ANALISIS PROTEIN KOMPONEN SEL HATI TIKUS DENGAN METODE BIURET
Posted by: rizkiak08 in Academic No Comments »Pendahuluan
Fraksi subseluler pada umumnya hanya digunakan untuk memisahkan organel-organel yang terdapat pada sel melalui sentrifugasi. Hasil yang diperoleh dari proses sentrifugasi tersebut harus dianalisis. Analisis komponen sel hati tikus dilakukan untuk mengetahui apakah komponen fraksi subseluler yang terkontaminasi satu dengan yang lainnya. Indikasi terjadinya pencemaran adalah adanya aktivitas spesifik suatu fraksi yang ditemukan dengan fraksi lainnya. Hal yang dilakukan adalah menentukan konsentrasi protein dari setiap fraksi subseluler sehingga dapat ditentukan aktivitas spesifik enzim yang ada pada fraksi subseluler. Protein memiliki peran penting dalam analisis komponen sel hati tikus.
Organ hati dari suatu organisme mengandung berbagai macam organel yang juga mengandung berbagai senyawa, protein misalnya. Protein yang terdapat dalam suatu organel tidak dapat dilihat dengan mata telanjang ataupun dengan mikroskop biasa, namun dapat diidentifikasi atau dianalisis dengan berbagai metode. Protein terbentuk dari asam amino. Ada dua jenis asam amino, yaitu asam amino esensial dan non esensial. Asam amino esensial adalah asam-asam amino yang tidak dapat disintesis oleh tubuh, hanya didapat dari luar tubuh (makanan), sedangkan asam amino non esensial merupakan asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh dari senyawa lain. Protein merupakan kelompok biomakromolekul yang sangat heterogen. Ketika berada di luar makhluk hidup atau sel, protein sangat tidak stabil. Untuk mempertahankan fungsi, setiap jenis protein membutuhkan kondisi tertentu jika diekstraksi dari normal biological milieu. Protein yang diekstraksi hendaknya dihindarkan dari proteolis atau dipertahankan aktivitas enzimatiknya. Untuk menganalisis protein yang ada di dalam sel tersebut, diperlukan prosedur fraksinasi sel yaitu memisahkan sel dari jaringannya, menghancurkan membran sel untuk mengambil kandungan sitoplasma dan organelnya serta memisahkan organel-organel dan molekul penyusunnya. Sebagian besar protein merupakan molekul yang mudah rusak bila tidak berada pada kondisi fisiologisnya. Karena itu, untuk mempertahankan struktur dan fungsi protein, fraksinasi dilakukan pada suhu rendah (0-40C) dalam bufer dan pH tertentu (tergantung dari jenis protein yang dianalisis) (Anonim 2010).
Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menentukan kadar protein suatu zat, yaitu metode Biuret, metode Lowry, metode Bradford, dan metode Smith copper. Percobaan ini menggunakan reagen biuret sebagai indikator absorbansi atau penyerapan cahaya oleh fraksi yang mengandung protein. Metode biuret ini merupakan metode yang sering digunakan untuk menentukan kadar protein suatu larutan, yaitu yang terjadi dengan semua senyawa yang mengandung dua atau lebih ikatan peptida dan metode Biuret sering digunakan karena bahan yang digunakan relatif murah. Akan tetapi, metode ini juga memiliki kelemahan, yaitu sensitivitas yang rendah terhadap bahan yang diidentifikasi. Dengan menentukan konsentrasi protein dari fraksi, dapat ditentukan aktifitas spesifik enzim. Aktivitas spesifik enzim pada fraksi yang diisolasi menggambarkan keefektifan prosedur yang telah dilakukan (Redin dan Campbell 1985). Sebagaimana percobaan sebelumnya, absorbansi larutan standar memiliki hubungan linear dengan konsentrasinya, yang kemudian dapat digunakan dalam penentuan kadar protein sampel.
