MAKALAH MAKROMOLEKUL PROTEIN
Disusun oleh:
NAMA
:
LASINRANG ADITIA
NIM
:
60300112034
KELAS
:
BIOLOGI A
TUGAS
:
BIOKIMIA
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR 2013
1
KATA PENGANTAR Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kita hidayah dan rahmat-Nya agar senantiasa dekat dengan diri-Nya dalam keadaan sehat
wal’afiat. Serta salam dan shalawat kita kirimkan kepada
Muhammad SAW, dimana nabi yang membawa ummat-Nya dari zaman kegelapan menuju zaman yang terang benderang dan telah menjadi suri tauladan bagi ummat-Nya. Dalam makalah ini penulis akan membahas masalah mengenai” Protein “ karena protein merupakan makromolekul yang sangat penting bagi mahkluk hidup sehingga penting untuk kita mengetahui apa itu protein
dan apa fungsinya
sehingga dikatakan penting untuk mahkluk hidup khususnya manusia. Penulis sangat mengharapkan agar pembaca dapat menambah wawasan dan ilmu pengetahuan setelah membaca makalah ini. Saran dan kritik yang membangun tetap kami nantikan demi kesempurnaan makalah ini. Akhir kata tiada gading yang tak retak, begitu juga dengan manusia sendiri.
Samata-Gowa, 23 November 2013
Lasinrang Aditia
2
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR .................................................................................. 2 DAFTAR ISI ................................................................................................ 3 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ......................................................................................... 4 B. Rumusan Masalah .................................................................................... 5 C. Manfaat Penulisan .................................................................................... 5 BAB II PEMBAHASAN A. Defenisi Protein ....................................................................................... 6 B. Ciri Makromolekul Protein ....................................................................... 6 C. Komposisi Kimia Protein ......................................................................... 8 D. Penggolongan, Struktur dan Denaturasi Protein ........................................ 8 E. Asam Amino Protein ................................................................................ 11 F. Fungsi Protein........................................................................................... 15 G. Pencernaan dan Metabolisme Protein ....................................................... 17 H. Sumber protein ......................................................................................... 22 I. Akibat Kekurangan dan Kelebihan Protein ................................................ 23 BAB III PENUTUP A. Kesimpulan .............................................................................................. 25 B. Saran ........................................................................................................ 25 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 26
3
BAB I PENDAHULUAN A. 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 (1802-1880), karena ia berpendapat bahwa protein adalah zat yang paling penting dalam setiap organisme. Protein adalah senywa organik yang molekulnya sangat besar dan susunannya sangat kompleks serta merupakan polimer dari alfa asam-asam amino. Jadi, sebenarnya protein bukan merupakan zat tunggal, serta molekulnya sederhana, tetapi masih merupakan asam amino. Oleh karena protein tersusun atas asam-asam amino, maka susunan kimia mengandung unsur-unsur seperti terdapat pada asam-asam amino penyusunnya yaitu C, H, O, N dan kadang-kadang mengandung unsur-unsur lain, seperti misalnya S, P, Fe, atau Mg. Protein adalah bagian dari semua sel hidup dan merupakan bagian terbesar tubuh sesudah air. Seperlima bagian tubuh adalah protein, separuhnya ada didalam otot, seperlima didalam tulang dan tulang rawan, sepersepuluh didalam kulit, dan selebihnya didalam jaringan lain dan cairan tubuh. Semua enzim, berbagai hormon, pengangkut zat-zat gizi dan darah, matriks interseluler dan sebagainya protein. Disamping 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 digantikan oleh zat gizi lain, yaitu membangun serta memelihara sel-sel dan jaringan tubuh. Protein adalah salah satu bio-makromolekul yang penting perananya dalam makhluk hidup. Fungsi dari protein itu sendiri secara garis besar dapat dibagi ke dalam dua kelompok besar, yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja pada tingkat molekular.
4
B. Rumusan Masalah Adapun masalah dari latar belakang diatas yaitu 1. Apa defenisi protein ? 2. Apa ciri molekul protein ? 3. Jelaskan Komposisi kimia ? 4. Jelaskan penggolongan, struktur dan denaturasi protein ? 5. Jelaskan asam amino protein ? 6. Jelaskan fungsi protein ? 7. Jelaskan pencernaan dan metabolisme protein ? 8. Jelaskan sumber-sumber protein? 9. Jelaskan akibat kekurangan dan kelebihan protein ? C. Manfaat Adapun manfaat dari makalah ini yaitu agar mahasiswa: 1. Dapat mengetahui defenisi protein. 2. Dapat mengetahui ciri molekul protein. 3. Dapat mengetahui Komposisi kimia. 4. Dapat mengetahui Penggolongan, struktur dan denaturasi protein. 5. Dapat mengetahui Asam amino protein. 6. Dapat mengetahui Fungsi protein. 7. Dapat mengetahui Pencernaan dan metabolisme protein. 8. Dapat mengetahui Sumber protein. 9. Dapat mengetahui Akibat kekurangan dan kelebihan protein.
