REAKSI – REAKSI SPESIFIK ASAM AMINO DAN PROTEIN

PENDAHULUAN

 

1.1    Latar Belakang

            Asam amino adalah 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 (Anonim, 2011).

            Nilai gizi protein suatu bahan pangan ditentukan bukan saja oleh kadar protein yang dikandungnya, tetapi juga oleh ketersediaan atau dapat tidaknya protein tersebut digunakan oleh tubuh. Salah satu parameter nilai gizi protein adalah daya cernanya yang didefinisikan sebagai efektivitas absorbsi protein oleh tubuh (Asrullah dkk., 2012).

Pada umumnya asam amino diperoleh sebagai hasil hidrolisis protein, baik menggunakan enzim maupun dengan menggunakan asam, dengan cara ini diperoleh campuan bermacam-macam asam amino dan untuk menentukan jenis asam amino maupun kualitasnya masing-masing asam amino perlu diadakan pemisahan antara asam-asam amino tersebut. 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) (Poedjiadi, 1994).

Berdasarkan landasan teori di atas, maka dilakukanlah percobaan mengenai reaksi-reaksi spesifik asam amino dan protein.

1.2 Maksud dan Tujuan Percobaan

1.2.1 Maksud Percobaan

            Untuk mengetahui, memahami dan mempelajari reaksi-reaksi spesifik dari asam amino dan protein.

1.2.2        Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini ialah:

1.      Mengidentifikasi  adanya gugus indol spesifik amino triptofan melalui percobaan Adamkiewitz-Hopkins.

2. Mengetahui reaksi uji protein dengan terjadinya pengendapan, melalui proses termokoagulasi dan pengendapan dengan asam kuat seperti asam nitrat dan asam organik.

1.3 Prinsip Percobaan

            Mengidentifikasi protein dengan mengidentifikasi reaksi spesifik asam amino dan protein  dengan beberapa pereaksi tertentu yaitu melalui reaksi Adamkiewitz-Hopkins dan pengendapan dengan asam kuat seperti asam nitrat dan asam organik yang ditandai dengan adanya perubahan warna, suhu dan endapan yang menunjukkan bahwa adanya reaksi uji positif terhadap asam amino dan protein.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

            Kata protein berasal dari kata protos yang berarti pertama atau utama. Protein merupakan komponen utama sel hewan atau manusia. Oleh karena sel itu berperan dalam pembentukan dan pertumbuhan tubuh. Dalam kehidupan protein memegang peranan yang penting pula. Proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik karena adanya enzim, suatu protein yang berfungsi sebagai biokatalis. Di samping itu hemoglobin dalam butir-butir darah merah atau eritrosit yang berfungsi sebagai pengangkut oksigen dari paru-paru ke seluruh bagian tubuh adalah salah satu jenis protein. Demikian pula zat-zat yang berperan untuk melawan bakteri penyakit atau yang disebut antigen, juga suatu protein (Poedjiadi,1994).

            Asam amino sendiri tidak berwarna dan tidak dapat dideteksi secara visual pada kromatografi atau cara analisis lainnya. Dengan mengubahnya menjadi senyawa yang berwarna, kita dapat melihatnya. Reaksi warna yang penting dari asam amino adalah reaksinya dengan ninhidrin karena intensitas warna yang terbentuk pada reaksi ninhidrin ini sebanding dengan konsentrasi asam aminonya maka reaksi ini dapat dipakai untuk analisa kuantitatif. Contohnya: reaksi ninhidrin ini dipakai pada alat analisa otomatik asam amino, suatu alat untuk memisahkan asam amino dengan memakai kolom penukar ion dan ditentukan konsentrasi relatifnya (Fessenden dan Fessenden, 1994).

Dari struktur umumnya, asam amino mempunyai dua gugus pada tiap molekulnya, yaitu gugus amino dan gugus karboksil, yang digambarkan sebagai struktur ion dipolar. Gugus amino dan gugus karboksil pada asam amino menunjukkan sifat-sifat spesifiknya. Karena asam amino mengandung kedua gugus tersebut, senyawa ini akan memberikan reaksi kimia yang yang mencirikan gugus-gugusnya. Sebagai contoh adalah reaksi asetilasi dan esterifikasi. Asam amino juga bersifat amfoter, yaitu dapat bersifat sebagai asam dan memberikan proton kepada basa kuat, atau dapat bersifat sebagai basa dan menerima proton dari basa kuat (Poedjiadi, 1994).

