DENATURASI PROTEIN
Disusun oleh :
Matias Dwiangga Vinesian
NPM. 2009340020
Jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan
Fakultas Teknologi Industri Pertanian
Universitas Sahid Jakarta
2010
KATA PENGANTAR
Makalah Denaturasi Protein ini dibuat sebagai hasil tugas mata kuliah Biokimia Pangan. Secara umum, makalah ini mengulas tentang Protein, dimulai dari definisi protein dan peptida, fungsi bilogi protein, struktur protein, penyebab denaturasi protein, sampai dengan proses terjadinya denaturasi protein.
Puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Tuhan Yesus Kristus karena atas karunia-Nya penyusun dapat menyelesaikan laporan ini tepat pada waktunya dan tidak lupa penyusun mengucapkan terima kasih kepada :
- Ibu Giyatmi selaku dosen mata kuliah Biokimia Pangan Universitas Sahid.
- Rekan – rekan R&D PT. Nutrifood Indonesia.
- Rekan – rekan mahasiswa Teknologi Pangan Universitas Sahid.
- Orang tua dan keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan moril dan materiil yang tidak terhingga.
Penyusun sangat menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh sebab itu diharapkan adanya saran dan kritik yang membangun untuk perbaikan makalah ini di masa yang akan datang.
Akhirnya penyusun mengharapkan agar makalah ini dapat bermanfaat untuk menambah wawasan dan keterampilan pembaca sebidang ilmu dan menambah kemajuan ilmu pengetahuan pembaca umumnya.
Bogor, Oktober 2010
Penyusun,
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.. i
DAFTAR ISI. ii
DAFTAR TABEL.. iii
DAFTAR GAMBAR.. iv
BAB I. PENDAHULUAN.. 1
BAB II. ISI. 2
A. Definisi Protein. 2
B. Fungsi Biologi Protein. 3
1) Enzim.. 4
2) Protein Transport 4
3) Protein Nutrient dan Penyimpan. 4
4) Protein Kontraktil dan Motil 5
5) Protein Struktural 5
6) Protein Pertahanan. 5
7) Protein Pengatur 6
C. Struktur Protein. 6
1) Struktur Primer 6
2) Struktur Sekunder 7
4) Struktur Kuartener 8
D. Denaturasi Protein. 9
BAB III. SIMPULAN.. 12
DAFTAR PUSTAKA.. 13
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Penggolongan Protein berdasarkan Fungsi Biologi 3
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur Alfa-Heliks. 7
Gambar 2. Ikatan yang memantapkan struktur sekunder dan tersier protein. 8
Gambar 3. Sketsa proses denaturasi protein. 9
BAB I
PENDAHULUAN
Protein merupakan salah satu makromolekul yang amat penting di dalam metabolisme makhluk hidup, karena zat ini di samping berfungsi sebagai bahan bakar di dalam tubuh juga berfungsi sebagai zat pembangun dan pengatur. Protein adalah sumber asam-asam amino yang menganddung unsur C, H, O, dan N yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidrat. Molekul protein mengandug pula fosfor, belerang, dan ada jenis protein yang mengandung unsure logam seperti besi dan tembaga.
Di dalam tubuh manusia tejadi siklus protein, artinya protein dipecah menjadi komponen yang lebih kecil yaitu asam amino dan/atau peptide. Terjadi juga sintesis protein baru untuk mengganti yang lama. Praktis tidak ada sebuah molekul protein pun yang disintesis untuk dipakai seumur hidup. Protein dapat mengalami kerusakan yang biasa disebut dengan denaturasi protein. Denaturasi protein terjadi bila susunan ruang atau rantai polipeptida suatu molekul protein berubah. Sebagian besar protein globuer mudah mengalami denaturasi. Jika ikatan-ikatan yang membentuk konfigurasi molekul tersebut rusak, molekul akan mengembang. Kadang-kadang perubahan ini memang dikehendaki dalam pengolahan makanan, tetapi sering pula dianggap merugikan sehingga perlu dicegah.
