I. Pengertian Asam Amino
Sejumlah asam amino bergabung menjadi satu rantaiasam amino, itu
namanya polipeptida. Polipeptida yang menjadi bahan dasar membangun
segala sesuatu dalam tubuh makhluk hidup disebut protein.
Asam amino adalah sembarang senyawaorganik 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 ). 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.
Asam amino adalah unsur2 yang membentuk protein. Kumpulan asam
amino di sebut sebagai protein. Sebagai contoh sederhana
pengandaian : sebuah bangunan bisa diartikan sebagai protein,
sedangkan semen, batu-bata, atap, jendela, pintu, kayu dan bahan2
yang membentuk bangunan tersebut bisa diibaratkan sebagai asam
amino.
II. Struktur Asam Amino
Struktur asam -amino, dengan gugus amina di sebelah kiri dan
gugus karboksil di sebelah kanan. 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 ("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
ini, senyawa tersebut merupakan asam -amino.
Satu atom C sentral yang mengikat secara kovalent:
Gugus R rantai samping yang berbeda-beda pada setiap jenis asam
amino Gugus R yang berbeda-beda tersebut menentukan: -. Struktur -.
Ukuran -. Muatan elektrik -. Sifat kelarutan di dalam air
III. Klasifikasi Asam Amino
-sifat seperti: hidrofobik/hidrofilik, polar/non polar,
ada/tidaknya gugus terionisasi 1. Asam amino non polar Memiliki
gugus R alifatik Glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin dan
prolin Bersifat hidrofobik. Semakin hidrofobik suatu a.a spt Ile
(I) biasa terdapat di bagian dlm protein. Prolin berbeda dgn a.a
siklis. Tapi mempunyai byk kesamaan sifat dgn kelompok alifatis
ini. Umum terdapat pada protein yang berinteraksi dengan lipid
2. Asam amino polar
Memiliki gugus R yang tidak bermuatan Serin , threonin, sistein,
metionin, asparagin, glutamin Bersifat hidrofilik mudah larut dalam
air Cenderung terdapat di bagian luar protein Sistein berbeda dgn
yg lain, karena ggs R terionisasi pada pH tinggi (pH = 8.3)
sehingga dapat mengalami oksidasi dengan sistein membentuk ikatan
disulfide (-S-S-) sistin (tdk tmsk dlm a.a. standar karena selalu
tjd dari 2 buah molekul sistein dan tidak dikode oleh DNA)
3. Asam amino dengan gugus R aromatik Fenilalanin, tirosin dan
triptofan Bersifat relatif non polar hidrofobik Fenilalanin bersama
dgn V, L & I a.a plg hidrofobik Tirosin gugus hidroksil ,
triptofan cincin indol Sehingga mampu membentuk ikatan hidrogen
penting untuk menentukan struktur ensim Asam amino aromatik mampu
menyerap sinar UV 280 nm sering digunakan utk menentukan kadar
protein
4. Asam amino dengan gugus R bermuatan positif Lisin, arginin,
dan histidin Mempunyai gugus yg bsft basa pd rantai sampingnya
Bersifat polar terletak di permukaan protein dapat mengikat air.
Histidin mempunyai muatan mendekati netral (pd gugus imidazol)
dibanding gugus amino
Krn histidin dpt terionisasi pada pH mendekati pH fisioligis
sering berperan dlm reaksi ensimatis yg melibatkan pertukaran
proton
5. Asam amino dengan gugus R bermuatan negatif Aspartat dan
glutamat Mempunyai gugus karboksil pada rantai sampingnya bermuatan
(-) / acid pada pH 7
Asam Amino sendiri di bagi menjadi 3 jenis : a. Asam amino
essensial. Asam amino essensial adalah asam amino yang harus
didatangkan dari luar tubuh manusia karena sel sel tubuh tidak
dapat mensintesisnya. Sebagian besar asam amino ini hanya dapat
disintesis oleh sel tumbuhan, sebab untuk sintesisnya memerlukan
senyawa nitrat anorganik. Contoh : Isoleusin, Leusin, Lisin,
Metionin, Fenilalanin, Treosin, Valin dan Triptofan Asam amino
esensial adalah asam amino yang tidak bisa diproduksi sendiri oleh
tubuh, sehingga harus didapat dari konsumsi makanan. Asam amino
non-esensial adalah asam amino yang bisa diprosuksi sendiri oleh
tubuh, sehingga memiliki prioritas konsumsi yang lebih rendah
dibandingkan dengan asam amino esensial. Asam amino esensial
bersyarat adalah kelompok asam amino non-esensial, namun pada saat
tertentu, seperti setelah latihan beban yang keras, produksi dalam
tubuh tidak secepat dan tidak sebanyak yang diperlukan sehingga
harus didapat dari makanan maupun suplemen protein. Asam amino
diperlukan oleh makhluk hidup sebagai penyusun protein atau sebagai
kerangka molekulmolekul penting. Ia disebut esensial bagi suatu
spesies organisme apabila spesies tersebut memerlukannya tetapi
tidak mampu memproduksi sendiri atau selalu kekurangan asam amino
yang bersangkutan. Untuk memenuhi kebutuhan ini, spesies itu harus
memasoknya dari luar (lewat makanan). Istilah "asam amino esensial"
berlaku hanya bagi organisme heterotrof. Bagi manusia, ada delapan
(ada yang menyebut sembilan) asam amino esensial yang harus
dipenuhi dari diet sehari-hari, yaitu isoleusin, leusin, lisin,
metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, dan valin. Histidin dan
arginin disebut sebagai "setengah esensial" karena tubuh manusia
dewasa sehat mampu memenuhi kebutuhannya. Asam amino karnitin juga
bersifat "setengah esensial" dan sering diberikan untuk kepentingan
pengobatan.
