LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLISIS PROTEIN ENZIMATIS

LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLISIS PROTEIN ENZIMATIS

HIDROLISIS PROTEIN ENZIMATIS

SITI AMINAH (230110120001)

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN 2013

ABSTRAK
Praktikum ini dilakukan pada tanggal 26 November 2013 di Laboratorium Fisiologi Hewan Air Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Universitas Padjadjaran. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui pengaruh enzim protease terhadap proses hidrolisis protein dan mengetahui jenis enzim yang terdapat pada nanas dan pepaya melalui proses deproteinase. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadangkala sulfur serta fosfor. Hidrolisis protein merupakan reaksi kimia protein oleh air dengan bantuan enzim. Enzim yang berperan sebagai katalis dalam pross pelepasan ikatan nukleotida dalam protein adalah enzim protease. Aktivitas enzim dari ekstrak nanas kemungkinan berkurang karena kurang dari suhu optimum enzim yaitu 37oC, sehingga proses hidrolisis sampel protein tidak terhidrolisis sempurna atau proses hidrolisis tersebut berjalan lambat. Dari hasil data yang diperoleh ada perubahan pH sampel protein sebelum dihidrolisis dan sesudah dihidrolisis, yaitu terjadinya penurunan pH, dari semua sampel protein yang dihidrolisis oleh ekstrak nanas pHnya menjadi berkurang. Dengan demikian proses hdrolisis protein dengan bantuan enzim yang terdapat dalam ekstrak nanas mampu menurunkan pH protein tersebut. Kemudian terjadinya pelepasan protein menjadi asam-asam amino.




PENDAHULUAN
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 kadangkala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof). Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain poliskarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jons Jakob berzelius pada tahun 1838.
Salah satu bentuk protein yang memiliki peran penting dalam kehidupan adalah enzim. Kerja enzim ada yang memberikan efek sinergis atau antagonis. Enzim protease berperan mengkatalisis pemutusan ikatan peptide pada bahan yang mengandung protein. Untuk protein struktural, pemutusan ikatan tersebut menyebabkan berkurangnya tingkat kekerasan/tekstur.

TINJAUAN PUSTAKA
Protein merupakan komponen utama dalam sel hidup yang memegang peranan penting dalam proses kehidupan. Protein berperan dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Protein dalam bentuk enzim beperan sebagai katalis dalam bermacam-macam proses biokimia. Sebagai alat transport, yaitu protein hemoglobin mengikat dan mengangkut oksigen dalam bentuk (Hb-O) ke seluruh bagian tubuh.
Protein ini 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). 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 kromatografik. 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.
Struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. 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”).
Struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder. 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.
Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.
Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan instrumen amino 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.
Protein juga berfungsi sebagai pelindung, seperti antibodi yang terbentuk jika tubuh kemasukan zat asing, serta sebagai sistem kendali dalam bentuk hormone. Protein pembangun misalnya glikoprotein terdapat dalam dinding sel, keratin yang terdapat pada kulit, kuku dan rambut. Sebagai komponen penyimpanan dalam biji-bijian. Protein juga merupakan sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino.
Dalam tinjauan kimia protein adalah senyawa organik yang kompleks berbobot molekul tinggi berupa polimer dengan monomer asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan sulfur serta Posfor. Untuk pembahasan protein kita kaji terlebih dahulu monomer penyusun protein yaitu asam amino.
Asam amino adalah senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksilat (COOH) dan amina (NH2) yang terikat pada satu atom karbon (Cɲ) yang sama, atom ini juga umumnya merupakan C asimetris. Secara rinci struktur asam amino dibangun oleh sebuah atom C yang mengikat empat gugus yaitu; gugus amina (NH2), gugus karboksilat (COOH), atom hidrogen (H), dan satu gugus sisa R. Gugus ini yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya, coba perhatikan Gambar 1.


Description: gambar 14.19
Gambar 1. Molekul asam amino, gugus penyusun serta bentuk ionnya


Gugus karboksilat menyebabkan asam amino bersifat asam gugus amina bersifat basa. Dalam larutan, asam amino bersifat amfoter, sebagai asam pada media basa dan menjadi basa pada suasana asam. Hal ini dikarenakan protonasi, gugus amina menjadi –[NH3+] dan gugus karboksilat menjadi ion –[COO-], sehingga asam amino memiliki dua muatan dan disebut dengan zwitter-ion (Gambar 2).


