11

KarbohidratKarbohidrat

dra. Rita Dewi MSidra. Rita Dewi MSi..

Depart. Kimia-Biokimia FKUAJDepart. Kimia-Biokimia FKUAJ

2

KARBOHIDRAT PENDAHULUAN Terdapatnya karbohidrat : pada tumbuh-tumbuhan (daun

dan batang) Biosintesis : pada tumbuh-tumbuhan Kegunaannya : sandang, pangan, dan papan. Definisinya : polihidroksialdehid atau polihidriksiketon

Rumus molekul : Cn (H2O)m

C

HC

CH2OH

O

H

OH

CH2OH

C

HC

CH2OH

O

OH

KetosaAldosa

m: 1,2,3 dst

mm

3

PENGGOLONGAN KARBOHIDRATPembagian berdasarkan hasil hidrolisis• Monosakarida : tidak dapat dihidrolisis, KH paling

sederhana• Disakarida : jika dihidrolisis menghasilkan 2 molekul

monosakarida sejenis atau tidak• Polisakarida terbagi :

a. homopolisakarida : jika terhidrolisis menghasilkan banyak molekul monosakarida sejenisb. heteropolisakarida (mukopolisakarida asam = glikosaminoglikan) : jika terhidrolisis menghsilkan turunan glukosa /galaktosa seperti:

- asam glukuronat- glukosamin / N – asetil glukosamin- sulfat asam glukuronat

4

MONOSAKARIDAIstilah / Penamaan• Berdasarkan atas gugus fungsi yang terdapat pada

monosakarida tsb:> gol aldosa gugus -OH dan aldehid

> gol. Ketosa gugus -OH dan keton

• Berdasarkan jumlah atom C :> C = 3 aldotriosa atau ketotriosa> C = 4 aldotetrosa atau ketotetrosa (tetrulosa)> C = 5 aldopentosa atau ketopentosa (pentulosa)> C = 6 aldoheksosa atai ketoheksosa (heksulosa)

5

Monosakarida (2)….Rumus Struktur Umum monosakarida• Ketosa c/ : Fruktosa dan aldosa c/ : glukosa

• Stereokimia : susunan atom-atom/gugus-gugus dalam suatu molekul secara ruang, sebagai acuan aldosa / ketosa paling sederhana adalah : gliseraldehida/dihidroksi metilketon

• Bentuk D dan L ditentukan oleh letak gugus –OH pada C kiral terakhir. Jika gugus –OH berada di sebelah kanan konfigurasinya D (=dexter) dan bila disebelah kiri maka konfigurasinya L (=levous)

C

HC

CH

HC

HC

CH2OH

H

O

OH

HO

OH

OH

CH2OH

C

CH

HC

HC

CH2OH

O

OH

OH

OH

GlukosaFruktosa

6

Lanjutan Stereokimia…..Fisher menuliskan rumus struktur ruang 3 dimensi menjadi 2

dimensi dengan memproyeksikannya ke bidang datar.A. Rumus Struktur Proyeksi FisherProyeksi Fischer untuk D dan L gliseraldehid adalah dengan

meletakkan gugus aldehid sebelah atas atom C kiral, sedangkan atom hidrogen dan gugus hidroksil berada disebelah kanan atau kiri dan keduanya menghadap kedepan .

• Jumlah banyaknya isomer ruang adalah 2m ( dimana m = C*)• C* : atom C yang berikatan dengan ke-4 gugus yang berlainan

CHO

C

CH2OH

OHH H C OH

CHO

CH2OH

CHO

C HHO

CH2OH

CHO

C

CH2OH

HHO

D-gliseraldehida rumus struktur proyeksi Fischer

L-gliseraldehid

7

• D-gliseraldehid dengan L-gliseraldehid dikatakan merupakan sepasang antipoda atau merupakan enantiomernya.

• Semua turunan gula dengan gugus hidroksil pada C kiral terbawah dari rantai karbon berada disebelah kanan, merupakan bentuk (konfigurasi) D dan sebaliknya.

H

CHO

C OH

HC

CH2OH

OH

HO CH

CH OH

HO CH

CHHO

H C OH

CHHO

CHO CHO CHO

CH2OH CH2OH CH2OH

D-eritrosa D-treosa L-eritrosa L-treosa

8

Proyeksi fisher..

• D- dan L– eritrosa, merupakan sepasang enantiomer, demikian pula D-dan L-treosa merupakan sepasang enantiomer atau merupakan antipoda satu thd yang lain. Tetapi D-treosa merupakan diastereomer dari D-eritrosa dan L eritrosa. Jadi mempunyai rumus molekul sama, tetapi susunan atom/gugus atom secara ruang bukan merupakan bayangan cerminnya. Sepasang enantiomer mempunyai sifat kimia dan sifat fisiknya sama kecuali sifat keaktifan optiknya yang berbeda.