5
BAB II PEMBAHASAN A. Defenisi Protein Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti “yang paling utama”) adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof). Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh JÃ’ns Jakob Berzelius pada tahun 1838. B. Ciri Makromolekul Protein Protein adalah makromolekul polipeptida yang tersusundari sejumlah L-asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptide, bobot molekul tinggi. Suatu molekul protein disusun oleh sejumlah asam amino dengan susunan tertentu dan bersifat turunan. Rantai polipeptida sebuah molekul protein mempunyai satu konformasi yang sudah tertentu pada suhu dan pH normal. Konformasi ini disebut konformasi asli, sangat stabil sehingga memungkinkan protein dapat diisolasi dalam keadaan konformasi aslinya itu.
6
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof). Semua jenis protein terdiri dari rangkaian dan kombinasi dari 20 asam amino. Setiap jenis protein mempunyai jumlah dan urutan asam amino yang khas. Di dalam sel, protein terdapat baik pada membran plasma maupun membran internal yang menyusun organel sel seperti mitokondria, retikulum endoplasma, nukleus dan badan golgi dengan fungsi yang berbeda-beda tergantung pada tempatnya. 1. Berat molekulnya besar, ribuan sampai jutaan, sehingga merupakan suatu makromolekul. 2. Susunan kimia yang khas, Setiap protein individual merupakan senyawa murni 3. Umumnya terdiri atas 20 macam asam amino. Asam amino berikatan (secara kovalen) satu dengan yang lain dalam variasi urutan yang bermacam-macam, membentuk suatu rantai polipeptida. Ikatan peptida merupakan ikatan antara gugus α-karboksil dari asam amino yang satu dengan gugus α-amino dari asam amino yang lainnya. 4. Terdapatnya
ikatan
kimia
lain,
yang
menyebabkan
terbentuknya
lengkungan-lengkungan rantai polipeptida menjadi struktur tiga dimensi protein. Sebagai contoh misalnya ikatan hidrogen, ikatan hidrofob (ikatan apolar), ikatan ion atau elektrostatik dan ikatan Van Der Waals. 5. Strukturnya tidak stabil terhadap beberapa faktor seperti ph, radiasi, temperatur, medium pelarut organik, dan deterjen. 6. Umumya reaktif dan sangat spesifik, disebabkan terdapatnya gugus samping yang reaktif dan susunan khas struktur makromolekulnya.
7
C. Komposisi Kimia Protein Protein adalah molekul makro yang mempunyai berat molekul antara lima ribu hingga beberapa 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 disamping itu mengandung unsur-unsur fosfor, besi, sulfur, iodiom, dan kobalt. Unsur nitrogen adalah unsur utama protein, karena terdapat didalam semua protein akan tetapi tidak terdapat didalam karbohidrat dan lemak. Unsur nitrogen merupakan 16% dari berat protein. Molekul protein lebih kompleks dari pada karbohidrat dan lemak dalam hal berat molekul dan keanekaragaman unit-unit asam amino yang membentuknya. Berat molekul protein bisa mencapai 40 juta. Bandingkan dengan berat glukosa yang besarnya 180. Ada 20 jenis asam amino yang diketahui terdiri atas 9 asam amino esensial (asam amino yang tidak dapat dibuat tubuh dan harus didatangkan dari makanan) dan 11 asam amino nonesensial. D. Penggolongan, Struktur dan Denaturasi Protein 1. Penggolongan Protein Berdasarkan Bentuk dan sifat fisik Berdasarkan bentuknya protein dibedakan atas : - Protein globular, Protein Globular berbentuk bola terdapat dalam cairan jaringan tubuh. Protein ini larut dalam air, berdifusi cepat dan bersifat dinamis, mudah berubah dibawah pengaruh suhu, konsentrasi garam serta mudah mengalami denaturasi. Contohnya meliputi enzim, hormon dan protein darah, insulin, albumin, globulin plasma, kasein dan banyak ensim.. - Protein serabut (fibrous), Terdiri atas beberapa rantai peptida berbentuk spiral yang terjalin satu sama lain sehingga menyerupai batang yang kaku. Protein fibrous mempunyai bentuk molekul panjang seperti serat atau serabut, tidak larut dalam air. mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi dan tahan terhadap enzim pencernaan. Protein ini terdapat dalam unsur-unsur struktur tubuh.
8
Contohnya meliputi kolagen, miosin, fibrin, gluten, elastin dan keratin pada rambut, kuku, dan kulit. 2. Penggolongan protein berdasarkan kelarutannya - Albumin
: Larut dalam air dan larutan garam. Tidak mempunyai asam amino khusus, misalnya albumin telur dan albumin serum.
- Globulin
: Sedikit larut dalam air tetapi larut dalam larutan garam. Tidak mempunyai asam amino Khusus misalnya, Glutenin (gandum), orizenin (padi).
