Pemanfaatan Mikroorganisme Pada Biogas

BAB I

PENDAHULUAN

1.1       Latar Belakang

                Mikroorganisme adalah sebuah organisme kehidupan yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang. Ukuran yang digunakan untuk mikroorganisme adalah mikrometer (µ m); 1 µ m = 0.001 milimeter; 1 nanometer (nm) = 0.001 µ m.

            Semakin modern kehidupan kita sekarang ini, maka pemanfaatan teknologi juga semakin tinggi. Tidak hanya dalam bidang industry melainkan dalam bidang pendidikan, pertanian, sampai bidang pangan. Teknologi juga telah menyentuh pada bidang pemanfaatan biologi dalam teknologi atau yang biasa disebut bioteknologi.

            Sejatinya bioteknologi berasal dari kata “Bio” dan “teknologi”. Definisi bioteknologi adalah pemanfaatan organisme hidup untuk menghasilkan produk dan jasa yang bermanfaat bagi manusia. Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah yang menggunakan makhluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa guna kepentingan manusia.

            Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi meliputi mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, teknik kimia, dan enzimologi. Dalam bioteknologi biasanya digunakan mikroorganisme atau bagian-bagiannya untuk meningkatkan nilai tambah suatu bahan. Dalam bioteknologi meliputi penggunaan bakteri, jamur serta kultur - kultur tumbuhan dan hewan ( termasuk teknik hidroponik dan kultur jaringan ).

            Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional / tradisional dan modern. Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. 

            Bioteknologi konvensional disebut juga sebagai bioteknologi sederhana. Disebut demikian mungkin karena bioteknologi jenis ini dikerjakan secara sederhana, bisa menggunakan peralatan sederhana. Di samping itu, ada juga yang menyebutnya sebagai bioteknologi kuno. Disebut demikian, mungkin karena bioteknologi jenis ini sudah dikenal dan dikerjakan oleh manusia 6000 tahun sebelum masehi dengan memanfaatkan kemampuan fermentasi mikroba tertentu .

            Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Aplikasi bioteknologi modern juga mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan. Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya. Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang.

            Dari semakin banyaknya pemanfaatan bioteknologi, kami terusik untuk membahas penggunaan bioteknologi dalam bidang teknologi biogas. Apakah dengan penggunaan bioteknologi tersebut malah semakin banyak manfaat baik yang didapat ataukah sebaliknya, malah banyak pula dampak negative yang diperoleh. Untuk itulah kami tergugah untuk membuat makalah ini.

1.2       Rumusan Masalah

1.      Apakah yang dimaksud dengan Biogas?

2.      Mikroorganisme apa saja yang berperang dalam pembuatan Biogas?

3.      Bagaimana tahapan pembuatan Biogas?

4.      Apa saja yang mempengaruhi proses pembuatan Biogas?

5.      Apa manfaat Biogas?

1.3       Tujuan Penulisan

            Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan tentang pemanfaatan Mikroorganisme dalam biogas dan sebagai salah satu tugas yang diberikan oleh dosen mata kuliah Mikrobiologi

BAB II

PEMBAHASAN

2.1       Pengertian Biogas

            Biogas adalah gas mudah terbakar yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan bahan  organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas. Meski demikian, hanya bahan organik homogen berbentuk padat maupun cair seperti kotoran dan air kencing hewan ternak seperti babi dan sapi yang cocok untuk sistem biogas sederhana.

            Alternatif  bahan bakar masa depan untuk menggantikan minyak selain gasohol adalah biogas. Biogas dibuat melalui fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran organisme. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana (biogas) yang mudah terbakar dan digunakan untuk bahan bakar. Biogas merupakan salah satu sumber energi alternatif yang berkembang pesat dalam dasawarsa terakhir. Teknologi pembuatan biogas memanfaatkan kotoran organik, baik itu kotoran hewan maupun sampah sayuran dan tumbuhan dengan memanfaatkan bakteri anaerobik yang terdapat dalam kotoran tersebut untuk proses fermentasi.

            Teknologi biogas sebenarnya bukan sesuatu hal yang baru. Berbagai negara telah mengaplikasikan teknologi ini sejak puluhan tahun yang lalu seperti petani di Inggris, Rusia dan Amerika serikat. Sementara itu di Benua Asia, India merupakan negara pelopor dan pengguna biogas sejakÿ tahun 1900 semasa masih dijajahÿ Inggris, negara tersebut mempunyai lembaga khusus yang meneliti pemanfaatan limbah kotoran ternak yang disebut Agricultural Research instututeÿ dan Gobar Gas Research Station, Lembaga tersebut pada tahun 1980 sudah mampu membangun instalasi biogas sebanyak 36.000 unit. Selain negara negara tersebut diatas, Taiwan, Cina, Korea juga telah memanfaatkan kotoran ternak sebagai bahan baku pembuatan biogas.