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

a.       Reaksi Sakaguci

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

b.      Reaksi Xantoprotein

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

c.       Reaksi Hopkins-Cole

Triptofan dapat berkondensasi dengan beberapa aldehida dengan bantuan asam kuat dan membentuk senyawa yang berwarna. Larutan protein yang mengandung triptofan dapat direasikan dengan pereaksi Hopkins-Cole yang mengandung asam glioksilat. Setelah dicampur dengan pereaksi Hopkins-Cole, asam sulfat dituangkan perlahan-lahan sehingga membentuk lapisan di bawah larutan protein. Beberapa saat kemudian akan terjadi cincin ungu pada batas antara kedua lapisan. Reaksi Hopkins-Cole memberi hasil positif khas untuk gugus indol dalam protein.

Protein mengandung asam amino berinti benzen, jika ditambahkan asam nitrat pekat akan mengendap dengan endapan berwarna putih yang dapat berubah menjadi kuning sewaktu dipanaskan. Senyawa nitro yang terbentuk dalam suasana basa akan terionisasi dan warnanya akan berubah menjadi lebih tua atau jingga. Reaksi ini didasarkan pada uji nitrasi inti benzena yang terdapat pada molekul protein menjadi senyawa yang berwarna kuning. Protein bersifat amfoter, yaitu dapat bereaksi dengan larutan asam dan basa. Daya larut protein berbeda di dalam air, asam, dan basa; ada yang mudah larut dan ada yang sukar larut. Namun, semua protein tidak larut dalam pelarut lemak seperti eter dan kloroform. Apabila protein dipanaskan atau ditambah etanol absolut, maka protein akan menggumpal (terkoagulasi). Hal ini disebabkan etanol menarik mantel air yang melingkupi molekul-molekul protein (Page, 1985).

Protein seperti asam amino bebas memiliki titik isoelektrik yang berbeda-beda. Titik Isoelektrik (TI) adalah daerah pH tertentu dimana protein tidak mempunyai selisih muatan atau jumlah muatan positif dan negatifnya sama, sehingga tidak bergerak ketika diletakkan dalam medan listrik. Pada pH isoelektrik (pI), suatu protein sangat mudah diendapkan karena pada saat itu muatan listriknya nol. Berdasarkan sifat-sifat yang dimiliki protein, seperti kemampuan  membentuk warna dan mengendap ketika bereaksi dengan zat lain dapat digunakan untuk mengetahui keberadaanya pada sampel bahan yang belum diketahui. Uji Ninhidrin adalah reaksi yang berguna untuk mendeteksi asam amino dan menetapkan kosentrasinya dalam larutan. Ninhidrin jika bereaksi dengan asam amino akan menghasilkan warna violet. Warna tersebut dihasilkan dari semua asam amino dengan NH₂ primer dan intensitas setiap warna tergantung pada kosentrasi asam amino. Hanya prolin yang mempunyai gugus amino sekunder yang memberikan warna kuning (Page, 1985).

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

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

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

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

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

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

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

Denaturasi ada dua macam yaitu (Lehninger,1990) :

1.      Pengembangan rantai peptida dan pemecahan protein menjadi kecil tanpa diikuti pengembangan molekul seperti pada polipeptida.

2.      Denaturasi yang tergantung pada keadaan molekul seperti pada bagian molekul yang tergabung dalam struktur sekunder.

            Fungsi suatu protein selain sebagai bahan makanan tergantung sepenuhnya pada strukutur tiga dimensionalnya. Pada suatu protein dapat ditambahkan beberapa zat yang dapat merubah struktur sekunder, tersier, dan kuartener dari protein tersaebut. Sebagai contoh: konsentrasi ion yang tinggi dapat mematahkan ikatan S-S diantara cystein. Meskipun zat ini tidak berubah untuk memecahkan ikatan peptida, sehingga struktur primernya tidak berpengaruh, tetapi perlakuan ini dapat merusak sifat protein yang menyebabkan protein tersebut tidak berfungsi semestinya. Protein tersebut mengalami proses denaturasi. Sebagai contoh apabila lisozim didenaturasikan maka protein tersebut tidak dapat lagi merubah polisakarida seperti biasa. Denaturasi suatu enzim menyebabkan enzim itu tidak dapat berfungsi lagi (Wibraham, 1992).