• Aldopentosa rumus struktur:

CHO

HC

CH2OH

OH m

9

Lanjutan.... • m=3 jadi ada (2)3 = 8 stereoisomer yakni 4 stereomer D,

dan 4 stereomer L . Kedelapan stereomer tersebut adalah :

C

HC OH

HC

HC

OH

CH2OH

OH

HO

C

CH

HC

HC

OH

CH2OH

OH

C

CH

CH

HC

HO

CH2OH

OH

C

HC OH

CH

HC

HO

CH2OH

OH

HO

H

O

H H H

O O O

D-ribosa D-arabinosa D-liksosa D-ksilosa

C

HC OH

CH

CH

HO

CH2OH

HO

HO

C

CH

CH

CH

HO

CH2OH

HO

C

HC OH

HC

CH

OH

CH2OH

HO

HO

C

CH

HC

CH

OH

CH2OH

HO

HHHH

O O O O

L-ribosa L-arabinosa L-liksosa L-ksilosa

10

Ketopentosa…

• Ketopentosa (pentulosa). Rumus struktur umumnya

adalah : CH2OH

C

HC

CH2OH

O

OH m

m=2 , jumlah steroisomer (2)2 =4

CH2OH

C

HC

HC

CH2OH

O

OH

CH2OH

C

CH

HC

CH2OH

O

CH2OH

C

CH

CH

CH2OH

O

HO

CH2OH

C

HC

CH

CH2OH

O

OH

HOOH

HO

OH

HO

D-ribulosa D-ksilulosa L-ribulosa L-ksilulosa

11

Aldoheksosa Rumus struktur umumnya adalah :

C

HC

CH3

OH

OH

m

m = 4 jadi ada 24 = 16 stereoisomer, 8 bentuk D dan 8 bentuk L

C

HC

HC

HC

HC

CH2OH

OH

OH

OH

OH

OH

C

HOC

HC

HC

HC

CH2OH

OH

H

OH

OH

OH

C

HOC

HOC

HC

HC

CH2OH

OH

H

H

OH

OH

C

HOC

HOC

HOC

HC

CH2OH

OH

H

H

H

OH

C

HC

HOC

HOC

HC

CH2OH

OH

OH

H

H

OH

C

HC

HC

HOC

HC

CH2OH

OH

OH

OH

H

OH

C

HOC

HOC

HC

HC

CH2OH

OH

H

H

OH

OH

C

HOC

HC

HOC

HC

CH2OH

OH

H

OH

H

OH

D-alosa D-altrosa D-manosa D-talosa D-galaktosa D-gulosa D-glukosa D-idosa

12

Aldoheksosa..C

HOC

HOC

HOC

HOC

CH2OH

OH

H

H

H

H

C

C

HOC

HOC

HOC

CH2OH

OH

OH

H

H

H

C

HC

HC

HOC

HOC

CH2OH

OH

OH

OH

H

H

C

HC

HC

HC

HOC

CH2OH

OH

OH

OH

OH

H

C

HOC

HC

HC

HOC

CH2OH

OH

H

OH

OH

H

C

HOC

HOC

HC

HOC

CH2OH

OH

H

H

OH

H

C

HOC

HC

HOC

HOC

CH2OH

OH

H

OH

H

H

C

HC

HOC

HC

HOC

CH2OH

OH

OH

H

OH

H

L-alosa L-altrosa L-manosa L-talosa L-galaktosa L-gulosa L-glukosa L-idosa

3 steroisomer yang terdapat dialam yakni, D-Glukosa , D-Galaktosa,D-Manosa, satu sama lain merupakan diastromernya D-galaktosa dengan D-glukosa konfigurasi atom/gugus atomnya sama, kecuali pada atom C asimetri ke-4. Demikian pula antara D-glukosa dengan D-manosa, perbedaan konfigurasi hanya terdapat pada C-asimetri ke-2. Sepasang diastereomer yang berbeda konfigurasinya hanya terdapat pada salah satu atom C-asimetri, disebut epimernya . Jadi D-galaktosa juga adalah epimer D-manosa dan D-glukosa adalah epimer D-manosa, tapi D-galaktosa bukan epimer D-manosa, melainkan diastereomernya

13

Ketoheksosa/ heksulosa.. mempunyai rumus struktur umumnya;

CH2OH

C

HC

CH2OH

O

OH m

m=3 , jadi ada (2)3 = 8 stereomer,4 bentuk D dan 4 bentuk L (= empat pasang antipoda).

CH2OH

C=O

HC

HC

HC

CH2OH

OH

OH

OH

CH2OH

C=O

HOC

HC

HC

CH2OH

H

OH

OH

CH2OH

C=O

HOC

HOC

HC

CH2OH

H

H

OH

CH2OH

C=O

HC

HOC

HC

CH2OH

OH

H

OH

CH2OH

C=O

HOC

HOC

HOC

CH2OH

H

H

CH2OH

C=O

HC

HC

C

CH2OH

OH

OH

H

CH2OH

C=O

HC

HC

HOC

CH2OH

OH

OH

H

CH2OH

C=O

HOC

HC

HOC

CH2OH

H

OH

HHO

D- sukosa D-fruktosa D-tagatosa D-sorbosa

L-sukosa L-fruktosa L-tagatosa L-sorbosa

H

14

• Diantara stereoisomer di atas yang terdapat di alam adalah D-Fruktosa. D-fruktosa memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kiri, karena itu fruktosa kerap kali disebut levulosa

Keaktifan Optik • Senyawa yang molekulnya mempunyai atom

C kiral menunjukkan keaktifan optik, yakni molekul-molekul senyawa tersebut dapat mengubah arah cahaya terpolarisasi.

