yaitu partikel kecil yang terdispersi dan medium atau pelarutnya. Protein mempunyai molekul yang besar atau molekulmakro apabila dilarutkan dalam air mempunyai sifat koloid, yaitu tidak dapat menembus membran atau kertas perkamen, tetapi tidak cukup besar sehingga tidak dapat mengendap secara alami. 2.7 Mutu Protein Mutu protein ditentukan oleh jenis dan proporsi asam amino yang dikandungnya. Protein komplit atau ptoein dengan nilai biologi tinggi atau bermutu tinggi adalah protein yang mengandung semua jenis asam amino esensial dalam proporsi yang sesuai untuk keperluan pertumbuhan. Semua protein hewani, kecuali gelatin merupakan protein komplit. Gelatin kurang dalam asam amino triptofan. Protein tidak komplit atau protein bermutu rendah adalah protein yang tidak mengandung atau mengandung dalam jumlah kurang satu atau lebih asam amino sensial. Sebagian besar protein nabati kecuali kacang kedelai dan kacang – kacangan lain merupakan protein tidak komplit. Beberapa jenis protein mengandung semua macam asam amino esensial, namun masing – masing dalam jumlah terbatas namun cukup untuk perbaikan jaringan tubuh akan 9
tetapi tidak cukup untuk pertumbuhan. Asam amino yang terdapat dalam jumlah terbatas untuk memungkinkan pertumbuhan ini dinamakan asam amino pembatas, atau limiting amino acid. Metionin merupakan asam amino pembatas kacang – kacangan, lisin dari beras dan triptofan dari jagung. Bila terdapat secara bersamaan dalam makanan sehari – hari, beberapa macam protein dapat saling mengisi dalam asam amio esensial.
2.8 Pencernaan, Absorpsi dan Transportasi Protein Pencernaan protein dimulai dalam lambung, tempat pepsin memecah sejumlah hubungan peptida. Seperti banyak enzim yang berhubungan dalam pencernaan protein, pepsin disekresikan dalam bentuk prekursor tidak aktif (proenzim) dan diaktifasi di dalam tractus gastrointestinalis (Lambung). Prekursor pepsin disebut pepsinogen dan diaktifasi oleh asam hihdroklorida lambung (HCl). Mukosa lambung manusia mengandung sejumlah pepsinogen berhubungan yang dapat dibagi dalam 2 gugusan yang berbeda secara imunohistokimiawi, pepsinogen I dan pepsinogen II. Pepsinogen I hanya ditemukan di daerah pankreas asam, sedangkan pepsinogen II selain ditemukan di pankreas asam juga ditemukan di pilorus. Pepsin menghidrolisis ikatan antara asam amino aromatik seperti fenilalanin atau tirosin dan asam amino kedua, sehingga produk pencernaan protein adalah polipeptida yang ukurannya sangat bervariasi. Didalam usus halus, polipeptida dari hasil pencernaan di lambung dicerna lebih lanjut oleh enzim proteolitik kuat pankreas dan mukosa usus. Tripsin, kemotripsin dan elastase bekerja pada ikatan peptida interior dalam molekul peptida dan dinamai endopeptidase. Karboksipeptidase dan aminopeptodase batas sikat sel mukosa merupakan eksopeptidase yang menghirolisis asam amino pada ujung karboksi dan amino dari polipeptida. Sejumlah asam amino bebas dibebaskan di dalam lumen usus, tetapi lainnya dibebaskan pada pemukaan sel oleh aminopeptodase dan peptidase di dalam batas sikat sel mukosa. Beberapa di- dan tripeptida ditransport secara aktif ke dalam sel usus dan dihidrolisis oleh peptidase intersel bersama asam amino yang memasuki aliran darah. Sehingga pencernaan protein hingga akhir menjadi asam amino timbul dalam 3 lokasi yaitu lumen usus, batas sikat sel mukosa usus halus dan sitoplasma sel mukosa usus halus.