Denaturasi antibodi menyebabkan zat-zat tersebut tidak dapat mengenal dan bereaksi dengan antigen. Jika fungsi protein tergantung pada konfirmasinya, maka lazim pula dikatakan bahwa konfirmasi protein tergantung pada struktur primernya. Dengan kata lain pada urutan tepat di dalam protein tersebut. Jika diambil zat lisozim yang telah didenaturasi dan mengembalikan kondisi pH, kadar garam dan sebagainya dalam kondisi normal, maka lisozim tersebut mendapatkan kembali struktur sekunder dan tersiernya yang khas. Ini dapat dilihat dari kembalinya sifat katalitik. Begitu juga dengan antibodi, yang dapat didenaturasi secara reversibel, dikembalikan dalam keadaan normal, maka antibodi tersebut memperoleh kembali kemampuannya untuk mengikat antigen (Wibraham, 1992).

Triptofan merupakan satu dari 20 asam amino penyusun protein yang bersifat esensial bagi manusia. Bentuk yang umum pada mamalia adalah, seperti asam amino lainnya, L-triptofan. Meskipun demikian D-triptofan ditemukan pula di alam (contohnya adalah pada bisa ular laut kontrifan). Gugus fungsional yang dimiliki triptofan, indol, tidak dimiliki asam-asam amino dasar lainnya. Akibatnya, triptofan menjadi prekursor banyak senyawa biologis penting yang tersusun dalam kerangka indol. Triptofan adalah prekursor melatonin (hormon perangsang tidur), serotonin (suatu transmiter pada sistem saraf) dan niasin (suatu vitamin). Indol adalah sebuah aromatik heterosiklik senyawa organik. Bisiklik memiliki struktur, yang terdiri dari enam anggota benzen cincin melebur kelima-anggota nitrogen yang mengandung pirol cincin. Indol adalah komponen populer wewangian dan pendahulu untuk banyak obat-obatan. Senyawa yang mengandung sebuah cincin indol disebut indoles. Derivatif yang paling terkenal adalah asam amino triptofan. Indol berbentuk padat pada suhu kamar. Indole dapat diproduksi oleh bakteri sebagai produk degradasi asam amino triptofan (Colby, 1985).

Protein dapat terdenaturasi dan daya cerna protein akan menurun oleh penambahan larutan asam dan pemanasan suhu tinggi terhadap bahan makanan terutama bahan makanan yang memiliki kadar protein tinggi misalnya pada ikan (Asrullah dkk., 2012).

BAB III

METODE PERCOBAAN

3.1      Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah larutan protein (albumin), larutan asam amino (Alanin, Asam aspartat, Glisin), reagen Hopkins, larutan NaOH 0,1 M, larutan asam nitrat (HNO₃) pekat, larutan asam sulfat (H₂SO₄) pekat, larutan asetat (CH₃COOH) 0,1 M, larutan asam trikloroasetat 7%, sabun cair, tissue roll, kertas label.

3.2       Alat

Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah  tabung reaksi, pipet skala 2 mL, pipet tetes, gegep, rak tabung, sikat tabung, gelas kimia 500 mL, kompor listrik.

3.3        Prosedur Percobaan

3.3.1   Reaksi Adamkiewitz-Hopkins

            Sebuah tabung reaksi diisi dengan larutan albumin 2 mL dan asam-asam amino (alanin, asam aspartat, dan glisin) 2 mL pada 5 tabung reaksi lainnya, ditambahkan 2 mL larutan glioksilik (reagen Hopkins) ke dalam tabung yang berisi albumin dan asam-asam amino tadi, ditambahkan beberapa tetes asam sulfat pekat ke dalam tabung reaksi tanpa mencampur, kemudian diamati perubahan yang terjadi.