• Cahaya terpolarisasi adalah cahaya yang bergetar hanya pada satu bidang ke segala arah .

• Apabila getaran cahaya itu dilalukan melalui suatu polarisator, maka arah getaran cahaya itu dipersatukan melalui satu bidang yang

dinamakan bidang cahaya terpolarisasi.

15

Optis aktif (2)…

• Pola getaran gelombang cahaya tunggal dalam seberkas cahaya biasa, bila dipandang dari samping .

Jika anda lihat getaran Getaran dalam saringan pengutubdari depan, seberkas cahaya menyebabkan chy tampak seperti ini biasa adalah bergetar hanya kesegala arah dalam satu arah

16

Optis aktif (3)….

• Polarimeter adalah alat untuk mengukur arah (ke kiri atau ke kanan) serta besarnya perubahan sudut (dalam derajat) cahaya terpolarisasi

• Senyawa aktif optik merubah arah bidang cahaya terpolarisasi sehingga cahaya tersebut tidak dapat melalui analisator, Agar mata dapat melihat cahaya, arah sumbu analisator harus diputar kekiri atau kekanan dengan besar sudut tertentu.

• Apabila analisator harus diputar kikiri, senyawa aktif optik dikatakan memutar bidang cahaya terpolarisasi kekiri, ditandai dengan huruf l (levorotatory) atau (-), sedangkan bila analisator harus diputar kekanan dikatakan cahaya tersebut memutar bidang cahaya terpolarisasi kekanan, ditandai d (dextrorotatory) atau (+) .

17

Struktur SiklikRumus struktur siklik (rantai tertutup Haworth)• Semula diduga senyawa glukosa berstruktur rantai

terbuka yang mengandung gugus aldehid bebas , ternyata dgn pereaksi Schiff (-); reaksi dgn Na- bisulfit sukar dan jika glukosa dikristalisasi dgn cara berbeda : ada 2 nilai rotasi spesifiknya. Mengapa ?

• Reaksi pembentukan struktur hemiasetala siklik ini terjadi pada struktur rantai terbuka. Gugus -OH yang bereaksi dengan gugus karbonil (-C=O ) mungkin berasal dari C4 ( membentuk lingkar lima), atau –OH dari C5 (membentuk lingkar 6). Akibatnya :

– Atom C1 mempunyai gugus –OH yang baru, dan sifat kimianya berbeda dengan gugus hidroksi alkohol.,dinamakan -OH hemiasetala (=-OH laktol = -OH glikosidik) . Gugus ini dapat kembali menjadi gugus aldehid kembali dan dapat bereaksi lagi dengan –OH alkohol lain membentuk asetala atau glikosida.

– Atom C1 sekarang menjadi C kiral sehingga membentuk isomer baru, yang berbeda dalam hal letak/ kedudukan gugus –OH laktol ini, diatas cincin ( anomer ) atau dibawah cincin (anomer ).

18

Struktur siklik (2)…W.N Haworth mengusulkan cara penulisan rumus struktur

siklik sebagai berikut :• Atom karbon (C) yang membentuk lingkar (cincin) dan

atom H yang terikat langsung pada atom C tersebut tidak di tulis.

• Gugus hidroksil (-OH) terletak di atas atau di bawah bidang segienam tersebut . Bila pada proyeksi Fhischer gugus hidroksil berada disebelah kanan, pada rumus struktur siklik berada disebelah bawah bidang dan sebaliknya .

• Struktur siklik beranggota enam diberinama berakhiran piranosa, sedangkan bila beranggota lima diberi akhiran furanosa

O

Piran

O

furan

19

Siklik (3)..• Contoh : D (+) glukosa dalam air

O

OH OH

OH

OH

CH2OHC

HC

HOC

HC

HC

CH2OH

H

O

OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

OH

CH2OH

anomer alfa

D( +) - glukosa

anomer beta

D ( +) -glukopiranosa D ( +)-glukopiranosa

H+ H+

Bentuk hemiasetala siklik akan kembali menjadi bentuk aldehida, jika kristal -D (+) glukopiranosa atau -D(+)

glukopiranosa dilarutkan (dalam air) dalam suasana asam dan dipanaskan.

20

Siklik (4)…

Contoh lain : fruktosa dan ribosa

OCH2OH

OH

HOH2C

C

C

C

C

HO

H

HOH2C CH2OH

OH

H

OOH

H+

OHOH2C

H

OH

OH

OH

CH2OH

H+

+ H+

OH

-D(-) –fruktofuranosa D-fruktosa -D(-)-fruktofuranosa

OHOH2C

OH OH

OH

HC

HC

HC

HC

CH2OH

H

OH

OH

O

OH

OHOH2C

OH OH

OH

-D(+)-Ribofuranosa

D(+)-Ribosa

-D(+)-Ribofuranosa

21

Mutarotasi Perubahan nilai rotasi spesifik secara spontan dan perlahan-

lahan ini dinamakan mutarotasi. Contohnya didalam larutan air, -D-glukopiranosa sebagian

akan berubah menjadi -D-glukopiranosa (demikian pula sebaliknya) hingga pada suatu saat tercapai keadaan seimbang. Perubahan anomer menjadi anomer dan sebaliknya berlangsung melalui struktur rantai terbuka.