- Prolamin
: Larut dalam 70 – 80 % etanol tetapi tidak larut dlm air dan etanol absolut. Kaya akan arginin, misalnya Gliadin/gandum, zein/jagung.
- Histon
: Larut dalam larutan garam, tidak larut air. Bersifat basa, cenderung berikatan dengan asam nukleat di dalam sel. Globin bereaksi dengan heme (senyawa asam menjadi hemoglobin). Misalnya globulin serum dan globulin telur.
- Skleroprotein
: Tidak larut dalam air atau larutan garam. Kaya akan glisine, alanine dan pro.
- Protamin
: Larut dalam air dan tidak terkoagulasi oleh panas. Contoh Salmin dalam ikan salmon.
3. Penggolongan protein berdasarkan kandungan senyawa bukan hanya protein a. Fosfoprotein: Protein yang mengandung fosfor, misalnya kasein pada susu, vitelin pada kuning telur. b. Kromoprotein: Protein berpigmen, misalnya asam askorbat oksidase mengandung Cu. c. Fosfoprotein: Protein yang mengandung fosfor, misalnya kasein pada susu, vitelin pada kuning telur. d. Kromoprotein: Protein berpigmen, misalnya asam askorbat oksidase mengandung Cu.
9
e. Protein Koenzim: Misalnya NAD+, FMN, FAD dan NADP+. f. Lipoprotein: Mengandung asam lemak, lesitin. g. Metaloprotein: Mengandung unsur anorganik (Fe, Co, Mn, Zn, Cu, Mg). h. Glikoprotein: Gugus prostetik karbohidrat, misalnya musin (pada air liur), oskomukoid (pada tulang). i. Nukleoprotein Protein dan asam nukleat berhubungan (berikatan valensi sekunder) misalnya pada jasad renik. 4. Penggolongan protein berdasarkan fungsi biologi 1. Enzim (ribonukease, tripsin) 2. Protein transport (hemoglobin, mioglobin, serum, albumin) 3. Protein nutrien dan penyimpan (gliadin/gandum, ovalbumin/telur, kasein/susu, feritin/jaringan hewan) 4. Protein kontraktil (aktin dan tubulin) 5. Protein Struktural (kolagen, keratin, fibrion) 6. Protein Pertahanan (antibodi, fibrinogen dan trombin, bisa ular) 7. Protein Pengatur (hormon insulin dan hormon paratiroid) 5. Struktur Protein Ada 4 struktur protein antara lain: a. Struktur Primer Struktur primer adalah rantai polipeptida. Struktur primer protein di tentukan oleh ikatan kovalen antara residu asam amino yang berurutan yang membentuk ikatan peptida. Struktur primer dapat di gambarkan sebagai rumus bangun yang biasa di tulis untuk senyawa organik. b. Struktur Sekunder Struktur sekunder ditentukan oleh bentuk rantai asam amino : lurus, lipatan, atau gulungan yang mempengaruhi sifat dan kemungkinan jumlah protein yang dapat dibentuk. Struktur ini terjadi karena ikatan hydrogen antara atom O dari gugus karbonil ( C=O) dengan atom H dari gugus amino ( N-H ) dalam satu rantai peptida, memungkinkan terbentuknya konfirasi spiral yang disebut struktur helix. c. Struktur tersier
10
Struktur tersier ditentukan oleh ikatan tambahan antara gugus R pada asam-asam amino yang memberi bentuk tiga dimensi sehingga membentuk struktur kompak dan padat suatu protein. d. Struktur kuartener Struktur kuartener adaalah susunan kompleks yang terdiri dari dua rantai polipeptida atau lebih, yang setiap rantainya bersama dengan struktur primer, sekunder, tersier membentuk satu molekul protein yang besar dan aktif secara biologis. 6. Denaturasi Protein Protein dapat mempertahankan kesesuaian bentuknya asalkan lingkungan fisik dan kimianya dipertahankan. Jika lingkungan berubah maka, protein dapat terurai atau mengalami perubahan sifat ( denaturasi ); mereka dapat kehilangan struktur sekunder, tersier, dan kuarternya sehingga aktivitas biologisnya juga hilang. a. Kesesuaian bentuk protein bergantung pada ikatan hidrogen, yang lemah dan sangat senitif terhadap perubahan PH dan suhu. b. Paparan singkat pada suhu yang tinggi ( diatas 60oC ) atau paparan pada asam atau basa kuat dalam periode waktu yang lama akan menyebabkan denaturasi karena ikatan hidrogen ruptur. c. Sebagian protein dapat dikembalikan kebentuk aslinya, jika terdenaturasi tanpa harus menjadi insoluble. d. Perbedaan panas yang besar dapat menyebabkan denaturasi yang menetap. Putih telur akan memadat dan menjadi insoluble jika dipanaskan. - Suhu tubuh yang sangat tinggi dapat menyebabkan koagulasi protein selular. - Jika suhu tubuh naik sampai diatas 41oC atau 42oC maka akan mengakibatkan denaturasi protein. E. Asam Amino Protein Asam amino terdiri atas atom karbon yang terikat pada suatu gugus karboksil ( - COOH ) satu gugus amino ( - NH2 ), satu atom hidrogen ( - H )
