Denaturasi berarti membuat suatu zat menjadi tidak efektif untuk tujuan tertentu tanpa mengubah komposisi kimianya. Istilah ini memiliki sejumlah arti yang lebih spesifik, tetapi paling sering digunakan sehubungan dengan protein dan asam nukleat. Ini terdiri dari molekul seperti rantai yang dapat melipat dalam berbagai cara untuk membentuk bentuk tiga dimensi yang kompleks. Tautan dalam rantai disatukan oleh ikatan kovalen yang kuat, tetapi lipatan dihasilkan dari berbagai jenis ikatan yang biasanya lebih lemah, dan yang dapat diputus oleh panas, dan oleh berbagai bahan kimia. Molekul dikatakan telah terdenaturasi ketika beberapa atau semua ikatan ini telah rusak, menyebabkan mereka kehilangan bentuknya, tetapi membiarkan rantai tetap utuh dan komposisi kimianya tidak berubah.
Struktur Protein dan Asam Nukleat
Protein terdiri dari asam amino dan diatur pada beberapa tingkat struktural yang berbeda. Struktur utama hanyalah urutan blok bangunan asam amino yang mendefinisikan protein. Blok bangunan ini disatukan oleh ikatan kovalen yang dikenal sebagai ikatan peptida. Struktur sekunder, tersier, dan kuartener menggambarkan pengaturan tiga dimensi subunit protein, protein utuh, dan kompleks protein. Struktur ini dihasilkan dari rantai blok bangunan asam amino yang melipat sendiri, karena pembentukan berbagai jenis ikatan yang relatif lemah antara unit di berbagai bagian rantai.
Struktur sekunder dihasilkan dari ikatan hidrogen antara atom hidrogen dalam satu unit asam amino dan atom oksigen dari yang lain. Ini dapat menghasilkan formasi melingkar atau seperti lembaran, atau kombinasi keduanya. Struktur tersier dihasilkan dari ikatan yang terbentuk antara gulungan dan lembaran ini, memberikan unit protein tiga dimensi. Struktur kuaterner dibentuk oleh ikatan dua atau lebih unit ini.
Struktur tersier dan kuaterner disatukan oleh berbagai jenis ikatan, termasuk ikatan hidrogen. Ikatan disulfida kovalen antara atom belerang dalam dua unit asam amino juga dapat terbentuk. “Jembatan garam” terbentuk ketika bagian-bagian molekul yang bermuatan berlawanan menarik satu sama lain dengan cara yang mirip dengan ikatan ion yang ditemukan dalam garam.
Denaturasi umumnya tidak mempengaruhi struktur primer, tetapi menyebabkan degradasi susunan tiga dimensi yang kompleks dari protein. Sebagian besar fungsi protein dihasilkan dari sifat kimia yang timbul dari pengaturan tiga dimensi rantai asam amino, sehingga degradasi struktur seperti itu umumnya mengakibatkan hilangnya fungsi protein. Enzim adalah kelas protein penting di mana bentuk molekul sangat penting untuk fungsinya.
Asam nukleat, seperti DNA dan RNA, memiliki dua untai yang dibangun dari unit yang dikenal sebagai basa. Untaian terikat bersama menjadi bentuk heliks ganda oleh ikatan hidrogen antara basa di sisi yang berlawanan. Selama denaturasi, untaian dipisahkan oleh pemutusan ikatan ini.
Penyebab Denaturasi
Sejumlah faktor dapat menyebabkan protein dan asam nukleat mengalami denaturasi. Pemanasan menyebabkan molekul bergetar lebih kuat, yang dapat menyebabkan putusnya ikatan, terutama ikatan yang lebih lemah. Banyak protein akan terdenaturasi jika dipanaskan sampai suhu di atas 105.8°F (41°C), karena pemutusan ikatan hidrogen. Contoh umum adalah perubahan yang terjadi pada putih telur ketika dipanaskan: protein albumin didenaturasi dan berubah dari gel transparan menjadi padatan putih. Protein juga terdenaturasi saat makanan dimasak, suatu proses yang membunuh mikroorganisme berbahaya.
Denaturasi juga dapat disebabkan oleh berbagai bahan kimia. Asam dan basa kuat, karena sifat ioniknya, berinteraksi dengan jembatan garam yang membantu menyatukan struktur tersier protein. Bagian yang bermuatan positif dan negatif dari senyawa ini tertarik ke bagian yang berlawanan dari jembatan garam protein, memutuskan hubungan antara bagian yang berbeda dari rantai protein. Garam dari beberapa logam juga dapat memiliki efek ini.
Ikatan kovalen disulfida juga dapat diputus, menyebabkan denaturasi. Senyawa dari beberapa logam berat, seperti timbal, merkuri, dan kadmium, dapat melakukan hal ini, karena mereka mudah berikatan dengan belerang. Ikatan belerang-sulfur juga dapat diputus ketika setiap atom belerang berikatan dengan atom hidrogen. Beberapa zat pereduksi akan menghasilkan efek ini.
Berbagai pelarut organik juga dapat memiliki efek denaturasi dengan memutus ikatan hidrogen antara asam amino yang mempertahankan struktur tersier. Salah satu contohnya adalah etanol, yang biasa disebut alkohol. Ini membentuk ikatan hidrogen sendiri dengan bagian-bagian molekul protein, menggantikan yang asli.
Alkohol yang Didenaturasi
Istilah “denaturasi” kadang-kadang digunakan untuk merujuk pada proses menjadikan makanan atau minuman tidak dapat dimakan tetapi masih berguna untuk beberapa fungsi selain konsumsi. Contoh paling umum dari ini adalah alkohol yang didenaturasi, juga disebut sebagai alkohol termetilasi. Produk ini sering digunakan sebagai pelarut atau bahan bakar, dan pajak yang dikenakan pada alkohol untuk minuman dapat dihindari bila digunakan untuk tujuan lain jika dibuat tidak dapat diminum. Alkohol itu sendiri tidak diubah secara kimiawi, tetapi aditif, biasanya metanol, membuatnya beracun.