KARBOHIDRAT

A. Pengertian Karbohidrat adalah komposisi yang terdiri dari elemen karbon, hydrogen dan oksigen, terdapat dalam tumbuhan seperti beras, jagung, gandum, umbi-umbian, dan terbentuk melalui proses asimilasi dalam tumbuhan (Pekik, 2007).

B. Fungsi1. Sumber EnergiFungsi utama karbohidrat adalah menyediakan energi bagi tubuh. Karbohidrat merupakan sumber utama energi bagi penduduk di seluruh dunia, karena banyakdi dapat di alam dan harganya relatif murah. Satu gram karbohidrat menghasilkan 4 kkalori. Sebagian karbohidrat di dalam tubuh berada dalam sirkulasi darah sebagai glukosa untuk keperluan energi segera; sebagian disimpan sebagai glikogen dalam hati dan jaringan otot, dan sebagian diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan sebagai cadangan energi di dalam jaringan lemak. Seseorang yang memakan karbohidrat dalam jumlah berlebihan akan menjadi gemuk.2. Pemberi Rasa Manis pada MakananKarbohidrat memberi rasa manis pada makanan, khususnya mono dan disakarida. Gula tidak mempunyai rasa manis yang sama. Fruktosa adalag gula yang paling manis. Bila tingkat kemanisan sakarosa diberi nilai 1, maka tingkat kemanisan fruktosa adalah 1,7; glukosa 0,7; maltosa 0,4; laktosa 0,2.3. Penghemat ProteinBila karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi, dengan mengalahkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun. Sebaliknya, bila karbohidrat makanan mencukupi, protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun.4. Pengatur Metabolisme LemakKarbohidrat mencegah terjaadinya oksidasi lemak yang tidak sempurna, sehingga menghasilkan bahan-bahan keton berupa asam asetoasetat, aseton, dan asam beta-hidroksi-butirat. Bahan-bahan ini dibentuk menyebabkan ketidakseimbangan natrium dan dehidrasi. pH cairan menurun. Keadaan ini menimbulkan ketosis atau asidosis yang dapat merugikan tubuh.5. Membantu Pengeluaran FesesKarbohidrat membantu pengeluaran feses dengan cara emngatur peristaltik usus dan memberi bentuk pada feses. Selulosa dalam serat makanan mengatur peristaltik usus.Serat makanan mencegah kegemukan, konstipasi, hemoroid, penyakit-penyakit divertikulosis, kanker usus besar, penyakiut diabetes mellitus, dan jantung koroner yang berkaitan dengan kadar kolesterol darah tinggi.Laktosa dalam susu membantu absorpsi kalsium. Laktosa lebih lama tinggal dalam saluran cerna, sehingga menyebabkan pertumbuhan bakteri yang menguntungkan.

C. Klasifikasi Monosakarida Terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. Semua monosakarida merupakan zat padat berwarna putih yang mudah larut dalam air. Beberapa monosakarida penting yaitu glukosa, fruktosa dan galaktosa yang mempunyai rumus C6H12O6.1. GlukosaGlukosa dapat diperoleh dari hidrolisis sukrosa (gula tebu) atau pati (amilum). Di alam glukosa terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Dalam alam glukosa dihasilkan dari reaksi antara karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun serta mempunyai sifat: Dapat mereduksi larutan fehling dan membuat larutan merah bata Dapat difermentasi menghasilkan alkohol (etanol) dengan reaksi sebagai berikut: C6H12O6==> 2C2H5OH + 2CO2 Dapat mengalami mutarotasi2. FruktosaFruktosa adalah suatu ketoheksosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kiri dan karenanya disebut juga levulosa. Fruktosa mempunyai rasa lebih manis dari pada gula tebu atau sukrosa. Fruktosa dapat dibedakan dari glukosa dengan pereaksi seliwanoff, yaitu larutan resorsinol (1,3dhidroksi-benzena) dalam asam clorida. Disebut juga sebagai gula buah, diperoleh dari hdrolisis sukrosa;dan mempunyai sifat: Dapat mereduksi larutan fehling dan membentuk endapan merah bata Dapat difermentasi

3. GalaktosaUmumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu.Galaktosa mempunyai sifat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kanan. Pada proses oksidasi oleh asam nitrat pekat dan dalam keadaan panas galaktosa menghasilkan asam musat yang kurang larut dalam air bila dibandingkan dengan asam sakarat yang dihasilkan oleh oksidasi glukosa. Dapat diperolehdari hidrolisis gula susu (laktosa), dan mempunyai sifat: Dapat mereduksi larutan fehling membentuk endapan merah bata Tidak dapat difermentasi

Disakarida Senyawanya terbentuk dari 2 molekul monosakarida yang sejenis atau tidak. Disakarida dapat dihidrolisis oleh larutan asam dalam air sehingga terurai menjadi 2 molekul monosakarida. Sama hal nya dengan monosakarida, disakarida juga larut dalam air.Beberapa disakarida penting yaitu laktosa, maltosa dan sukrosa yang mempunyai rumus C12H22O111. LaktosaLaktosa memiliki gugus karbonil yang berpotensi bebas pada residu glukosa. Laktosa adalah disakarida pereduksi. Selama proses pencernaan, laktosa mengalami proses hidrolisis enzimatik oleh laktase darisel-sel mukosa usus.Beberapa sifat lakotsa: laktosa terdiri dari 1 molekul glukosa dan 1 molekul galaktosa Hanya terdapat pada binatang mamalia dan manusia- Dapat dperoleh dari hasil samping pembuatan keju Bereaksi positif terhadap pereaksi fehling, benedict, dan tollens

2. MaltosaBeberapa sifat maltosa: Maltosa terdiri dari 2 molekul glukosa Digunakan dalam makanan bayi dan susu bubuk beragi (malted milk) Bereaksi positif terhadap pereaksi fehling, benedict, dan tollens3. SukrosaSukrosa atau gula tebu adalah disakarida dari glukosa dan fruktosa. Sukrosa dibentuk oleh banyaktanaman tetapi tidak terdapat pada hewan tingkat tinggi. Sukrosa mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan. Hasil yang diperoleh dari reaksi hidrolisis adalah glukosa dan fruktosa dalamjumlah yang ekuimolekular. Sukrosa bereaks negatif terhadap pereaksi fehling, benedict, dan tollens, sukrosa terdiri dari 1 molekul glukosa dan 1 molekul fruktosa.

Polisakarida Senyawa yang terdiri dari gabungan molekul- molekul monosakarida yang banyak jumlahnya, senyawa ini bisa dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida. Polisakarida merupakan jenis karbohidrat yang terdiri dari lebih 6 monosakarida dengan rantai lurus/cabang. Semua polisakarida sukar larut dalam air.Beberapa polisakarida penting yaitu selulosa, pati dan glikogen yang mempunyai rumus (C6H10O5)n1. Selulosa Merupakan komponen utama penyusun serat dinding sel tumbuhan Polimer dari glukosa Hirolisis lengkap dengan katalis asam dan enzim akan menghasilkan glukosa2. Pati atau amilum Polimer dari glukosa Amilopektin merupakan polimer yang lebih besar dari amilosa Hirdolisis parsial akan menghasilkan amilosa Hidrolisis lengkap akan menghasilkan glukosa3. Glikogen Hidrolisis glikogen akan menghasilkan glukosa Dalam sistem hewan, glikogen digunakan sebagai cadangan makanan(glukosa)

D. SumberSumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-umbian, kacang-kacang kering, dan gula. Hasil olah bahan-bahan ini adalah bihun, mie, roti, tepung-tepungan, selai, sirup, dan sebagainya. Sebagian besar sayur dan buah tidak banyak mengandung karbohidrat. Sayur umbi-umbian, seperti wortel dan bit serta kacang-kacangan relatif lebih banyak mengandung karbohidrat daripada sayur daun-daunan. Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali mengandung karbohidrat. Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, dan sagu.