Kadar protein yang terdapat pada fraksi yang telah diisolasi dapat ditentukan dengan mengukur panjang gelombang yang dapat diserap oleh fraksi tersebut. Panjang gelombang dipengaruhi oleh energi cahaya yang diberikan dan konsentrasi larutan tersebut. Semakin tinggi energi cahaya yang diberikan, semakin pendek panjang gelombang cahaya yang dibutuhkan untuk menembus larutan tersebut. Semakin tinggi konsentrasi suatu larutan, semakin besar panjang gelombang yang dibutuhkan untuk menembus larutan tersebut (Albert B et al 1994).
Spektofotometer ada dua jenis, yaitu spektofotometer Ultra Violet dan spektofotometer visible. Spektofotometer UV panjang gelombangnya antara 180-350 nm, sedangkan spektofotometer visible panjang gelombangnya antara 350-800 nm. Spektofotometer UV/vis menggunakan sinar tampak (Hart 2003). Pada praktikum ini digunakan spektofotometer UV/vis dengan panjang gelombang 540 nm.
Tujuan Percobaan
Praktikum ini bertujuan menentukan kadar protein pada fraksi homogenat, inti, dan mitokondria dengan menggunakan metode Biuret.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini antara lain, Spektrofotometer 20-D, pengaduk Vortex, tabung reaksi beserta rak, pipet mohr , bulp, penangas air, dan gelas piala.
Bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini antara lain, reagen Biuret, fraksi homogenat hati tikus, fraksi inti, fraksi mitokondria, Albumin serum sapi (BSA) stok 2 mg/ml, sukrosa-EDTA 0.25 M-EDTA 1 mM, akuades, dan SDS (Sodium Dodesil Sulfat).
Prosedur Percobaan
Penentuan protein dilakukan dengan menyiapkan tiga set tabung reaksi. Pertama-tama disiapkan set tabung berjumlah enam buah tabung reaksi dan masing-masing tabung reaksi dimasukkan dengan homogenat 1 sebanyak 0.02 mL, homogenat 2 sebanyak 0.05 mL, fraksi inti 1 sebanyak 0.02 mL, Fraksi inti 2 sebanyak 0.05 mL, fraksi mitokondria 1 sebanyak 0.05 mL, dan fraksi mitokondria sebanyak 0.10 mL. Set tabung reaksi kedua sebagai blanko sukrosa yang masing-masing berisi 0.02 mL, 0.05 mL, dan 0.10 mL larutan sukrosa-EDTA 0.25 M-EDTA 1 mM.
Kedua set tabung reaksi tersebut ditambahkan akuades hingga volumenya menjadi 1.3 mL. Tabung reaksi yang berisi homogenat, fraksi inti, dan fraksi mitokondria kemudian dianalisis dengan menggunakan alat spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm dan dibaca nilai absorbannya. Pengukuran absorban suatu sampel biasanya dilakukan dengan mengukur absorbansi blanko terlebih dahulu agar dapat menjadi standar. Setelah itu baru dimasukkan sampel yang akan diukur absorbansinya. Set tabung ketiga berjumlah tujuh tabung reaksi yang berisi larutan standar albumin serum sapi (BSA) 2 mg/mL dan masing-masing tabung reaksi dimasukkan 0.1 mL, 0.2 mL, 0.4 mL, 0.6 mL, 0.8 mL. 1.0 mL, dan 1.2 mL. Selanjutnya ditambahkan akuades hingga volumenya menjadi 1.3 mL. Kemudian ditambahkan 0.2 mL larutan SDS dan 3 mL reagen Biuret. Setelah itu, diaduk menggunakan pengaduk Vortex hingga menjadi homogen dan dipanaskan dengan penangas air pada suhu 370C selama 15 menit. Kemudian dibaca serapannya dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm.
Pembacaan serapan pada set tabung ketiga akan menghasilkan sejumlah data absorban. Data tersebut kemudian digunakan untuk membuat kurva standar yang merupakan kurva hubungan absorban dengan konsentrasi . Dengan menggunakan persamaan garis linear, akan diperoleh persamaan y= a+bx dengan y sebagai absorban dan x adalah konsentrasi BSA. Kadar protein dalam setiap fraksi subseluler ditentukan dengan menggunakan persamaan garis tersebut.