O

OH OH

OH

OH

CH2OHC

HC

HOC

HC

HC

CH2OH

H

O

OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

OH

CH2OH

anomer alfa

D( +) - glukosa

anomer beta

D ( +) -glukopiranosa D ( +)-glukopiranosa

H+ H+

22

Struktur konformasi..• Bentuk lingkar 6 sesungguhnya tidaklah datar (planar), tapi

berlekuk. Bentuk konformasi lingkar enam dari piranosa adalah sebagai berikut :

HOO

H

HO

HO

OHH

HOO

H

HO

H

OHOH

H H

HOH2C HOH2CH H

HH

Pada anomer letak gugus –OH yang terikat pada C1 dan C2 lebih berjauhan dibandingkan dengan pada anomer , sehingga interaksi antara gugus-gugus -OH pada anomer lebih kecil pengaruhnya dibandingkan pada anomer . Oleh karena itu anomer lebih stabil dari anomer .

23

Gula Dioksi• Gula deoksi adalah gula yang jumlah atom oksigennya

kurang dari gula biasa. Misalnya gula yang terikat / terdapat pada DNA (=deoxy ribonucleid acid ) merupakan gula 2-deoksi -D- ribofuranosa

C

HC

HC

C

CH2OH

OHH

H

OHO

OH

OH

HOH2C

H H

OH

H

H

24

Gula dioksi (2)• Demikian pula bagian dari polisakarida yang terdapat pada

glikoprotein plasma, merupakan gula deoksi yakni 6–deoksi -β -L-galaktopiranosa (=fukosa)

C

C

HC

HC

C

CH2

HHO

H

OH

OH

H

HO

O

O

OH

OH

OH

OH

H

CH3

6-deoksi - β-L-galaktopiranosa = L- fukosa

25

Gula amino• Gula amino adalah gula yang satu atau lebih gugus –OH

nya digantikan oleh gugus – NH2 ( gugus amino )

C

HC

HOC

HC

HC

CH2OH

H

NH2

H

OH

O

OH OH

NH2

CH3

OHO

OH

2-amino-2-deoksi--D-glukopiranosa (=glukosamin )

26

Glikosida

Ikatan antara –OH laktol (= -OH–glikosidik) dengan –OH

alkohol dinamakan ikatan glikosidik. Enzim yang dapat memutus ikatan - glikosidik dinamakan enzim -glikosidase.

Monosakarida yang telah kehilangan gugus –OH laktolnya diberi nama umum gugus glikosil, sedangkan monosakarida yang berikatan dengan glikosil tersebut tetap namanya. Contohnya: O

OH O

OH

OH

CH2OH

O

OH OH

OH

OH

CH2

O

OH

OH

OHO

OH

OH

CH2OH

O

CH2OHO

OH O

OH

OH

CH2OH

O

OH OH

OH

OH

CH2

O

OH

OH

OHO

OH

OH

CH2OH

O

CH2OH

1

234

56

1

24

54

2

1

234

56

1

34

54

2

6-O- -D-glukopiranosil- -D-glukopiranosaikatan glukosidik ( 1 6 )

4-O- -D-glukopiranosil- - D-glukopiranosa ikatan glikosidik ( 1 4 )

27

Glikosida (2)…• Contoh glikosida

O

OHOH

OH

CH2OH

OHOH2C

OH

CH2OH

O

HO

-D-glukopiranosil--D-fruktofuranosida atau -D- fruktofuranosil- D-glukopiranosida ( ikatan glikosidik ( 1 2 )

28

Sifat fisik monosakarida• Larut dalam air, optis aktif dan bermutarotasi

Sifat Kimia monosakarida :• Epimerasi dari monosakarida dalam suasana basa encer• Monosakarida dalam bentuk rantai terbuka juga dapat

diepimerasi Contohnya, larutan glukosa dalam suasana basa encer, berada dalam keseimbangan dengan manosa dan fruktosa. Epimerasi ini melalui pembentukan ion enolat dan inediol.

• Perubahan (tranformasi) tersebut diamati oleh Lobry de Bruyn van Ekenstein

glukosa OH- ion enolat manosa

63,4% 2,4 %

1,2 enediol

fruktosa30,9 %

29

•Oksidasi oleh Cu++ + OH– dan Ag+

+ OH– • Gugus pereduksi (aldehid dan -hidroksi keton) dapat dioksidasi

oleh pereaksi Benedict, Fehling (Cu++ + OH-) dan pereaksi Tollens (Ag + + OH- dalam NH3), sehingga pereaksi tersebut berguna untuk menguji adanya gula pereduksi.

• Cu++ dan OH– inilah yang akan mengoksidasi gugus aldehid dari aldosa atau - hidroksi keton dari ketosa menjadi asam aldonat.