11
dan satu gugus radikal ( - R ), atau rantai cabang. Sebagaimana tampak pada gambar struktur asam amino dibawah ini ; COOH (gugus karboksil) H
C
R (gugus radikal)
NH2 (gugus amino) a. Klasifikasi Asam Amino 1) Asam amino mengandung sedikitnya satu gugus asam Karboksil (COOH) dan sedikitnya satu gugus amino (-NH2) kedua gugus tersebut tersebut terikat pada atom karbon yang sama. Setiap asam amino mempunyai anak rantai yang disebut sebagai satu gugus R. a. Asam-asam amino memiliki perbedaan dalam gugus R-nya yang memberi ciri khas dan mempengaruhi sifat protein tempat asam amino tersebut bergabung. b. Gugus R nonpolar menyebabkan asam amino relatif tidak larut dalam air. Gugus R yang polar atau bermuatan listrik menyebabkan asam amino larut dalam air. 2) Asam-asam amino bergabung untuk membentuk protein melalui reaksi kondensasi (dehidrasi) antara gugus karboksil dari salah satu asam amino dan gugus amino dari asam amino lain. b. Klasifikasi Asam Amino Menurut Esensial dan Tidak Esensial Dr. William Rose, (1917) seorang peonir dalam penelitian protein dengan menggunakan berbagai campuran asam amino dan meneliti pengaruhnya pertumbuhan tikus percobaan dan manusia. membagi asam amino dalam dua golongan, yaitu asam amino esensial dan tidak esensial. dalam penelitiannya ternyata ada 10 macam asam amino yang dibutuhkan binatang ( tikus ) untuk pertumbuhan yang tidak dapat disintesis tubuh , asam amino ini dinamakan asam amino esensial. Asam amino lain dinamakan asam amino tidak esensial. Asam amino tidak esensial juga penting untuk pembentukan protein tubuh, tetapi asam amino ini bila tidak
12
terdapat dalam tubuh dapat disintesis tubuh dalam jumlah yang diperlukan. Ternyata ada sembilan jenis asam amino esensial untuk manusia yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan tubuh. kesembilan asam amino ini tidak dapat disintesis tubuh, yang berarti harus ada dalam makanan sehari-hari. Bila tubuh mengandung cukup nitrogen, tubuh mampu mensintesis sebelas jenis asam amino lain, yaitu asam amino tidak esensial yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan tubuh. Nitrogen ini dapat berasal dari asam amino tidak esensial dan asam amino esensial yang berlebihan. Sudah tentu ke 20 asam amino tersebut diperlukan untuk pertumbuhan, perkembangan dan pemeliharaan kesehatan tubuh.
Tabel. Pengelompokan asam amino Nama
Singkatan Rumus
R
A. Asam amino dengan sebuah gugus amino dan karboksil 1. Glisin
Gly
H CH CO2H NH2
2. Alanin
Ala
CH3 CH CO2H
R = H atau alkil
NH2
3. Valin
Val
CH3 CH CH CO2H CH3 NH2
4. Leusin
Leu
CH3 CH
CH2 CH CO2H
CH3
5. Isoleusin
Ile*
NH2
CH3 CH2 CH
CH
CO2H
CH3 NH2
6. Serin
Ser
CH2
CH
OH
NH2
CO2H
R mengandung sebuah
gugus
fungsi alkohol
13
7. Treonin
Thr*
CH3
CH CH CO2H OH NH2
8. Sistein
Cys
CH2 CH CO2H
Dua buah asam
SH
amino
NH2
mengandung belerang 9. Metionin
Met*
CH3S CH2 CH2 CH CO2H NH2
10. Prolin
CO2H
Pro
Gugus
NH
sekunder
amino dan
berbentuk cincin 11. Fenilalanin
NH2
Phe* CH2
12. Tirosin
NH2
Tyr HO
13.Triptofan
CH CO2H
CH2 CH CO2H
O
Trp* H2N
CH
C OH
CH2
HN
B. Asam amino dengan sebuah gugus amino dan dua buah gugus karboksil 14. Asam aspartat
Asp
HOOC CH2
CH
COOH
NH2
15.asam glutamat
Glu
HOOC
CH2 CH2 CH COOH NH2
14
16. asparagin
O
Asn NH2
CH C OH
CH2 C HO
17. Glutamin
O
O
Gln NH2 CH
C
OH
CH3
C. Asam amino dengan sebuah gugus karboksil dan dua buah gugus basa 18. Lisin
Lys*
CH2CH2CH2CH2 CH CO2H NH2
19. Arginin
NH2
O
Arg NH2 CH
C
OH
CH2 CH2 CH2 NH C
NH
NH2
20. Histidin
O
His H2N CH C CH2
OH
N NH
F. Fungsi Protein 1. Sebagai biokatalisator (enzim). Protein yang paling bervariasi dan mempunyai kekhususan tinggi adalah protein yang mempunyai aktivitas katalis, yakni enzim. Hampir semua reaksi kimia biomolekul organik didalam sel dikatalis oleh enzim. Lebih dari 2000 jenis enzim , masingmasing dapat mengkatalisa reaksi kimia yang berbeda, telah ditemukan dalam berbagai bentuk kehidupan.
