Tahukah anda, kandungan antara kuku Anda dan cula pada badak adalah sama? Yup keduanya disusun oleh salah satu makromolekul yang kita kenal sebagai protein. Tidak hanya itu, protein juga bermanfaat pada bagian tubuh lain anda, seperti pada peredaran darah, pada sistem pencernaan, sistem saraf, dan masih banyak lagi. Semua hal tentang protein akan dibahas pada artikel ini, termasuk struktur, fungsi, dan metode pengujiannya.
Pengertian Protein
Dalam bahasa sederhana, protein adalah polimer rantai panjang yang terdiri atas monomer-monomer berupa asam amino. Jika diibaratkan sebuah kalung mutiara, protein adalah keseluruhan kalung yang mengelilingi leher anda, sedangkan asam amino adalah satu butir mutiara. Ilustrasi tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Sementara itu, pengertian yang lebih lengkap dari protein adalah biomolekul besar yang terdiri dari satu atau lebih rantai panjang residu asam amino. Protein terdiri dari ratusan atau ribuan unit yang lebih kecil yang disebut asam amino, yang terikat satu sama lain dalam rantai panjang. Protein menjalankan beragam fungsi dalam organisme, termasuk mengkatalisis reaksi metabolisme, replikasi DNA, merespons rangsangan, memberikan struktur pada sel dan organisme, dan mengangkut molekul dari satu lokasi ke lokasi lain.
Struktur Protein
Protein tersusun atas beberapa asam amino yang berbeda. Namun asam amino memiliki struktur yang sama. Asam amino-asam amino ini dihubungkan oleh ikatan peptida untuk membentuk protein. Adapun struktur asam amino adalah sebagai berikut:
Ada sekitar 20 macam asam amino yang menyusun tubuh kita. Umumnya ada dua kelompok asam amino yang dibutuhkan oleh tubuh kita, yaitu:
- Asam amino essensial, adalah asam amino yang tidak dapat diperoleh dalam tubuh. Asam amino ini harus kita peroleh dari makanan yang kita konsumsi. Ada 9 asam amino yang termasuk asam amino essensial, diantaranya:
- Histidin : umumnya ditemukan di daging, ikan, unggas, kacang-kacangan, biji-bijian, dan biji-bijian
- Isoleucine : umumnya ditemukan di daging, ikan, unggas, telur, keju, lentil, kacang-kacangan, dan biji-bijian
- Leucine : umumnya terdapat di produk susu, kedelai, kacang-kacangan, dan polong-polongan
- Lysine : umumnya terdapat pada daging, telur, kedelai, kacang hitam, quinoa, dan biji labu
- Methionine : umumnya terdapat pada telur, kacang-kacangan, dan biji-bijian
- Phenylalanine : umumnya terdapat pada susu, daging, unggas, kedelai, ikan, kacang-kacangan, dan kacang-kacangan
- Threonine : umumnya terdapat di keju cottage dan bibit gandum
- Tryptophan : umumnya terdapat pada makanan berprotein tinggi, termasuk bibit gandum, keju cottage, ayam, dan kalkun
- Valine : umumnya terdapat pada kedelai, keju, kacang tanah, jamur, biji-bijian, dan sayuran.
- Asam amino non-essensial, yaitu asam amino yang dapat diproduksi sendiri oleh tubuh.
Berdasarkan strukturnya, protein dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu :
- Protein Primer
Merupakan bentuk sederhana dari protein, yang berupa rantai lurus seperti kalung mutiara
- Protein Sekunder
Protein mulai membentuk kumparan seperti pada gambar. Bentuknya dipengaruhi ikatan hidrogen dari masing-masing asam amino. Umumnya ada dua bentuk protein sekunder, yaitu alfa heliks dan beta heliks. Alfa helix cenderung berbentuk seperti kumparan, sedangkan beta helix cenderung rata.
- Protein Tersier
Adalah bentuk tiga dimensi dari protein. Walau terlihat berantakan, bentuk ini didukung oleh ikatan ikatan antar gugus pada asam amino dan membuat protein menjadi kokoh. Asam amino bersifat amfoterik, artinya dapat bersifat asam atau basa. Struktur ini dapat menentukan sifat asam-basa dari protein.