C

HC

CH2OH

H

O

OH

C

HC

CH2OH

OH

O

OHn + Cu ++ + 2 OH -

n

+ Cu 2O

merah

aldosa asam aldonat

30

•Larutan Ag(NH3)2OH ini sifatnya sama dengan Ag+

dan OH – dalam NH3 . • Reaksinya:

C

HC

CH2OH

O

C

HC

CH2OH

O

+ Ag ++ 2 OH- + Ag + H2OOH

H

OH

OH

n n

asam aldonat

Endapan perak dalam test ini akan muncul sebagai cairan perak yang menempel dibagian dalam tabung reaksi .

31

Oksidasi oleh Cu++ dalam suasana asam lemah

• Monosakarida dalam suasana asam lebih cepat dioksidasi oleh Cu++ dari pada disakarida., dan membentuk asan aldonat

Oksidasi oleh HNO3 pekat• Aldosa akan dioksidasi pada gugus fungsi aldehid dan

alkohol pada C6 diujung, sedangkan pada ketosa ikatan -C-C- disekitar gugus

-C=O akan putus

• Glukosa as glukarat / asam shakarat• Galaktosa asam galaktarat / asam musat (tidak larut

dalam air)

C

HC

CH2OH

H

O

OH

C

HC

C

H

O

OHn

aldosa asam aldarat

HNO3 (P)

O

OH

n

32

•Ketosa bila dioksidasi oleh HNO3 (p) menghasilkan campuran asam-asam dikarboksilat

• Contoh:

C=O

HC

CH2OH

OH n

COOH

HC

COOH

OH n

COOH

HC

COOH

OH n-1+

CH2OH

HNO3 ( p ) CO2 + H2O +

Campuran asam-asam dikarboksilat• Oksidasi dikatalis oleh enzim ( dalam tubuh ) • Oksidasi enzimatik glukosa menghasilkan asam glukuronat.

•

O

OH

OH

OH

CH2OH

OH

O

OH

OH

OH

COOH

OH(O)

D-glukopiranosa asam-D-glukuronat

33

Reduksi oleh NaBH4 (Natrium borohidrida) • Aldosa maupun ketosa bila direduksi oleh NaBH4

menghasilkan gula alkohol dan dinamai sesuai dengan nama gula asalnya dengan diberi akhiran itol.

• Reduksi galaktosa menghasilkan galaktitol atau nama lain dulsitol, sedangkan reduksi fruktosa menghasilkan glukitol dan manitol.

O

OH

OH

OH

CH2OH

ODH2Ni

H2COH

HC

C

C

C

CH2OH

OH

OH

OH

HHO

D-glukopiranosa

glukitol (= sorbitol)

34

Reaksi pembentukkan Osazon • Senyawa yang mempunyai gugus -hidrosiketo dengan

fenilhidrasin dapat membentuk senyawa osazon .• Reaksi fenilhidrazin dengan aldosa dan ketosa hanya

menyerang atom C1 dan C2 dari aldosa atau ketosa tersebut sehingga glukosa, fruktosa dan manosa akan menghasilkan bentuk kristal yang sama . Semua gula dengan fenilhidrazin dapat membentuk osazon kecuali sukrosa ( karena tidak mempunyai gugus karbonil)

C

C

C

HC

HC

CH2OH

HO

OHH

HHO

OH

OH

2C6H5-NH-NH2

HC

C

C

HC

HC

CH2OH

OH

OH

H

N-N-C6H5

N-N-C6H5

H

H

D-glukosa glukosazon

HO

35

Reaksi dehidrasi oleh HCl (p) atau H2SO4

(p) • Akan membentuk senyawa furfural atau turunannya.• Furfural dan turunannya dengan beberapa senyawa

aromatik seperti -naftol, resorsinol ,orsinol dan anthron menimbulkan warna tertentu

• Terbentuknya senyawa yang berwarna itu digunakan sebagai uji identifikasi bagi adanya karbohidrat.

• Pada pentosa

O

OH OH

O

H

HOH2C

H

HH+

C

HOC

C

C

H

H

C

HOH

HH

OH HO

O

HHC

HC

O

C

CH

C

H

O

H+ dehidrasiQ

-D-ribofuranosa 2-furaldehid (=furfural)

36

• Pada heksosa

O

OH H

OH

OH

CH2OH H+

O

H CH2OH

C

CH CH

HOC CHH

OH

HO OH

O

H

O C

O

H

CH2OH

H+

Q

5-hidroksimetil-2furaldehid• Uji identifikasi karbohidart al :

• tes Mollisch

• tes Seliwanoff

• tes Bial

• tes Fermentasi

37

DISAKARIDA• Disakarida adalah suatu senyawa yang tersusun dari dua

molekul monosakarida, jika dihidrolisis akan menghasilkan monosakarida sejenis atau tidak , yang berikatan dengan ikatan glikosidik . Jadi disakarida merupakan glikosida.

• Rumus molekul C12H22O11 . • Disakarida berbeda satu dengan lain dalam hal satuan

monosakaridanya dan jenis/tipe ikatan glikosidiknya. • Tiga disakarida yang dijumpai dialam yakni maltosa,

sukrosa dan laktosa .• Hidrolisis akan lebih cepat bila dikatalisis oleh asam dan

pemanasan.