            Sampai tahun 1997 negara yang paling, maju dalam aplikasi teknologi ini adalah india, keuntungan teknologi ini dibanding sumber energi alternatif yang lain adalah: Menghasilkan gas yang dapat digunakan untuk kebutuhan sehari hari , kotoran yang telah digunakan untuk menghasilkan gas dapat digunakan sebagal pupuk organik yang sangat baik. Dapat mengurangi kadar bakteri patogen yang terdapat dalam kotoran yang dapat menyebabkan penyakit bila kotoran hewan atau sampah tersebut ditimbun begitu saja, yang paling utama yaitu bisa mengurangi permasalahan penanggulangan sampah atau kotoran hewan menjadi sesuatu yang bermanfaat dan sudah saatnya pula kita berfikir dan berusaha mengembangkan kreatifitas untuk mengembangkan energi alternatip dari kotoran ternak ini sebagai biogas, karena sudah banyak hasil penelitian ilmiah yang berhasil. Kegiatan yang harus kita lakukan sekarang adalah mengaplikasikan hasil penelitian tersebut untuk kepentingan masyarakat.

            Biogas dihasilkan apabila bahan bahan organik terdegradasi senyawa-senyawa pembentuknya dalam keadaan tanpa oksigen atau biasa disebut kondisi anaerobik. Dekomposisi anaerobik ini biasa terjadi secara alami di tanah yang basah, seperti dasar danau, dan di dalam tanah pada kedalaman tertentu. Proses dekomposisi lini dilakukan oleh bakteri bakteri dan mikroorganisme yang hidup di dalam tanah. Dekomposisi anaerobik dapat menghasilkan gas yang mengandung sedikitnya 60% metan. Gas inilah yang biasa disebut dengan biogas dengan nilai heating value sebesar 39 MJ/m3 kotoran. Biogas dapat dihasilkan dari dekomposisi sampah organik seperti sampah pasar, daun daunan, dan kotoran hewan yang berasal dari sapi, babi, kambing, kuda, atau yang lainnya, bahkan kotoran manusia sekalipun. Gas yang dihasilkan memiliki komposisi yang berbeda tergantung dari jenis hewan yangmenghasilkannya.

            Proses pembuatan biogas dilakukan secara fermentasi yaitu proses terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob dengan bantuan bakteri anaerob di dalam suatu digester sehingga akan dihasilkan gas metana (CH₄) dan gas karbon dioksida (CO₂)  yang volumenya lebih besar dari gas hidrogen (H₂), gas nitrogen (N₂) dan gas hydrogen sulfida (H₂S). Proses fermentasi memerlukan waktu 7 sampai 10 hari untuk menghasilkan biogas dengan suhu optimum 35 ^oC dan pH optimum pada range 6,4 – 7,9. Bakteri pembentuk biogas yang digunakan yaitu bakteri anaerob seperti Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus dan Methanosarcina (Price and Paul, 1981).

            Biogas yang dibuat dari kotoran ternak sapi mengandung gas CH₄ sebesar 55 – 65 %, gas CO₂ sebesar 30 – 35 % dan sedikit gas hidrogen (H₂), gas nitrogen (N₂) dan gas – gas lain. Panas yang dihasilkan sebesar 600 BTU/cuft. Sedangkan, biogas yang dibuat dari gas alam mengandung gas CH₄ sebesar 80 % dengan panas sebesar 1000 BTU/cuft. Kandungan gas CH₄ dari biogas dapat ditingkatkan dengan memisahkan gas CO₂ dan gas H₂S yang bersifat korosif .

            Reaksi pembentukan metana (Price and Paul, 1981) dari bahan – bahan organik  yang dapat terdegradasi dengan bantuan enzim maupun bakteri dapat dilihat sebagai berikut:

            Hasil penguraian senyawa organik yang dijadikan sumber energi adalah gas CH₄ (metana); disamping itu dihasilkan gas CO₂. penguraian senyawa organik ini memanfaatkan 3 kelompok mikroba sehingga menghasilkan gas metana:

2.2       Bakteri yang Membantu Pembuatan Biogas

            Dalam pembuatan biogas ada beberapa Bakteri yang sangat membantu, Yaitu :

1. Kelompok bakteri fermentatif, yaitu Streptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobacteriaceae.
2. Kelompok bakteri asetogenik, yaitu Kethanobacillus dan Desulfovibrio.
3. Kelompok bakteri metana, yaitu Methanobacterium, Methanobacillus, dan Methanococcus

            Ketiga kelompok bakteri tersebut bekerja sama dalam pembentukan biogas, walaupun yang mendominasi fermentasi metana adalah jenis Methanobacterium.