BAB II
ISI
- Definisi Protein
Protein adalah makromolekul yang paling berlimpah di dalam sel makhluk hidup dan merupakan 50% atau lebih berat kering sel. Protein ditemukan di dalam semua sel dan semua bagian sel. Protein juga amat bervariasi; ratusan jenis yang berbeda dapat ditemukan dalam satu sel. Tambahan lagi, protein memiliki berbagai peran biologis karena protein merupakan instrument molekuler yang mengekspresikan informasi genetik.
Kunci struktur ribuan protein yang berbeda-beda adalah gugus pada molekul unit pembangun protein yang relative sederhana. Semua protein, baik yang berasal dari bakteri yang paling tua atau yang berasal dari bentuk kehidupan tertinggi, dibangun dari rangkaian dasar yang sama dari 20 asam amino yang berikatan kovalen dalam urutan yang khas. Karena masing-masing asam amino mempunyai rantai samping yang khusus, yang memberikan sifat kimia masing-masing individu, kelompok 20 unit pembangun ini dapat dianggap sebagai abjad struktur protein.
Peptida adalah rantai asam amino. Dua molekul asam amino dapat diikat secara kovalen melalui suatu ikatan amida substitus, yang disebut ikatan peptida menghasilkan suatu dipeptida. Ikatan seperti ini dibentuk dengan menarik unsur H2O dari gugus karboksil suatu asam amino dan gugus α-amino dari molekul lain, dengan reaksi kondensasi yang kuat. Tiga asam amino dapat disatukan oleh dua ikatan peptida dengan cara yang sama membentuk suatu tripeptida; tetrapeptida; dan pentapeptida. Jika terdapat banyak asam amino yang tergabung dengan cara demikian, struktur yang dihasilkan dinamakan polipeptida. Peptida dengan panjang yang bermacam-macam dibentuk oleh hidrolisa sebagian dari rantai polipepida yang panjang dari protein, yang dapat mengandung ratusan asam amino.
- Fungsi Biologi Protein
Kita dapat mengidentifikasi beberapa golongan protein berdasarkan peranan biologi masing-masing.
| Golongan | Contoh |
| Enzim | Ribonuklease |
| Tripsin | |
| Protein Transport | Hemoglobin |
| Albumin Serum | |
| Mioglobin | |
| β1 Lipoprotein | |
| Protein Nutrient & Penyimpanan | Gliadin (gandum) |
| Ovalbumin (telur) | |
| Kasein (susu) | |
| Feritin | |
| Protein Kontraktil & Motil | Aktin |
| Miosin | |
| Tubulin | |
| Dynein | |
| Protein Struktural | Keratin |
| Fibroin | |
| Kolagen | |
| Elastin | |
| Proteoglikan | |
| Protein Pertahanan | Antibodi |
| Fibrinogen | |
| Trombin | |
| Toksin Botulinus | |
| Toksin Difteri | |
| Bisa ular | |
| Risin | |
| Protein Pengatur | Insulin |
| Hormon Tubuh | |
| Kortikotropin | |
| Resepsor |
Tabel 1. Penggolongan Protein berdasarkan Fungsi Biologi
1) Enzim
Protein yang paling bervariasi dan mempunyai kekhususan tinggi adalah protein yang mempunyai aktivitas katalisa, yakni enzim. Hampir semua reaksi biomolekul organic di dalam sel dikatalisa oleh enzim. Lebih daro 2000 jenis enzim, masing-masing dapat mengkatalisa reaksi kimia yang berbeda, telah ditemukan di dalam berbagai bentuk kehidupan.
2) Protein Transport
Protein transport di dalam plasma darah mengikat dan membawa molekul atau ion spesifik dari satu organ ke organ lain. Hemoglobin dalam sel darah merah mengikat oksigen ketika darah melalui paru-paru, dan membawa oksigen itu ke jaringan periferi. Di sini oksigen dilepaskan untuk melangsungkan oksidasi nutrient yang menghasilkan energi. Plasma darah mengandung lipoprotein, yang membawa lipid dari hati ke organ lain. Protein transport lain terdapat di dalam membran sel dan menyesuaikan strukturnya untuk mengikat dan membawa glukosa, asam amino, dan nutrient lain melalui membran menuju ke dalam sel.