15
2. Sebagai protein transport
contohnya hemoglobin mengangkut oksigen
dalam eritrosit, mioglobin mengangkut oksigen dalam otot. Ion besi diangkut dalam plasma darah oleh transferin dan disimpan dalam hati sebagai kompleks dengan feritin. 3. Protein transport didalam plasma darah mengikat dan membawa molekul atau ion spesifik dari satu organ ke organ lain. Hemoglobin pada sel darah merah mengikat oksigen ketika darah melalui paru-paru, dan membawa oksigen ke jaringan periferi. Plasma darah mengandung lipo protein. Yang membawa lipid dari hati ke organ lain. Protein transport lain terdapat didalam membran sel dan menyesuaikan strukturnya untuk mengikat dan membawa glukosa, asam amino dan nutrien lain melalui membran menuju kedalam sel. 4. Sebagai pengatur pergerakan. Protein merupakan komponen utama daging. Gerakan otot terjadi karena ada dua molekul (aktin dan miosin) protein yang saling bergeseran. 5. Sebagai penunjang mekanis. Kekuatan dan daya tahan robek kulit dan tulang disebabkan adanya kolagen. Pada persendian ada elastin. Pada kuku, bulu rambut ada protein keratin. 6. Pertahanan tubuh dalam bentuk antibodi. Suatu protein khusus yang mengikat benda asing yang masuk kedalam tubuh seperti virus, bakteri dan lain lain. 7. Sebagai media perambatan impuls saraf. Protein ini biasanya berbentuk reseptor misalnya rodopsin suatu protein yang bertindak sebagai reseptor atau penerima warna atau cahaya pada sel-sel mata. 8. Protein Nutrien dan Penyimpan. Biji berbagai tumbuhan menyimpan protein nutrien yang dibutuhkan untuk pertumbuhan embrio tanaman, terutama protein biji dari gandum, jagung dan beras. 9. Protein Pengatur. Beberapa protein membantu mengatur aktivitas seluler atau fisiologi. Terdapat sejumlah hormon, seperti insulin, yang mengatur metabolisme gula dan kekurangannya, hormon pertumbuhan dari pituitary dan hormon paratiroid, yang mengatur transport Ca++ dan fosfat juga.
16
G. Pencernaan dan Metabolisme Protein 1. Pencernaan Protein Sebagian besar protein dicernakan menjadi asam amino, selebihnya menjadi tripeptida dan dipeptida. -
Lambung Pencernaan atau hidrolisis protein dimulai didalam lambung. Asam klorida lambung membuka gulungan protein (proses denaturasi), sehingga enzim pecernaan dapat memecah ikatan peptida. Asam klorida mengubah enzim pepsinogen tidak aktif yang dikeluarkan oleh mukosa lambung menjadi bentuk aktif pepsin. Karena makanan hanya sebentar tinggal di lambung, pencernaan protein hanya terjadi hingga dibentuknya campuran polipeptida, proteose dan pepton.
-
Usus halus Pencernaan protein dilanjutkan didalam usus halus yang berasal campuran enzim proteose. Pankreas mengeluarkan cairan yang bersifat sedikit basa dan mengandung berbagai prekursor protease
seperti
prokarbobsipeptidase,
tripsinogen, dan
kemotripsinogen,
proelastase.
Enzim-enzim
ini
menghidrolisis ikatan peptida tertentu. Sentuhan kimus terhadap mukosa
usus
halus
mengrangsang
dikeluarkannya
enzim
enterokinase yang mengubah tripsinogen tidak aktif yang berasal dari pankreas menjadi Tripsin aktif. Perubahan ini juga dilakukan oleh Tripsin sendiri secara oto-katalitik disamping itu Tripsin dapat mengaktifkan enzim-enzim proteolitik lain berasal dari pankreas. Kimotripsinogen diubah menjadi beberapa jenis kimotripsin aktif; prokarboksipeptidase
dan
proelastase
diubah
menjadi
karboksipeptidase dan elastase aktif. Enzim-enzim pankreas ini memecah protein dari polipeptida menjadi peptida lebih pendek, yaitu tripeptida, dipeptida, dan sebagian menjadi asam amino. Mukosa usus halus juga mengeluarkan enzim-enzim proteose yang
17
menghidrolisis ikatan peptida. Sebagian enzim mukosa usus halus ini bekerja di dalam sel. Hasil pencernaan terjadi setelah memasuki sel-sel mukosa atau pada saat diangkut pada dinding epitel. Mukosa usus halus mengeluarkan enzim amino peptidase yang memecah polipeptida menjadi asam amino bebas. Enzim ini membutuhkan mineral Mn++ dan
Mg++
untuk
pekerjaannya.