  

Gambar : Methanobacterium

2.3       Tahapan  Pembuatan Biogas oleh Bakteri:

            Terdapat beberapa tahap yang harus dilalui dan memerlukan kerja sama dengan kelompok bakteri yang lain. Berikut ini merupakan tahapan dalam proses pembentukan biogas :

1.      Hidrolisis

            Hidrolisis merupakan penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang menjadi senyawa yang sederhana. Pada tahap ini, bahan-bahan organik seperti karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek, seperti peptida, asam amino, dan gula sederhana. Kelompok bakteri hidrolisa, seperti Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae yang melakukan proses ini. Pada tahap ini bahan yang tidak larut seperti selulosa, polisakarida dan lemak diubah menjadi bahan yang larut dalam air seperti karbohidrat dan asam lemak. Tahap pelarutan berlangsung pada suhu 25^o C di digester

Gambar : Steptococci

2.      Asidogenesis

            Asidogenesis adalah pembentukan asam dari senyawa sederhana. Bakteri asidogen, Desulfovibrio, pada tahap ini memproses senyawa terlarut pada hidrolisis menjadi asam-asam lemak rantai pendek yang umumnya asam asetat dan asam format. Pada tahap ini, bakteri asam menghasilkan asam asetat dalam suasana anaerob. Tahap ini berlangsung pada suhu 25^o C di digester.

Reaksi:

Gambar : Desulfovibrio

3.      Metanogenesis

            Metanogenesis ialah proses pembentukan gas metan dengan bantuan bakteri pembentuk metan seperti Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus. Tahap ini mengubah asam-asam lemak rantai pendek menjadi H₂, CO₂, dan asetat. Asetat akan mengalami dekarboksilasi dan reduksi CO₂, kemudian bersama-sama dengan H₂ dan CO₂ menghasilkan produk akhir, yaitu metan (CH₄) dan karbondioksida (CO₂). Pada tahap ini, bakteri metana membentuk gas metana secara perlahan secara anaerob. Proses ini berlangsung selama 14 hari dengan suhu 25^o C di dalam digester. Pada proses ini akan  dihasilkan 70% CH₄, 30 % CO₂, sedikit H₂ dan H₂S .

Reaksi:

            Biogas merupakan suatu gas methan yang terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri methan atau Methanobacterium disebut juga bakteri anaerobik.

Gambar : Methanobacterium

dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas.

            Gas methan terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri methan atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat, (Kompas, 17 Maret 2005). Gas methan sama dengan gas elpiji (liquidified petroleum gas/LPG), perbedaannya adalah gas methan mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak.

            Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai methan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.

            Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981).

2.4       Faktor yang Mempengaruhi Pembuatan Biogas

            Proses pembuatan biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

a.         Temperatur/Suhu

            Suhu udara maupun suhu di dalam tangki pencerna mempunyai andil besar di dalam memproduksi biogas. Suhu udara secara tidak langsung mempengaruhi suhu di dalam tangki pencerna, artinya penurunan suhu udara akan menurunkan suhu di dalam tangki pencerna. Peranan suhu udara berhubungan dengan proses dekomposisi anaerobik (Yunus, 1991).

b.         Ketersediaan Unsur Hara

            Bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt (Space and McCarthy didalam Gunerson and Stuckey, 1986). Level nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi optimum yang dibutuhkan oleh bakteri metanogenik, karena apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan bahan yang sederhana seperti glukosa, buangan industri, dan sisa sisa tanaman terkadang diberikan dengan tujuan menambah pertumbuhan di dalam digester (Gunerson and Stuckey, 1986).

c.         Derajat Keasaman (pH)

            Peranan pH berhubungan dengan media untuk aktivitas mikroorganisme. Bakteri-bakteri anaerob membutuhkan pH optimal antara 6,2 – 7,6, tetapi yang baik adalah 6,6 – 7,5. Pada awalnya media mempunyai pH ± 6 selanjutnya naik sampai 7,5. Tangki pencerna dapat dikatakan stabil apabila larutannya mempunyai pH 7,5 – 8,5. Batas bawah pH adalah 6,2, dibawah pH tersebut larutan sudah toxic, maksudnya bakteri pembentuk biogas tidak aktif. Pengontrolan pH secara alamiah dilakukan oleh ion NH4+ dan HCO3-. Ion-ion ini akan menentukan besarnya pH.

d.         Rasio Carbon Nitrogen (C/N)

            Proses anaerobik akan optimal bila diberikan bahan makanan yang mengandung karbon dan nitrogen secara bersamaan. CN ratio menunjukkan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. Pada bahan yang memiliki jumlah karbon 15 kali dari jumlah nitrogen akan memiliki C/N ratio 15 berbanding 1. C/N ratio dengan nilai 30 (C/N = 30/1 atau karbon 30 kali dari jumlah nitrogen) akan menciptakan proses pencernaan pada tingkat yang optimum, bila kondisi yang lain juga mendukung. Bila terlalu banyak karbon, nitrogen akan habis terlebih dahulu. Hal ini akan menyebabkan proses berjalan dengan lambat. Bila nitrogen terlalu banyak (C/N ratio rendah; misalnya 30/15), maka karbon habis lebih dulu dan proses fermentasi berhenti.

e.         Kandungan Padatan dan Pencampuran Substrat

            Walaupun tidak ada informasi yang pasti, mobilitas bakteri metanogen di dalam bahan secara berangsur – angsur dihalangi oleh peningkatan kandungan padatan yang berakibat terhambatnya pembentukan biogas. Selain itu yang terpenting untuk proses fermentasi yang baik diperlukan pencampuran bahan yang baik akan menjamin proses fermentasi yang stabil di dalam pencerna. Hal yang paling penting dalam pencampuran bahan adalah menghilangkan unsur – unsur hasil metabolisme berupa gas (metabolites) yang dihasilkan oleh bakteri metanogen, mencampurkan bahan segar dengan populasi bakteri agar proses fermentasi merata, menyeragamkan temperatur di seluruh bagian pencerna, menyeragamkan kerapatan sebaran populasi bakteri, dan mencegah ruang kosong pada campuran bahan.

