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.

Gambar 1. Struktur Primer Protein

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:

Alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam

amino berbentuk seperti spiral;

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);

Beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan

Gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").

Gambar 2. Struktur Sekunder Protein

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.

Gambar 3. Struktur tersier dari protein enzim triosa fosfat isomerase (TPI)

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 (lihat gambar 4).

Gambar 4: Struktur hemoglobin yang merupakan struktur kuartener protein

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.

Transkripsi DNA akan menghasilkan mRNA (messenger RNA). Pada

organisme eukariot, mRNA yang dihasilkan itu tidak langsung dapat berfungsi

dalam sintesis polipeptida, sebab masih mengandung segmen-segmen yang tidak

berfungsi yang disebut intron. Sedangkan segmen-segmen yang berfungsi untuk

sintesis protein disebut ekson. Di dalam nukleus terjadi pematangan/pemasakan

mRNA yaitu dengan jalan melepaskan segmen-segmen intron dan merangkaikan

segmen-segmen ekson. Gabungan segmen-segmen ekson membentuk satu

rantai/utas mRNA yang mengandung sejumlah kodon untuk penyusunan

polipeptida. Rantai mRNA ini dikenal sebagai sistron.

Gambar 5. Proses pematangan mRNA dengan membuang bagian  intron

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.

Gambar 6. Proses Insiasi

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.

Gambar 7. Elongasi

3.  Terminasi (pengakhiran)

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.

Gambar 8. Kekurangan unsur N

Kekurangan Protein pada manusia:

Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100% dari Protein -Keratin)

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:

Hipotonus

Gangguan Pertumbuhan

Hati Lemak

Kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan berkibat

kematian.

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

Anonymous a. 2012. Protein. http://id.wikipedia.org/wiki/Protein Di akses 29 Mei

2012

Anonymous b. 2012. Manfaat Protein. http://www.kesehatan123.com/2418/protein/

Di akses 29 Mei 2012

Desy. 2012. Sintesis Protein. http://desybio.wordpress.com/tag/f-sintesis-protein/

Di akses 30 Mei 2012