2.9 Metabolisme Protein Metabolisme protein dimulai setelah protein dipecah menjadi asam amino. Asam amino akan memasuki siklus TCA bila dibutuhkan sebagai sumber energi atau bila berada 10
dalam jumlah berlebih dari yang dibutuhkan untuk sintesis protein. Mula – mula asam amino akan mengalami deaminase, yaitu melepas gugus amino. Proses ini membutuhkan vitamin B6 dalam bentuk PLP. Asam amino kemudian dikatabolisme melalui tiga cara. Kira –kira separuh dari asam amino yaitu alanin, serin, glisin, sistein, metionin, dan triptofan diubah menjadi piruvat. Kurang lebih separuh lagi yaitu fenilalanin, tirosin, leusin, isoleusin dan lisin, seperti halnya asam lemak diubah menjadi asetil KoA. Sisa asam amino kecuali asam aspartat diubah menjaddi asam glutamat, dideaminase dan langsung memasuki siklus TCA. Asam amino yang diubah menjadi piruvat dapat diubah menjadi glukosa. Oleh karena itu, diamakan asam amino glukogenik. Asam amino yang diubah menjadi asetil KoA dapat digunakan untuk memperoleh energi atau dapat digunakan untuk memperoleh energi dapat diubah menjadi lemak. Asam amino ini dinamakan asam ketogenik. Asam amino yang langsung masuk ke dalam siklus TCA juga merupakan asam amino glugekonik, karena dapat menghasilkan energi atau keluar dari siklus dan diubah menjadi glukosa. Berbedda dengan lemak, protein merupakan sumber glukosa bila karbohidrat tidak mencukupi. Seperti halnya lemak dan karbohidrat, bila berlebihan asam amino akan diubah menjadi lemak. Jadi, protein dalam jumlah berlebihan untuk pertumbuhan dan pemeliharan tubuh, dapat diubah menjadi lemak tubuh dan menyebabkan kegemukan.
11
Gambar : Jalur metabolisme asam amino menjadi energi Panah dari piruvat dan siklus TCA ke arah asam amino hanya berlaku untuk pembentukkan asam amino nonessensial. ( Whitney & Rolfes, 1999, hlm 209.)
Deaminase Bila asam amino digunakan sebagai sumber enrgi atau untuk membentuk lemak tubuh, terlebih dahulu harus mengalami deaminase. Hasil deaminase adalah asam keto dan amoniak. Amoniak merupakan basa ayng bersifat racun. Amoniak berlebihan akan menganggu keseimbanan asam basa.
Gambar : Asam-asam keto
Transaminase Asam amino esensial tidak dapat dibuat oleh tubuh, tetapi harus di peroleh dari makanan. Sebaliknya, asam amino non esensial dapat dibuat oleh tubuh sepanjang tersedia cukup nitrogen. Hal ini dilakukan dengan memindahkan gugus amino dari suatu asam amino ke asam keto, sehingga menghasilkan asam amino baru dan satu asam keto .Dengan cara ini sel hati dapat mensintesis berbagai asam amino non esensial. Proses transaminase membutuhkan koenzim NAD (niasin), PLP (vitamin B6), THF (asam folat), dan vitamin B12.
12
Gambar : Transaminase untuk membuat asam amino nonessensial ( Whitney & Rolfes, 1999, hlm 210.)
Perubahan Amoniak Menjadi Ureum di dalam Hati Sebagian dari amoniak yang dibentuk di dalam hati merupakan sumber nitrogen guna mensintesis asam amino. Selebihnya harus didetoksikasi. Amoniak yang tidak digunakan bergabung dengan karbon dioksida dan menghasilkan ureum yang tidak terlalu bersifat racun.
Gambar : Sintesis Ureum 13
Pengeluaran Ureum melalui Ginjal Ureum dikeluarkan dari hati dan masuk ke aliran darah hingga sampai di ginjal. Salah satu fungsi ginjal adlah mengeluarhakan ureum dari ureun dari darah melalui urin. Dalam keadaan normal hati dapat mengubah semua amoniak menjadi ureum dan mengeluarkannya ke dalam darah. Ginjal kemudian membersihkan darah dari ureum dan mengeluarkannya dari tubuh melalui urine. Bila konsumsi protein berlebihan, produksi ureum meningkat. Untuk mengeluarkannya ureum memerlukan air agar dapat berada dalam keadaan larut dalam air. Oleh karena itu, seseorang yang banyak makan protein harus minum lebih banyak.
Gambar : Sintesis Ureum
14
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan
3.2 Saran
15