Data dan Hasil Percobaan
Tabel 1 Data kurva standar
| Konsentrasi (mg/mL) | Absorbansi sampel | Absorbansi blangko | Absorbansi terkoreksi |
| 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 |
| 0.1538 | 0.0870 | 0.0710 | 0.0610 |
| 0.3077 | 0.0790 | 0.0710 | 0.0080 |
| 0.6154 | 0.1130 | 0.0710 | 0.0420 |
| 0.9231 | 0.1300 | 0.0710 | 0.0590 |
| 1.2308 | 0.1520 | 0.0710 | 0.0810 |
| 1.5385 | 0.1810 | 0.0710 | 0.1100 |
| 1.8462 | 0.1940 | 0.0710 | 0.1230 |
Contoh perhitungan:
[BSA] stok = 2 mg/mL
Volume BSA = 0.1 mL
Volume larutan = 1.3 mL
(V x M) BSA = (V x M) larutan
0.1 mL x 2 mg/mL = 1.3 mL x M larutan
0.2 mg = 1.3 mL x M larutan
M larutan = 0.1538 mg/mL
Absorbansi terkoreksi = Absorbansi sampel – Absorban blanko
= 0.0870 – 0.0710
= 0.0610
Gambar 1 Hubungan konsentrasi BSA dengan Absorban
Tabel 2 Hasil analisis protein
| Fraksi subseluler | Absorbansi fraksi | Absorbansi blangko | Absorbansi terkonsentrasi | Fpengenceran (mL) | Konsentrasi protein (mg/mL) |
| Homogenat 1 | 0.1560 | 0.0690 | 0.0870 | 65 | 84.1490 |
| Homogenat 2 | 0.2820 | 0.0690 | 0.2130 | 26 | 81.2760 |
| Fraksi inti 1 | 0.0680 | 0.0690 | -0.0010 | 65 | 1.0140 |
| Fraksi inti 2 | 0.0600 | 0.0690 | -0.0090 | 26 | -2.6182 |
| Fraksi mitokondria 1 | 0.0830 | 0.0690 | 0.0140 | 26 | 6.0736 |
| Fraksi mitokondria 2 | 0.0961 | 0.0731 | 0.0230 | 13 | 4.7372 |
Contoh perhitungan:
Fpengenceran =
=
= 65 mL
y = a+ bx
y = -2.0708.10-3 + 0.0688 x
y = absorbansi terkoreksi
0.0870 = -2.0708.10-3 + 0.0688 x
0.0891 = 0.0688 x
x = 1.2946
konsentrasi protein = x Fpengenceran
= 1.2946 65
= 84.1490 mg/mL
Pembahasan
Analisis komponen sel hati dengan metode Biuret diawali dengan pembuatan kurva standar yang digunakan untuk menentukan konsentrasi protein yang terkandung dalam sel hati tikus. Kurva standar diperoleh dengan menghubungkan konsentrasi protein BSA dengan nilai absorbansinya (tabel 1 dan gambar 1). Hubungan kedua plot ini menunjukkan persamaan garis yang linier y= -2.0708.10-3 + 0.0688 x dengan r= 0.9922. Persamaan garis ini yang digunakan untuk menentukan kadar protein yang terdapat dalam fraksi subseluler. Percobaan ini dapat dikatakan cukup berhasil karena nilai r yang diperoleh hampir mendekati satu.
Sampel yang dianalisis kandungan proteinnya dalam percobaan ini adalah fraksi subseluler yang diperoleh dari percobaan sebelumnya, yaitu fraksi homogenat, fraksi inti, dan fraksi mitokondria. Homogenat merupakan komponen sel hati tikus yang masih berupa bentuk sel yang hanya dihomogenasi dan belum diuraikan fraksi diperoleh dari sentrifugasi berlanjut terhadap pelet hasil sentrifugasi homogenat yang mengandung komponen inti sel. Sedangkan fraksi mitokondria adalah hasil sentrifugasi berlanjut terhadap supernatan hasil sentrifugasi homogenat. Komponen ini mengandung mitokondria sel. Fraksi-fraksi dijaga agar tidak rusak dan tetap aktif setelah diuraikan, sehingga aktifitas enzim masih dapat ditentukan untuk mengetahui kandungan proteinnya.