- Protein Quartener
Bentuk protein ini adalah bentuk paling kompleks dari protein.
Berbagai Jenis Protein
Ada sekitar 10 ribu jenis protein yang terdapat dalam tubuh kita. Protein tersebut memiliki fungsinya masing-masing. Pada artikel ini, akan dijelaskan beberapa jenis protein yang umum dikenal dan bermanfaat untuk tubuh kita. Berikut adalah beberapa jenis protein dan manfaatnya :
- Pertumbuhan dan Perbaikan
Tubuh kita selalu tumbuh dan berkembang setiap harinya. Namun semakin berkembang kita, semakin banyak variasi protein yang dibutuhkan oleh tubuh kita. Khususnya orang hamil dan atlet, atau orang pasca operasi mereka butuh lebih banyak protein untuk memulihkan diri.
- Mempercepat reaksi kimia
Protein berbentuk enzim banyak membantu reaksi kimia, baik dalam tubuh ataupun diluar tubuh, untuk melakukan tugasnya masing-masing. Salah satu contohnya adalah enzim amilase, yang berperan dalam mempercepat penguraian amilum menjadi gula yang lebih sederhana
- Berperan sebagai pembawa pesan
Protein juga dapat berperan sebagai hormon, yang dapat mengirimkan sinyal apabila sesuatu terjadi pada tubuh. Sebagai contoh : hGH (human growth hormone) yang menstimulasi pertumbuhan jaringan, termasuk tulang
- Memberikan bentuk tubuh
Protein seperti kolagen dan keratin dapat memberikan bentuk pada tubuh kita, seperti kolagen pada telinga yang membuat kita memiliki daun telinga. Dan keratin yang membuat kita memiliki kuku. Keratin juga yang memberikan bentuk pada cula badak.
- Menyeimbangkan pH
Protein dapat bertindak sebagai sistem penyangga, yang membantu tubuh Anda mempertahankan nilai pH yang tepat dari darah dan cairan tubuh lainnya. Seperti contohnya hemoglobin yang mengikat sedikit asam untuk menstabilkan pH pada darah.
- Menyeimbangkan Fluida dalam Tubuh
Protein dalam darah juga berfungsi untuk menjaga keseimbangan cairan antara darah dan jaringan di sekitarnya. Seperti contoh albumin dan globulin yang menarik dan menahan air sehingga kandungan air dalam darah tidak berlebih
- Meningkatkan Kekebalan Tubuh
Protein dapat membentuk antibodi untuk melindungi tubuh dari benda asing, seperti bakteri dan virus penyebab penyakit.
- Mengantar dan Menyimpan Nutrisi
Beberapa protein mengangkut nutrisi ke seluruh tubuh, sementara yang lain menyimpannya. Sebagai contoh, hemoglobin berperan mengantar oksigen dan karbon dioksida. Dan ferritin membantu menyimpan zat besi untuk tubuh.
- Menyediakan energi
Protein mengandung 4 kalori/gram. Hal ini menyebabkan protein dapat berfungsi sebagai sumber energi yang berharga tetapi hanya dalam situasi puasa, olahraga yang melelahkan, atau asupan kalori yang tidak memadai.
- Untuk Perlindungan
Beberapa hewan seperti banteng dan badak memiliki protein untuk pertahanan diri mereka. Protein tersebut adalah keratin yang terdapat pada tanduk banteng dan cula badak.
Metode Pengujian Protein
Ada berbagai macam metode yang dapat digunakan untuk mendeteksi protein, diantaranya :
- Uji Biuret
Pengujian protein yang pertama adalah dengan menggunakan uji biuret. Uji biuret adalah uji kimia yang digunakan untuk menentukan keberadaan ikatan peptida dalam suatu zat. Metode ini didasarkan pada reaksi biuret di mana struktur peptida yang mengandung setidaknya dua ikatan peptida menghasilkan warna ungu ketika diolah dengan CuSO4.