3) Protein Nutrient dan Penyimpan
Biji berbagai tumbuhan menyimpan protein nutrient yang dibutuhkan untuk pertumbuhan embrio tanaman. Terutama contoh yang dikenal adalah biji dari gandum, jagung, dan beras. Ovalbumin, protein utama putih telur, dan kasein protein utama susu merupakan contoh lain dari
protein nutrient. Ferritin jaringan hewan merupakan protein penyimpan besi.
4) Protein Kontraktil dan Motil
Beberapa protein memberikan kemampuan kepada sel dan organism untuk berkontraksi, mengubah bentuk, dan bergerak. Aktin dan miosin adalah potein filamen yang berfungsi di dalam sel kontraktil otot kerangka dan juga di dalam banyak sel bukan otot.. contoh lain adalah tubulin, protein pembentuk mikrotubul. Mikrotubul merupakan komponen penting dari flagella dan silia yang dapat menggerakan sel.
5) Protein Struktural
Banyak protein yang berperan sebagai filamen, kabel, atau lembaran penyanggah untuk memberikan struktur biologi kekuatan atau proteksi. Komponen utama dari urat dan tulang rawan adalah protein serabut kolagen, yang mempunyai daya tenggang yang amat tinggi. Hampir semua komponen kulit adalah kolagen murni. Persendian mengandung elastin, suatu protein struktural yang mampu meregang ke dua dimensi. Rambut, kuku, bulu burung/ayam terdiri dari protein tidak larut yang liat, keratin. Komponen utama serat sutra dan jaring laba-laba adalah fibroin.
6) Protein Pertahanan
Banyak protein yang mempertahankan organisme dalam melawan serangan oleh spesies lain atau melindungi organism tersebut dari luka. Imunoglobulin atau antibodi pada vertebrata adalah protein khusus yang dibuat oleh limposit yang dapat mengenali dan mengendapkan atau menetralkan serangan bakteri, virus, atau protein asing dari spesies lain. Fibrinogen dan trombin, merupakan protein penggumpal darah yang menjaga kehilangan darah jika pembuluh darah terluka. Bisa ular, toksin bakteri, dan protein tumbuhan beracun seperti risin juga berfungsi di dalam pertahanan tubuh.
7) Protein Pengatur
Beberapa protein membantu mengatur aktivitas seluler atau fisiologi. Di antara jenis ini terdapat sejumlah hormon, seperti insulin, yang mengatur metabolisme gula dan kekurangannya yang menyebabkan diabetes, hormon pertumbuhan dari pituitary dan hormon paratroid, yang mengatur transport Ca2+ dan fosfat. Protein pengatur lain yang disebut represor mengatur biosintesa enzim oleh sel bakteri.
- Struktur Protein
Secara teoritik dari 20 jenis asam amino yang tedapat di alam dapat dibentuk protein dengan jenis yang tidak terbatas. Namun diperkirakan hanya sekitar 2000 jenis protein yang terdapat di alam. Para ahli pangan sangat tertarik pada protein, karena struktur dan sifatnya yang diamankan untuk berbagai keperluan. Struktur protein ternyata dapat dibagi menjadi beberapa bentuk, yaitu : struktur primer, sekunder, tersier, dan kuartener.
1) Struktur Primer
Susunan linear asam amino dalam protein merupakan struktur primer. Susunan tersebut merupakan rangkaian unik dari asam amino yang menentukan sifat dasar dari berbagai protein, dan secara umur menentukan bentuk struktur sekunder dan tersier. Bila protein banyak mengandung asam amino dengan gugus hidrofobik, daya kelarutan dalam air kurang baik dibandingkan dengan protein yang banyak mengandung asam amino dengan gugus hidrofil.