Mukosa
usus
halus
juga
mengandung enzim dipeptidase yang memecah dipeptida tertentu dan membutuhkan mineral Co++ dan Mn++ untuk pekerjaannya. -
Ringkasan pencernaan protein
Saluran pencernaan 1. Mulut
Pencernaan dan absorpsi Mengunyah makanan bercampur dengan air ludah dan ditelan.
2. Esofagus
Tidak ada pencernaan
3. Lambung
Asam
lambung
membuka
molekul
protein
dan
mengaktifkan enzim lambung. 4. Usus halus
Protein
protease lambung HCL
polipeptida
lebih pendek Pepsin
( proteose dan
pepton ) Polipeptida
protease pankreas
dipeptida,
tripeptida dan Eterokinase, tripsin
asam amino
( diserap ) Peptida
dipeptidase dan
asam
amino bebas Tripeptidase mukosa usus halus ( diserap )
18
2. Metabolisme Protein a. Absorpsi dan Transportasi Hasil akhir pencernaan protein terutama berupa asam amino dan ini segera diabsorpsi dalam waktu lima belas menit setelah makan. Absorpsi terutama terjadi dalam usus halus berupa empat sistem absorpsi aktif yang membutuhkan energi. Asam amino yang diabsorpsi memasuki sirkulasi darah melalui vena porta dan dibawa ke hati. Sebagian asam amino digunakan oleh hati, dan sebagian lagi melalui sirkulasi darah di bawa ke sel-sel jaringan. Kadang-kadang protein yang belum dicerna dapat memasuki mukosa usus halus dan muncul dalam darah. Hal ini sering terjadi pada protein susu dan protein telur yang dapat menimbulkan gejala alergi (immunological sensitive protein ). Sebagian besar asam amino telah diabsorpsi pada saat asam amino sampai di ujung usus halus. Hanya 1% protein yang dimakan ditemukan dalam feses. Protein endogen yang berasal sekresi saluran cerna dan sel-sel yang rusak juga dicerna dan diabsorpsi. b. Katabolisme protein Katabolisme protein (penguraian asam amino untuk energi) berlangsung di hati. Jika sel telah mendapatkan protein yang mencukupi kebutuhannya. Setiap asam amino tambahan akan dipakai sebagai energi atau disimpan sebagai lemak. 1. Deaminasi Asam Amino Deaminasi asam amino merupakan langkah pertama, melibatkan pelepasan satu hidrogen dan satu gugus amino sehingga membentuk amonia (NH3). Amonia yang bersifat racun akan masuk ke peredaran darah dan dibawa ke hati. Hati akan mengubah amonia menjadi ureum yang sifat racunnya lebih rendah, dan mengembalikannya ke peredaran darah. Ureum dikeluarkan dari tubuh melalui ginjal dan urine. Ureum
19
diproduksi dari asam amino bebas didalam tubuh yang tidak digunakan dan dari pemecahan protein jaringan tubuh. 2. Osidasi asam amino terdeaminasi Bagian asam amino nonitrogen yang tersisa disebut produk asam keto yang teroksidasi menjadi energi melalui siklus asam nitrat. Beberapa jenis asam keto dapat diubah menjadi glukosa (glukoneogenesis) atau lemak (lipogenesis) dan disimpan didalam tubuh. Karbohidrat dan lemak adalah “ cadangan protein “ dan dipakai tubuh sebagai pengganti protein untuk energi. Sat kelaparan, tubuh menggunakan karbohidrat dan lemak baru kemudian memulai mengkatabolis protein. c. Anabolisme protein 1. Sintesis protein Sintesis protein dari asam amino berlangsung disebagian sel tubuh. Asam amino bergabung dengan ikatan peptida pada rangkaian tertentu yang ditentukan berdasarkan pengaturan gen. Sintesis protein meliputi pembentukan rantai panjang asam amino yang dinamakan rantai peptida. Ikatan kimia yang mengaitkan dua asam amino satu sama lain dinamakan ikatan peptida. Ikatan ini terjadi karena satu hidrogen (H) dari gugus amino suatu asam amino bersatu dengan hidroksil (OH) dari gugus asam karboksil asam amino lain. Proses ini menghasilkan satu molekul air, sedangkan CO dan NH yang tersisa akan membentuk ikatan peptida . sebaliknya, ikatan peptida ini dapat dipecah menjadi asam amino oleh asam atau enzim pencernaan dengan penambahan satu molekul air, proses ini dinamakan hidrolisis. Dari makanan kita memperoleh Protein. Di sistem pencernaan protein akan diuraikan menjadi peptid peptid yang strukturnya lebih sederhana terdiri dari asam amino. Hal ini dilakukan dengan bantuan enzim. Tubuh manusia memerlukan 9
20