Dengan adanya larutan basa, ion Cu2+ berwarna biru dapat membentuk kompleks dengan ikatan peptida karena peptida memiliki pasangan elektron bebas dalam nitrogen dan oksigen air. Ion Cu2+ akan bereaksi dengan oksigen karbonil (C=O) dan nitrogen amida (= NH) dari ikatan peptida. Setelah kompleks ini terbentuk, larutan berubah dari biru menjadi ungu. Semakin pekat warna ungu, semakin tinggi jumlah kompleks peptida-tembaga. Reaksi terjadi pada senyawa apa pun yang mengandung setidaknya dua H2N-C, H2N-CH2-, H2N-CS- atau kelompok serupa yang bergabung bersama secara langsung atau melalui atom karbon atau nitrogen. Satu ion tembaga mungkin akan terikat dengan 6 hubungan peptida terdekat melalui ikatan koordinat. Intensitas warna berbanding lurus dengan jumlah ikatan peptida yang ada dalam molekul protein yang bereaksi dan juga jumlah molekul protein yang ada dalam sistem reaksi.
Reagen Biuret adalah larutan yang terdiri dari natrium hidroksida (NaOH) atau kalium hidroksida (KOH), CuSO4, dan kalium natrium tartrat. Natrium hidroksida dan Kalium hidroksida menyediakan sifat alkali reagen dan kalium natrium tartrat ditambahkan ke chelat untuk menstabilkan ion Cu2+ dalam larutan atau untuk mempertahankan kelarutannya dalam larutan alkali. Lebih jelasnya terkait uji biuret bisa dilihat pada video berikut :
- Uji Xanthoproteic
Uji Xanthoproteic didasarkan pada reaksi antara gugus aromatik dalam asam amino dengan HNO3 pekat dengan pemanasan untuk menghasilkan turunan nitro yang berwarna kuning pekat. Pada penambahan basa, residu berubah menjadi oranye karena adanya pembentukan garam dari bentuk tautomer dari senyawa nitro. Asam amino yang mengandung cincin benzen seperti fenilalanin tidak memberikan uji positif untuk uji ini karena gugus fenil dalam fenilalanin sangat stabil, dan tidak bereaksi dengan asam nitrat dalam kondisi uji ini. Namun, fenilalanin mungkin memberikan hasil positif setelah periode pemanasan yang lama. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada video berikut :
- Uji Ninhydrin
Uji ninhydrin ini didasarkan pada dua molekul ninhydrin (2,2-dihydroxyindane-1,3-dione) yang bereaksi dengan asam alfa-amino bebas untuk menghasilkan warna ungu tua atau biru yang dikenal sebagai ungu Ruhemann. Dalam reaksi ini, ninhydrin bertindak sebagai agen pengoksidasi dan menyebabkan deaminasi dan dekarboksilasi asam amino pada suhu tinggi.
Reaksi ini kemudian diikuti dengan kondensasi antara molekul ninhydrin yang tereduksi, amonia yang dilepaskan, dan molekul kedua ninhydrin. Pada akhir reaksi, terbentuk kompleks diketohydrin yang memiliki warna ungu tua. Dalam asam amino seperti prolin dan hidroksiprolin, tes ini menghasilkan garam iminium, yang berwarna kuning-oranye.
Demikian pula, protein dengan gugus amina bebas seperti asparagin, bereaksi dengan reagen ninhydrin untuk membentuk produk berwarna coklat. Intensitas kompleks yang terbentuk sebanding dengan konsentrasi asam amino dalam larutan. Intensitas warna, tergantung pada jenis asam amino yang ada. Lebih jelasnya dapat dilihat pada video berikut :
- Uji Lead Sulfide (Timbal)
Tes ini didasarkan pada prinsip deteksi sulfur dalam larutan dengan degradasi gugus S-H atau S-S dalam asam amino dalam kondisi basa kuat. Asam amino seperti sistein dan sistin melepaskan belerang di hadapan kondisi basa yang kuat pada suhu tinggi. Belerang kemudian bergabung dengan alkali (NaOH) untuk membentuk Na2. Na2S yang terbentuk bereaksi dengan timbal asetat untuk membentuk timbal sulfida, yang menghasilkan residu hitam. Agar reaksi berlangsung, ion belerang bebas harus ada di dalam medium. Lebih jelasnya bisa dilihat dalam video :
Kesimpulan
Protein merupakan rantai polimer panjang yang terdiri atas banyak asam amino. Ada 20 jenis asam amino yang menyusun asam amino, beberapa asam amino dapat diproduksi dalam tubuh dan sisanya diperoleh dari makanan. Dalam tubuh kita, terdapat 10 ribu protein yang memiliki fungsinya masing-masing, seperti untuk pertumbuhan, perbaikan, mempercepat reaksi, imunitas, menjaga kestabilan, dll. Protein dapat diuji dengan berbagai metode pengujian diantaranya uji biuret, uji xanthoproteic, Uji Lead Sulfide dan uji ninhydrin.