3.3.2        Reaksi-reaksi pengendapan

1)      Termokagulasi

            Sebuah tabung reaksi diisi dengan larutan albumin 5 mL dan asam amino (alanin) 5 mL pada 5 tabung reaksi lainnya, ditambahkan 1 tetes NaOH 0,1 M ke dalam tiap tabung, dipanaskan semua tabung sampai mendidih, ditambahkan larutan panas tadi dengan asam asetat 0,1 M sebanyak 1 tetes diamati perubahan yang terjadi.

2)      Pengendapan dengan asam kuat

a.      Asam nitrat

             Sebuah tabung reaksi diisi dengan larutan albumin 2 mL dan asam amino (alanin) 2 mL, ditambahkan larutan asam nitrat pekat 1 mL pada dasar tabung tanpa mencampur, diamati perubahan yang terjadi.

b.      Asam organik

          Sebuah tabung reaksi diisi dengan larutan albumin 2 mL dan asam amino (alanin) 2 mL, ditambahkan 1 mL larutan trikloroasetat 7 % pada dasar tabung tanpa mencampur, diamati perubahan yang terjadi.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tabel Hasil Pengamatan

4.1.1 Reaksi AdamKiewitz-Hopkins

Larutan protein dan larutan asam amino	Warna
	Reagen Hopkins	H2SO4
Albumin	Bening	Berbusa, terdapat endapann putih, cairan berwarna kuning tua
Glisin	Bening	Bening
Asam aspartat	Bening	Bening
Alanin	Bening	Bening

4.1.2 Reaksi-Reaksi Pengendapan

4.1.2.1 Termokoagulasi

Larutan protein dan larutan asam amino	Warna
	NaOH	Dipanaskan	Asam aspartat
Albumin	Bening	Berwarna putih susu, ada endapan	Berwana putih susu dan endapan bertambah
Alanin	Bening	Bening	Bening

4.1.2.2 Pengendapan dengan Asam Kuat

a. Asam Nitrat

Larutan protein dan asam amino	Asam Nitrat
Albumin	Bagian atas berwarna putih, bagian bawah kuning dan diantaranya terdapat cincin flokulasi
Alanin	Bening

b. Asam Organik

Larutan protein dan asam amino	TCA 7%
Albumin	Ada endapan dan terdapat cincin flokulasi
Alanin	Bening

       

4.3 Pembahasan

4.3.1 Reaksi Adamkiewitz-Hopkins

            Percobaan Adam Kiewitz-Hopkins ini, tabung pertama larutan albumin sebanyak 2 mL ditambahkan Reagen Hopkins, hasilnya ialah cairan berbusa, terdapat endapan putih dan cairan berwarna kuning tua. Fungsi H₂SO₄ adalah sebagai oksidator agar terbentuk cincin pada percobaan. Hasil ini menunjukkan percobaan ini sesuai dengan teori karena menunjukkan bahwa protein mengandung asam amino triptofan yang memiliki gugus indol.

            Tabung kedua diisi dengan glisin, tabung ketiga diisi dengan asam aspartat, dan tabung keempat diisi dengan alanin ditambahkan Reagen Hopkins dan tidak mengalami perubahan atau tetap bening kemudian ditambahkan H₂SO₄ tetap tidak mengalami perubahan warna atau bening.

4.3.2 Reaksi-Reaksi Pengendapan

4.3.2.1 Termokoagulasi

            Percobaan ini semua tabung diisi dengan masing-masing tabung pertama dengan albumin dan tabung kedua dengan alanin 5 mL. Kemudian semua larutan ditambahkan dengan NaOH 0,1 M satu tetes. Penambahan larutan NaOH untuk mengetahui pengaruh larutan pada saat dalam keadaan basa. Hasilnya larutan  tidak mengalami perubahan atau tetap bening. Selanjutnya semua tabung dipanaskan dan tabung pertama mengalami perubahan dari bening menjadi keruh seperti putih susu dan terdapat endapan sedangkan tabung kedua tidak mengalami perubahan warna.  Fungsi dari dipanaskannya larutan adalah untuk mengetahui denaturasi pada larutan. Kemudian masing-masing tabung ditambahkan asam asetat satu tetes, tabung pertama yang berisi larutan albumin endapannya bertambah banyak yang berwarna seperti putih susu  sedangkan tabung alanin tetap bening atau tidak bereaksi. Fungsi penambahan asam asetat adalah untuk mengembalikan suasana netral pada larutan. Bertambahnya endapan pada larutan albumin membuktikan bahwa protWein dapat mengendap pada suasana netral.

