Ikatan Peptida, Denaturasi dan Koagulasi Protein

A.   Ikatan Peptida Protein

 

A.   1. Pembentukan Ikatan Peptida

Ikatan peptida merupakan ikatan yang terbentuk ketika atom karbon pada gugus karboksil suatu molekul berbagi elektron dengan atom nitrogen pada gugus amina molekul lainnya. ikatan peptida hanya terdapat pada protein.

Reaksi yang terjadi merupakan reaksi kondensasi, hal ini ditandai dengan lepasnya molekul air ketika reaksi berlangsung. Hasil dari ikatan ini merupakan ikatan CO-NH, dan menghasilkan molekul yang disebut amida. Ikatan peptida ini dapat menyerap panjang gelombang 190-230 nm.

A.   2. Cara Memutus Ikatan Peptida

Ikatan peptida dapat dirusak atau diputus dengan melakukan hidrolisis. Ikatan peptida terbentuk dari protein yang mempunyai kecenderungan untuk putus secara spontan ketika terdapat air. Dari hasil pemutusan tersebut, dilepaskan energi sebesar 10 kJ/mol. Namun, proses pemutusan terjadi sangat lambat. Pada umumnya, organisme menggunakan enzim untuk membantu proses pemutusan atau pembentukan ikatan peptida untuk mempercepat reaksi.

B.   Denaturasi Protein

Denaturasi Protein adalah proses perubahan struktur lengkap dan karakteristik bentuk protein akibat dari gangguan interaksi sekunder, tersier, dan kuaterner struktural seperti suhu, penambahan garam, enzim dll. Karena fungsi biokimia protein tergantung pada tiga dimensi bentuknya atau susunan senyawa yang terdapat pada asam amino. Hasil denaturasi adalah hilangnya aktivitas biokimia yang terjadi didalam senyawa protein itu sendiri. Denaturasi protein juga tidak mempengaruhi kandungan struktur utama protein yaitu C, H, O, dan N. Meskipun beberapa protein mengalami kemungkinan untuk kehilangan kandungan senyawa mereka karakteristik struktural saat Denaturasi. Namun, kebanyakan protein tidak akan mengalami hal tersebut, hanya saja tidak menutup kemungkinan juga protein akan berubah struktur kecil didalamnya saat proses denaturasi terjadi. Bagaimanapun, untuk perubahan denaturasi secara umum, prosesnya sama dan tidak dapat diubah.

B.  1. Mekanisme Denaturasi

Denaturasi akibat panas menyebabkan molekul-molekul yang menyusun protein bergerak dengan sangat cepat. sehingga sifat protein yaitu hidrofobik  menjadi terbuka. Akibatnya, semakin panas, molekul akan bergerak semakin cepat dan memutus ikatan hidrogen didalamnya. Denaturasi akibat asam / basa terjadi ketika adanya penambahan kadar asam atau basa pada garam protein yang dapat memutus kandungan struktur dari protein tersebut karena terjadi subtitusi ion negatif dan positif pada garam dengan ion positif dan negatif pada asam atau basa.

Denaturasi akibat campuran logam berat pada protein, hal ini terjadi karena ikatan sulfur pada protein tertarik oleh ikatan logam berat sehingga proses denaturasi terjadi dengan adanya perubahan struktur kandungan senyawa pada protein tersebut saat ion pada protein bereaksi dengan ion logam berat yang tercampur didalamnya.

B.  2. Efek Denaturasi

Denaturasi dengan suhu panas yang dilakukan pada buah-buahan akan mengakibatkan berkurangnya kadar air dan bertambahnya viskositas atau kekentalan kadar protein yang tertanam pada buah yang mengalami denaturasi akibat suhu panas

C.   Koagulasi Protein

Koagulasi merupakan proses lanjutan yang terjadi ketika molekul protein yang didenaturasi membentuk suatu massa yang solid. Cairan telur (sol) diubah menjadi padat atau setengah padat (gel) dengan proses air yang keluar dari struktur membentuk spiral-spiral yang membuka dan melekat satu sama lain. Koagulasi ini terjadi selama rentang waktu temperatur yang lama dan dipengaruhi oleh faktor-faktor yang telah disebutkan sebelumnya seperti panas, pengocokan, pH, dan juga menggunakan gula dan garam. Hasil dari proses koagulasi protein biasanya mampu membentuk karakteristik yang diinginkan. Yaitu mengental yang mungkin terjadi pada proses selanjutnya setelah denaturasi dan koagulasi. Kekentalan hasil campuran telur mempengaruhi keinginan untuk menyusut atau menjadi lebih kuat.

