Reaksi-Reaksi Spesifik Pada Protein

REAKSI-REAKSI SPESIFIK PADA PROTEIN

Kata protein berasal dari protos atau proteos yang pertama atau utama. Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel hewan atau manusia. oleh karena sel itu  merupakan pembentuk tubuh kita, maka protein yang terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan dan pertumbuhan tubuh (Poedjiadi, 1994).

Protein adalah molekul penyusun tubuh kita yang terbesar setelah air. Hal ini mengindikasikan pentingnya protein dalam menopang seluruh proses kehidupan dalam tubuh. Dalam kenyataannya, memang kode genetik yang tesimpan dalam rantaian DNA digunakan untuk membuat protein, kapan, dimana dan seberapa banyak. Protein berfungsi  sebagai penyimpan dan  pengantar  seperti  hemoglobin yang memberikan warna merah pada sel darah merah kita, bertugas mengikat oksigen dan membawanya ke bagian tubuh yang memerlukan.

            Selain itu juga menjadi penyusun tubuh, "dari ujung rambut sampai ujung kaki", misalnya keratin di rambut yang banyak mengandung asam amino Cysteine sehingga menyebabkan bau yang khas bila rambut terbakar karena banyaknya kandungan atom sulfur di dalamnya, sampai kepada protein-protein penyusun otot kita seperti actin, myosin, titin, dsb. Kita dapat membaca teks ini juga antara lain berkat protein yang bernama rhodopsin, yaitu protein di dalam sel retina mata kita yang merubah photon cahaya menjadi sinyal kimia untuk diteruskan ke otak. Masih banyak lagi fungsi protein seperti hormon, antibodi dalam sistem kekebalan tubuh, dll (Witarto, 2001).

            Protein mempunyai molekul besar dengan bobot molekul bervariasi antara 5000 sampai jutaan. Dengan cara hidrolisis oleh asam atau oleh enzim, protein akan menghasilkan asam-asam amino. Ada 20 jenis asam amino yang terdapat dalam molekul protein. asam-asam amino ini terikat satu dengan lain oleh ikatan peptide. Protein mudah dipengatuhi oleh suhu tinggi, PH dan pelarut organik (Poedjiadi, 1994).

            Protein adalah molekul penyusun tubuh kita yang terbesar setelah air. Hal ini mengindikasikan pentingnya protein dalam menopang seluruh proses kehidupan dalam tubuh. Dalam kenyataannya, memang kode genetik yang tesimpan dalam rantaian DNA digunakan untuk membuat protein, kapan, dimana dan seberapa banyak. Protein berfungsi sebagai penyimpan dan pengantar seperti hemoglobin yang memberikan warna merah pada sel darah merah kita, bertugas mengikat oksigen dan membawanya ke bagian tubuh yang memerlukan. Selain itu juga menjadi penyusun tubuh, "dari ujung rambut sampai ujung kaki", misalnya keratin di rambut yang banyak mengandung asam amino Cysteine sehingga menyebabkan bau yang khas bila rambut terbakar karena banyaknya kandungan atom sulfur di dalamnya, sampai kepada protein-protein penyusun otot kita seperti actin, myosin, titin, dsb. Kita dapat membaca teks ini juga antara lain berkat protein yang bernama rhodopsin, yaitu protein di dalam sel retina mata kita yang merubah photon cahaya menjadi sinyal kimia untuk diteruskan ke otak. Masih banyak lagi fungsi protein seperti hormon, antibodi dalam sistem kekebalan tubuh, dll  (Witarto, 2001).

Protein berfungsi sebagai katalisator, sebagai pengangkut dan penyimpan molekul lain seperti oksigen, mendukung secara mekanis sistem kekebalan (imunitas) tubuh, menghasilkan pergerakan tubuh, sebagai transmitor gerakan syaraf dan mengendalikan pertumbuhan dan perkembangan. Analisa elementer protein menghasilkan unsur-unsur C, H, N dan 0 dan sering juga S. Disamping itu

beberapa protein juga mengandung unsur-unsur lain, terutama P, Fe, Zi dan Cu (Katili, 2009).

            Fungsi protein ditentukan oleh konformasinya, atau pola lipatan tiga dimensinya, yang merupakan pola dari rantai polipeptida. Beberapa protein, seperti keratin rambut dan bulu, berupa serabut, dan tersusun membentuk struktur linear atau struktur seperti lembaran dengan pola lipatan berulang yang teratur. Protein lainnya seperti kebanyakan enzim, terlipat membentuk konformasi globuler yang padat dan hampir menyerupai bentuk bola. Konformasi akhir bergantung pada berbagai interaksi yang terjadi (Kuchel dan Ralston, 2006 ).