Description: gambar 14.20
Gambar 2. Molekul Asam amino sebagai asam dan sebagai basa


Keberadaan C asimetrik menjadi pusat kiral dan molekul asam amino memiliki isomer optik yang umumnya diberi notasi dextro (D) dan levo (L), ingat pembahasan isomer optik pada karbohidrat, struktur kedua isomer dapat ditunjukan oleh alanin, perhatikan Gambar 3.


Description: gambar 14.21
Gambar 3. Isomer optik asam amino dari senyawa alanine


Penggolongan Asam amino didasari pada sifat dan struktur gugus sisa (R), seperti gugus R yang bersifat asam, basa, gugus R yang mengandung belerang atau hidroksil, R sebagai senyawa aromatik, alifatik dan yang siklik. Namun penggolongan yang umum dipergunakan adalah sifat polaritas dari gugus R.
Asam amino dengan R yang bersifat non polar. Gugus R dalam golongan asam amino merupakan senyawa hidrokarbon, dengan karakteristik hidrofobik. Golongan ini terdiri dari lima senyawa asam amino yang memilliki gugus R alifatik yaitu alanin, valin, leusin, isoleusin dan prolin, sedangkan gugus R yang mempunyai struktur aromatik meliputi fenil alanin dan triptopan, serta satu molekul yang mengandung belerang yaitu methionin. Golongan ini memiliki struktur seperti pada Bagan 14.22.
Asam amino dengan R polar tapi tidak bermuatan, asam amino ini bersifat polar, dan hidrofilik atau lebih mudah larut dalam air dibandingkan dengan asam amino jenis pertama. Golongan ini memiliki gugus fungsional yang membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. Beberapa asam amino yang masuk dalam golongan ini adalah; glisin, serin, treonin, sistein, tirosin, asparagin dan glutamin. Senyawa dalam kelompok ini ditampilkan oleh Bagan 14.23.
Asam amino dengan gugus R yang bermuatan negatif, kelompok ini hanya terdiri dari dua asam amino yang memiliki gugus bermuatan total negatif, yaitu asam aspartat dan asam glutamat. Kedua molekul ini memiliki gugus tambahan yang bermuatan negatif yaitu gugus karboksilat. Asam amino ini disajakan pada Bagan 14.24, pada halaman berikut.
Asam amino dengan gugus R bermuatan positif. Lisin merupakan asam amino yang masuk dalam golongan ini, akan memiliki muatan total positif pada pH 14. Sedangkan arginin mengandung gugus guanidine yang bermuatan positif dan histidin mengandung gugus imidazol yang sedikit mengion. Kelompok asam amino ini memiliki struktur seperti pada Gambar 4.


Description: gambar 14.22
Bagan  Asam amino dengan gugus R non-polar
Description: gambar 14.23
Bagan Gugus R asam amino yang bersifat polar
Description: gambar 14.24
Bagan Asam amino dengan gugus R yang bermuatan total negatif
Description: gambar 14.25
Bagan Asam amino dengan gugus R yang bermuatan total positif


Dalam tubuh manusia terdapat beberapa asam amino yang tidak disintesa dalam tubuh yaitu asam amino esensial. Kebutuhan akan asam amino ini di dapat dari makanan. Ada sepuluh macam amino esensial yaitu Arginin, (Arg), Histidin (His), Isoleusin (Ile), Leusin (Leu), Lisin (Lys), Methionin (Met), Phenilalanin (Phe), Threonin (Thr), Triptofan (Trp) dan Valin (Val).


Asam amino esensial dapat diperoleh dari makanan seperti telur, daging, susu. Hampir seluruh protein tersedia dalam susu, beberapa biji-bijian dan sayuran mengandung protein yang tidak lengkap, mengkombinasikan makanan sangat baik, dalam Tabel 14.3, terdapat beberapa sumber protein yang dapat dijadikan rujukan.


Tabel 1. Kandungan asam amino esensial dalam sumber makanan
Description: tabel 14.3



METODOLOGI PRAKTIKUM
Alat
Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah Cawan Petri untuk tempat menyimpan sampel bahan praktikum. Blender berfungsi sebagai penghancur nanas dan pepaya. Pisau digunakan untuk memotong/mengupas/memperkecil sampel percobaan. Timbangan digunakan untuk menimbang sampel percobaan. Gelas ukur digunakan untuk mengukur larutan. Beaker glass untuk menyimpan larutan nanas/pepaya. pH meter untuk mengukur pH sampel percobaan. Indikator universal digunakan untuk menginkubasi larutan pada suhu yang diinginkan (suhu konstan). Tabung reaksi untuk menyimpan larutan. Pipet tetes untuk mengambil larutan/ sampel yang bersifat cair. Spatula digunakam untuk membantu mempermudah pengamblan sampel dalam jumlah sedikit. Aluminium foil sebagai penutup tabung reaksi. Kertas label digunakan untuk memberi tanda pada setiap sampel supaya mempermudah/menghindari terukarnya sampel percobaan.