Defenisi dan Rumus Bangun IEP Protein

Defenisi dan Rumus Bangun IEP Protein

Struktur umum dari asam α-amino, dengan grup amino di sebelah kiri dan grup karboksil di sebelah kanan.

Protein merupakan molekul yang sangat besar-atau makrobiopolimer- yang tersusun dari monomer yang disebut asam amino. Ada 20 asam amino standar, yang masing-masing terdiri dari sebuah gugus karboksil, sebuah gugus amino, dan rantai samping (disebut sebagai grup "R"). Grup "R" ini yang menjadikan setiap asam amino berbeda, dan ciri-ciri dari rantai samping ini akan berpengaruh keseluruhan terhadap suatu protein. Ketika asam amino bergabung, mereka membentuk ikatan khusus yang disebut ikatan peptida melalui sintesis dehidrasi, dan menjadi Polipeptida, atau protein.

Struktur asam amino

Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikat empat gugus: gugus amina (NH₂), gugus karboksil (COOH), atom hidrogen (H), dan satu gugus sisa (R, dari residue) atau disebut juga gugus atau rantai samping yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya.

Atom C pusat tersebut dinamai atom C_α ("C-alfa") sesuai dengan penamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsung dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom C_α ini, senyawa tersebut merupakan asam α-amino.

Asam amino biasanya diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia rantai samping tersebut menjadi empat kelompok. Rantai samping dapat membuat asam amino bersifat asam lemah, basa lemah, hidrofilik jika polar, dan hidrofobik jika nonpolar.

Pendahuluan Tentang Protein dan Asam Amino

A.   Pendahuluan Tentang Protein

Protein (protos yang berarti ”paling utama”) adalah senyawa organik kompleks yang mempunyai bobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Peptida dan protein merupakan polimer kondensasi asam amino dengan penghilangan unsur air dari gugus amino dan gugus karboksil.

Jika bobot molekul senyawa lebih kecil dari 6.000, biasanya digolongkan sebagai polipeptida. Proetin banyak terkandung di dalam makanan yang sering dikonsumsi oleh manusia. Seperti pada tempe, tahu, ikan dan lain sebagainya. Secara umum, sumber dari protein adalah dari sumber nabati dan hewani. Protein sangat penting bagi kehidupan organisme pada umumnya, karena ia berfungsi untuk memperbaiki sel-sel tubuh yang rusak dan suplai nutrisi yang dibutuhkan tubuh. Maka, penting bagi kita untuk mengetahui tentang protein dan hal-hal yang berkaitan dengannya. Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa selain polisakarida, lipid dan polinukleotida yang merupakan penyusun utama makhluk hidup.

Protein 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 itu sendiri mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitroge dan kadang kala sulfur serta fosfor.Protein dirumuskan oleh Jons Jakob Berzelius pada tahun 1938.

B.   Asam Amino

Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH₂). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C "alfa" atau α). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu sebagai penyusun protein.

Sifat Kimia dan Metabolisme Karbohidrat

A.   Sifat Kimia Karbohidrat

1.    Sifat Mereduksi

Monosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi, terutama dalam suasana basa. Sifat sebagai reduktor ini dapat digunakan untuk keperluan identifikasi karbohidrat maupun analisis kuantitatif. Sifat mereduksi ini disebabkan oleh adanya gugus aldehida atau keton bebas dalam molekul karbohidrat. Sifat ini tampak pada reaksi reduksi ion-ion logam misalnya ion Cu⁺⁺ dan ion Ag⁺ yang terdapat pada pereaksi-pereaksi tertentu misalnya:

v  Pereaksi Fehling

Pereaksi ini dapat direduksi selain oleh karbohidrat yang mempunyai sifat mereduksi, juga dapat direduksi oleh reduktor lain. Pereaksi Fehling terdiri atas dua larutan, yaitu larutan Fehling A dan larutan Fehling B. Larutan Fehling A adalah larutan CuSO₄  dalam air, sedangkan larutan Fehling B adalah larutan garam Knatartrat dari NaOH dalam air. Kedua macam larutan ini disimpan terpisah dan baru dicampur menjelang digunakan untuk memeriksa suatu karbohidrat.

v  Pereaksi Benedict

Pereaksi ini berupa larutan yang mengandung kuprisulfat, natriumkarbonat dan natriumsitrat. Glukosa dapat mereduksi ion Cu⁺⁺ dari kuprisulfat menjadi ion Cu⁺ yang kemudian mengendap sebagai Cu₂O. Adanya natriumkarbonat dan natriumsitrat membuat pereaksi Benedict bersifat basa lemah. Endapan yang terbentuk dapat berwarna hijau, kuning atau merah bata. Warna endapan ini tergantung pada konsentrasi karbohidrat yang diperiksa.