Hasil penentuan kadar protein dalam fraksi subseluler sel hati tikus menunjukkan adanya kandungan protein yang berbeda antar jenis fraksi subseluler (tabel 2). Kandungan protein tertinggi terdapat pada homogenat 1, yaitu 84.1490 mg/mL dan berikutnya homogenat 2 yaitu 81.2760 mg/mL. Hal ini dikarenakan homogenat merupakan larutan yang paling awal diperoleh dari proses fraksinasi menggunakan sentrifus sehingga pekat akan protein karena merupakan total organel-organel dalam hati. Sedangkan fraksi inti dan mitokondria tidak terlalu banyak mengandung protein karena fraksi tersebut mengalami beberapa kali proses fraksinasi. Semakin banyak proses sentrifugasi yang dilalui maka semakin besar kemungkinan rusaknya membran sel.
Untuk menentukan kadar protein tersebut, digunakan metode Biuret. Metode analisis yang digunakan dalam percobaan menekankan kesamaan reaksi dalam reagen yang digunakan terhadap ikatan peptida asam amino protein. Metode Biuret adalah suatu metode yang digunakan untuk menganalisis protein secara kuantitatif yang memanfaatkan reaksi biuret dengan mengidentifikasi ikatan peptida yang terdapat dalam suatu organel. Ikatan peptida adalah ikatan yang terjadi antara satu molekul asam amino dengan asam amino lainnya. Prinsip reaksi biuret adalah reaksi antara tembaga sulfat dalam alkali dengan senyawa yang berisi dua atau lebih ikatan peptida seperti protein yang memberikan warna ungu biru yang khas. Warna biru yang dihasilakan menunjukkan reaksi positif adanya protein. Reaksi ini masih bersifat kualitatif. Fungsi reagen biuret adalah untuk membentuk kompleks sehingga yang dikandung dapat diidentifikasi. Reaksi Biuret ini bersifat spesifik, artinya hanya senyawa-senyawa yang mengandung ikatan peptida saja yang akan bereaksi dengan pereaksi Biuret (Albert et al 1994).
Reagen biuret dibuat dari kalium hidroksida (KOH) dan tembaga (II) sulfat (CuSO4 bersama dengan kalium natrium tartrat). Warna dalam reaksi reagen akan berubah menjadi violet dengan kehadiran dari protein dan berubah menjadi pihak ketika dikombinasikan dengan rantai pendek polipeptida, sehingga warna akhir yang ditunjukkan adalah biru keunguan. Natrium hidroksida tidak terlihat pada reaksi secara keseluruhan tetapi hanya ada untuk menyediakan medium alkali sehingga reaksi dapat berlangsung. Reagen ini biasa digunakan pada uji Biuret, sebuah uji kolorimetri untuk menetukan konsentrasi protein. Struktur kimia reagen Biuret adalah RHN-CO-NR-CO-NHR (Hart 2003).
Analisis kualitatif dilakukan dengan metode serapan sinar tampak spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm. Panjang gelombang ini memberikan uji yang sensitif dan merespon maksimum pada unit protein. Tartrat ditambahkan pada reagen ini untuk menambah shelf life reagen ini (Albert et al 1994).