Bahan
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah Ikan (daging, tulang dan kulit) sebagai sampel yang akan diamati dalam percobaan. Buah nanas (muda dan matang) sebagai bahan yang digunakan untuk menghasilkan enzim bromelin. Buah pepaya ( muda dan matang) sebagai bahan penghasil enzim papain. Susu sebagai sampai yang akan diamatidalam percobaan. Telur sebagai sampai yang akan diamatidalam percobaan. Tempe sebagai sampai yang akan diamatidalam percobaan. Enzim papain komersial sebagai katalis dalam hidrolisis protein. Akuades sebagai pengencer sampel percobaan.

Prosedur Kerja
Prosedur kerja yang pertama kali dilakukan adalam ditimbang 250 g nanas atau papaya, kemudian dimasukkan ke dalam blender dan ditambahkan 150 ml akuades, lalu buah tersebut dihaluskan. Setelah itu, disaring jus buah untuk memisahkan filtratnya, lalu dimasukkan ke dalam beaker glass. Ditimbang 50 g sampel dan diletakan di atas cawan petri, lalu ditambahkan 50 g filtrat, cawan petri ditutup dan didiamkan selama 30 menit. Setelah itu perlakuan selesai, diamati perubahannya dan dicatat hasilnya di dalam tabel pengamatan.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil


Tabel Data hasil pengamatan kelompok 1-6 ruang laboratorium FHA
Kelompok
Sampel
Filtrat
pH awal
pH akhir
Pengamatan warna dan tekstur
1
Tulang Ikan
Nanas Muda
6
5
Warna tulang: memucat, teksturya keras.
Nanas Tua
6
5
Warna tulang: kekuningan, tekturnya keras.
2
Kulit Ikan
Nanas Muda
7
6
Warna kulit: sangat pucat, tekturnya empuk.
Nanas Tua
7
5
Warna kulit: merah muda pucat, teksturnya lebih empuk.
3
Daging Ikan
Nanas Muda
6,5
6
Warna daging: pucat, teksturnya lembek/mudah hancur.
Nanas Tua
6,5
5
Warna daging: pucat, teksturnya lebih lembek/mudah hancur.
4
Tempe
Nanas Muda
6
5
Warna tempe: kekuningan, teksturnya lunak.
Nanas Tua
6
5
Warna tempe: kuning, teksturnya lunak.
5
Putih Telur
Nanas Muda
10
8
Warna putih telur: bening, teksturnya mencair.
Nanas Tua
10
6
Warna putih telur: kuning, teksturnya mencair.
6
Susu
Nanas Muda
7
6
Warna susu: putih kekuningan, teksturnya kental dan ada endapan.
Nanas Tua
7
5
Warna susu: putih pucat, teksturnya cair dan ada endapan.