2.5       Manfaat Biogas

            Manfaat pembuatan biogas dari kotoran ternak antara lain :

1.      Gas yang dihasilkan dapat mengganti fuel seperti LPG atau natural gas. Pupuk sapi yang dihasilkan dari satu sapi dalam satu tahun dapat dikonversi menjadi gas metana yang setara dengan lebih dari 200 liter gasoline.

2.      Gas yang dihasilkan dapat digunakan untuk sumber energi menyalakan lampu, dimana 1 m³ biogas dapat digunakan untuk menyalakan lampu 60 Watt selama 7 jam. Hal ini berarti bahwa 1m³ biogas menghasilkan energi = 60 W x 7 jam = 420 Wh = 0,42 kWh.

3.      Limbah digester biogas, baik yang padat maupun cair dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik.

BAB III

PENUTUP

3.1       Kesimpulan

            Pada proses pembuatan biogas dilakukan secara fermentasi yaitu proses terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob dengan bantuan bakteri anaerob di dalam suatu digester sehingga akan dihasilkan gas metana (CH₄) dan gas karbon dioksida (CO₂)  yang volumenya lebih besar dari gas hidrogen (H₂), gas nitrogen (N₂) dan gas hydrogen sulfida (H₂S). Proses fermentasi memerlukan waktu 7 sampai 10 hari untuk menghasilkan biogas dengan suhu optimum 35 ^oC dan pH optimum pada range 6,4 – 7,9.

            Bakteri pembentuk biogas yang digunakan yaitu bakteri anaerob seperti Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus dan Methanosarcina. Terdapat beberapa tahap yang harus dilalui dan memerlukan kerja sama dengan kelompok bakteri yang lain. Tahapan dalam proses pembentukan biogas : Hidrolisis, Asidogenesis, dan Metanogenesis.

            Pengolahan kotoran ternak menjadi biogas selain menghasilkan gas metan untuk memasak juga mengurangi pencemaran lingkungan, menghasilkan pupuk organik padat dan pupuk organik cair dan yang lebih penting lagi adalah mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak bisa diperbaharui.

3.2       Saran

Demikianlah makalah ini penulis sampaikan, semoga dapat menambah wawasan tentang Pemanfaatan Mikroorganisme pada Biogas bagi pembaca. Penulis menyadari makalah ini belumlah sempurna, masih terdapat kekurangan di sana-sini. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca, demi lebih sempurnanya makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

biobakteri.wordpress.com/2009/06/07/8-biogas.html

www.scribd.com/mobile/doc/110997334

endarwati-uny.blogspot.in/2006/08/bakteri-untuk-biogas.html

Makalah Biokimia Protein

Tugas Makalah

“Protein”

Oleh Kelompok 3:

          1. Husain Furqan Abusari               4. Minawati

        2. Desi Juwitan S Toraja                        5. Febrianto Nursali        3. Sri Agustin Kasim                        6. Noval Puliki

       

Kelas: C (Peternakan)

                                                         

JURUSAN PETERNAKAN

FAKULTAS ILMU-ILMU PERTANIAN

UNIVERSITAS NEGERI GORONTALO

 2015

DAFTAR ISI

BAB I     PENDAHULUAN 

1.1              Latar Belakang..............................................................................................................

1.2              Rumusan Masalah ........................................................................................................

1.3              Tujuan Penulisan ..........................................................................................................

BAB II    PEMBAHASAN 

2.1       Penggolongan Protein ..................................................................................................

2.2       Struktur Protein ...........................................................................................................

2.3       Fungsi Protein ..............................................................................................................

2.4       Manfaat Protein ...........................................................................................................

BAB III   PENUTUP 

3.1       Kesimpulan  ..................................................................................................................

3.2       Saran ............................................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA  .............................................................................................................

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadiran Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan petunjuk-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan makalah “Protein” untuk memenuhi tugas yang telah dberikan oleh dosen mata kuliah Biokimia.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan keterbatasan dalam penulisan makalah ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pembaca demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini berguna dan dapat menambah pengetahuan pembaca.

Demikian makalah ini kami susun, apabila ada kata- kata yang kurang berkenan dan banyak terdapat kekurangan, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya.

Gorontalo, 13 Juni 2015

                           Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

1.1       Latar Belakang

            Organisme atau benda hidup, baik yang uniseluler maupun multiseluler dibangun oleh biomolekul yaitu protein, asam nukleat, karbohidrat, dan lipid. Khusus biomolekul protein, pada organisme mana pun, ditemukan identic satu sama lain, tetapi tidak sama. Protein berperan biologis, terutama dalam membangun unit terkecil kehidupan, yaitu sel. Peran biologis itu misalnya pada transformasi energy, bioenergy, dan pada proses dinamisasi yang berkesinambungan.