Jenis-jenis asam amino essensial : 1. Leucine (BCAA =
Branched-Chain Amino Acids = Asam amino dengan rantai bercabang) -
Membantu mencegah penyusutan otot - Membantu pemulihan pada kulit
dan tulang
2. Isoleucine (BCAA = Branched-Chain Amino Acids = Asam amino
dengan rantai bercabang) - Membantu mencegah penyusutan otot -
Membantu dalam pembentukan sel darah merah
3. Valine (BCAA = Branched-Chain Amino Acids = Asam amino dengan
rantai bercabang) - Tidak diproses di organ hati, dan lebih
langsung diserap oleh otot - Membantu dalam mengirimkan asam amino
lain (tryptophan, phenylalanine, tyrosine) ke otak
4. Lycine - Kekurangan lycine akan mempengaruhi pembuatan
protein pada otot dan jaringan penghubugn lainnya - Bersama dengan
Vitamin C membentuk L-Carnitine - Membantu dalam pembentukan
kolagen maupun jaringan penghubung tubuh lainnya (cartilage dan
persendian)
5. Tyyptophan - Pemicu serotonin (hormon yang memiliki efek
relaksasi) - Merangsang pelepasan hormon pertumbuhan
6. Methionine - Prekusor dari cysteine dan creatine
- Menurunkan kadar kolestrol darah - Membantu membuang zat racun
pada organ hati dan membantuk regenerasi jaringan baru pada hati
dan ginjal
7. Threonine - Salah satu asam amino yang membantu detoksifikasi
- Membantu pencegahan penumpukan lemak pada organ hati - Komponen
penting dari kolagen - Biasanya kekurangannya diderita oleh
vegetarian
8. Phenylalanine - Prekursor untuk tyrosine - Meningkatkan daya
ingat, mood, fokus mental - Digunakan dalam terapi depresi -
Membantuk menekan nafsu makan
b. Asam amino nonessendial. Asam amino nonessensial adalah asam
amino yang dapat disintesis oleh tubuh manusia dengan bahan baku
asam amino lainnya. Contoh : Alanin, Asparagin, Asam Aspartat, Asam
Glutamat, Glutamin dan Prolin
Jenis2 asam amino non-essensial : 1. Aspartic Acid -Membantu
mengubah karbohidrat menjadi energy - Membangun daya tahan tubuh
melalui immunoglobulin dan antibodi - Meredakan tingkat ammonia
dalam darah setelah latihan
2. Glyicine - Membantu tubuh membentuk asam amino lain -
Merupakan bagian dari sel darah merah dan cytochrome (enzim yang
terlibat dalam produksi energi) - Memproduksi glucagon yang
mengaktifkan glikogen - Berpotensi menghambat keinginan akan
gula
3. Alanine - Membantu tubuh mengembangkan daya tahan - Merupakan
salah satu kunci dari siklus glukosa alanine yang memungkinkan otot
dan jaringan lain untuk mendapatkan energi dari asam amino
4. Serine - Diperlukan untuk memproduksi energi pada tingkat sel
- Membantuk dalam fungsi otak (daya ingat) dan syaraf
c. Asam amino essensial bersyarat. Jenis2 asam amino essensial
bersyarat : 1. Arginine (asam amino essensial untuk anak2) -
Diyakini merangsang produksi hormon pertumbuhan - Diyakini sebagai
pemicu Nitric Oxide (suatu senyawa yang melegakan pembuluhdarah
untuk aliran darah dan pengantaran nutrisi yang lebih baik) dan
GABA - Bersama glycine dan methionine membentuk creatine
2. Histidine (asam amino essensial pada beberapa individu) -
Salah satu zat yang menyerah ultraviolet dalam tubuh
- Diperlukan untuk pembentukan sel darah merah dan sel darah
putih - Banyak digunakan untuk terapi rematik dan alergi
3. Cystine - Mengurangi efek kerusakan dari alkohol dan asap
rokok - Merangsang aktivitas sel darah putih dalam peranannya
meningkatkan daya tahan tubuh - Bersama L-Aspartic Acid dan
L-Citruline menetralkan radikal bebas - Salah satu komponen yang
membentuk otot jantung dan jaringan penyambung (persendian,
ligamen, dan lain-lain - Siap diubah menjadi energy - Salah satu
elemen besar dari kolagen4. Glutamic Acid (Asam Glutamic - Pemicu
dasar untuk glutamine, proline, ornithine, arginine, glutathine,
dan GABA - Diperlukan untuk kinerja otak dan metabolisme asam amino
lain
5. Tyrosine - Pemicu hormon dopamine, epinephrine,
norepinephrine, melanin (pigmen kulit), hormon thyroid -
Meningkatkan mood dan fokus mental
6. Glutamine - Asam amino yang paling banyak ditemukan dalam
otot manusia - Dosis 2 gram cukup untuk memicu produksi hormon
pertumbuhan - Membantu dalam membentuk daya tahan tubuh - Sumber
energi penting pada organ tubuh pada saat kekurangan kalori - Salah
satu nutrisi untuk otak dan kesehatan pencernaan - Mengingkatkan
volume sel otot 7. Taurine
- Membantu dalam penyerapan dan pelepasan lemak - Membantu dalam
meningkatkan volume sel otot
8. Ornithine - Dalam dosis besar bisa membantu produksi hormon
pertumbuhan - Membantu dalam penyembuhan dari penyakit - Membantu
daya tahan tubuh dan fungsi organ hati
Asam amino standar Asam amino yang menyusun protein organisme
ada 20 macam disebut sebagai asam amino standar Diketahui asam
amino ke 21 disebut selenosistein (jarang ditemukan) Terdapat di
beberapa enzim seperti gluthatione peroxidase Selenenosistein mempy
kode genetik: UGA biasa utk stop kodon tjd pd mRNA dgn struktur 2nd
yg banyak.
Asam amino non standar Merupakan asam amino diluar 20 mcm as.
Amino standar Terjadi karena modifikasi yang terjadi setelah suatu
asam amino standar menjadi protein. Kurang lebih 300 asam amino non
standar dijumpai pada sel
modifikasi serin yang mengalami fosforilasi oleh protein
kinase
modifikasi prolin dlm proses modifikasi posttranslasi, oleh
prokolagen prolin hidroksilase Ditemukan pada kolagen untuk
menstabilkan struktur
Dari modifikasi Glu oleh vit K. g karboksi glutamat mampu
mengikat Ca penting utk penjendalan darah.
Ditemukan pd protein protombin
Modifikasi lisin. Terdapat di kolagen dan miosin (protein
kontraksi pd otot) dan berperan untuk sisi terikatnya polisakarida
Beberapa ditemukan asam amino nonstandar yang tidak menyusun
protein merupakan senyawa antara metabolisme (biosintesis arginin
dan urea)
IV. Sifat Asam Amino Amino merupakan senyawa organik yang
merupakan satuan penyusun protein yang mempunyai gugus amino dan
karboksilat. Oleh karena itu asam amino mempunyai sifat asam maupun
basa. Struktur sederhana dari asam amino adalah: NH2
R-CH-COOH Suatu asam amino mengandung gugus amina yang bersifat
basa dan gugus karboksil yang bersifat asam dalam molekul yang
sama. Suatu asam amino yang mengalami reaksi asam basa internal,
yang menghasilkan suatu ion dipolar yang disebut sebagai switter
ion. Karena terjadinya muatan ion, suatu asam amino mempunyai
banyak sifat garam. Pxa suatu asam amino bukanlah Pxa dari gugus
-COOH melainkan dari gugus -NH3 dan sebaliknya(Fessenden, 1989)
Asam amino tidak selalu bersifat seperti senyawa-senyawa organik,
misalnya titik lelehnya diatas 200*C, sedangkan kebanyakan senyawa
organik dengan bobot molekul sekitar itu berupa cairan pada
temperatur kamar. Asam amino larut dalam air dan pelarut polar
lain, tetapi tidak larut dalam pelarut non-polar, seperti dietil
eter atau benzena. Asam amino mempunyai momendipol yang besar dan
juga mereka kurang bersifat asam dibandingkan sebagian besar asam
karboksilat, dan kurang bisa dibandingkan dengan sebagian besar
amina(Fessenden, 1990). Asam amino bersifat antara asam lemah dan
basa lemah, ia akan terionisasi diantara asam dan basa dalam
larutan berair yang disebut amfoterik, sebagai contoh adalah
glisin. Senyawa-senyawa amfoterik akan bereaksi dengan asam ataupun
basa dan membentuk garam(Routh, 1969). Dua asam amino berikatan
melalui suatu ikatan peptida dengan melepas sebuah molekul air.