v  Pereaksi Barfoed

Pereaksi ini terdiri atas larutan kupriasetat dan asam asetat dalam air, dan digunakan untuk membedakan antara monosakarida dengan disakarida. Monosakarida dapat mereduksi lebih cepat daripada disakarida. Jadi Cu₂O terbentuk lebih cepat oleh monosakarida daripada oleh disakarida, dengan anggapan bahwa konsentrasi monosakarida dan disakarida dalam larutan tidak berbeda banyak. Tauber dan Kleiner membuat modifikasi atas pereaksi ini, yaitu dengan jalan mengganti asam asetat dengan asam laktat dan ion Cu+ yang dihasilkan direaksikan dengan pereaksi warna fosfomolibdat hingga menghasilkan warna biru yang menunjukkan adanya monosakarida. Disakarida dengan konsentrasi rendah tidak memberikan hasil positif. Perbedaan antara pereaksi Barfoed dengan pereaksi Fehling atau Benedict ialah bahwa pada pereaksi Barfoed digunakan suasana asam.

2.    Pembentukan Furfural

Dalam larutan asam yang encer, walaupun dipanaskan, monosakarida umumnya stabil. Tetapi apabila dipanaskan dengan asam kuat yang pekat, monosakarida menghasilkan furfural atau derivatnya. Reaksi pembentukan furfural ini adalah reaksi dehidrasi atau pelepasan molekul air dari suatu senyawa.

Pentosa-pentosa hampir secara kuantitatif semua terdehidrasi menjadi furfural. Dengan dehidrasi heksosa-heksosa menghasilkan hidroksimetilfurfural. Oleh karena furfural apabila direaksikan dengan α naftol atau timol, reaksi ini dapat dijadikan reaksi pengenal untuk karbohidrat.

            Pereaksi Molisch terdiri atas larutan α naftol dalam alkohol. Apabila perekasi ini ditambahkan pada larutan glukosa misalnya, kemudian secara hati-hati ditambahkan asam sulfat pekat, akan terbentuk dua lapisan zat cair. Pada batas antara kedua lapisan itu akan terjadi warna ungu karena terjadi reaksi kondensasi antara furfural dengan α naftol. Walaupun reaksi ini tidak spesifik untuk karbohidrat, namun dapat digunakan sebagai reaksi pendahuluan dalam analisis kualitatif karbohidrat. Hasil negatif merupakan suatu bukti bahwa tidak ada karbohidrat.

3.    Pembentukan Osazon

Semua karbohidrat yang mempunyai gugus aldehida atau keton bebas akan membentuk osazon bila dipanaskan bersama fenilhidrazin berlebih. Osazon yang terjadi mempunyai bentuk kristal  dan titik lebur yang khas bagi masing-masing karbohidarat. Hal ini sangat penting artinya karena dapat digunakan untuk mengidentifikasi karbohidrat dan merupakan salah satu cara untuk membedakan beberapa monosakarida, misalnya antara glukosa dan galaktosa yang terdapat dalam urine wanita yang sedang dalam masa menyusui.

Pada reaksi antara glukosa dengan fenilhidrazin, mula-mula terbentuk D-glukosafenilhidrazon, kemudian reaksi berlanjut hingga terbentuk D-glukosazon. Glukosa, fruktosa dan manosa dengan fenilhidrazin menghasilkan osazon yang sama.

4.    Pembentukan Ester

Adanya gugus hidroksil pada karbohidrat memungkinkan terjadinya ester apabila direaksikan dengan asam. Monosakarida mempunyai beberapa gugus –OH dan dengan asam fosfat dapat menghedakinya menghasilkan ester asam fosfat. Gugus hidroksil dari monosakarida bereaksi dengan asam fosfat membentuk ester sebagai berikut :

                                                  OH                                  OH

-CH₂OH + HO-P=O                -CH₂-O-P=O+H₂O

                                                 OH                                   OH

5.    Isomerisasi

Dalam larutan asam encer monosakarida dapat stabil, tidak demikian halnya apabila monosakarida dilarutkan dalam basa encer. Glukosa dalam larutan basa encer akan berubah sebagian menjadi fruktosa dan manosa. Ketiga monosakarida ini ada dalam keadaan keseimbangan. Demikian pula, apabila yang dilarutkan itu fruktosa atau manosa, keseimbangan antara ketiga monosakarida akan tercapai juga. Reaksi ini dikenal sebagai transformasi Lobry de Bruin van Eckenstein yang berlangsung melalui proses enolisasi.