            Kata protein berasal dari protos atau proteos yang berarti pertama atau utama.Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel hewan atau manusia.Oleh karena sel itu merupakan pembentuk tubuh kita, maka protein yang terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan dan pertumbuhan tubuh. Proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik, karena adanya enzim, suatu protein yang berfungsi sebagai biokatalis. Kita memperoleh protein dari makanan yang berasal dari hewan atau tumbuhan.Protein yang berasal dari hewan disebut protein hewani, sedangkan yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati.Beberapa makanan sumber protein ialah daging, telur, susu, ikan, beras, kacang, kedelai, gandum, jagung, dan buah-buahan. Klasifikasi protein berdasarkan daya kelarutannya.

1.2       Rumusan Masalah

1.      Bagaimana  penggolongan protein?

2.      Bagaimana struktur protein?

3.      Apa fungsi protein?

4.      Apa pula manfaat protein?

1.3       Tujuan Penulisan

            Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan tentang Protein dan sebagai salah satu tugas yang diberikan oleh dosen mata kuliah Biokimia.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1       Penggolongan protein

Berdasarkan strukturnya protein dapat dibagi dalam 2 golongan besar, yaitu golongan protein sederhana dan protein gabungan.Yang dimaksud dengan protein sederhana ialah protein yang hanya terdiri atas molekul-molekul asam amino.Sedangkan protein gabungan ialah protein yang terdiri atas protein dan gugus bukan protein, gugus ini disebut gugus prostetik dan terdiri ats karbohidrat, lipid, asam nukleat.Proin sederhana dapat dibagi dalam dua bagian menurut bentuk molekulnya yaitu protein biber dan protein globular.Protein fiber mmpunyai molekul panjang seperti serat atau serabut.Sedangkan protein globular berbentuk bulat.

2.2.1        Protein Fiber

Molekul protein ini terdiri atas beberapa rantai polipeptida yang memanjang dan dihubungkan satu dengan yang lain oleh beberapa ikatan silang hingga merupakan bentuk serat atau serabut yang stabil. Struktur protein fiber telah banyak diteliti dengan menggunakan analisis difraksi sinar X. ciri khas protein fiber tedapat pada beberapa jenis protein. Yang termasuk golongan ini adalah antara lain

1.      Konfigurasi alfa helix pada kratin

2.      Lembaran berlipat parallel dan anti parallel pada protein sutra alam; dan

3.      Helix tripel pada kolagen

Sifat umum protein fiber ialah tidak larut dalam air dan sukar diuraikan oleh enzim.Kolagen adalah suatu jenis protein yang terdapat pada jaringan ikat.Kratin adalah protein yang terdapat dalam bulu domba, sutra alam, rambut, kulit, kuku dan sebagainya. Struktur kelatin hamper seluruhnya terdiri atas rantai polipeptida yang berbentuk alfa helix.

2.2.2        Protein Globular

Umunya berbentuk bulat atu elips dan terdiri atas rantai polipeptida yang berlipat.Protein globular pada umunya mempunyai sifat dapat larut dalam air, dalam larutan asam atau basa dan dalam etanol.Beberapa jenis protein globular yaitu albumin, globulin, histon, dan protamin.

2.2.3    Protein Gabungan

Yang dimaksud dengan protein gabungan ialah, protein yang berikatan dengan senyawa yang bukan protein.Gugus bukan protein ini disebut gugus prostetik.Ada beberapa jenis protein gabungan antara lain mukoprotein, glikoprotein, lipoprotein, dan nucleoprotein.

Mukoprotein adalah gabungan antara protein dan karbohidrat dengan kadar lebih dari 4% dihitung sebagai heksosamina. Karbohidrat yang terikat ini berupa polisakarida kompleks yang mengandug N-asetilheksosamina bergabung dengan asam uronat atau monosakarida lain. Mukoprotein yang mudah larut terdapat pada bagian putih telur, dalam serum daram dan urin wanita yang sedang hamil.protein ini tidak mudah terdenaturasi oleh panas atau diendapkan oleh zat-zat yang biasanya dapat mengendapkan protein, misalnya triklor asam asetat atau asam pikrat. Glikoprotein adalah juga terdiri atas protein dan karbohidrat, tetapi dengan kadar hexosamina kurang dari 4%.

Lipoprotein adalah gabugan antara protein yang larut dalam air dengan lipid.Lipoprotein terdapat dalam serum darah, dalam otak dan jaringan syaraf.Gugus lipid yang biasanya terikat pada protein dalam lipoprotein antaralain lesitin dan kolesterol.Nucleoprotein terdiri atas protein yang bergabung dengan asam nukleat. Asam nukleat ini terdapat antara lain dalam inti sel.