Reaksi kesetimbangan ini cenderung untuk berjalan kehidrolisis
daripada sintesis. Gugus karboksil suatu asam amino berikatan
dengan gugus amino dari asam amino lain yang menghasilkan peptida
dengan melepas molekul air(Winarno, 1992). Suatu ikatan peptida
mempunyai ikatan rangkaian yang disebabkan oleh tumpang tindih
orbital p dari gugus karbonil dengan pasangan elektron yang terdiri
dari nitrogen. Suatu peptida adalah suatu amida
yang dibentuk dari dua asam amino atau lebih. Ikatan amida
antara gugus alfa amino dari suatu asam amino dan gugus karboksil
dari asam amino lain adalah ikatan peptida(Fessenden, 1989). Asam
amino dapat berperan sebagai asam atau basa, jika suatu kristal
asam amino, misalnya alanin dilarutkan dalam air, molekul ini
menjadi dipolar yang dapat berperan sebagai asam atau bersifat
basa(Lehninger, 1993). Asam amino tidak hanya berperan sebagai
bahan bangunan dari protein, tapi juga merupakan pelopor kimia bagi
banyak senyawa, misalnya glisin diperlukan untuk biosintesis gugus
dari hemoglobin. Triptofan merupakan pelopor dan suatu famili
zat-zat penting dalam biokimia sistem syaraf. Tirosin merupakan
materi penghubung bagi biosintesa dari pigmen kulit. Melanin
merupakan biosintesa penghubung yang mengandung nitrogen(Neal,
1971). Kelarutan asam amino adalah larut dalam pelarut polar
seperti air dan etanol, tetapi tidak larut dalam pelarut non-polar,
seperti benzena, heksana dan eter. Titik leburnya yang relatif
tinggi (diatas 200*C) menyatakan adanya gugus-gugus yang bermuatan
yaitu energi tingi yang diperlukan untuk memecahkan ionik yang
mempertahankan kisi-kisi kristal(Martin, 1987). Asam amino yang
sederhana, glisin dapat digunakan sebagai contoh asam amino atau
protein sebagai buffer. Ketika glisin didalam larutan dititrasi
dengan asam atau basa terjadi pertukaran molekul dari bentuk
zwitter ke bentuk dissosiasi pada gugus asam amino atau
karboksil(Routh, 1969). H-CH(NH3)-COOH H+ + H-CH(NH3)-COO- + -OH
H-CH(NH2)-COO- + H2O lart.asam(pH=2,4) zwitter ion(pH=6,0)
lart.basa Dalam titrasi asam amino, asam amino bertindak sebagai
buffer dalam daerah dan cairan tubuh lain yang mempunyai ion
dipolar memberikan dua disosiasi ketika bereaksi dengan asam atau
basa. Persamaan Hendersen Hassel Bakk, untuk buffer sederhana yang
menunjukkan konstanta disosiasi atau Pka sebagai pH pada
konsentrasi sama dari gambar dan bentuk buffer asam adalah
dituliskan sebagai berkut(Routh, 1969): pH = Pka + Log garam/asam =
Pk + Log 1/1 = Pk Sifat-sifat khusus asam amino antara lain, asam
amino tidak menyerap cahaya tampah/visible. Dengan pengecualian
asam amino aromatik triptofan, tyrosin, fenil alanin dan histidin,
tidak menyerap sinar UV yang mempunyai panjang gelombang 240nm.
Sebagian besar yang mempunyai panjang gelombang diatas 240nm
penyerapan UV oleh protein disebabkan kandungan
triptofannya(Martin, 1987)
Isomerisme pada asam amino Karena atom C pusat mengikat empat
gugus yang berbeda, maka asam aminokecuali glisinmemiliki isomer
optik: L dan D. Cara sederhana untuk mengidentifikasi isomeri ini
dari gambaran dua dimensi adalah dengan "mendorong" atom H ke
belakang pembaca (menjauhi pembaca). Jika searah putaran jarum jam
(putaran ke kanan) terjadi urutan karboksil-residu-amina maka ini
adalah tipe D. Jika urutan ini
terjadi dengan arah putaran berlawanan jarum jam, maka itu
adalah tipe L. (Aturan ini dikenal dalam bahasa Inggris dengan nama
CORN, dari singkatan COOH - R - NH2). Pada umumnya, asam amino
alami yang dihasilkan eukariota merupakan tipe L meskipun beberapa
siput laut menghasilkan tipe D. Dinding sel bakteribanyak
mengandung asam amino tipe D.
Polimerisasi asam amino Protein merupakan polimer yang tersusun
dari asam amino sebagai monomernya. Monomer-monomer ini tersambung
dengan ikatan peptida, yang mengikat gugus karboksil milik satu
monomer dengan gugus amina milik monomer di sebelahnya. Reaksi
penyambungan ini (disebut translasi) secara alami terjadi di
sitoplasma dengan bantuan ribosom dan tRNA. Pada polimerisasi asam
amino, gugus -OH yang merupakan bagian gugus karboksil satu asam
amino dan gugus -H yang merupakan bagian gugus amina asam amino
lainnya akan terlepas dan membentuk air. Oleh sebab itu, reaksi ini
termasuk dalam reaksi dehidrasi. Molekul asam amino yang telah
melepaskan molekul air dikatakan disebut dalam bentuk residu asam
amino.
Reaksi kondensasi dua asam amino membentuk ikatan peptida
Protein tersusun dari berbagai asam amino yang masing-masing
dihubungkan dengan ikatan peptida. Meskipun demikian, pada awal
pembentukannya protein hanya tersusun dari 20 asam amino yang
dikenal sebagai asam amino dasar atau asam amino baku atau asam
amino penyusun protein (proteinogenik). Asam-asam amino inilah yang
disandi oleh DNA/RNAsebagai kode genetik. Berikut adalah ke-20 asam
amino penyusun protein (singkatan dalam kurung menunjukkan
singkatan tiga huruf dan satu huruf yang sering digunakan dalam
kajian protein), dikelompokkan menurut sifat atau struktur
kimiawinya:
Nama Abbr Nama Abbr alanin Ala leusin Leu arginin Arg lisin Lys
asparagin Asn metionin Met asam aspartat Asp fenilalanin Phe
sistein Cys prolin Pro glutamin Gln serin Ser asam glutamat Glu
treonin Thr
glisin Gly triptofan Trp histidin His tirosin Tyr isoleusin Ile
valin Val
V. Zwitter-ion Karena asam amino memiliki gugus aktif amina dan
karboksil sekaligus, zat ini dapat dianggap sebagai sekaligus asam
dan basa (walaupun pH alaminya biasanya dipengaruhi oleh gugus-R
yang dimiliki). Pada pH tertentu yang disebut titik isolistrik,
gugus amina pada asam amino menjadi bermuatan positif
(terprotonasi, NH3+), sedangkan gugus karboksilnya menjadi
bermuatan negatif (terdeprotonasi, COO). Titik isolistrik ini
spesifik bergantung pada jenis asam aminonya. Dalam keadaan
demikian, asam amino tersebut dikatakan berbentuk zwitter-ion.
Zwitter-ion dapat diekstrak dari larutan asam amino sebagai
struktur kristal putih yang bertitik lebur tinggi karena sifat
dipolarnya. Kebanyakan asam amino bebas berada dalam bentuk
zwitter-ion pada pH netral maupun pH fisiologis yang dekat
netral.
Asam amino dalam bentuk tidak terion (kiri) dan dalam bentuk
zwitter-ion.
VI. Fungsi biologi asam amino 1. Penyusun protein, termasuk
enzim. 2. Kerangka dasar sejumlah senyawa penting dalam metabolisme
(terutama vitamin, hormon dan asam nukleat). 3. Pengikat ion logam
penting yang diperlukan dalam dalam reaksi enzimatik (kofaktor).