6.    Pembentukan Glikosida

Apabila glukosa direaksikan dengan metilalkohol, menghasilkan dua senyawa. Kedua senyawa ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduanya tidak memiliki sifat aldehida. Keadaan ini membuktikan bahwa yang menjadi pusat reaksi adalah gugus –OH yang terikat pada atom karbon nomor 1. Senyawa yang terbentuk adalah suatu asetal dan disebut secara umum glikosida.  Ikatan yang terjadi antara gugus metil dengan monosakarida disebut ikatan glikosida dan gugus  –OH yang bereaksi disebut gugus –OH glikosidik.Glikosida banyak terdapat dalam alam, yaitu pada tumbuhan. Bagian yang bukan karbohidrat dalam glikosida ini dapat berupa metilalkohol, gliserol atau lebih kompleks.

B.   Metabolisme Karbohidrat

1. Glikolisis

Glikolisis adalah suatu proses yang menghasilkan perubahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat. Proses ini dapat berlangsung didalam sel yang paling sederhana tanpa memerlukan oksigen, lintas glikolisis memperlihatkan lima fungsi utama di dalam sel yakni :

1.    Glukosa diubah menjadi piruvat, yang dapat dioksidasi dalam siklus asam sitrat.

2. Banyak senyawa selain glukosa dapat memasuki lintas glikolisis pada tahap antara (intermediat).
3. Dalam beberapa sel lintas tersebut diubah untuk sintesis glukosa.
4. Lintas tersebut mengandung zat antara yang terlibat dalam reaksi metabolik lainnya.
5. Untuk tiap-tiap molekul glukosa yang dikonsumsi, secara netto dihasilkan dua molekul ATP melalui fosforilasi tingkat substrat.

Secara keseluruhan, persamaan yang setara untuk proses glikolisis adalah :

C₆H₁₂O₆ +  2 ADP  +  2 NAD⁺ +  2 P_i à

2 C₃H₄O₃ +  2 ATP  +  2 NADH +  2H⁺ +  2 H₂O

Rumus yang tampak di atas tidak memperlihatkan kerumitan lintas glikolitik yang melibatkan sepuluh langkah reaksi enzimatik sitoplasmik yaitu :

• Heksokinase mengkatalisis fosforilasi α-D-glukosa menjadi α-D-glukosa-6 fosfat secara ireversibel, disini diperlukan  ATP dan Mg²⁺.
• Glukosa-6-fosfat isomerase mengkatalisis isomerasi dari α-D-glukosa-6-fosfat menjadi α-D-fruktosa-6-fosfat secara reversibel yang berlangsung dengan bebas.
• Fosfofruktokinase memfosforilasi α-D-fruktosa-6-fosfat menjadi α-D-fruktosa-1,6-bisfosfat secara ireversibel, memerlukan ATP dan Mg²⁺. Fosfofruktokinase diatur secara alosterik dengan sejumlah efektor dimana semuanya terlibat dalam transduksi energi.
• Fruktosa-1,6-bisfosfat aldolase memecah α-D-fruktosa-1,6-bisfosfat menjadi D-gliseraldehida-3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat.
• Triosafosfat isomerase mengubah dihidroksiaseton fosfat menjadi D-gliseraldehida-3-fosfat.
• Gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase mengkatalisis oksidasi D-gliseraldehida-3-fosfat, disertai dengan fosforilasi zat antara asam karboksilat, untuk menghasilkan  D-1,3-bisfosfogliserat. NAD⁺ direduksi menjadi   NADH + H⁺. Ini merupakan satu-satunya reaksi redoks yang terjadi dalam glikolisis.
• Fosfogliserat kinase mengubah D-1,3-bisfosfogliserat menjadi   D-3-fosfogliserat, langkah ini menghasilkan ATP.
• Fosfogliseromutase mengkatalisis isomerasi antara                     D-3-fosfogliserat dan D-2-fosfogliserat.

•   Enolase mendehidrasi D-2-fosfogliserat menghasilkan fosfoenolpiruvat. Reaksi ini memerlukan Mg²⁺.
•     Piruvat kinase mengubah secara ireversibel fosfoenolpiruvat menjadi piruvat (produk akhir glikolisis).

2.    Perubahan Piruvat

Perubahan piruvat yang dihasilkan melalui glikolisis bergantung pada ketersediaan oksigen, keadaan energi dari suatu sel, dan mekanisme yang tersedia bagi sel untuk mengoksdasi NADH menjadi NAD⁺.