3.2.2 Pengendapan dengan Asam Kuat

a.        Asam Nitrat

            Tabung pertama diisi dengan albumin dan tabung kedua dengan alanin 2 mL. Kemudian masing-masing tabung reaksi diisi dengan larutan asam nitrat pekat sebanyak 1 mL. Tabung pertama yang berisi albumin putih keruh seperti putih susu setelah mengalami perubahan warna menjadi kuning muda dan terdapat cincin flokulasi yang membatasi antara albumin dan asam nitrat. Hal ini menunjukkan bahwa larutan protein mengalami denaturasi. Perubahan ini terjadi karena larutan protein (albumin) dapat bereaksi dengan asam asetat. Adanya perubahan warna disebabkan adanya senyawa yang mengandung kromatoform. Tabung kedua yang berisi alanin ditambahkan asam nitrat tidak mengalami perubahan karena alanin tidak mengandung triptofan.

b.        Asam Organik

            Tabung pertama diisi dengan albumin dan tabung kedua dengan alanin sebanyak 2 mL. Kemudian semua tabung ditambahkan TCA 7% sebanyak 1 mL dan menghasilkan tabung pertama terdapat endapan dan mengalami 2 fase dan diantaranya terdapat cincin flokulasinya.  Perubahan ini terjadi karena larutan protein atau albumin dapat bereaksi dengan larutan TCA7 % dan menandakan bahwa larutan protein (albumin) dapat mengalami denaturasi dari penambahan TCA 7%, sedangkan pada tabung kedua yang berisi alanin tidak ada endapan karena tidak dapat bereaksi dengan TCA 7%.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5. 1  Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan yang diperoleh, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1.      Reaksi asam amino dan protein melalui uji Adamkiewitz-Hopkins tidak memberikan warna cincin ungu yang membuktikan adanya gugus indol spesifik asam amino triptofan pada albumin, tetapi memberikan uji negatif yaitu putih kecoklatan.

2.      Protein akan mengalami denaturasi apabila dipanaskan hingga mendidih seperti pada reaksi termokoagulasi dan apabila ditambahkan dengan asam-asam kuat seperti penambahan asam nitrat pekat pada reaksi pengendapan asam nitrat dan asam trikloroasetat 7% pada reaksi pengendapan asam organik.

5.2   Saran

Untuk laboratorium sudah baik karena alat dan bahan disediakan oleh laboratorium dan sebaiknya pada saat prktikum harus dengan hati-hati agar lebih maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2011,  Protein dan Asam Amino, (online),  (http://www.wikipedia.org., diakses  pada tanggal 26 November 2013, pukul 22:37 WITA).

Asrullah, M., Mathar, A. H., Citrakesumasari, Jafar, M., Fatimah, S., 2012. Denaturasi dan Daya Cerna Protein pada Proses Pengolahan Lawa Bale (Makanan Tradisional Sulawesi Selatan), Journal Unhas, 1(8), 84-91, (Http://www.journal.unhas.ac.id/index.php/mgmi/articlepenelitian diakses pada tanggal 27 Oktober 2013).

Colby, D. S., 1985, Ringkasan Biokimia, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta.

Fessenden, R. J., dan  Fessenden, J. S., 1997, Dasar-dasar Kimia Organik, Binarupa Aksara,  Jakarta.

Lehninger, A., L, 1990, Dasar-dasar Biokimia, Erlangga, Jakarta.

Page, 1985, Kimia Organik. Institut Teknologi Bandung, Bandung.

Poedjiadi, A., 1994, Dasar-dasar Biokimia, Universitas Indonesia, Jakarta.

Stanley, H., 1988, Kimia Organik, Institut Teknologi Bandung, Bandung.

Wibraham, A.C., dan Matta, M.S, 1992, Kimia Organik dan Hayati, Institut          Teknologi Bandung, Bandung.