BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Protein (asal 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 sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam
struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Dalam kehidupan protein memegang peranan yang penting pula.
Proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik karena adanya enzim,
suatu protein yang berfungsi sebagai biokatalis.
Protein untuk manusia diperoleh dari makanan yang berasala
dari hewan atau tumbuhan.Protein yang berasal dari hewan disebut protein
hewani, sedangkan protein yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati.
1.2 Rumusan
Masalah
a. Bagaimana
struktur dari protein?
b. Apa
manfaat dari protein?
c. Bagaimana
proses sintesis protein?
d. Apa
akibat yang di timbulkan dari kekurang dan kelebihan protein?
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Struktur Protein
Struktur
tersier protein. Protein diatas memiliki banyak struktur sekunder beta-sheet dan alpha-helix yang
sangat pendek. Model dibuat dengan menggunakan koordinat dari Bank Data Protein
(nomor 1EDH).
Struktur protein dapat dilihat
sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat
dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat):
- Struktur Primer Protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida) (lihat gambar 1).. Frederick Sanger merupakan ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada protein, dengan penggunaan beberapa enzim protease yang mengiris ikatan antara asam amino tertentu, menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk dipisahkan lebih lanjut dengan bantuan kertas kromatografi. Urutan asam amino menentukan fungsi protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa translokasi asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut memicu mutasi genetik.
- Struktur Sekunder Protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Dua pola terbanyak adalah alpha helix dan beta sheet (lihat gambar 2). Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:
ü Alpha helix (α-helix,
"puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk
seperti spiral;
ü 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);
ü Beta-turn, (β-turn,
"lekukan-beta"); dan
ü Gamma-turn, (γ-turn,
"lekukan-gamma").
- Struktur Tersier Protein merupakan lipatan secara keseluruhan darirantai polipeptida sehingga membentuk struktur 3 dimensi tertentu (lihat gambar 3). Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener
- Struktur Kuartener Protein adalah struktur kuartener menggambarkan subunit-subunit yang berbeda dikemas bersama-sama membentuk struktur protein. Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin. Sebagai contoh adalah molekul hemoglobin manusia yang tersusun atas 4 subunit.
Struktur primer protein bisa
ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis protein dengan asam kuat
(misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan
instrumenamino acid analyzer, (2) analisis sekuens dari ujung-N dengan
menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari digesti dengan
tripsin dan spektrometri massa, dan (4) penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.
Struktur sekunder bisa ditentukan
dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism (CD)
dan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua
absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak
negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari
protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I
dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi,
komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum
inframerah.
Struktur protein lainnya yang juga
dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino.
Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein
yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di
dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan
menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila
struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka
fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah
yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener.
Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein
tersebut tidak fungsional.
(Anonymous
a,2012)
2.2 Manfaat Protein
Manfaat protein bagi
tubuh kita sangatlah banyak. Protein sangat mempengaruhi proses pertumbuhan
tubuh kita. Diantara manfaat protein tersebut adalah sebagai berikut:
- Sebagai enzim. Protein memiliki peranan yang besar untuk mempercepat reaksi biologis.
- Sebagai alat pengangkut dan penyimpan. Protein yang terkandung dalam hemoglobin dapat mengangkut oksigen dalam eritrosit. Protein yang terkandung dalam mioglobin dapat mengangkut oksigen dalam otot.
- Untuk Penunjang mekanis. Salah satu protein berbentuk serabut yang disebut kolagen memiliki fungsi untuk menjaga kekuatan dan daya tahan tulang dan kulit.
- Sebagai Pertahanan tubuh atau imunisasi Pertahanan tubuh. Protein ini biasa digunakan dalam bentuk antibodi.
- Sebagai Media perambatan impuls syaraf.
- Sebagai Pengendalian pertumbuhan.
(Anonymous b,2012)
2.3 Proses Sintesis
Protein
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 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 DNA transkripsi. Kemudian karena hasil transkripsi
di proses lebih lanjut di ribosom atau retikulum endoplasma, disebut sebagai translasi.