Asam amino ini ternyata juga memiliki fungsi biokimiawi dalam
metabolisme tubuh. Misalnya saja asam amino taurin yang dipercaya
mampu memicu penggunaan energi dalam tubuh kita. Demikian juga
dengan asam amino karnitin yang dianggap mampu meningkatkan
metabolisme tubuh dan meningkatkan pembakaran energi tubuh. Asam
amino glisin dan glutamin juga bisa menjadi katalisator reaksi
penggunaan energi, sehingga efeknya di dalam tubuh menjadi lebih
segar. Fungsi-fungsi yang dimiliki beberapa asam amino dalam
metabolisme tubuh
itulah yang dimanfaatkan oleh para produsen untuk menciptakan
minuman yang mampu membangkitkan energi ekstra. Asam amino yang
sering digunakan adalah taurin, glisin, glutamat, karnitin dan
beberapa asam amino yang memiliki fungsi dan kegunaan khusus
lainnya. Secara alami asam-asam amino tersebut terdapat pada
berbagai organ hewan, seperti taurin yang banyak terdapat pada
empedu sapi dan asam amino glutamat yang banyak terdapat di bagian
otak. Namun demikian secara komersial, asam amnino tersebut saat
ini jarang yang diekstrak dari organ hewan. Di samping harganya
yang lebih mahal, proses ekstraksi ini juga tidak praktis, serta
kontinyuitas bahan baku yang susah dipertahankan. Para produsen
asam amino saat ini lebih melirik pada proses fermentasi dan reaksi
kimiawi dari bahan-bahan sintetis. Kalaupun harus diperoleh dari
ekstraksi, biasanya diambil dari bahan-bahan yang tidak sulit
didapatkan, seperti bulu unggas, rambut manusia dan juga biji
jagung. Asam amino glutamat merupakan salah satu yang diproduksi
melalui proses fermentasi. Bahan media utama yang digunakan adalah
molases dan bahan-bahan lain yang mengandung gula. Proses pembuatan
glutamat ini sama dengan proses pembuatan MSG (mono sodium
glutamat) yang banyak dikenal sebagai bumbu masakan. Glutamat yang
dihasilkan dari proses fermentasi tersebut direaksikan dengan
sodium untuk menghasilkan MSG. Asam amino lain yang juga dihasilkan
dari proses fermentasi adalah arginin. Namun di Cina dilaporkan ada
juga produsen yang memproduksi arginin dari biji jagung yang
dihidrolisa dan dipisahkan asam amino argininnya melalui perbedaan
titik iso elektrik. Namun para produsen dari Jepang lebih cenderung
menggunakan proses fermentasi untuk menghasilkan asam amino
tersebut. Sebagian besar asam amino komersial lainnya, seperti
taurin, metionin, glisin, lisin dan carnitin banyak dihasilkan dari
reaksi sintetis menggunakan bahan-bahan kimiawi. Misalnya saja
taurin yang dihasilkan dari reaksi amino etanol dan asam sulfat.
Bahan-bahan yang banyak digunakan dalam pembuatan asam amino secara
sintetis ini adalah urotropin, urea, ammonia, asam sulfat dan
berbagai asam kuat lainnya. Sedangkan asam amino sistin dan sistein
bisa dihasilkan dari proses fermentasi maupun ekstraksi dari bahan
alami. Jepang merupakan salah satu produsen sistin dan sistein yang
dihasilkan dari proses fermentasi. Sedangkan beberapa negara lain,
seperti Cina, banyak menghasilkan asam amino tersebut dari
ekstraksi bulu unggas dan juga rambut manusia.
PROTEIN Protein (akar 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 mengandungkarbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan
kadang kala 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 bentukhormon, 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
polisakarida, 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 Jns Jakob Berzeliuspada tahun 1838. Biosintesis
protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang
dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan
bagi translasi yang dilakukan ribosom. Sampai tahap ini, protein
masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik.
Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang
memiliki fungsi penuh secara biologi. STRUKTUR 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). Sementara itu, 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: -helix, "puntiran-alfa"),
berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral;
-sheet (-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); -turn, (-turn,
"lekukan-beta"); dan -turn, (-turn, "lekukan-gamma"). Gabungan dari
aneka ragam dari struktur sekunder akan menghasilkan struktur tiga
dimensi yang dinamakan struktur tersier. 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.
Struktur tersier protein. Protein ini memiliki banyak struktur
sekunderbeta-sheet dan alpha-helix yang sangat pendek. Model dibuat
dengan menggunakan koordinat dari Bank Data Protein (nomor
1EDH).
Kekurangan Protein Protein sendiri mempunyai banyak sekali
fungsi di tubuh kita. Pada dasarnya protein menunjang keberadaan
setiap sel tubuh, proses kekebalan tubuh. Setiap orang dewasa harus
sedikitnya mengkonsumsi 1 g protein pro kg berat tubuhnya.
Kebutuhan akan protein bertambah pada perempuan yang mengandung dan
atlet.atlet. Kekurangan Protein bisa berakibat fatal: -100% dari
Protein -Keratin)
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:
Sintese protein Artikel utama: Proteinbiosynthese 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 DNAtranskripsi.
Kemudian mRNA hasil transkripsi di proses lebih lanjut di
ribosomatau retikulum endoplasma, disebut sebagai
Sumber Protein
-polongan
Studi dari Biokimiawan USA Thomas Osborne Lafayete Mendel,
Profesor untuk biokimia di Yale, 1914, mengujicobakan protein
konsumsi dari daging dan tumbuhan kepada kelinci. Satu grup
kelinci-kelinci tersebut diberikan makanan protein hewani,
sedangkan grup yang lain diberikan protein nabati. Dari
eksperimennya didapati bahwa kelinci yang memperoleh protein hewani
lebih cepat bertambah beratnya dari kelinci yang memperoleh protein
nabati. Kemudian studi selanjutnya, oleh McCay dari Universitas
Berkeley menunjukkan bahwa kelinci yang memperoleh protein nabati,
lebih sehat dan hidup dua kali lebih lama. Methode Pembuktian
Protein -Absorbsi
BCA-]
berikut diuraikan komponen molekuler atau bahan kimia sel. Bahan
itu dibedakan atas bahan anorganik dan organik. Bahan anorganik
ialah bahan yang terdapat di alam, yaitu oksigen (O2), karbon
dioksida (CO2), dan mineral. O2 dan CO2 berasal dari udara, dan
masuk-keluar sel lewat pernapasan.
O2 masuk tubuh lewat paru, berguna untuk oksidasi atau membakar
molekul organik untuk menghasilkan energi. CO2 ampas oksidasi,
sebagian besar dibuang dari tubuh lewat paru lagi. Mineral berasal
dari tanah.
Bahan organik ialah bahan yang dihasilkan oleh organisme atau
makhluk hidup: protein, karbohidrat, lemak, asam nukleat, dan
vitamin.
O2 dan CO2 tidak diulas dalam seri ini. Bahan lain diulas satu
per satu. Dimulai dengan protein, lalu diakhiri dengan cara
memasukkan molekul-molekul itu ke dalam sel serta peranan hormon di
dalamnya. Semua bahan organik dibina atas empat macam unsur yaitu
C, H, O, dan N. Karbohidrat dan lemak mengandung tiga unsur, yaitu
C, H, dan O.