            Peran dan aktivitas protein dalam proses biologis antara lain sebagaikatalis enzimatik, bahwa hampir semua reaksi kimia dalam  system  biologi dikatalis oleh makromolekul yang disebut enzim yang merupakan satu jenis protein. Sebagian reaksi seperti hidrasi karbondioksida bersifat sederhana, sedangkan reaksi lainnya seperti replikasi kromosom sangat rumit. Enzim mempunyai daya katalitik yang besar,  urnumya meningkatkan kecepatan reaksi sampai jutaan kali. Peran lainnya dari protein dalam sistem biologi adalah sebagai transport dan penyimpanan. Contohnya transport oksigen dalam eritrosit oleh hemoglobin dan rnioglobin yakni sejenis protein yang mentransport oksigen dalam  otot. Selain itu terdapat beberapa jenis protein lainnya seperti filament yang berfungsi dalam koordinasi gerak, protein fibrosa yang berfungsi untuk menjaga ketegangan kulit dan tulang, protein kolagen yang merupakan komponen serat utama dalam kulit, tulang, tendon, tulang rawan dan gigi; antibodi merupakan protein yang sangat spesifik dan dapat mengenal serta berkombinasi dengan benda asing seperti virus, bakteri dan sel yang berasal dari organisme lain, membangkitkan dan menghantar impuls sara£ Respons sel saraf terhadap rangsang spesifik diperantarai oleh protein reseptor, misalnya rodopsin suatu protein yang sensitif terhadap cahaya yang ditemukan pada sel batang retina. Protein reseptor yang dapat dipicu oleh molekul kecil spesifik seperti asetilkolin yang berperan dalam transmisi impuls saraf pada sinap yang menghubungkan sel-sel saraf dan pengaturan perturnbuhan dan diferensiasi  (Witarto, 2001).

            Protein bersifat amfoter, yaitu dapat bereaksi dengan larutan asam maupun basa sebagian ada yang mudah larut dan ada pula yang sukar larut. namun semua protein tidak larut  dalam pelarut lemak seperti eter dan kloroform. apabila protein dipanaskan atau ditambah etanol absolute, maka protein akan menggumpal (terkoagulasi). Hal ini disebabkan  etanol menarik mantel air yang melingkupi molekul-molekul protein (Yasid dan Nursanti, 2006).

            Pada umumnya, protein sangat peka terhadap pengaruh-pengaruh fisik dan kimia, sehingga mudah mengalami perubahan bentuk perubahan atau modifikasi pada struktur molekul protein disebut denaturasi. Hal-hal yang dapat menyebabkan terjadinya denaturasi adalah panas, PH, tekanan, aliran listrik, dan adanya bahan kimia seperti urea, alkohol atau sabun. Proses denaturasi kadang berlangsung secara reversible, tetapi adapula yang irreversible, tergantung pada penyebabnya. protein yang mengalami denaturasi akan menurunkan aktivitas biologinya dan berkurang kelarutannya, sehingga mudah mengendap (Yasid dan Nursanti, 2006).

Reaksi-reaksi untuk mengidentifikasi protein antara lain(Poedjadi,1994) :

a.       Reaksi sakaguci

Reaksi sakaguci dilakukan dengan menggunakan pereaksi nafol dan natrium hipobromit. Pada dasarnya reaksi ini dapat memberi hasil positif apabila ada gugus guanidin. Jadi arginin atau protein yang mengandung arginin dapat menghasilkan warna merah.

b.      Reaksi Xantoprotein

Larutan asam nitrat pekat ditambahkan dengan hati-hati ke dalam larutan protein. Setelah dicampur terjadi endapan putih yang dapat berubah menjadi kuning apabila dipanaskan. Reaksi yang terjadi adalah nitrasi pada inti benzena yang terdapat pada molekul protein. Jadi reaksi ini positif jika mengandung tirosin, fenil alanin  dan triptofan.

c.       Reaksi Hopkins-Cole

Triptofan dapat berkondensasi dengan beberapa aldehida dengan bantuan asam kuat dan membentuk senyawa yang berwarna. Larutan protein yang mengandung triptofan dapat direasikan dengan pereaksi Hopkins-Cole yang mengandung asam glioksilat. Reaksi Hopkins-Cole memberi hasil positif khas untuk gugus indol dalam protein.