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6H+

38

Maltosa• Maltosa tersusun dua molekul D-glukosa dengan ikatan

glikosidik ( 1 4 )• Disakarida ini masih memiliki –OH hemiasetala berarti

struktur sikliknya dapat membentuk struktur terbuka (aldehid) sehingga dapat bermutararotasi dan merupakan pereduksi.

• Maltosa digunakan dalam makanan bayi dan susu malt. • Hidrolisis enzimatik pati menghasilkan maltosa. Enzim

tersebut adalah enzim amilase (malt amilase dalam gandum, ptyalin dalam air liur, amilopsin dalam cairan pankreas). – Enzim amilase menguraikan pati menjadi maltosa . – Enzim lain yaitu maltase ( terdapat pada jelai, ragi dan

cairan usus) mengubah maltosa menjadi D-glukosa. • Didalam ragi ada enzim yang dapat mengubah glukosa

menjadi etanol dan CO2. Penguraian/perombakan gula oleh bakteri atau ragi ini dinamakan fermentasi (peragian).

39

Struktur maltosa adalah:

C

HC

CH

HC

C

CH2OH

OH

OH

HO

H

O

C

C

C

C

C

CH2OH

OHH

OH

OO

OHOH

OH

CH2OHO

OH

OH

CH2OH

O OH

4-O- -D-glukopiranosil- -D glukopiranosa (=maltosa )

40

Selobiosa

• dihasilkan dari hidrolisis sebagian (parsial) selulosa oleh larutan HCl encer. Seperti maltosa selebiosa juga tersusun dari dua satuan (unit) glukosa dengan ikatan glikosidik ( 1 4 )

• Selobiosa dapat dihidrolisis menjadi glukosa oleh enzim yang terdapat dalam buah badan, pahit (bittler almond) yakni emulsin (=suatu -glikosidase)

C

HC

C

HC

HC

CH2OH

OH

OH

O

OC

HC

C

HC

HC

CH2OH

OHH

OH

OO

OHOH

OH

CH2OHO

OH

OH

CH2OH

OH

H

HOHOO

4-O- -D-glukopiranosil -/ -D-glukopiranosa (=selobiosa )

41

Sukrosa Sukrosa dikenal sebagai gula tebu, gula bit atau gula

putih. Kegunaan sebagai pemanis dan pengawet makanan (untuk

jelli, jam dan susu manis), karena sukrosa tidak langsung dapat difermentasi.

Umumnya diperoleh dari sari atau getah tebu, bit, yang mengandung 14 % sampai 16% sukrosa).

tersusun dari satu molekul -D- glukopiranosa dengan -D- fruktofuranosa yang terikat dengan ikatan glikosidik ( 1 2 )C

HC

CH

HC

HC

CH2OH

OH

OH

CH2OH

C

CH

HC

HC

CH2OH

HO

OH

HOO

O

O

O

OHOH

CH2OH

O

HO

CH2OH

O

O

OHOH

CH2OH

OH

OH

O

OH

OH

H

CH2OHOH

O

atauHOH2C

HOH2C

-D-glukopiranosil - -D-fruktofuranosida = -D-fruktofuranosil --D-glukopiranosida =sukrosa

42

Sukrosa (2)..

• Ikatan glikosisdik disini berbeda dengan yang terdahulu karena dibentuk oleh -OH laktol dari glukosa dan fruktosa, sehingga kedua unit gula tidak lagi memiliki –OH laktol bebas. Hal ini memberikan sifat tersendiri pada sukrosa, yakni:

– sukrosa bukan gula pereduksi – sukrosa tidak bermutarotasi – sukrosa hanya mempunyai satu bentuk struktur, dan ini

menyebabkan sukrosa lebih mudah dikristalisasi dari gula lainnya.

• Hidrolisis sukrosa adalah glukosa dan fruktosa dan akibatnya adalah terjadinya perubahan rotasi spesifik dari larutan sukrosa. Sebelum dihirdolisis larutan itu memutar bidang cahaya terpolarisasi kekanan, setelah terjadi hidrolisis larutan jadi memutar kekiri. Campuran equimolar larutan D-glukosa dan D-fruktosa dinamakan juga gula invert.

• Didalam tubuh hirolisis sukrosa berlangsung dengan bantuan enzim invertase (=sukrase) yang terdapat dalam cairan usus

43

Laktosa• Laktosa dikenal sebagai gula susu. Laktosa dapat

diperoleh dari susu dengan cara memisahkan lemak dan kasein dari susu.

• Hidrolisis laktosa menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa . Kedua unit monosakarida itu dihubungkan dengan ikatan galaktosidik

( 1 4)• Didalam tubuh hidrolisis dikatalis oleh enzim

laktase yang terdapat dalam usus. • Bakteri tertentu (lactobacillus) mengeluarkan

enzim yang menyebabkan laktosa mengalami farmentasi menjadi laktat , sehingga susu menjadi asam.