Protein selain mengandung C, H, dan O, juga N; sesewaktu juga S
dan P. Huruf-huruf besar ini singkatan nama atom unsur kimia: O =
oksigen (zat asam), H = hidrogen (zat air), C = carbon (karbon, zat
arang), N = nitrogen (zat lemas), S = sulfur (zat belerang), dan P
= phosphorus (fosfor).
Atom-atom itu bergabung membentuk molekul. Penggabungan
berlangsung lewat perjabatan atau perikanan lengan, diberi tanda
dengan garis pendek -. Jumlah lengan berbagai atom bervariasi: H =
1, O = 2, C = 4, N = 3, P = 4, S = 2. Protein adalah polimer asam
amino. Berasal dari kata poli = banyak, dan mer= bulatan atau
satuan. Jadi asam amino adalah monomer protein (mono- = satu). Asam
amino mengandung dua macam gugus: 1) asam COOH; 2) amine NH2. R =
gugus metil (-CH3)n, dan n
artinya banyak. N = 1 sampai puluhan. Banyak asam amino
menentukan besar atau berat molekul (BM) suatu protein. Asam amino,
yang tersederhana dan terkecil ialah glisin. Disini R = H atau
hidrogen. Lebih besar dari glisin ialah alanin, di sini n = 1. Asam
amino yang umum dihasilkan oleh makhluk hidup, hewan atau tumbuhan
ada 20 macam: glisin, alanin, serin, sistein, valin, leusin,
isoleusin, lisin, fenilalamin, arginin, histidin, treonin,
metionin, tirosin, triptofan, prolin, asparagin, asam aspartat,
glutamin, dan asam glutamat. Yang ke20 macam itu membina suatu
molekul protein, ibarat bata yang menjadi bahan dasar yang membina
suatu rumah.
Ada protein yang tidak lengkap mengandung segala macam asam
amino, ada pula yang lengkap. Dari yang 20 macam itu ada 10 macam
yang bisa dibikin dalam sel, berbahankan asam amino yang 10 macam.
Yang 10 macam lain tidak bisa dibikin sel hewan, disebut asam amino
penting atau esensil : valin, leusin, isoleusin, lisin,
fenilalamin, arginin, histidin, treonin, triptofan, dan
metionin.
SUATU molekul protein terdiri dari untaian banyak asam amino,
jumlahnya bisa ratusan sampai ribuan. Ada protein yang asam amino
beruntai ke samping, sehingga membentuk cabang. BM suatu protein
belasan sampai ratusan ribu. Protein yang tergolong paling besar
ialah globulin, dengan BM = 920.000. Jika protein dipecah atau
dicernakan, terbentuk suatu hasil antara yang disebut peptida.
Peptida dibina atas beberapa asam amino. Dua asam amino beruntai
disebut dipeptida, tiga beruntai disebut tripeptida. Jika
beruntaian banyak disebut polipeptida. Ada bagian atau organel sel
berupa protein, ada dalam bentuk peptida.
Telah diajarkan kepada orang awam bahwa protein adalah zat
pembangun. Sebetulnya selain protein, karbohdirat dan lemak juga
penyerta atau pelengkap zat pembangun. Hampir sebagian besar
organel dan produk sel berbahan pokok protein. Kulit dibina atas
serat keratin, klagen, dan elastin, yang semua adalah protein.
Darah adalah gabungan banyak macam protein. Eristrosit, lekosit,
dan trombosit, dibina atas protein.
Dalam plasma darah terdapat berpuluh macam protein, seperti
albumin untuk mengangkut berbagai zat, globulin untk membina
antibodi, fibrinogen untuk pembekuan darah jika terjadi luka atau
darah berkontak dengan bagian pembuluh darah yang kesat.
Otot jantung, otot polos yang membina berbagai saluran dalam
tubuh, dan otot rangka yang membuat anggota dapat digerakkan,
mengandung serat yang dapat berkerut yang disebut miofibril.
Miofibril ini juga protein. Rambut dan bulu juga dibina atas
keratin, seperti halnya yang membina kulit ari. Tulang memiliki
bahan dasar yang disebut osein, suatu protein.
Tulang rawan memiliki bahan dasar khondrin, juga protein. Hormon
banyak yang protein, peptida, atau ubahan salah satu asam amino.
Enzim adalah biokatalisator dan itu adalah protein juga. Protein
dibagi
atas dua golongan: 1) sederhana; 2) gabungan. Yang sederhana
jika diuraikan oleh suatu enzim akan pecah jadi asam amino saja.
Yang gabungan terdiri dari gabungan protein dengan bahan organik
lain.
Yang sederhana seperti: albumin, globulin, glutein, histon,
kasein, dan vitelin. Albumin pengangkut zat dalam plasma darah, dan
globulin pembina bahan kekebalan atau antibodi. Glutein adalah
protein yang terkandung dalam biji sereal (padi, jagung, gandum,
jelai, sorgum), histon adalah poros lilitan DNA dalam kromosom,
kasein terkandung dalam susu, dan vitelin adalah protein yang
membina kuning telur.
PROTEIN gabungan yang kompleks ialah seperti
hemoglobin,lipoprotein, dan glikoprotein. Hemoglobin (Hb) adalah
pigmen pernapasan dalam eritrosit, berguna untuk mengikat oksigen
dalam paru. Pigmen ini mengandung unsur besi (Fe), yang membuat
eritrosit dan darah keseluruhan jadi berwarna merah.
Dalam sel tubuh kita protein dibikin dari monomer asam amino.
Asam amino yang 20 macam itu tersimpan dalam sitoplasma, yang
sewaktu akan bergabung membentuk untaian jika dari inti datang
perintah untuk menyintesa sejenis protein. Asam amino dalam
sitoplasma itu dibawa darah dari usus, sebagai hasil pencernaan
protein dalam bahan makanan. Asalnya protein makanan itu diproduksi
oleh tumbuhan.
Oleh karena punya kloroplas maka tumbuhan dapat berfotosintesa.
Dari sini dihasilkan glukosa. Glukosa dapat diubah jadi asam amino
setelah dari tanah oleh akar diisap ion nitrat (NO3), lalu gabung
dengan glukosa itu. Dari sini tumbuhan pun memproduksi protein.
Karnivora mendapat protein dari tubuh mangsa, yang asalnya juga
karena mangsa itu mendapat protein dari tumbuhan. Protein dapat
disintesa oleh semua sel makhluk.
Meski asam amino berasal dari tumbuhan, tetapi protein yang
disentesa hewan beda dengan tumbuhan. Waktu embrio awal, yaitu
sampai tingkat morula, semua sel membikin semua macam protein dan
bahan organik lain. Ketika embrio telah mengalami diferensiasi,
lalu terbentuk berbagai jaringan, maka tiap sel dari setiap
jaringan menyintesa protein khusus, yang jadi sisi jaringan
bersangkutan.
Jaringan epitel di kulit, misalnya, hanya menyintesa keratin,
jaringan epitel lendir usus, paru, dan kelamin, menghasilkan musin
sebagai bahan dasar lendir yang digetahkan. Jaringan pengikat
menghasilkan serat kolagen, jaringan otot menyintesa protein
miofibril, dan jaringan saraf menghasilkan neurotransmitter (bahan
perambat rangsang).