Larutan sukrosa-EDTA 0.25 M-EDTA 1 mM dipilih sebagai blanko karena larutan ini merupakan bufer yang cocok untuk BSA. Pembuatn kurva standar BSA bertujuan mengukur absorbansi larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya, mem-plot absorbansi larutan standar, sehingga memperoleh nilai sampel yang tidak diketahui dengan menggunakan grafik (Seidman dan Mowery 2008). Blanko dapat diartikan komponen yang mendapat perlakuan sama dengan sampel tanpa mengandung komponen analat. Jadi, blanko yang dipakai harus sesuai dengan pelarut pada masing-masing sampel. Namun pada fraksi inti ketika percobaan fraksi subseluler diberi sukrosa-CaCl2 dan pada percobaan analisis komponen sel hati tikus menggunakan sukrosa-EDTA 0.25 M-EDTA 1 mM. Sehingga dapat dikatakan terjadinya kesalahan blanko yang digunakan yang mengakibatkan nilai minus pada fraksi inti, yaitu fraksi inti 1 sebesar -0.0010 dan fraksi inti 2 sebesar -0.0090
Penentuan kadar protein dilakukan berdasarkan kurva standar dari larutan BSA (Bovine Serum Albumin). BSA adalah protein yang relatif kecil yang ditemukan pada plasma darh mamlia dan serum. Senyawa ini merupakan pembawa protein yang membantu distribusi kation dan materi tak-larut seperti hormon steroid dan asam lemak pada darah. Protein BSA ini mudah didapat, harganya relati murah, dan tidak memiliki aktivitas enzim khusus yang menginterferensi reaksi. Protein ini biasanya dipakai untuk kebutuhan preparasi protein pada umumnya. Pada pembuatan standar, campuran BSA dan akuades ditambahkan larutan SDS, akuades berfungsi sebagai pengencer sedangkan SDS berfungsi memecah ikatan-ikatan hidrofobik pada protein (yang menggulung) sehingga reagen biuret dapat bereaksi secara sempurna dengan protein atau mendenaturasi protein yang terdapat pada larutan fraksi subseluler. Serelah itu dimasukkan dalam penangas air yang bersuhu 370C, suhu tersebut adalah suhu kamar (suhu optimum). Tujuannya suhu 370C adalah membuat aktivitas enzim sangat efektif. Aktivitas enzim sangat dipengaruhi oleh suhu, pada suhu rendah aktivitas enzim inaktif sedangkan pada suhu tinggi protein terdenaturasi (Seidman dan Mowery 2008).
Simpulan
Diperoleh persamaan garis y= -2.0708.10-3 + 0.0688 x dengan r= 0.9922. Persamaan garis ini yang digunakan untuk menentukan kadar protein yang terdapat dalam fraksi subseluler. Percobaan ini dapat dikatakan cukup berhasil karena nilai r yang diperoleh hampir mendekati satu. Kandungan protein tertinggi terdapat pada homogenat 1, yaitu 84.1490 mg/mL dan berikutnya homogenat 2 yaitu 81.2760 mg/mL. Hal ini dikarenakan homogenat merupakan larutan yang paling awal diperoleh dari proses fraksinasi menggunakan sentrifus sehingga pekat akan protein karena merupakan total organel-organel dalam hati. Sedangkan fraksi inti dan mitokondria tidak terlalu banyak mengandung protein, yaitu fraksi inti 1 1.0140, fraksi inti 2 -2.6182, mitokondria 1 6.0736, dan mitokondrai 2 4.7372 karena fraksi tersebut mengalami beberapa kali proses fraksinasi. Semakin banyak proses sentrifugasi yang dilalui maka semakin besar kemungkinan rusaknya membran sel.
Daftar Pustaka
Albert B et al. 1994. Biologi Molecular Sel. Ed ke- 2. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama
[Anonim]. 2010. Sumber gizi protein [terhubung berkala]. http://www.hsph. harvard. edu/nutritionsource/what-should-you-eat/protein/ [13 mei 2010]
Hart H. 2003. Kimia Organik.: Suatu Kuliah Singkat. Ed ke-11. Penerjemah; Achmadi SS, editor; Safitri A. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Organic Chemistry.
Redin B dan Campbell WH. 1985. Adaptation of the Dye-bind-ing Protein Assay to Microtiter Plates. Analytical Biochemistry. [terhubung berkala]. http://translate.google.co.id/translate?hl=id&sl=en&u=http://www.d.umn.edu/~pkiprof/chem3324/ProteinAssayProtocol.pdf [13 Mei 2010]
Seidman L dan Mowery J. 2008. The Bradford Microassay [terhubung berkala]. http://matemadison.edu/biotech/resources/protein/labManual/chapter_3/procedure3_1.htm [13 Mei 2010]