44

Laktosa (2)…

• Struktur laktosa

C

C

C

C

HC

CH2OH

H OH

OH

HO

C

HC

C

C

HC

H

OH

HHO

HHO

CH2OH

OO

O

OH O

OH

CH2OH

OH

O

OH

CH2OH

OH

O OH

4-O- -D-galaktopiranosil-/-D-glukopiranosa=laktosa

45

POLISAKARIDA• Masa molekul poliosakarida sangat besar (25.000-

15.000.000), karena polisakarida merupakan polimer kondensasi dari monosakarida-monosakarida, yang berikatan dengan ikatan glikosidik.

• Polimer tersebut ada yang merupakan homopolimer (=tepung (pati), selulosa, glikogen, dan heteropolimer (gom, pektin, dan asam hialuronat).

• Homopolimer itu sering disebut dengan nama monosakaridanya yang diakhiri akhiran an, misalnya glukosan, galaktan dan sebagainya.

• Fungsi polisakarida dapat digolongkan sebagai:– Polisakarida nutrisi – Polisakarida struktural– Polisakarida dengan fungsi lain

46

Polisakarida nutrisi:

Amilum (Pati)

• Pati (amilum) merupakan sumber karbohidrat penting dan makanan utama bagi sebagian besar manusia.

• Pati umumnya dijumpai pada tumbuh-tumbuhan berumbi atau biji-bijian yg merupakan cadangan makanan

• Pati dapat di pisahkan menjadi dua bagian yaitu : amilosa dan amilopektin.

• Amilosa merupakan 20% penyusun pati, terdiri dari unit-unit glukosa (50-300) membentuk rantai lurus yang berikatan glikosidik ( 1 4) . Dalam larutan, rantai ini berbentuk spiral (heliks).

47

Amilum (2)…• Struktur amilosa

OO

OHH

HOH

O

HH

4 O

OHH

H

O

HH

CH2OHH

O

OHH

HOH

O

HH

H

O

OHH

H

O

HH

H

CH2OH

CH2OH

HO

HO

O

O

O

O

O

OCH2OH

unit maltosa

amilosa

OH

Struktur sebagian amilosa dari pati ( Dari R.J. Ferrier dan P.M. Collins, Monosaccharide Chemistry, Penguin Books, Ltd., England

1

4

1

4

1

1

CH2OH4

48

amilum (3)..

• Bentuk seperti spiral ( kumparan ) dengan enam unit glukosa setiap putaran heliks, menyebabkan amilosa dapat membentuk kompleks dengan bermacam-macam molekul kecil yang dapat masuk kedalam kumparan seperti I2 .

• • Warna biru tua yang timbul apabila I2 ditambahkan pada

pati disebabkan pembentukkan kompleks amilosa Iodium. Yang bersifat sangat spesifik.

• Amilopektin adalah polisakarida bercabang banyak, tersusun dari glukosa (300-500 unit) dihubungkan dengan ikatan glikosidik ( 1 4) setiap 25-30 unit dan mempunyai ikatan glikosidik ( 1 6) yang merupakan rantai cabang.

•

49

Amilum (4)..

• Struktur amilopektin

OO

OHH

HOH

O

HH 1

CH2OHH4

O

OHH

HOHHH 1

CH2OHH4

OO

OHH

HOH

O

HH 1

CH2OHH4

O

OHH

HOH

O

HH 1

6CH3H4

O

OHH

HOH

O

HH 1

CH2OHH4

O

ikatan 1-6 (pada titik percabangan)

amilopektin

sebagian struktur amilopektin dari pati

50

Amilum (5)..

• Hidrolisis pati ( baik amilosa maupun amilopektin )dengan HCl encer berturut-turut akan menghasilkan senyawa –senyawa berikut :

Amilum ( + I2 biru)

H+

amilasedekstrin ( amilodekstrin, eritrodekstrin, akroodekstrin )

+ I2 merah( )

maltosa( + I2 tak berwarna )maltase/diastase

H+glukosa

( + I2 tak berwarna )

51

Glikogen• merupakan cadangan karbohidrat pada hewan • tersusun dari unit-unit glukosa yang berikatan glikosidik

α (1--> 4) dan α ( 1--> 6).• mempunyai bobot melekul tinggi (sekitar 100.000 unit

glukosa) dan • strukturnya lebih bercabang dibandingkan dengan

amilopektin, percabangan terdapat pada setiap 8-12 unit glukosa.

52

Polisakarida strukturalSelulosa• komponen struktural pada dinding sel tumbuh-

tumbuhan, pada daun, batang dan lain-lain. • polimer tidak bercabang dan tersusun dari unit-

unit D-glukosa (2000-3000 satuan) yang berikatan dengan ikatan glikosidik (1 4) .

• bentuk rantainya lurus benar , berikatan dengan ikatan hidrogen antara gugus –OH dari rantai lain sehingga membentuk serat yang kuat, terdiri dari unit selobiosa yang oksigennya dalam cincin secara berseling berkedudukan maju-mundur.

• beberapa hewan seperti kuda, sapi, kerbau memiliki enzim - glukosidase sehingga selulosa dapat dicerna menjadi glukosa .