SETIAP macam protein disintesa menurut cetak biru. Cetak biru
iitu ada pada gen. Sedangkan gen berada dalam kromosom. Sel tubuh
orang mengandung hampir 100.000 gen, disebar pada 23 macam
kromosom. Tiap macam ada sepasang. Sel orang mengandung 23 pasang
atau 46 kromosom. Kromosom yang 23
macam itu memiliki panjang bervariasi. Kromosom terpanjang atau
terbesar mengandung gen paling banyak, sekitar 2.000-an. Sedangkan
kromosom terpendek atau terkecil mengandung gen tersedikit, mungkin
hanya ratusan.
Sekitar 60 persen gen itu menyintesa protein. Ada satu protein
dihasilkan oleh satu gen saja, ada pula oleh beberapa gen.
Hemoglobin disintesa oleh dua gen, sedangkan gen antibodi disintesa
empat gen. Beda protein beda pula gennya. Dari hampir 100.000 gen
dalam tiap sel tubuh seseorang terbentuk ribuan macam protein.
Karena sintesa zat organik lain, terutama karbohidrat dan lemak,
diatur oleh enzim dan itu adalah protein, maka terbentuk ribuan
macam kedua zat organik itu.
Meski macam protein sama pada semua individu suatu species,
namun antara berbagai individu species bersangkutan terdapat
perbedaan kecil atau variasi ultrastruktur setiap macam protein.
Itu terjadi karena kalau beda individu bervariasi pula susunan
nukleotida DNA gen-gennya. Karena itu beda individu beda pula
struktur halus proteinnya. Sudah pernah dibicarakan bahwa membran
sel, yaitu yang menjadi selaput setiap sel dan juga menyelaputi
banyak organel dalam sel, dibina atas dua lapis lemak, dan
ditunjang oleh banyak molekul protein. Banyak di antara protein
membran itu yang bertindak sebagai penerima atau reseptor bagi
berbagai zat untuk bisa dibawa masuk ke dalam sel. Ada juga sebagai
pengenal sel tetangga atau bahan yang datang dari luar tubuh,
disebut protein pengenal.
Protein pengenal akan mengenal sel atau bahan yang berasal dari
tubuh sendiri (self), dan yang bukan dari tubuh sendiri (nonself).
Protein pengenal kecocokan jaringan disebut HLA (human leukocyte
antigen). Jika bahan itu nonself berarti protein pengenal atau
HLA-nya tidak cocok atau tidak sama dengan protein pengenal pada
membran sel tuan rumah. Protein pengenal bahan asing itu dianggap
sebagai antigen, dan terhadapnya lekosit tuan rumah terangsang
untuk menghasilkan antibodi dan lekosit yang terangsang untuk
meracun dan merusak bahan asing.
SEL-sel peronda, yaitu makrofaga, membantu lekosit melawan bahan
asing itu. Antibodi menggumpalkan antigen, sedangkan lekosit
perusak menghancurkan jaringan. Makrofoga memakan bersihkan ampas
hancuran. Jika bahan asing itu besar seperti organ cangkokan,
lekosit, makrofoga, dan antibodi tak mampu menghancurkan, tubuh
akan kalah lalu meninggal. Bisa juga terjadi HLA antara dua
individu cocok, berarti dapat terjadi cangkok organ antara mereka.
Misalnya antara saudara kandung. Terlebih antara saudara kembar
identik, karena gen-gen mereka sama susunan rinci DNA-nya. Secara
umum jika tidak ada hubungan darah peluang keccocokan HLA hanya
sekitar satu dalam sekian sejuta penduduk. Tetapi, khusus bagi sel
darah merah (eritrosit) lebih banyak peluang kecocokan.
Untuk keperluan tranfusi berlaku dua sistem: ABO dan faktor
Rhesus. Menurut sistem ABO ada empat golongan penduduk: A, B, AB,
dan O, sedangkan menurut sistem Rhesus dua golongan pula: Rh+ dan
Rh-, dan penduduk yang bergol. Rh- hanya sekitar 10-15 persen dari
suatu penduduk. Golongan darah kedua sistem ditentukan oleh
hadirnya antigen dengan tanda sama pada membran eritrosit. Golongan
darah yang sama akan cocok jika tranfusi, tidak digumpalkan.
Orang bergolongan A, berantigen A pada eritrosit, dan
berantibodi anti-B dalam plasma. Golongan B berantigen B dan
beranti-A, golongan AB berantigen A dan B tetapi tak berantibodi;
Golongan O tak berantigen tetapi ada kedua antibodi. Orang Rh+
berantigen Rhesus tapi tak ada antibodi Rh- pada plasma. Orang Rh-
tak berantigen dan antibodi.
merupakan elemen yang sangat penting dari setiap mahluk hidup.
Fungsi utamanya membentuk jaringan tubuh dengan kandungan asam
aminonya. Protein membentuk kehidupan manusia, protein selalu
dihubungkan dengan mahluk hidup dan upaya untuk mengetahui
bagaimana kehidupan bermula dipusatkan pada bagimana protein
mulanya terbentuk. Protein berperan sebagai struktural yang
membangun tubuh kita. Enzim protein memecah makanan menjadi zat
gizi yang dapat digunakan sel. Sebagai anti bodi, mereka melindugi
kita dari penyakit. Hormon peptida membawa pesan-pesan yang
mengkoordinasi pelangsungan aktivitas tubuh dan protein melakukan
lebih banyak lagi, mereka memandu perkembangn kita dimasa
kanak-kanak dan memperhatikan tubuh kita selama masa dewasa. Mereka
telah membuat kita menjadi individu unik sebagaimana kita sekarang.
Kualitas protein didasarkan pada kemampuannya untuk menyediakan
nitrogen dan asam amino bagi pertumbuhan, pertahanan dan
memperbaiki jaringan tubuh. Secara umum kualitas protein tergantung
pada dua karakteristik berikut: 1. Digestibilitas protein (untuk
dapat digunakan oleh tubuh, asam amino harus dilepaskan dari
komponen lain makanan dan dibuat agar dapat diabsorpsi. Jika
komponen yang tidak dapat dicerna mencegah proses ini asam amino
yang penting hilang bersama feses).
Komposisi asam amino seluruh asam amino yang digunakan dalam
sintesis protein tubuh harus tersedia pada saat yang sama agar
jaringan yang baru dapat terbentuk.dengan demikian makanan harus
menyediakan setiap asam amino dalam jumlah yang mencukupi untuk
membentuk as.amino lain yang dibutuhkan. Faktor yang mempengaruhi
kebutuhan protein 1. Perkembang jaringan Periode dimana perkembangn
terjadi dengan cepat seperti pada masa janin dan kehamilan
membutuhkan lebih banyak protein. 2. Kualitas protein Kebutuhan
protein dipengaruhi oleh kualitas protein makanan pola as.aminonya.
Tidak ada rekomendasi khusus untuk orang-orang yang mengonsumsi
protein hewani bersama protein nabati. Bagi mereka yang tidak
mengosumsi protein hewani dianjurkan untuk memperbanyak konsumsi
pangan nabatinya untuk kebutuhan as.amin. 3.Digestibilitas
protein
Ketersediaan as.amino dipengaruhi oleh persiapan makanan. Panas
menyebabkan ikatan kimia antara gula dan as.amino yang membentuk
ikatan yang tidak dapat dicerna. Digestibitas dan absorpsi
dipengaruhi oleh jarak antara waktu makan, dengan interval yang
lebih panjang akan menurunkan persaingan dari enzim yang tersedia
dan tempat absorpsi. 4. Kandungan energi dari makanan Jumlah yang
mencukupi dari karbohidart harus tersedia untuk mencukupi kebutuhan
energi sehingga protein dapat digunakan hanya untuk pembagunan
jaringn. Karbohidarat juga mendukung sintesis protein dengan
merangsang pelepasan insulin. 5. Status kesehatan Dapat
meningkatkan kebutuhan energi karena meningkatnya katabolisme.