Contoh Soal
- Pernyataan berikut merupakan kegunaan makromolekul dalam tubuh.
- Sumber energi utama bagi tubuh.
- Pembentuk antibodi terhadap racun yang masuk dalam tubuh.
- Sebagai cadangan energi bagi tubuh.
- Menyeimbangkan suhu tubuh.
- Biokatalis pada proses metabolisme.
Pasangan yang merupakan kegunaan dari protein adalah ….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (5)
D. (3) dan (4)
E. (3) dan (5)
Pembahasan
Kegunaan protein bagi tubuh antara lain:
- membangun jaringan tubuh baru serta mengganti jaringan yang rusak,
- sebagai biokatalis, pengangkut, dan pelindung, [no.5 benar]
- mengatur metabolisme tubuh,
- menjaga keseimbangan antara asam dan basa serta keseimbangan cairan dalam tubuh, serta
- berperan sebagai enzim untuk mempercepat reaksi biologis,
- menangkal radikal bebas dan zat-zat asing yang masuk dalam tubuh. [no. 2 benar]
Adapun sumber energi utama adalah fungsi dari karbohidrat, cadangan energi fungsi dari lemak, sedangkan penyeimbang suhu tubuh fungsi dari hipotalamus yang berkoordinasi dengan keringat dan kulit.
Jawaban : C
2. Suatu bahan makanan diuji dengan:
- pereaksi biuret terbentuk warna ungu
- pereaksi xantoproteat terbentuk warna jingga
Berdasarkan hasil uji tersebut dapat disimpulkan bahan makanan tersebut mengandung ….
| Zat | Jenis Kandungan | |
| A. B. C. D. E. | protein protein protein karbohidrat karbohidrat | sistein fenil alanin metionin glukosa glikogen |
Pembahasan
Penjelasan tentang senyawa uji bahan makanan tersebut adalah sebagai berikut:
- Pereaksi Biuret digunakan untuk mengetahui adanya ikatan peptida dalam suatu zat uji. Adanya ikatan peptida mengidentifikasikan adanya kandungan protein dalam zat tersebut. Reaksi positif uji Biuret ditunjukkan dengan terbentuknya warna ungu atau merah muda. [opsi D dan E salah]
- Pereaksi Xantoproteat digunakan untuk menunjukkan adanya gugus fenil (cincin benzena) dalam suatu protein. Reaksi positif ditunjukkan dengan adanya warna kuning yang kemudian menjadi jingga. [opsi B benar]
Jadi, berdasarkan hasil uji tersebut dapat disimpulkan bahan makanan tersebut mengandung protein yang mengandung fenil alanin.
Jawaban : B
Referensi
[1] https://microbenotes.com/ninhydrin-test/ diakses pada tanggal 18 Desember 2020
[2] Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. 2002. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science
[3] https://www.healthline.com/nutrition/functions-of-protein#TOC_TITLE_HDR_11 diakses pada tanggal 18 Desember 2020
[4] https://medlineplus.gov/ency/article/002222.htm#:~:text=Essential%20amino%20acids%20cannot%20be,threonine%2C%20tryptophan%2C%20and%20valine. Diakses pada tanggal 18 Desember 2020
[5] https://www.medicalnewstoday.com/articles/324229#incorporating-essential-amino-acids-into-the-diet Diakses pada tanggal 18 Desember 2020
[6] https://microbenotes.com/xanthoproteic-test/ Diakses pada tanggal 18 Desember 2020
[7] https://microbenotes.com/biuret-test-for-protein/ Diakses pada tanggal 18 Desember 2020
[8] https://lubrizolcdmo.com/technical-briefs/protein-structure/#primary-structure Diakses pada tanggal 18 Desember 2020
[9] https://microbenotes.com/lead-sulfide-test/ Diakses pada tanggal 18 Desember 2020