2) Struktur Sekunder
Bila hanya struktur primer yang ada di dalam protein, maka molekul protein tersebut akan merupakan bentuk yang sangat panjang dan tipis. Struktur tersebut memungkinkan banyak sekali terjadi reaksi dengan senyawa lain, yang kenyataannya hal tersebut tidak terjadi di alam. Dalam kenyataannya struktur protein biasanya merupakan polipeptida yang berlipat-lipat; merupakan bentuk tiga dimensi dengan cabang-cabang rantai polipeptidanya tersusun saling berdekatan, struktur yang demikian disebut struktur sekunder.
Contoh bahan yang memiliki struktur ini adalah bentuk α-heliks pada benang wol, bentuk lipatan-lipatan pada molekul sutera, serta bentuk heliks pada kolagen. Dalam bentuk lipatan-lipatan, kerangka peptida protein mempunyai pola zig-zag dengan gugus R mencuat ke atas dan ke bawah. Struktur sekunder terdiri dari suatu rantai polipeptida.
Gambar 1. Struktur Alfa-Heliks
3) Struktur Tersier
Bentuk penyusunan bagian terbesar rantai cabang disebut struktur tersier. Artinya adalah susunan dari struktur sekunder yang satu dengan struktur sekunder yang lain. Contoh beberapa protein yang mempunya bentuk α-heliks dan bagian yang tidak terbentuk α-heliks. Biasanya bentuk-bentuk sekunder ini dihubungkan dengan ikatan hidrogen,
ikatan garam, interaksi hidrifobik, dan ikatan disulfida. Ikatan disulfida merupakan ikatan yang terkuat dalam mempertahankan struktur tersier protein. Ikatan hidrofobik terjadi anatara ikatan-ikatan nonpolar molekul-molekul, sedang ikatan garam ternyata tidak begitu penting peranannya terhadap struktur tersier molekul. Ikatan garam memiliki kecenderungan bereaksi dengan ion-ion lain di sekitar molekul.
Gambar 2. Ikatan yang memantapkan struktur sekunder dan tersier protein
Ket :
- Interaksi elektrostatik
- Ikatan hidrogen
- Interaksi hidrofobik
- Interaksi hidrofilik
- e. Ikatan disulfida
4) Struktur Kuartener
Struktur primer, sekunder, tersier umumnya hanya melibatkan satu rantai polipeptida. Tetapi bila struktur ini melibatkan beberapa polipeptida dalam membentuk suatu protein, maka disebut struktur kuartener. Pada umumnya ikatan-ikatan yang terjadi sampai terbentuknya protein sama dengan ikatan-ikatan yang terjadi pada struktur tersier.
- Denaturasi Protein
Denaturasi protein terjadi bila susunan ruang atau rantai polipeptida suatu molekul protein berubah. Sebagian besar protein globuer mudah mengalami denaturasi. Jika ikatan-ikatan yang membentuk konfigurasi molekul tersebut rusak, molekul akan mengembang. Kadang-kadang perubahan ini memang dikehendaki dalam pengolahan makanan, tetapi sering pula dianggap merugikan sehingga perlu dicegah.
Ada dua macam denaturasi, pengembangan polipeptida dan pemecahan protein menjadi unit yang lebih kecil tanpa disertai pengembangan molekul. Terjadinya kedua jenis denaturasi ini tergantung pada keadaan molekul. Yang pertama terjadi pada rantai polipeptida, sedangkan yang kedua terjadi pada bagian-bagian molekul yang tergabung dalam ikatan sekunder. Ikatan-ikatan yang dipengaruhi oleh proses denaturasi ini adalah : (a) ikatan hidrogen, (b) ikatan hidrofobik misalnya pada leusin, valin, fenilalanin, triptofan yang saling berdekatan membentuk suatu micelle dan tidak larut dalam air, (c) ikatan ionik antara gugus bermuatan (+) dan (-), (d) ikatan intramolukuler seperti yang tedapat pada gugus disulfida dalam sistin.