Ada empat tingkat struktur dasar protein, yaitu struktur primer, sekunder, tersier, dan kuartener. Struktur primer terkait mengenai terbentuknya rantai-rantai dengan ikatan-ikatan peptida dimana jumlah, macam, dan cara terkaitnya  (urutan) asam-asam amino mempunyai peranan penting. Struktur sekunder terkait mengenai  berlilitnya rantai-rantai polipeptida sampai terbentuknya  suatu struktur spiral karena terjadi ikatan hidrogen. Struktur tersier, rantai-rantai polipeptida yang berlilit itu bergabung satu dengan yang laindengan pertolongan ikatan yang lemah yakni ikatan hidrogen dan Van Der Wals sampai terbentuknya lapisan, serat atau biji.Struktur kuartener, tidak semua protein mempunyai struktur kuartener, hanya jika protein itu terdisi atas 2 atau 4 rantai polipeptida yang tergabung oleh gaya bukan ikatan kovalen (bukan ikatan peptide atau disulfida). Gaya yang menstabilkan gabungan itu adalah ikatan hydrogen dan elektrostatik atau ikatan garam. Struktur primer protein mempunyai rangkaian asam amino dan komponen prostetik pembentuk protein. Struktur protein sekunder dan tersier mengacu pada kedudukan tiga matra dari makromolekul; struktur kuartener menyatakan susunan komplek protein aneka rantai. Sinarnya dan cara spektrum yang modern lainnya terutama amat penting untuk menjelaskan ciri keruangan protein. Struktur tersier suatu protein menggambarkan perlipatannya rantai polipeptida. Perlipatan terdapat lebih acak daripada cirri struktur sekundernya, tetapi dapat menunjukkan pola yang teratur. Ikatan disulfida yang terbentuk di antara molekul sisterna memberikan pertautan kovalen yang nisbi kuat mendukung struktur tersier. Protein globular sebagaimana ditunjukkan oleh mieglobin, merupakan contoh yang menarik bagi struktur tersier. Dimana berperan menyimpan dan mengalirkan oksigen . Ini sangat erat kaitannya dengan haemoglobin yang merupakan protein yang rumit (Stanley, 1988).

Ada beberapa ciri molekul protein yaitu (Stanley, 1988) :

1)      Berat molekulnya besar, ribuan bahkan sampai jutaan, sehingga merupakan makromolekul.

2)      Umumnya terdiri dari 20 asam amino.Asam amino berikatan secara kovalen satu dengan yang lainnya dalam variasi urutan-urutan yang bermacam-macam, membentuk suatu rantai polipeptida. Ikatan peptida merupakan ikatan gugus karboksil dari asam amino yang satu dengan asam amino lainnya. 

3)      Terdapatnya ikatan kimia lain  yang menyebabkan terbentuknya lengkungan-lengkungan rantai polipeptida menjadi struktur 3 dimensi protein. Sebagai contoh ikatan hidrogen, ikatan hidrofob/ikatan apolar, ikatan ion atau ikatan elektrostatik dan ikatan Van der Waals.

4)      Strukturnya tidak stabil terhadap beberapa faktor seperti: pH, radiasi, temperatur, dan medium pelarut.

5)      Umumnya reaktif dan sangat spesifik, disebabkan terdapatnya gugus samping yang reaktif dan susunan khas struktur molekulnya.

6)      Beraksi positif terhadap pereaksi uji-uji yang spesifik seperti: Biuret, Ninhidrin dan Millon, Xantoprotein, Sakaguchi, Adamkiewitz.

A.     Reaksi Adamkiewitz-Hopkins

     Pada uji reaksi Adam kiewits-Hopkins, reagen Hopkins ditambahkan pada larutan albumin. Setelah penambahan reagen Hopkins  larutan albumin tidak mengalamiperubahan atau tidak terjadi reaksi diantaranya. Lalu ditambahkan dengan larutan H₂SO₄ pekat, larutan berubah dan terbentuk 2 fase yaitu buih putih pekat dan putih. Hal ini menunjukkan bahwa protein mengandung asam amino triptofan yang memiliki gugus indol. Namun pada percobaan yang dilakukan karena tidak terdapat cincin berwarna ungu bisa dikatakan bahwa gugus indol yang terdapat pada dalam albumin sangat sedikit.

Pada larutan asam amino glisin yang ditambahkan dengan larutan reagen Hopkins, tidak terjadi perubahan apa-apa. Saat ditambahkan lagi dengan larutan asam sulfat pekat, campuran larutan tidak mengalami perubahan.