E. Proses Pencernaan dan PenyerapanTujuan akhir pencernaan dan absorpsi karbohidrat adalah mengubah karbohidrat menjadi ikatan-ikatan lebih kecil, terutama berupa glukosa dan fruktosa, sehingga dapat diserap oleh pembulu darah melalui dinding usus halus. Pencernaan karbohidrat kompleks dimulai di mulut dan berakhir di usus halus.Pencernaan karbohidrat :1. MulutPencernaan karbohidrat dimulai di mulut. Bola makanan yang diperoleh setelah makanan dikunyah bercampurn dengan ludah yang mengandung enzim amilase (sebelumnya dikenal sebagai ptialin). Amilase menghidrolisis pati atau amilum menjadi bentuk karbohidrat lebih sederhana, yaitu dekstrin. Bila berada di mulut cukup lama, sebagian diubah menjadi disakarida maltosa. Enzim amilase ludah bekerja paling baik pada pH ludah yang bersifat netral. Bolus yang ditelan masuk ke dalam lambung.2. Usus HalusPencernaan karbohidrat dilakukan oleh enzim-enzim disakarida yang dikeluarkan olej sel-sel mukosa usus halus bnerupa maltase, sukrase, dan laktase. Hidrolisis disakarida oleh enzim-enzim ini terjadi di dalam mikrovili dan monosakarida yang dihasilkan adalah sebagai berikut :MaltaseMaltosa 2 mol glukosaSukraseSakarosa 1 mol glukosa + 1 mol fruktosaLaktaseLaktosa 1 mol glukosa + 1 mol galaktosaMonosakarida glukosa, fruktosa, dan galaktosa kemudian diabsorpsi melalui sel epitel usus halus dan diangkut oleh sistem sirkulasi darah melalui vena porta. Bila konsentrasi monosakarida di dalam usus halus atau pada mukosa sel cukup tinggi, absorpsi dilakukan secara pasif atau fasilitatif. Tapi, bila konsentrasi turun, absorpsi dilakukan secara aktif melawan gradien konsentrasi dengan menggunakan energi dari ATP dan ion natrium.3. Usus BesarDalam waktu 1-4 jam setelah selesai makan, pati nonkarbohidrat atau serat makanan dan sebagian kecil pati yang tidak dicernakan masuk ke dalam usus besar. Sisa-sisa pencernaan ini merupakan substrat potensial untuk difermentasi oleh mikroorganisma di dalam usus besar. Substrat potensial lain yang difermentasi adalah fruktosa, sorbitol, dan monomer lain yang susah dicernakan, laktosa pada mereka yang kekurangan laktase, serta rafinosa, stakiosa, verbaskosa, dan fruktan.Produk utama fermentasi karbohidrat di dalam usus besar adalah karbondioksida, hidrogen, metan dan asam-asam lemak rantai pendek yang mudah menguap, seperti asam asetat, asam propionat dan asam butirat.

Penyerapan Karbohidrat :Setelah melewati fase digestif, karbohidrat yang berada dalam bentuk monosakarida (glukosa,galaktosa, dan fruktosa) selanjutnya akan diserap. Monosakarida ini akan disalurkan melalui selabsorptif usus, atau bisa juga disebut membran brush border. Proses penyerapan ini dapat dibagi menjadi 2 fase, yaitu fase dari lumen ke sel epitel dinding usus pada sisi lumen/mukosa, dan fase dari sel epitel ke darah kapiler (sisi kontralumen/serosa).Molekul monosakarida bersifat polar sehingga tidak dapat berdifusi menembus lapisan bifosfolipid pada membran sel. Sehingga monosakarida masuk ke dalam sel absorptif melalui pengikatan dengan protein transpor (protein yang menembus membran).Pada fase pertama terdapat 2 jenis protein transpor. Transpor aktif untuk glukosa dan galaktosa dilakukan oleh transporter glukosa dependen-Na+. Pada transporter ini, glukosa dari lumen usus (pada kondisi berlawanan dengan gradien konsentrasi) masuk ke dalam sel bersama-sama dengan masuknya Na+. Peningkatan konsentrasi Na+ dalam sel yang terjadi membutuhkan mekanisme pengeluaran Na+ dengan pompa Na-K yang membutuhkan ATP yang terdapat pada sisi serosal (darah), maka disebut transpor aktif sekunder. Transpor pasif dilakukan oleh transporter glukosa fasilitatif, dengan GLUT 5 yang sangat aktif untuk fruktosa. Transpor pasifjuga terjadi pada glukosa dan galaktosa apabila konsentrasi glukosa dan galaktosa lebih tinggi pada lumen usus dibandingkan pada sel absorptif. Pada fase kedua transpor yang terjadi adalah transpor pasif dengan GLUT 1 untuk glukosa, galaktosa, maupun fruktosa, selanjutnya monosakarida akan ditranspor ke hati kemudian memasuki sirkulasi umum hingga mencapai jaringan perifer.