2.2       Struktur Protein

            Protein yang tersusun dari rantai asam amino akan memiliki berbagai macam struktur yang khas pada masing-masing protein. Karena protein disusun oleh asam amino yang berbeda secara kimiawinya, maka suatu protein akan terangkai melalui ikatan peptida dan bahkan terkadang dihubungkan oleh ikatan sulfida. Selanjutnya protein bisa mengalami pelipatan-pelipatan membentuk struktur yang bermacam-macam. Adapun struktur protein meliputi struktur primer, struktur sekunder, struktur tersier, dan struktur kuartener (Gambar 2). 

Gambar 3. Reaksi pembentukan peptida melalui reaksi dehidrasi (Voet & Judith, 2009).

Gambar 4. Struktur primer dari protein (Campbell et al., 2009).

            Struktur primer merupakan struktur yang sederhana dengan urutan-urutan asam amino yang tersusun secara linear yang mirip seperti tatanan huruf dalam sebuah kata dan tidak terjadi percabangan rantai (Gambar 4). Struktur primer terbentuk melalui ikatan antara gugus α–amino dengan gugus α–karboksil (Gambar 3). Ikatan tersebut dinamakan ikatan peptida atau ikatan amida (Berg et al., 2006; Lodish et al., 2003). Struktur ini dapat menentukan urutan suatu asam amino dari suatu polipeptida (Voet & Judith, 2009). 

            Struktur sekunder merupakan kombinasi antara struktur primer yang linear  distabilkan oleh ikatan hidrogen antara gugus =CO dan =NH di sepanjang tulang belakang polipeptida. Salah satu contoh struktur sekunder adalah α-heliks dan β-pleated (Gambar 5 dan 6). Struktur ini memiliki segmen-segmen dalam polipeptida  yang terlilit atau terlipat secara berulang.

Gambar 5. Struktur sekunder α-heliks (Murray et al, 2009).

Gambar 6. Struktur sekunder β-pleated (Campbell et al., 2009).

            Struktur α-heliks terbentuk antara masing-masing atom oksigen karbonil pada suatu ikatan peptida dengan hidrogen yang melekat ke gugus amida pada suatu ikatan peptida empat residu asam amino di sepanjang rantai polipeptida (Murray et al, 2009).

            Pada struktur sekunder β-pleated terbentuk melalui ikatan hidrogen antara daerah linear rantai polipeptida. β-pleated ditemukan dua macam bentuk, yakni antipararel dan pararel (Gambar 7 dan 8). Keduanya berbeda dalam hal pola ikatan hidrogennya. Pada bentuk konformasi antipararel memiliki konformasi ikatan sebesar 7 Å, sementara konformasi pada bentuk pararel lebih pendek yaitu 6,5 Å (Lehninger et al, 2004). Jika ikatan hidrogen ini dapat terbentuk antara dua rantai polipeptida yang terpisah atau antara dua daerah pada sebuah rantai tunggal yang melipat sendiri yang melibatkan empat struktur asam amino, maka dikenal dengan istilah β turn yang ditunjukkan dalam Gambar 9 (Murray et al, 2009).

Gambar 7. Bentuk konformasi antipararel (Berg, 2006).

Gambar 8. Bentuk konformasi pararel (Berg, 2006).

Gambar 9. Bentuk konformasi β turn yang melibatkan empat residu asam amino (Lehninger et al., 2004).

            Struktur tersier dari suatu protein adalah lapisan yang tumpang tindih di atas pola struktur sekunder yang terdiri atas pemutarbalikan tak beraturan dari ikatan antara rantai samping (gugus R) berbagai asam amino (Gambar 10). Struktur ini merupakan konformasi tiga dimensi yang mengacu pada hubungan spasial antar struktur sekunder. Struktur ini distabilkan oleh empat macam ikatan, yakni ikatan hidrogen, ikatan ionik, ikatan kovalen, dan ikatan hidrofobik. Dalam struktur ini, ikatan hidrofobik sangat penting bagi protein. Asam amino yang memiliki sifat hidrofobik akan berikatan di bagian dalam protein globuler yang tidak berikatan dengan air, sementara asam amino yang bersifat hodrofilik secara umum akan berada di sisi permukaan luar yang berikatan dengan air di sekelilingnya (Murray et al, 2009; Lehninger et al, 2004).

Gambar 10. Bentuk struktur tersier dari protein denitrificans cytochrome C550 pada bakteri Paracoccus denitrificans (Timkovich and Dickerson, 1976).

            Struktur kuarterner adalah gambaran dari pengaturan sub-unit atau promoter protein dalam ruang. Struktur ini memiliki dua atau lebih dari sub-unit protein dengan struktur tersier yang akan membentuk protein kompleks yang fungsional. ikatan yang berperan dalam struktur ini adalah ikatan nonkovalen, yakni interaksi elektrostatis, hidrogen, dan hidrofobik. Protein dengan struktur kuarterner sering disebut juga dengan protein multimerik. Jika protein yang tersusun dari dua sub-unit disebut dengan protein dimerik dan jika tersusun dari empat sub-unit disebut dengan protein tetramerik (Gambar 11) (Lodish et al., 2003; Murray et al, 2009).

Gambar 11. Beberapa contoh bentuk struktur kuartener.