Sintesis protein
merupakan proses terbentuknya protein yang terdiri dari 2 tahap yaitu tahap
transkripsi dan tahap translasi. Tahap transkripsi adalah tahap dimana pada
saat pembentukan mRNA di dalam nukleus dari DNA template dengan dibantu oleh
enzim polimerase. Tahap translasi adalah tahap dimana mRNA keluar dari inti sel
dan bertemu dengan tRNA lalu dibantu oleh Ribosom yang terdiri dari sub unit
besar dan sub unit kecil. Sekarang kita akan membahas satu persatu proses luar
biasa itu yang ada didalam setiap sel tubuh kita.
TRANSKRIPSI
Transkripsi
merupakan pembentukan/sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, sehingga terjadi
proses pemindahan informasi genetik dari DNA ke RNA. Fungsi ini disebut fungsi heterokatalis
DNA karena DNA mampu mensintesis senyawa lain yaitu RNA. Sebuah rantai DNA
digunakan untuk mencetak rantai tunggal mRNA dengan bantuan enzim polimerase.
Enzim tersebut menempel pada kodon permulaan, umumnya adalah kodon untuk asam
amino metionin. Pertama-tama, bberpisah. Salah satu polinukleotida berfungsi
sebagai pencetak atau sense, yang lain sebagai
gen atau antisense. Misalnya
pencetak memiliki urutan basa G-A-G-A-C-T, dan yang berfungsi sebagai gen
memiliki urutan basa komplemen C-T-C-T-G-A. Karena pencetaknya G-A-G-A-C-T,
maka RNA hasil cetakannya C-U-C-U-G-A. Jadi, RNA C-U-C-U-G-A merupakan hasil
kopian dari DNA C-T-C-T-G-A (gen), dan merupakan komplemen dari pencetak.
Proses transkripsi ini terjadi di dalam inti sel (nukleus). DNA tetap
berada di dalam nukleus, sedangkan hasil transkripsinya dikeluarkan dari
nukleus menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom. Ini dimaksudkan agar gen
asli tetap terlindung, sementara hasil kopinya ditugaskan untuk melaksanakan
pesan-pesan yang dikandungnya. Jika RNA rusak, akan segera diganti dengan hasil
kopian yang baru
1.
Inisiasi (permulaan)
Daerah DNA di
mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut sebagai promoter.
Suatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai, juga
menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai
cetakan.
2.
Elongasi (pemanjangan)
Saat RNA
bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka untaian heliks ganda DNA dengan bantuan
enzim polimerase, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari
cetakan DNA-nya.
Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA
yang disebut terminator. Terminator
yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang berfungsi sebagai kodon
terminasi (kode stop) yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi
biasanya berhenti tepat pada akhir kodon terminasi, yaitu ketika polimerase
mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel
eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di
dalam mRNA. Pada titik yang jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida, mRNA ini
dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut.
TRANSLASI
Translasi adalah proses penerjemahan kode genetik oleh tRNA ke dalam
urutan asam amino. Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi)
yaitu inisiasi, elongasi,
dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan
faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses
translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah
energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu
molekul yang mirip dengan ATP.
1.
Inisiasi
Tahap
inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang
memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom.
mRNA yang keluar dari nukleus menuju sitoplasma didatangi oleh ribosom,
kemudian mRNA masuk ke dalam “celah” ribosom. Ketika mRNA masuk ke ribosom,
ribosom “membaca” kodon yang masuk. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan
basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk
mebaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal
sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk satu, di mana tusuknya adalah
“mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”. Dengan demikian, proses pembacaan kodon
dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal
kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang.
tRNA masuk ke celah ribosom.
Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik
antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit
ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal.
2.
Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan
satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Ribosom terus bergeser agar
mRNA lebih masuk, guna membaca kodon II. Misalnya kodon II UCA, yang segera
diterjemahkan oleh tRNA berarti kodon AGU sambil membawa asam amino serine. Di
dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan serine
membentuk dipeptida.