53

Selulosa (2)

• Struktur selulosa sbb:

O

O

H

HO

H

O

OH

H

O

O

HHO

H

O

OHH

O

H

H

HO

OHH

O

H

OHH

CH2OHCH2OH

CH2OHCH2OH

4

1

1

4

4

1

1

4

cellobiose unit

rantai selulosa

Sebagian struktur selulosa yang menunjukkan diantara unit-unit glukosa

HHO

HH H H H HH H

54

Kitin (chitin) • merupakan polisakarida struktural yang menyusun

kerangka dalam crustacea dan kerangka luarnya. • Strukturnya seperti selulosa, kecuali gugus hidroksil pada

C2 di setiap unit glukosa diganti dengan gugus asetilamino (CH3CONH-). Unit N-asetil--D-glukosamin tersebut berikatan dengan ikatan glikosidik (1 4).

• Struktur kitin :

O

CH2OH

OOH

NH

O

O

CH2OH

OH

NH

O

C

O CH3

C

O CH3

55

Polisakarida dengan fungsi lain

Pektin (pectin) • terdapat pada buah-buahan • polisakarida yang digunakan untuk pembuatan selai. • polimer linier dari asam D-galakturonat yang dihubungkan

dengan ikatan glikosidik ( 1 4)• Struktur pektin :

O

OH

OH

COOH

O

OH

OH

COOH

OO

O

56

Mukopolisakarida asam

(=glikosaminoglikan ) • adalah polisakarida yang mengandung unit N-

asetilglukosamin dan asam glukuronat.

Asam hyaluronat • terdapat pada jaringan penghubung berfungsi sebagai

perekat sel dan sebagai pelumas persendian. • N-asetilglukosamin dan asam glukuronat berikatan

glikosidik (1 4) sedangkan asam glukuronat dengan N- asetilglukosamin berikatan glikosidik ( 1 3 ).

O

CH2OH

NH

C

O CH3

O

O

CO2H

OH

OH

O

O

O

CH2OH

NH

C

O CH3

O

O

CO2H

OH

OH

O

HO

HO

Asam hyaluronat

57

Heparin

• merupakan kelompok polimer-polimer sehingga merupakan polisakarida heterogen .

• Pada heparin, beberapa gugus hidroksil dari glukosamin maupun asam glukuronat telah disulfatkan.

• Heparin merupakan asam organik paling kuat yang ada dalam tubuh.

• berperan menghalangi pembentukkan trombin dari protombin, sehingga turut berperan sebagai anti koagulan.

O

CO2H

OH

OSO3H

O O

O

CH2OSO3H

OH

NHSO3H

O

Unit glukosamina sulfat

Heparin

Unit sulfat asam glukuronat

58

Kondroitin-4-sulfat dan

kondroitin –6-sulfat • terdapat dalam tulang rawan • mengandung unit ulangan disakarida yang terdiri dari -D-

asam glukuronat dan N-asetil --D-galaktosamin sulfat dengan ikatan glikosidik ( 1 3).

• Yang mebedakan kedua senyawa tersebut adalah letak gugus sulfatnya.

• Kondroitin-4-sulfat

O

OH

OH

C

O

HN-C-CH3

CH2OH

O

O

O

OH

O

O

HO3SO

Kondroitin-4-sulfat

59

kondroitin –6-sulfat

• Strukturnya :

•

O

OH

OH

C

OH O

N-C-CH3

O

O

OOH

O

O

H2C-OSO3H

Kondroitin-6-sulfat

60

Diabetes militus• dalam tubuh fruktosa dan galaktosa --> glukosa (di

dalam usus kecil dan hati)• metabolisme glukosa berperan dalam pengaturan

kadar glukosa di dalam darah.• Saat kadar gula darah di atas normal (=hiperglikemia)

maka sel-sel hati dan otot akan merubah glukosa menjadi glikogen sebagai cadangan makanan --> disebut glikogenesis

• ketika kadar gula dalam darah di bawah kondisi normal (=hipoglikemia) karena puasa atau kelaparan maka glikogen hati akan diubah kembali menjadi glukosa untuk memperoleh energi --> disebut glikogenolisis

• Proses perubahan bahan-bahan non karbohidrat (spt: asam amino, gliserol dan asam laktat) menjadi glukosa --> disebut glukoneogenesis

61

• mekanisme pengaturan kadar glukosa darah dikendalikan oleh berbagai hrmon dan enzim antara lain:– Insulin: berperan dalam mengbah glukosa menjadi

glikogen– Adrenalin : mempercepat perunahan glikogen menjadi

glukosa– Hormon adrenal kortikoid yaitu kortison dan kortisol :

mendorong terjadinya proses glukoneogenesis terutama yang berasal dari asam-amino

– Tiroksin : meningkatkan oksidasi karbohidrat dan meningkatkan penyerapan glukoda dari usus

Penderita DM mengalami gangguan mekanisme pengaturan tsb di atas karena kurangnya produksi insulin, shg kadar gula darah meningkat sampai 0,3% atau lebih.

Renalthreshold (ambang batas ginjal) --> kadar gula darah di atas 180 mg/ 100 ml dimana ginjal tidak bisa lagi menyerap glukosa dan akan keluar melalui urine.

6262