asam amino. Artinya kesembilan asam amino ini tidak dapat disintesa sendiri oleh tubuh esensiil, sedangkan sebagian asam amino dapat disintesa sendiri atau tidak esensiil oleh tubuh. Keseluruhan berjumlah 21 asam amino. Setelah penyerapan di usus maka akan diberikan ke darah. Darah membawa asam amino itu ke setiap sel tubuh. Kode untuk asam amino tidak esensiil dapat disintesa oleh DNA. Ini disebut dengan DNAtranskripsi. Kemudian karena hasil transkripsi di proses lebih lanjut di ribosom atau retikulum endoplasma, disebut sebagai translasi. Protein digabungkan dari asam amino menggunakan informasi dalam gen. Setiap protein memiliki urutan asam amino unik yang ditetapkan oleh nukleotida. Dengan kode genetika maka kumpulan tiga set nukleotida yang disebut kodon dan setiap kombinasi tiga nukleotida membentuk asam amino, misalnya AUG (adenine – urasil – guanin) adalah kode untuk methionine. Karena DNA berisi empat nukleotida, total jumlah kemungkinan kodon adalah 64. Oleh karena itu, ada beberapa kelebihan dalam kode genetik, dan beberapa asam amino dapat ditentukan oleh lebih dari satu codon. Kode gen DNA yang pertama di transkripsi menjadi pra – messenger RNA (mRNA) oleh enzim seperti RNA polymerase. Sebagian besar organisme maka proses pra-mRNA (juga dikenal sebagai dasar transkrip) menggunakan berbagai bentuk pasca transcriptional modifikasi untuk membentuk mRNA matang, yang kemudian digunakan sebagai template untuk sintesis protein oleh ribosome. Dalam prokariotik mRNA yang dibuat bisa digunakan segera, atau diikat oleh ribosome setelah dipindahkan dari inti sel. Sebaliknya, eukariotik
membuat
mRNA
di
inti
sel
dan
kemudian
memindahkan ke sitoplasma, dimana sintesis protein yang kemudian terjadi. Laju sintesis protein yang lebih tinggi dapat
21
terjadi di prokaryotes maupun eukariotik yang dapat mencapai hingga 20 asam amino per detik. Proses yang sintesis protein dari mRNA template dikenal sebagai translasi/terjemahan. mRNA yang diambil ke ribosome kemudian membaca tiga nukleotida dan mencocokan kodon dengan pasangan antikodonnya yang terletak pada RNA transfer yang membawa asam amino sesuai dengan kode kodon. Enzim aminoacyl tRNA synthetase menyusun molekul tRNA dengan asam amino yang benar. Polipeptida berkembang yang sering disebut rantai peptida. Protein selalu dibiosintesiskan dari Nterminal ke C-terminal. Ukuran panjang sintesis protein dapat diukur dengan melihat jumlah asam amino yang berisi dengan total massa molekul, yang biasanya dilaporkan dalam unit daltons (identik dengan unit massa atom), atau turunan unit kilodalton (kDa). Yeast protein rata-rata panjangnya adalah 466 asam amino dan 53 kDa di massa. Protein terbesar adalah titins, komponen dari otot sarkomer, dengan massa molekular hampir 3.000 kDa, dan total panjang hampir 27.000 asam amino. H. Sumber protein Bahan makanan hewani merupakan sumber protein yang baik, dalam jumlah maupun mutu, seperti telur, susu, daging, unggas, ikan, dan kerang. Sumber protein nabati adalah kacang kedelai dan hasilnya, seperti tempe dan tahu, serta kacang-kacangan lain. Kacang kedelai merupakan sumber protein nabati yang mempunyai mutu atau nilai biologi tertinggi. Bahan makanan nabati yang kaya akan protein adalah kacang-kacangan. Sumber protein untuk manusia ada 2, yaitu : 1. Sumber protein hewani. Bahan makanan hewani merupakan sumber protein yang baik, dalam jumlah maupun mutu. Sumber protein hewani dapat berbentuk daging dan alat-alat dalam seperti hati, pankreas, ginjal, paru, jantung,
22
jeroan, susu, telur dan ikan. Ayam dan jenis burung lain merupakan sumber protein yang berkualitas baik. 2. Sumber protein nabati. Sedangkan protein nabati terdapan dalam biji-bijian, kacangkacangan dan gandum. Satu gram protein mampu menghasilkan energi 4,1 kalori. I. Akibat Kekurangan dan Kelebihan Protein 1. Akibat Kekurangan Protein - Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100% dari Protein -Keratin) - Yang paling buruk ada yang disebut Kwasiorkor, penyakit kekurangan protein. Biasanya pada anak-anak kecil penderitanya, dapat dilihat dari yang namanya busung lapar, yang disebabkan oleh filtrasi air di dalam pembuluh darah sehingga menimbulkan odema terutama pada perut, kaki dan tangan. Gejalanya adalah pertumbuhan terhambat otot-otot berkurang dan melemah, edema, muka bulat seperti bulan dan gangguan psikomotor, anak apatis, tidak ada nafsu makan tidak gembira dan suka merengek. Kulit mengalami depigmentasi, kering, bersisik, pecah-pecah, dan dermatosis. Luka sukar sembuh, rambut mengalami depigmentasi menjadi lurus , kusam, halus, dan mudah rontok, hati membesar dan berlemak dan sering disertai anemia. - Kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan berakibat kematian. Meramus pada umumnya merupakan penyakit pada bayi (dua belas bulan pertama). Meramus adalah penyakit kelaparan, gejalanya adalah pertumbuhan terhambat, lemak dibawah kulit berkurang, serta otototot berkurang dan melemah. Tidak ada edema tetapi, kadang-kadang terjadi perubahan pada kulit, rambut dan pembesaran hati. Sering terjadi gastroenteritis yang diikuti oleh dehidrasi, infeksi saluran pernapasan, tuberkolosis, cacingan berat dan penyakit kronis lain. Meramus sering mengalami defisiensi vitamin D dan vitamin A.