Setelah trauma atau operasi as.amino dibutuhkan untuk pembentukan
jaringan, penyembuhan luka dan produksi faktor imunitas untuk
melawan infeksi.
Karbohidrat Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang)
atau sakarida (dari bahasa Yunani , skcharon, berarti "gula")
adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di
bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk
hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan
makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan
materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan
dan jamur).[1] Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijaumengubah
karbon dioksida menjadi karbohidrat. Secara biokimia, karbohidrat
adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau
senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.[2]
Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau
keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah
karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus
(CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak
terhidrasi oleh n molekul air.[3] Namun demikian, terdapat pula
karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang
mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.[2] Bentuk molekul
karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula
sederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa,galaktosa,
dan fruktosa. Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun
dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta
dapat pula bercabangcabang, disebut polisakarida, misalnya pati,
kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat
pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida
(rangkaian beberapa monosakarida).
Butir-butir pati, salah satu jenis karbohidrat cadangan makanan
pada tumbuhan, dilihat denganmikroskop cahaya. Peran biologis Peran
dalam biosfer
Fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan
di bumi, baik secara langsung atau tidak langsung. Organisme
autotrof seperti tumbuhan hijau, bakteri, dan algafotosintetik
memanfaatkan hasil fotosintesis secara langsung. Sementara itu,
hampir semua organisme heterotrof, termasuk manusia, benar-benar
bergantung pada organisme autotrof untuk mendapatkan makanan.[4]
Pada proses fotosintesis, karbon dioksida diubah menjadi
karbohidrat yang kemudian dapat digunakan untuk mensintesis materi
organik lainnya. Karbohidrat yang dihasilkan oleh fotosintesis
ialah gula berkarbon tiga yang dinamai gliseraldehida 3-fosfat.
Senyawa ini merupakan bahan dasar senyawasenyawa lain yang
digunakan langsung oleh organisme autotrof, misalnya glukosa,
selulosa, dan pati.
Peran sebagai bahan bakar dan nutrisi Karbohidrat menyediakan
kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh makhluk hidup. Monosakarida,
khususnya glukosa, merupakan nutrien utama sel. Misalnya, pada
vertebrata, glukosa mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia
bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan
mengambil tenaga yang tersimpan di dalam molekul tersebut pada
proses respirasi selular untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain
itu, kerangka karbon monosakarida juga berfungsi sebagai bahan baku
untuk sintesis jenis molekul organik kecil lainnya, termasuk asam
amino dan asam lemak.[1] Sebagai nutrisi untuk manusia, 1 gram
karbohidrat memiliki nilai energi 4 Kalori.[5] Dalam menu makanan
orang Asia Tenggara termasuk Indonesia, umumnya kandungan
karbohidrat cukup tinggi, yaitu antara 7080%. Bahan makanan sumber
karbohidrat ini misalnya padi-padian atau serealia(gandum dan
beras), umbi-umbian (kentang, singkong, ubi jalar), dan gula.[6]
Namun demikian, daya cerna tubuh manusia terhadap karbohidrat
bermacam-macam bergantung pada sumbernya, yaitu bervariasi antara
90%98%.Serat menurunkan daya cerna karbohidrat menjadi 85%.[7]
Manusia tidak dapat mencerna selulosa sehingga serat selulosa yang
dikonsumsi manusia hanya lewat melalui saluran pencernaan dan
keluar bersama feses. Serat-serat selulosa mengikis dinding saluran
pencernaan dan merangsangnya mengeluarkan lendir yang membantu
makanan melewati saluran pencernaan dengan lancar sehingga selulosa
disebut sebagai bagian penting dalam menu makanan yang sehat.
Contoh makanan yang sangat kaya akan serat selulosa ialah
buah-buahan segar, sayur-sayuran, dan biji-bijian.[8] Selain
sebagai sumber energi, karbohidrat juga berfungsi untuk menjaga
keseimbangan asam basa di dalam tubuh[rujukan?], berperan penting
dalam proses metabolisme dalam tubuh, dan pembentuk struktur sel
dengan mengikat protein dan lemak.
Kentang merupakan salah satu bahan makanan yang mengandung
banyak karbohidrat. Peran sebagai cadangan energi Beberapa jenis
polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan, yang
nantinya akan dihidrolisis untuk menyediakan gula bagi sel ketika
diperlukan. Pati merupakan suatu polisakarida simpanan pada
tumbuhan. Tumbuhan menumpuk pati sebagai granul atau butiran di
dalam organel plastid, termasuk kloroplas. Dengan mensintesis pati,
tumbuhan dapat menimbun kelebihan glukosa. Glukosa merupakan bahan
bakar sel yang utama, sehingga pati merupakan energi
cadangan.[9]
Sementara itu, hewan menyimpan polisakarida yang disebut
glikogen. Manusia dan vertebrata lainnya menyimpan glikogen
terutama dalam sel hati dan otot. Penguraian glikogen pada sel-sel
ini akan melepaskan glukosa ketika kebutuhan gula meningkat. Namun
demikian, glikogen tidak dapat diandalkan sebagai sumber energi
hewan untuk jangka waktu lama. Glikogen simpanan akan terkuras
habis hanya dalam waktu sehari kecuali kalau dipulihkan kembali
dengan mengonsumsi makanan.[9 Peran sebagai materi pembangun
Organisme membangun materi-materi kuat dari polisakarida
struktural. Misalnya, selulosa ialah komponen utama dinding sel
tumbuhan. Selulosa bersifat seperti serabut, liat, tidak larut di
dalam air, dan ditemukan terutama pada tangkai, batang, dahan, dan
semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan.[10] Kayu terutama
terbuat dari selulosa dan polisakarida lain, misalnyahemiselulosa
dan pektin. Sementara itu, kapas terbuat hampir seluruhnya dari
selulosa. Polisakarida struktural penting lainnya ialah kitin,
karbohidrat yang menyusun kerangka luar (eksoskeleton) arthropoda
(serangga, laba-laba, crustacea, dan hewan-hewan lain sejenis).
Kitin murni mirip seperti kulit, tetapi akan mengeras ketika
dilapisi kalsium karbonat. Kitin juga ditemukan pada dinding sel
berbagai jenis fungi.[8] Sementara itu, dinding sel bakteri terbuat
dari struktur gabungan karbohidrat polisakarida dengan peptida,
disebut peptidoglikan. Dinding sel ini membentuk suatu kulit kaku
dan berpori membungkus sel yang memberi perlindungan fisik bagi
membran sel yang lunak dan sitoplasma di dalam sel.[11] Karbohidrat
struktural lainnya yang juga merupakan molekul gabungan karbohidrat
dengan molekul lain ialah proteoglikan, glikoprotein, dan
glikolipid. Proteoglikan maupun glikoprotein terdiri atas
karbohidrat dan protein, namun proteoglikan terdiri terutama atas
karbohidrat, sedangkan glikoprotein terdiri terutama atas protein.