Ribosom terus bergeser, membaca kodon III. Misalkan kodon III GAG, segera
diterjemahkan oleh antikodon CUC sambil membawa asam amino glisin. tRNA
tersebut masuk ke ribosom. Asam amino glisin dirangkaikan dengan dipeptida yang
telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian seterusnya proses
pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribobom, yang diterjemahkan ke
dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi polipeptida.
Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon
molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA
yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi
kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar
berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang
menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.
3.
Terminasi
Tahap akhir
translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai
ribosom. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak
mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sinyal untuk menghentikan
translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi protein. (Desy,2012)
2.4 Kekurangan dan Kelebihan
Protein
Kekurangan
Protein
Protein pada bagian tubuh tanaman
terdapat hampir dalam seluruh bagian tubuh tumbuhan. Protein ditemukan pada
daun muda dan pada bagian tubuh lainnya seperti polong, dan buah. Tumbuhan
menyerap unsur-unsur hara dalam tanah
melalui akar dan disalurkan keseluruh bagian tanaman sampai ke daun sehingga
tumbuhan membentuk protein dan melakukan perombakan (proses katabolisme).
Nitrogen berperan dalam pembentukan sel, jaringan, dan organ tanaman. Ia
berfungsi sebagai sebagai bahan sintetis klorofil, protein, dan asam amino.
Karena itu kehadirannya dibutuhkan dalam jumlah besar, terutama saat
pertumbuhan vegetatif. Dalam unsur-unsur tersebut mengandung unsure Nitrogen
yang merupakan unsure pembentuk pada protein. Unsur Nitrogen yang terdapat pada
protein adalah 16% dari protein tersebut. Yang banyak tersimpan pada pucuk dan
daun muda. Dan masih banyak lagi unsur-unsur yang merupakan pembentuk dari
protein yang tersedia pada tumbuhan.
Kekurangan Protein pada manusia:
§
Yang paling buruk ada yang disebut dengan Kwasiorkor, penyakit kekurangan
protein. Biasanya pada anak-anak kecil yang menderitanya, dapat dilihat
dari yang namanya busung
lapar,
yang disebabkan oleh filtrasi air di dalam pembuluh darah sehingga
menimbulkan odem.Simptom yang lain dapat dikenali
adalah:
§
Gangguan Pertumbuhan
Kekurangan Protein pada tumbuhan:
Pada tumbuhan protein dapat dilihat dari kandungan Nitrogen
pada tumbuhan. Kandungan Nitrogen merupakan unsur yang dominan mempengaruhi
pertumbuhan tanaman tersebut. Sehingga tanaman sangat memerlukan Nitrogen untuk
pembentukan protein pada tanaman dan apabila kekurangan Nitrogen dapat
diartikan sebagai kekurangan protein. Jadi, kekurangan protein pada tanaman
sama dengan kekurangan Nitrogen karena pada tanaman terdapat 16% Nitrogen
penyusun protein. Kekurangan protein pada tanaman dapat menyebabkan :
a. Pertumbuhan tanaman lambat ,
kerdil dan lemah.
b. Daun menguning karena kekurangan klorofil. Lebih
lanjut mengering dan rontok.
c. Tulang-tulang di bawah permukaan
daun muda tampak pucat.
d. Produksi bunga dan biji rendah.
e. Jaringan tanaman mengering dan
mati,
f. Tanaman akan mati atau kering
apabila tidak diatasi
Kelebihan Protein Bagi Manusia :
- Sumber energi
- Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan
- Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi
- Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel
Kelebihan
Protein Bagi Tanaman :
·
Kualitas buah menurun.
·
Menyebabkan rasa pahit (spt pada buah timun).
·
Produksi menurun,
·
Daun lebat dan pertumbuhan vegetative yang cepat,
·
Menyebabkan keracunan pada tanaman,
(Anonymous
a,2012)
DAFTAR PUSTAKA
2012
Anonymous
b. 2012. Manfaat Protein. http://www.kesehatan123.com/2418/protein/
Di akses 29 Mei 2012
Di akses 30 Mei 2012
terimakasih atas informasinya....
BalasHapus