C₃H₄O₃ + 2 1/2 O₂ à 3 CO₂ + 2 H₂O

Agar glikolisis dapat terus berlangsung, maka NAD⁺ yang diperlukan untk reaksi oksidatifdlam langkah 6 harus dihasilkan lagi dari NADH. Tanpa oksigen, reaksi dapat berlangsung dengan mereduksi piruvat mejadi laktat, yang dikatalisis oleh laktat dehidrogenase dengan reaksi :

3.    Glukoneogenesis

Dalam sel mamalia, glukosa adalah sumber energi yang paling melimpah, glukosa dimetabolisme di dalam semua sel sebagai bahan bakar glikolitik dan disimpan dalam hati dan otot sebagai polimer glikogen dengan syarat yang diperlukan adalah:

1.    ketersediaan rangka karbon spesifik yang berasal dari asam amino tertentu,

2.    energi dalam entuk ATP dan

3.    enzim yang sesuai.

Sinopsis Inu Yasha

Cerita berawal di Tokyo, Jepang, seorang gadis SMU bernama Higurashi Kagome. Dia sedang mencari kucingnya Buyo yang jatuh ke sumur keramat, karena adiknya takut untuk masuk. Pada saat Kagome sampai di mulut sumur tersebut, siluman kelabang atau Mukade Joro muncul dari dalam Hone-kui no Ido atau Sumur Pemakan Tulang dan menyerangnya. Siluman tersebut menyerang Kagome yang ternyata memiliki Bola Empat Arwah (四魂の玉 Shikon no Tama) di dalam tubuhnya, dan berkeinginan untuk merebutnya. Kagome kemudian diseret ke dalam masa Sengoku atau Sengoku Jidai. Kagome yang bingung dengan keadaan sekitar yang berubah menjadi hutan, berusaha untuk mencari jalan keluar dan melihat sebatang pohon keramat (Goshinboku), di sana Kagome melihat seorang laki-laki berambut perak dan memiliki kuping yang tidak lazim di atas kepalanya. Kagome yang penasaran lalu mendekati laki-laki tersebut dan memegang kupingnya yang aneh, tiba-tiba ia diserang oleh penduduk desa yang mengira Kagome adalah jelmaan siluman rubah. Kagome kemudian bertemu dengan seorang Miko (biarawati Shinto) tua yang bernama Kaede, dan menyadari bahwa Kagome adalah reinkarnasi dari Kikyo, kakak perempuan Kaede (dan juga biarawati berilmu tinggi) yang telah meninggal dunia dan jasadnya dibakar bersama Shikon no Tama. Kaede menceritakan bagaimana 50 tahun yang lalu, seorang han'yō (setengah siluman) bernama InuYasha berusaha mencuri Shikon no Tama dari Kikyo. Dengan terluka parah, Kikyo berhasil melepaskan panah, untuk menyegel InuYasha dan membuat InuYasha tidur abadi dan tidak bisa dicabut panahnya, kecuali oleh orang yang sekuat Kikyo sendiri. Lalu datanglah Kagome dari masa yang sekarang dan mencabut segel InuYasha yang tertidur, karena siluman Mukade Joro muncul kembali. InuYasha yang bangun kembali, bersikap tidak bersahabat dengan kagome yang mirip dengan Kikyo. Pada suatu hari muncullah sekelompok orang jahat yang mau merebut Shikon no Tama, dan ternyata pemimpin mereka sudah mati dan dirasuki oleh siluman gagak atau Shibugarasu. Karena ingin mengalihkan perhatian Shibugarasu, maka Kagome melempar Shikon no Tama keluar dan akhirnya di telan oleh Shibugarasu sehingga menjadi lebih kuat dan menyerang seorang anak kecil, InuYasha yang tidak sabaran, mengeluarkan jurusnya dan membuat Shibugarasu hancur serta anak kecil itu jatuh ke sungai. Kagome yang menyelamatkannya, lalu melihat Shibugarasu kembali ke wujud semula dengan bantuan Shikon no Tama, dan terdapat kaki Shibugarashu yang tertinggal pada baju anak tersebut, maka kagome melepaskan anak panahnya sambil mengikatkan kaki Shibugarasu ke panahnya, dan berhasillah shibugarasu di panah bersamaan dengan Shikon no Tama sehingga pecahlah Shikon no Tama tersebut sampai berkeping-keping dan terpencar keseluruh tempat. Lalu dimulailah petualangan InuYasha dan Kagome dalam mencari Bola Empat Arwah yang sudah menjadi pecahan. Satu-per satu kelompok InuYasha dan Kagome bertambah, dari Shippo, Miroku, dan yang terakhir Sango bersama Kirara sambil melawan musuh-musuh yang bermunculan.