Pembahasan
Enzim adalah sekelompok protein yang berfungsi sebagai katalisator untuk berbagai reaksi kimia dalam sistem biologik. Hampir tiap reaksi kimia dalam sistem biologis dikatalis oleh enzim. Sintesis enzim terjadi didalam sel dan sebagian besar daat diekstraksi dari sel tanpa merusak fungsinya (Sadikin, 2001). Hidrolisis protein merupakan reaksi kimia protein oleh air dengan bantuan enzim. Enzim yang berperan sebagai katalis dalam pross pelepasan ikatan nukleotida dalam protein adalah enzim protease.
Pada praktikum yang telah dilakukan menggunakan ekstraksi nanas sebagai penghasil enzim bromelin yang digunakan sebagai enzim katalis pemecahan protein (hidrolisis protein) menjadi asam-asam amino. Sebelum proses hidrolisis sampel protein dengan ekstrak nanas, sampel protein diukur terlebih dahulu pHnya, kemudian ekstrak nanas dicampurkan dengan sampel protein dan didiamkan selama 30 menit supaya proses pemecahan protein menjadi asam-asam amino berlangsung.
Setiap enzim mempunyai suhu optimum, yaitu shu dimana enzim memiliki aktivitas maksimal. Enzim di dalam tubuh manusia mempunyai suhu optimal sekitar 37oC, di bawah tau di atas suhu optimum, aktivitas enzim menurun. Suhu mendekati titik beku tidak merusak enzim, tetapi enzim tidak aktif. Jika suhu dinaikkan, maka aktivitas enzim meningkat. Namn, kenaikan suhu cukup besar dapat menyebabkan enzim mengalami denaturasi dan mematikan aktivitas katalisnya. Sebagian besar enzim mengalami denaturasi pada suhu di atas 60oC (Sirajuddin, 2011). Dari praktikum yang kami lakukan suhu yang digunakan enzim pada saat hidrolisis protein adalah suhu ruang, yaitu sekitar 25-27oC. Dengan demikian aktivitas enzim dari ekstrak nanas kemungkinan berkurang karena kurang dari suhu optimum enzim yaitu 37oC, sehingga proses hidrolisis sampel protein tidak terhidrolisis sempurna atau proses hidrolisis tersebut berjalan lambat.
Selain faktor suhu yang berpengaruh terhadap kerja enzim, konsentrasi sampel yang dihidrolisis pun akan berpengaruh terhadap aktivitas enzim. Konsentrasi enzim dan konsentrasi substrat (sampel protein) berbanding lurus dengan kecepatan reaksi. Semakin tinggi konsentrasi enzim dan substrat, maka reaksi kimia akan berlangsung cepat. Dengan demikian konsentrasi sampel protein dan ekstrak nanas harus sama-sama memiliki konsentrasi yang tinggi. Namun, pada praktikum kami tidak melakukan pengamatan terhadap konsentrasi sampel maupun terhadap ekstrak nanas yang digunakan, sehingga kami tidak mengetahui dengan pasti apakah proses hidrolisis ini berlangsung cepat atau lambat, jika dilihat dari faktor konsentrasi enzim dan konsentrasi substratnya.
Dari hasil data yang diperoleh ada perubahan pH sampel protein sebelum dihidrolisis dan sesudah dihidrolisis, yaitu terjadinya penurunan pH, dari semua sampel protein yang dihidrolisis oleh ekstrak nanas pHnya menjadi berkurang. Dengan demikian proses hdrolisis protein dengan bantuan enzim yang terdapat dalam ekstrak nanas mampu menurunkan pH protein tersebut. Kemudian terjadinya pelepasan protein menjadi asam-asam amino.

KESIMPULAN
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 kadangkala sulfur serta fosfor. Hidrolisis protein merupakan reaksi kimia protein oleh air dengan bantuan enzim. Enzim yang berperan sebagai katalis dalam pross pelepasan ikatan nukleotida dalam protein adalah enzim protease.
Aktivitas enzim dari ekstrak nanas kemungkinan berkurang karena kurang dari suhu optimum enzim yaitu 37oC, sehingga proses hidrolisis sampel protein tidak terhidrolisis sempurna atau proses hidrolisis tersebut berjalan lambat. Dari hasil data yang diperoleh ada perubahan pH sampel protein sebelum dihidrolisis dan sesudah dihidrolisis, yaitu terjadinya penurunan pH, dari semua sampel protein yang dihidrolisis oleh ekstrak nanas pHnya menjadi berkurang. Dengan demikian proses hdrolisis protein dengan bantuan enzim yang terdapat dalam ekstrak nanas mampu menurunkan pH protein tersebut. Kemudian terjadinya pelepasan protein menjadi asam-asam amino.

DAFTAR PUSTAKA
Anonim. Kimia kesehatan, Biomolekul Protein. http://www.chem-is-try.org/ Diakses tanggal 29 Nopember 2013
Lehninger. 1982. dasar-dasar Biokimia Jilid 3. (Maggy Thenawijaya, Terjemahan). Jakarta : Erlangga
Terjemaahan dari buku Principles of Biochemistry. Lehninger, Albert dkk. Dasar-    Dasar Biokimia Jilid I. Jakarta:Erlangga
Ngili,Yohanis.2010. Biokimia Dasar. Bandung:Rekayasa Sains
Poedjiadi, Ana dkk. 2005. Dasar-Dasar Biokimia.Depok:Universitas Indonesia Press.


sumber

https://sitiaminah2006.blogspot.com/2016/03/laporan-praktikum-hidrolisis-protein.html