Proteoglikan ditemukan misalnya pada perekat antarsel pada
jaringan, tulang rawan, dan cairan sinovial yang melicinkan sendi
otot. Sementara itu, glikoprotein dan glikolipid (gabungan
karbohidrat dan lipid) banyak ditemukan pada permukaan sel
hewan.[12] Karbohidrat pada glikoprotein umumnya berupa
oligosakarida dan dapat berfungsi sebagai penanda sel. Misalnya,
empat golongan darah manusia pada sistem ABO (A, B, AB, dan O)
mencerminkan keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah
merah.[13]
Klasifikasi karbohidrat Monosakarida Monosakarida merupakan
karbohidrat paling sederhana karena molekulnya hanya terdiri atas
beberapa atom C dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis
menjadi karbohidrat lain. Monosakarida dibedakan menjadi aldosa dan
ketosa. Contoh dari aldosa yaitu glukosa dan galaktosa. Contoh
ketosa yaitu fruktosa. Disakarida dan oligosakarida Disakarida
merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida
yang berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan molekul air.
Contoh dari disakariDisakarida dan oligosakarida
Disakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul
monosakarida yang berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan
molekul air. Contoh dari disakarida adalahsukrosa, laktosa, dan
maltosa. Polisakarida Polisakarida merupakan karbohidrat yang
terbentuk dari banyak sakarida sebagai monomernya. Rumus umum
polisakarida yaitu C6(H10O5)n. Contoh polisakarida adalah selulosa,
glikogen, dan amilum. karbohidrat merupakan komponen pangan yang
menjadi sumber energi utama dan sumber serat makanan. Komponen ini
disusun oleh 3 unsur utama, yaitu karbon (C), hidrogen (H) dan
oksigen (O). Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan mereka
dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-atomnya,
panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan akan membedakan
karbohidrat yang satu dengan lain. Dari kompleksitas strukturnya
dikenal kelompok karbohidrat sederhana (seperti monosakarida dan
disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau
polisakarida (seperti pati, glikogen, selulosa dan hemiselulosa).
Di samping itu, terdapat oligosakarida (stakiosa, rafinosa,
fruktooligosakarida, galaktooligosakarida) dan dekstrin yang
memiliki rantai monosakarida yang lebih pendek dari polisakarida.
Berdasarkan nilai gizi dan kemampuan saluran pencernaan manusia
untuk mencernanya, karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi
karbohidrat yang dapat dicerna dan karbohidrat yang tidak dapat
dicerna. Karbohidrat dari kelompok yang dapat dicerna, bisa dipecah
oleh enzim a- amilase untuk menghasilkan energi. Monokasarida,
disakarida, dekstrin dan pati adalah kelompok karbohidrat yang
dapat dicerna. Karbohidrat yang tidak dapat dicerna (juga
dikelompokkan sebagai serat makanan/dietary fiber) tidak bisa
dipecah oleh enzim a-amilase. Contohnya adalah selulosa,
hemiselulosa, lignin dan substansi pektat. Disamping sebagai sumber
pemanis, fungsi penting karbohidrat dalam proses pengolahan pangan
adalah sebagai bahan pengisi, pengental, penstabil emulsi,
pengikat air, pembentuk flavor dan aroma, pembentuk tekstur dan
berperan dalam reaksi pencoklatan. Komponen ini juga digunakan
sebagai bahan baku proses fermentasi. Pengertian Karbohidrat adalah
senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen.
contoh; glukosa C6H12O6, sukrosa C12H22O11, sellulosa (C6H10O5)n.
Rumus umum karbohidrat Cn(H2O)m. Karena komposisi yang demikian,
senyawa ini pernah disangka sebagai hidrat karbon, tetapi sejak
1880, senyawa tersebut bukan hidrat dari karbon. Nama lain dari
karbohidrat adalah sakarida, berasal dari bahasa Arab "sakkar"
artinya gula. Karbohidrat sederhana mempunyai rasa manis sehingga
dikaitkan dengan gula. Melihat struktur molekulnya, karbohidrat
lebih tepat didefinisikan sebagai suatu polihidroksialdehid
ataupolihidroksiketon. Contoh glukosa; adalah suatu polihidroksi
aldehid karena mempunyai satu gugus aldehid da 5 gugus hidroksil
(OH). Klasifikasi Karbohidrat terbagi menjadi 3 kelompok; 1.
monosakarida, yi terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat
lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat
yg lebih sederhana. 2. disakarida, yi senyawanya terbentuk dari 2
molekul monosakarida yg sejenis atau tidak. Disakarida dpt
dihidrolisis oleh larutan asam dalam air sehingga terurai menjadi 2
molekul monosakarida. 3. polisakarida, yi senyawa yg terdiri dari
gabungan molekul2 monosakarida yg banyak jumlahnya, senyawa ini
bisa dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida. Fungsi Bagi
manusia; sbg sumber energi. Bagi tumbuhan; amilum sebagai cadangan
makanan, sellulosa sbg pembentuk kerangka bagi tumbuhan. Tumbuhan
mendapat amilum dan selulosa dari glukosa. Glukosa dihasilkan pada
fotosintesis Beberapa monosakarida penting Glukosa Glukosa disebut
juga gula anggur karena terdapat dalam buah anggur, gula darah
karena terdapat dalam darah atau dekstrosa karena memutarkan bidang
polarisasi kekanan. Glukosa merupakan monomer dari polisakarida
terpenting yaitu amilum, selulosa dan glikogen. Glukosa merupakan
senyawa organik terbanyak. terdapat pada hidrolisis amilum,
sukrosa, maltosa, dan laktosa. Fruktosa
Fruktosa terdapat dalam buah2an, merupakan gula yang paling
manis. Bersama2 dengan glukosa merupakan komponen utama dari madu.
Larutannya merupakan pemutar kiri sehingga fruktosa disebut juga
levulosa. Ribosa dan 2-deoksiribosa Ribosa da 2-deoksiribosa adalah
gula pentosa yg membentuk RNA dan DNA. Sifat2 monosakarida 1. semua
monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air. 2. larutannya
bersifat optis aktif. 3. larutan monosakarida yg baru dibuat
mengalami perubahan sudut putaran disebut mutarrotasi. 4. contoh
larutan alfaglukosa yang baru dibuat mempunyai putaran jenis + 113`
akhirnya tetap pada + 52,7`. 5. umumnya disakarida memperlihatkan
mutarrotasi, tetapi polisakarida tidak. 6. semua monosakarida
merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi. Identifikasi
monosakarida 1. uji umum utk karbohidrat adalah uji Molisch. bila
larutan karbohidrat diberi beberapa tetes larutan alfanaftol,
kemudian H2SO4 pekat secukupnya sehingga terbentuk 2 lapisan
cairan, pada bidang batas kedua lapisan itu terbentuk cincin ungu.
2. gula pereduksi yaitu monosakarida dan disakarida kecuali sukrosa
dapat ditunjukkan dg pereaksi Fehling atau Bennedict. Gula
pereduksi bereaksi dg pereaksi Fehling atau Benedict menghasilkan
endapan merah bata (Cu2O). Selain Pereaksi Benedict dan Fehling,
gula pereduksi juga bereaksi positif dg pereaksi Tollens. 3. reaksi
Seliwanoff (khusus menunjukkan adanya fruktosa). Pereaksi
seliwanoff terdiri dari serbuk resorsinol + HCl encer. Bila
fruktosa diberi pereaksi seliwanoff dan dipanaskan dlm air mendidih
selama 10 menit akan terjadi perubahan warna menjadi lebih tua.