23
2. Akibat Kelebihan protein Protein secara berlebihan tidak menguntungkan tubuh. Makanan yang tinggi protein biasanya tinggi lemak sehingga dapat menyebabkan obesitas. Kelebihan protein dapat menimbulkan masalah lain terutama pada bayi. Kelebihan asam amino akan memberatkan ginjal dan hati yang harus memetabolisme dan mengeluarkan kelebihan nitrogen. Kelebihan protein akan menimbulkan asidosis, dehidrasi, diare, kenaikan amoniak darah, kenaikan ureum darah, dan demam, Protein secara berlebihan tidak menguntungkan tubuh. Makanan yang tinggi proteinnya biasanya tinggi lemak sehingga dapat menyebabkan obesitas. Diet protein tinggi yang sering dianjurkan untuk menurunkan berat badan kurang beralasan. Kelebihan dapat menimbulkan masalah lain, terutama pada bayi. Kelebihan asam amino memberatkan ginjal dan hati yang harus memetabolisme dan mengeluarkan kelebihan nitrogen. Kelebihan protein akan menimbulkan asidosis, dehidrasi, diare, kenaikan amoniak darah, kenaikan ureum darah, dan demam. Ini dilihat pada bayi yang diberi susu skim atau formula dengan konsentrasi tinggi, sehingga konsumsi protein mencapai 6 g/kg BB. Batas yang dianjurkan untuk konsumsi protein adalah dua kali angaka kecukupan gizi (AKG) untuk protein.
24
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Adapun kesimpulan dari makalah ini yaitu: - protein adalah molekul makro yang mempunyai berat molekul antara lima ribu hingga beberapa juta. Protein terdiri atas rantai-rantai panjang asam amino yang terikat satu sama lain dalam ikatan peptida. - Penggolongan protein berdasarkan bentuknya yaitu 1) protein globular, 2) protein serabut (fibrous). Dan struktur protein terdiri ; protein primer, protein sekunder, protein tersier, dan protein kuartener. - Fungsi protein antara lain ; Sebagai biokatalisator (enzim, Sebagai protein transport, Sebagai pengatur pergerakan, Sebagai penunjang mekanis, Pertahanan tubuh dalam bentuk antibodi, Sebagai media perambatan impuls saraf, Sebagai pengendalian pertumbuhan. Dan pencernaan protein, yaitu dari mulut, lambung, dan usus halus. Metabolisme protein terdiri dari absorpsi dan transportasi protein, katabolisme protein, dan anabolisme protein. - Kekurangan protein menyebabkan ; Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100%
dari
Protein
-Keratin),
Kwasiorkor,
Hipotonus,
gangguan
pertumbuhan, hati lemak, marasmus dan berkibat kematian. Dan kelebihan protein menyebabkan ; akan memberatkan ginjal dan hati yang harus memetabolisme dan mengeluarkan kelebihan nitrogen. Kelebihan protein akan menimbulkan asidosis, obesitas, dehidrasi, diare, kenaikan amoniak darah, kenaikan ureum darah, dan demam. B. Saran Sebaiknya
dalam
mengkonsumsi
makanan
tidak
hanya
yang
mengandung protein saja tapi juga unsur yang lain harus dipenuhi agar dapat seimbang sehingga tidak menimbulkan kerugian bagi tubuh.
25
DAFTAR PUSTAKA
Sloane, Ethel. Anatomi Dan Fisiologi Untuk Pemula. jakarta: Penerbit Buku Kedokteran (EGC), 2003. Almatsier, Sunita. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama, 2009. Murray, Robert K. Daryl K. Granner. Victor W. Radwell. Biokimia Harper Edisi 27.Jakarta: Penerbit Buku Kedokeran (EGC), 2009.
26