 

2.3       Fungsi Protein

            Protein terdiri atas polimer linear dari asam amino dan  terdapat kurang lebih 17% dari jumlah seluruh polimer yang berada di dalam tubuh. Fungsi molekul protein adalah untuk memelihara struktur tubuh (seperti kolagen), untuk fasilitas pergerakan (seperti actin dan myosin untuk kontraksi otot), dalam transportasi (seperti transportasi oksigen oleh hemoglobin, system transportasi pada membran sel), dalam metabolism (seperti enzim), dalam regulasi (seperti factor-faktor pertumbuhan, dan factor-faktor transkripsi), dan dalam fungsi imun (seperti immunoglobulin). Meskipun bermacam-macam fungsi dari protein tubuh, dapat disimpulkan pada satu nomor besar dari perbedaan jenis-jenis protein, setengah dari protein tubuh berisi hanya empat yaitu struktur protein kolagen, actin, dan myosin, dan juga protein transportasi oksigen yaitu hemoglobin.

            Protein tubuh didistribusikan ke berbagai organ, dengan jumlah terbanyak (kurang-lebih 40%) dalam jaringan otot. Dalam penambahan untuk daya penggerak dan bekerja, otot protein juga mengandung asam amino yang dapat dimobilisasi saat terjadi stress. Otot protein tidak memiliki bentuk yang berbeda, seperti glikogen, atau lemak, dan kekurangan otot protein akan berdampak pada fungsi protein.

            Fungsi jaringan otot adalah memberikan prioritas yang lebih rendah dari pada terhadap fungsi jaringan perut, seperti hati dan usus, yang kandungan proteinnya kurang lebih 10%. dan Sekitar 30% dari protein tubuh ini terdapat dalam kulit, darah, dan kedua lesi kulit dan dampak anemia berpengaruh terhadap kekurangan protein. Beberapa protein seperti kolagen akan dihancurkan jika terjadi masa kekurangan nutrisi pada tubuh, hal ini terjadi bukan dikarenakan protein kurang penting tetapi jenis protein tersebut sangat mudah rusak.

Beberapa fungsi protein tersebut dapat dijabarkan sebagai berikut :

·         Pertumbuhan dan pemeliharaan

            Karena sebagian protein tubuh berbentuk hormon pertumbuhan, maka fungsi protein termasuk dalam pertumbuhan dan pemeliharaan. dengan proses sintesis dan degradasi protein, pertumbuhan dan pemeliharan sel maupun jaringan tubuh yang rusak tetap akan tertangani dengan baik oleh protein tubuh.

·         Pembentukan ikaan-ikatan esensial tubuh

            Hormon-hormon tubuh dan enzim merupakan bentukan ikatan-ikatan tubuh yang bertindak sebagai katalisator atau membantu perubahan-perubahan biokimia yang terjadi didalam tubuh. dengan mengonsumsi protein yang cukup maka ikatan-ikatan ini akan berfungsi dengan baik.

·         Mengatur keseimbangan air

            Cairan dalam tubuh manusia dipisahkan oleh membran-membaran sel. membran-membran sel ini dneganbantuan protein memiliki funsi untuk menjaga homeostatis dari cairan itu sendiri, salah satu masalah yang timbul jika terjadi kekurangan protein, adalah dengan terjadinya edema pada bagian tubuh tertentu.

·         Netralitas Tubuh

            Sebagian besar jarignan tubuh membutuhkan pH netral untuk menjalankan fungsinya, dan protein dapat bereaksi terhadap asam dan basa dalam tubuh untuk menjaga pH pada kondisi konstan.

·         Pembentukan Antibodi

            Tinggi-rendahnya daya tahan tubuh sangat bergantung pada pembentukan antibodi dalam tubuh. dan kemampuan tubuh untuk memproduksi antibodi ini sangat bergantung pada tinggi rendahnya protein tubuh. sebab protein tubuhlah yang mampu untuk membentuk enzim-enzim yang berguna dalam pembentukan antibodi ini.

·         Mengangkut zat gizi

            Dalam hal transportasi sari-sari makanan dalam tubuh protein juga memiliki andil yang sangat besar, sebab sebagian besar dari zat-zat gizi didalam tubuh hanya bisa diangkut oleh proteinm dan juga Juga sebagai Sumber energi.

2.4       Manfaat Protein

a.         Pertumbuhan dan pemelihara jaringan tubuh

            Protein sebagai zat pembangun, yaitu merupakan bahan pembangun jaringan baru. Dengan demikian protein amatlah penting bagi semua taraf kehidupan, mulai dari masa anak-anak, remaja yang sedang tumbuh, juga pada masa hamil dan menyusui pada wanita dewasa, orang sakit dan dalam taraf penyembuhan, demikian juga orang dewasa dan lanjut usia. Berarti pembentukan jaringan baru selalu terjadi selama kita hidup.

            Tubuh yang menerima cukup makanan bergizi akan mempunyai simpanan-simpanan protein untuk digunakan dalam keadaan darurat. Tetapi bila keadaan tidak menerima menu seimbang/mencukupi tubuh berlanjut terus, maka gejala-gejala kurang protein akan timbul.