Gambar 3. Sketsa proses denaturasi protein
Denaturasi dapat diartikan suatu perubahan atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tersier, dan kuartener terhadap molekul protein, tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovalen. Karena itu denaturasi dapat pula diartikan suatu proses terpecahnya ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam, dan terbukanya lipatan molekul.
Pemekaran atau pengembangan lipatan molekul protein yang terdenaturasi akan membuka gugus reaktif yang ada pada rantai polipeptida, selanjutnya akan terjadi pengikatan kembali pada gugus reaktif yang sama atau berdekatan. Bia unit ikatan yang terbentuk cukup banyak sehingga protein tidak lagi terdispersi sebagai suatu koloid, maka protein tersebut mengalami koagulasi. Apabila ikatan-ikatan pada gugus-gugus reaktif protein tersebut menahan seluruh cairan, akan terbentuklah gel. Sedangkan bila cairan terpisah dari protein yang terkoagulasi itu, protein akan mengendap.
Protein yang terdenaturasi berkurang kelarutannya. Lapisan molekul protein bagian dalam yang bersifat hidrofobik berbalik ke luar, sedangakan bagian luar yang bersifat hidrofil terlipat ke dalam. Pelipatan atau pembalikan terjadi khususnya bila larutan protein telah mendekati pH isoelektrik, dan akhirnya protein akan menggumpal dan mengendap. Viskositas akan bertambah karena molekul mengembang dan menjadi asimetrik, demikian jua sudut putaran optik larutan protein akan meningkat. Enzim-enzim yang gugus prostetiknya terdiri dari protein akan kehilangan aktivitasnya sehingga tidak berfungsi lagi sebagai enzim yang aktif.
Denaturasi protein dapat dilakukan dengan berbagai cara yaitu oleh panas, pH ekstrim, bahan kimia, mekanik, beberapa pelarut organik seperti alkohol atau aseton, urea, deterjen, dan lain-lain. Masing-masing cara
mempunyai pengaruh yang berbeda-beda terhadap denaturasi protein. Senyawa kimia seperti urea dan garam guanidina dapat memecah ikatan hidrogen yang pada akhirnya menyebabkan denaturasi protein. Dengan cara tersebut, urea dan garam guanidina dapat memecah interaksi hidrofobik dan meningkatkan daya kelarutan gugus hidrofobik dalam air. Deterjen atau sabun dapat menyebabkan denaturasi protein karena senyawa ini dapat membentuk jembatan antara gugus hidrofobik dengan hidrofilik sehingga praktis terdenaturasi.
BAB III
SIMPULAN
Protein adalah makromolekul yang paling berlimpah di dalam sel makhluk hidup dan merupakan 50% atau lebih berat kering sel. Protein ditemukan di dalam semua sel dan semua bagian sel. Protein juga amat bervariasi; ratusan jenis yang berbeda dapat ditemukan dalam satu sel. Tambahan lagi, protein memiliki berbagai peran biologis karena protein merupakan instrument molekuler yang mengekspresikan informasi genetik. Protein memiliki beberapa fungsi biologi antara lain sebagai : enzim, protein transport, protein nutrient dan penyimpan, protein kontraktil dan motil, protein struktural, protein pertahanan, dan protein pengatur.
Protein memilki 4 struktur yaitu : struktur primer, sekunder, tersier, dan kuartener. Perubahan atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tersier, dan kuartener terhadap molekul protein, tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovalen disebut denaturasi protein. Karena itu denaturasi dapat pula diartikan suatu proses terpecahnya ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam, dan terbukanya lipatan molekul. Denaturasi protein dapat dilakukan dengan berbagai cara yaitu oleh panas, pH ekstrim, bahan kimia, mekanik, beberapa pelarut organik seperti alkohol atau aseton, urea, deterjen, dan lain-lain.
DAFTAR PUSTAKA
Maggy Thenawijaya, Lehninger. 1990. Dasar-Dasar Biokimia Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Winarno, F.G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta : PT. Gramedia Pusaka Utama.
matiasvinesian 