F. MetabolismeTerdiri 3 fase:1. Glikolisis2. Siklus Kreb3. Fosforilasi Oksidatif

GLIKOLISIS Proses perubahan glukose menjadi asam piruvat atau asetil coenzim-A Glikolisis terjadi di sitoplasma

Glukose tidak dapat langsung diffusi ke sel Glukose harus berikatan dulu dengan carrier: G + C GC GC dapat berdiffusi kedalam sel Didalam sel GC G + C C keluar sel lagi untuk mengikat G yang lain sampai semua G masuk sel Proses ini dipercepat oleh H. Insulin, jika H. Insulin kurang proses masuknya G kedalam sel lambat G menumpuk didalam darah DM G di sitoplasma mengalami fosforilasi glukose 6-PO4 (enzim glukokinase) Fruktokinase fruktose fruktose 6-PO4 Galaktokinase galaktose galaktose 6-PO4

Glikolisis: proses perubahan glukose menjadi asam piruvat atau asam laktat Glikolisis terdiri 2 lintasan: Katabolisme glukosa (glikolisis) melalui triose (dihidroksi aseton fosfat atau gliseraldehid 3-PO4) disebut lintasan Embden Meyerhof Katabolisme glukosa (glikolisis) melalui 6-fosfoglukonat disebut lintasan oksidatif langsung (pintas heksosmonofosfat)SIKLUS KREBS Proses perubahan asetil co-A H Proses ini terjadi didalam mitokondria Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat proses pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis Jika dalam asupan nutrisi kekurangan KH akan kekurangan oxaloasetat

Kekurangan oxaloasetat pengambilan asetil co-A di sitoplasma terhambat asetil co-A menumpuk di sitoplasma Penumpukan asetil co-A berikatan sesama asetil co-A asam aseto asetat Asam aseto asetat senyawa tidak setabil mudah mengurai: aseton + asam hidroksi butirat Ketiga senyawa: asam aseto asetat, aseton dan asam hidroksi butirat disebut Badan Keton Meningkatnya badan keton didalam darah ketosis Badan keton bersifat racun bagi otak koma, karena biasanya terdapat pada penderita DM koma diabeticumFOSFORILASI OKSIDATIF Dalam proses rantai respirasi dihasilkan energi yang tinggi energi tsb ditangkap oleh senyawa yang disebut ATP Fosforilasi oksidatif adalah proses pengikatan fosfor menjadi ikatan berenergi tinggi dalam proses rantai respirasi

Fosforilasi oksidatif: proses perubahan ADP ATP dengan cara mengambil energi yang dihasilkan Rantai Respirasi (reaksi H + O2 H2O)

RINGKASAN METABOLISME KARBOHIDRAT Glikolisis: perubahan glukose asam piruvat R/ Glukose + 2 ADP + 2 PO4 2 asam piruvat + 2 ATP + 4 H Hasil utama glikolisis: asam piruvat Energi dihasilkan: 2 ATP Tempat reaksi glikolisis: sitoplasma Terdiri 2 lintasan: Embden Meyerhof dan Heksosmonofosfat

Siklus Kreb: perubahan asetil co-A H R/ 2 Asetil Ko-A + 6 H2O + 2 ADP 4 CO2 + 16 H + 2 Ko-A + 2 ATP Hasil utama: H Energi dihasilkan: 2 ATP Tempat berlangsung: mitokondria Sisa metabolisme CO2 berasal dari hasil samping Siklus Krebs/ Siklus Asam Sitrat/ Siklus Asam Trikarboksilat

Fosforilasi oksidatif: proses perubahan ADP ATP dengan cara mengambil energi yang dihasilkan Rantai Respirasi (reaksi H + O2 H2O) R/ 2 H + O2 + 2e + ADP H2O + ATP Energi yang dihasilkan: 34 ATP Total hasil energi metabolisme karbohidrat: 38 ATP