            Protein sebagai pembangun/pembentuk struktur tubuh terlihat dari gambaran susunan komposisi tubuh manusia. Lebih kurang dua puluh persen (20%) atau 1/5 bagian berat badan orang dewasa terdiri dari protein.

            Dari analisa berat kering sebanyak 50% atau separuh berat tubuh orang dewasa terdiri daro ptotein. Dari bagian tersebut 1/3 bagiannya berada dalam otot 1/5 bagian tersimpan dalam tulang dan cartilage (tulang rawan), 1/10 bagian tersimpan dalam kulit dan sisanya berada dalam cairan tubuh dan jaringan-jaringan.
Sebagai pembangun (body building), protein berfungsi:

§  Bagian utama dari sel inti (nucleus) dan protoplasma

§  Bagian padat dari jaringan dalam tubuh misal: otot, glandula, sel-sel/butir darah

§  Penunjang organic dan matrix tulang, gigi, rambut dan kuku

§  Bagian dari enzim

§  Bagian dari cairan yang diekresikan kelenar kecuali empedu, keringat dan urine (tidak mengandung protein)

§  Bagian dari antibody (zat kekebalan tubuh = globulin), berarti protein penting peranannya dalam menjaga kekebalan tubuh terhadap infeksi.

b. Protein sebagai pengatur

            Selain protein amat penting untuk pertumbuhan dan perbaikan jaringan, protein juga turut memelihara serta mengatur proses-proses yang berlangsung dalam tubuh. Hormone yang mengatur proses pencernaan dalam tubuh adalah terdiri dari protein.

            Mineral dan vitamin yang bergabung dengan protein membentuk enzim yang berperanan besar untuk kelangsungan proses pencernaan dalam tubuh. Demikian juga zat kekebalan tubuh (antibodies) mengandung protein.

            Protein membantu mengatur keluar masuknya cairan, nutrient (zat gizi) dan metabolit dari jaringan masuk ke saluran darah. Pada saat orang mengalami kekurangan plasma protein, maka keseimbangan cairan akan terganggu dan akan berakumulasi di sekitar jaringan, sehingga terjadi pembengkakan (oedema) “nutritional Oedema” adalah salah satu gejala klinis yang terlihat pada penderita hypoproteinemia 9rendah plasma protein).

c. Protein sebagai bahan bakar

            Karena komposisi protein mengandung unsure karbon, maka protein dapat berfungsi sebagai bahan bakar sumber energy. Bila tubuh tidak menerima karbohidrat dan lemak dalam jumlah yang cukup memenuhi kebutuhan tubuh, maka untuk menyediakan energi bagi kelangsungan aktivitas tubuh protein akan dibakar sebagai sumber energi. Dalam keadaan ini, keperluan tubuh akan diutamakan sehingga sebagian protein tidak dapat dipergunakan untuk membentuk jaringan.

            Protein mensuplai 4 kalori per gram, tetapi secara ekonomis sumber energy yang berasal dari protein adalah mahal dibandingkan lemak dan karbohidrat. Jadi sekalipun protein dapat digunakan oleh tubuh sebagai bahan bakar, akan tetapi tidaklah ekonomis jika kita makan protein secara berlebihan, selama energy bisa didapat dari bahan makanan yang lebih murah yaitu yang mengandung karbohidrat dan lemak, sebab umumnya pangan yang kaya akan protein harganya mahal.

BAB III

PENUTUP

3.1       Kesimpulan

            Protein merupakan makromolekul yang terdiri dari satu atau lebih polimer.Setiap Polimer tersusun atas monomer yang di sebut asam amino.Masing-masing asam amino mengandung satu atom Karbon(C) yang mengikat satu atom Hidrogen(H),satu gugus amin(NH₂),satu gugus karboksil(-COOH),dan lain-lain(Gugus R).

 Berdasarkan bentuknya, protein dibagi menjadi :

1) Protein globular

2) Protein fibrosa

            Protein merupakan senyawakomponen utama a sebagai penyusun sel tubuh mahluk hidup, yang dimana protrin tersebut jugatersusun atas senyawa berupa asam amino. Kemudian, dari asam amino tersebut tersusun atasikatan peptida yang terdiri atas tiga gugus molekul yakni basa punin dan pinidimin. Dan dari pembahasan tadi dapat di ketahui tentang struktur, penggolongan maupunmanfaat senyawa protein bagi tubuh, serta reaksi kimianya yang berlangsung dalam tubuh

3.2  Saran

            Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel hewan atau manusia. Oleh karena sel itu merupakan pembentuk tubuh kita, maka protein yang terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan dan pertumbuhan tubuh,jadi banyak-banyaklah mengonsumsi protein.

DAFTAR PUSTAKA

https://equentinh.wordpress.com/2014/03/03/protein-struktur-protein-penggolongan-protein-fungsi-protein-asam-amino-esensial-non-esensial/

http://budisma.net/2014/12/struktur-dan-fungsi-protein.html

http://manfaatnyasehat.com/fungsi-protein/

http://manfaattumbuhanbuah.blogspot.com/2014/01/manfaat-dan-fungsi-protein-bagi-tubuh.html