Faktor lain yang menyebabkan tidak adanya cincin flokulasi ungu yakni albumin mengalami denaturasi (kehilangan struktur tersier dan sekunder dengan penerapan beberapa tekanan eksternal atau senyawa).

Pada larutan asam amino alanin, glisin, dan aspartat yang ditambahkan dengan larutan reagen Hopkins, tidak terjadi perubahan apa-apa. Saat ditambahkan lagi dengan larutan asam sulfat pekat, campuran larutan tidak mengalami perubahan. Hal ini dikarenakan alanin, glisin, dan aspartat merupakan asam amino (monomer)  dan tidak mengandung gugus indole.

B.     Reaksi pengendapan

1.      Termokoagulasi

Pada uji reaksi termokoagulasi,digunakan pereaksi yang bersifat basa yakni larutanalbumin yang ditambahkan kedalam larutan NaOH dan dipanaskan sampai mendidih membentuk larutan bening, sebab yang terbentuk yaitu garam-garam protein. Namun, setelah ditambahkan asam asetat setelah dipanaskan. Penambahan asam asetat setelah dibasakan kemudian dipanaskan maka terjadilah koagulasi yaitu terjadinya pengggumpalan pada larutan (berwarna putih). Hal ini disebabkan karena penambahan asam asetat menetralkan larutan albumin yang sebelumnya dalam keadaan basa. Koagulasi ini terjadi pada suhu yang tinggi, dan dalam keadaan larutan dengan pH netral, Sehingga dapat dikatakan bahwa panas menyebabkan denaturasi pada protein globular dan percobaan ini sesuai dengan teori yang ada.

Sedangkan pada asam amino alanin yang ditambahkan dengan larutan NaOH dan dipanaskan hingga mendidih, tidak terjadi perubahan, begitu pula saat ditambahkan lagi dengan larutan asam asetat 0.1 M. Hal ini dikarenakan alanin merupakan asam amino sementara reaksi pengendapan adalah reaksi yang  digunakan untuk menguji protein yang mengandung asam amino.

2.      Pengendapan dengan asam kuat

a.      Asam nitrat

Pada reaksi pengendapan dengan asam nitrat pekat, dapat diamati hasilnya dimana terjadi perubahan pada larutan albumin yang artinya larutan albumin dapat berekasi dengan asam kuat membentuk membentuk 2 fase yakni pada bagian atas berwarna putih dan bawah berwarna kuning. Setelah dibiarkan beberapa menit, akan menjadi 1 fase dan warna keseluruhan dari larutan menjadi kuning muda. Hal  ini terjadi karena jika asam-asam kuat yang ditambahkan ke larutan protein menyebabkan suatu denaturasi irreversibel pada protein. Perubahan ini terjadi karena larutan protein (albumin) dapat bereaksi dengan asam asetat. Adanya perubahan warna disebabkan adanya senyawa yang mengandung kromatoform. Dengan kata lain denaturasi irreversibvel ini terjadi karena adanya perubahan ph yang ekstrim, yang jika sebelum ditambahkan albumin bersifat basa lemah setelah ditambahkan asam kuat maka terjadi denaturasi. Akibatnya struktur alamiah pada akan rusak dan larutan albumin tidak dapat lagi kembali kebentuk larutan jernih seperti albumin sebelumnya. Untuk larutan alanin, tidak mengalami perubahan karena tidak mengandung senyawa kromatoform yang dapat merubah sifat dari struktur larutannya.

b.      Asam organik (asam trikloroasetat)

Pada penambahan larutan trikloroasetat 7% pada dasar tabung dengan tidak mencampurkannya, larutan tersebut terdenaturasi karena larutan trikloroasetat bersifat asam kuat yang dapat merubah / merusak struktur kuarter atau tersier dari larutan albumin.larutan albumin mengalami

perubahan pada penambahan TCA 7%, yaitu menjadi bening dan terdapat sedikit endapan putih dantidak terdapat cincin flokulasi. Perubahan ini terjadi karena larutan protein atau albumin dapat bereaksi dengan larutan TCA 7% dan menandakan bahwa larutan protein (albumin) dapat mengalami denaturasi dari penambahan TCA 7%sedangkan pada asamamino (alanin) tidak mengalami perubahan tetap bening tanpa endapan.

PERMASALAHAN :

1.      Apa penyebab terjadinya koagulasi terhadap kuning telur yang dicampurkan dengan madu? apakah ada hubungannya antara protein dengan zat asam pada madu? Jelaskan!

2.      Bagaimanakah protein jika di reaksikan dengan beberapa pereaksi?

3.      Apakah yang dimaksud struktur kuarterner protein?