KARBOHIDRATDinda Oktaviani Muhamad Mulyadi

PENGERTIAN Karbohidrat adalah golongan senyawa

organik, polihidroksi aldehid atau polihidroksi keton, atau senyawa lainnya apabila dihidrolisa dapat menghasilkan kedua senyawa tersebut.

Karbohidrat berasal dari kata karbon (C) dan hidrat (H2O).

Contoh rumus kimia glukosa adalah C6H12O6 yang juga dapat ditulis sebagai (CH2O)6 atau C6(H2O)6, dapat dirumuskan secara umum (CH2O)n

KLASIFIKASIKarbohidrat digolongkan menjadi empat, yaitu :1. Monosakarida2. Disakarida3. Oligosakarida4. Polisakarida

TURUNAN MONOSAKARIDA

1. MONOSAKARIDA

golongan senyawa karbohidrat, yang paling sederhana, yang tidak dapat dipecah lagi

menjadi gula yang lebih sederhana.

Berdasarkan jumlah atom C nya, monosakarida dapat digolongkan menjadi empat golongan :Triose (mengandung 3 atom C)Tetrose (mengandung 4 atom C)Pentose (mengandung 5 atom C)heksose (mengandung 6 atom C)

BERDASARKAN GUGUS FUNGSIONILNYA, MONOSAKARIDA DAPAT DIGOLONGKAN MENJADI DUA GOLONGAN :

Aldose Ketose

• polihidroksi aldehida.• Gugus aldehida selalu

berada di atom C pertama.

• Contoh : glukosa, manosa dan galaktosa

• mengandung gugus keton.

• Gugus keton selalu berada di atom C kedua.

• Contoh : fruktosa

ALDOSE

C

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-glucose

OH

H

C

H – C – OH

HO – C – H

HO – C – H

CH OH

H – C – OH

2

O

GALAKTOSA

H

C

HO – C – H

HO – C – H

H – C – OH

CH OH

H – C – OH

2

O

MANOSA

KETOSE

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

C O

D-fructose

TURUNAN GULA

Gula alkohol – tidak memiliki gugus aldehida atau ketone; misalnya ribitol.

Gula asam –gugus aldehida pada atom C1, atau OH pada atom C6, dioksidasi membentuk asam karboksilat; misalnya asam glukonat, asam glukuronat.

CH2OH

C

C

C

CH2OH

H OH

H OH

H OH

D-ribitol

COOH

C

C

C

C

H OH

HO H

H OH

Asam D-glukonat Asam D-glukuronat

CH2OH

OHH

CH O

C

C

C

C

H OH

HO H

H OH

COOH

OHH

OKSIDASI GULA ALDEHIDACC OHHC HHOC OHHC OHHCH2OH

D-glucose

OH

Oksidator

Asam D-glukonat

COOHCCCC

H OHHO H

H OH

CH2OHOHH

TURUNAN GULA

Gula amino - gugus amino menggantikan gugus hidroksil. Sebagai contoh glukosamina. Gugus amino dapat mengalami asetilasi, seperti pada N-asetilglukosamina.

H O

OH

H

OHH

NH2H

OH

CH2OH

H

a-D-glukosamina

H O

OH

H

OHH

NH

OH

CH2OH

H

a-D-N-asetilglukosamina

C CH3

O

H

NOTASI D VS Lpada gliseraldehida. Notasi D & L dilakukan karena adanya atom C dengan konfigurasi asimetris seperti

CH O

C

CH2OH

H OH

CH O

C

CH2OH

HO H

CH O

C

CH2OH

HO H

L-gliseraldehidaD-glyceraldehyde

L-gliseraldehida

CH O

C

CH2OH

H OH

D-gliseraldehida

Penampilan dalam bentuk gambar bagian bawah disebut Proyeksi Fischer.

PENAMAAN GULA

Untuk gula dengan atom C asimetrik lebih dari 1, notasi D atau L ditentukan oleh atom C asimetrik terjauh dari gugus aldehida atau keton. Gula yang ditemui di alam adalah dalam bentuk isomer D.

O H O H C C H – C – OH HO – C – H

HO – C – H H – C – OH

H – C – OH HO – C – H

H – C – OH HO – C – H

CH 2OH CH 2 OH

D-glukosa L-glukosa

Gula dalam bentuk D merupakan bayangan cermin dari gula dalam bentuk L. Kedua gula tersebut memiliki nama yang sama, misalnya D-glukosa & L-glukosa.

O H O H C C H – C – OH HO – C – H HO – C – H H – C – OH H – C – OH HO – C – H H – C – OH HO – C – H CH2OH CH2OH D-glukosa L-glukosa

Stereoisomers lainnya memiliki names yang unik, misalnya glukosa, manosa, galaktosa, dll. Jumlah stereoisomer adalah 2n, dengan n adalah jumlah pusat asimetrik. Aldosa dengan 6-C memiliki 4 pusat asimetrik, oleh karenanya memiliki 16 stereoisomer (8 gula berbentuk D dan 8 gula berbentuk L).

PEMBENTUKAN HEMIASETAL & HEMIKETALAldehida dapat bereaksi dengan alkohol membentuk hemiasetal.

Keton dapat bereaksi dengan alkohol membentuk hemiketal.

CR

R'O

keton

aldehida

CH

R

O

hemiasetal

O CH

R

OHR'

alkohol

R' OH

hemiketal

O CR

R'OH" R

+

+ " R OH

alkohol

Pentosa dan heksosa dapat membentuk struktur siklik melalui reaksi gugus keton atau aldehida dengan gugus OH dari atom C asimetrik terjauh.Glukosa membentuk hemiasetal intra-molekular sebagai hasil reaksi aldehida dari C1 & OH dari atom C5, dinamakan cincin piranosa.

Penampilan dalam bentuk gula siklik disebut proyeksi Haworth.

H O

OHH

OHH

OH

CH2OH

H

OH

H H O

OHH

OHH

OH

CH2OH

H

H

OH

a-D-glukosa b-D-glukosa

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

H

CHO

C OH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

1

5

2

3

4

6

D-glukosa (bentuk linier)

Fruktosa dapat membentuk Cincin piranosa, melalui reaksi antara

gugus keto atom C2 dengan OH dari C6. Cincin furanosa, melalui reaksi antara

gugus keto atom C2 dengan OH dari C5.

CH2OHC OC HHOC OHHC OHHCH2OH

HOH2C

OH

CH2OH

HOH H

H HOO

1

6

5

4

3

2

6

5

4 3

2

1

D-fruktosa (linear) a-D-fruktofuranosa

Pembentukan cincin siklik glukosa menghasilkan pusat asimetrik baru pada atom C1. Kedua stereoisomer disebut anomer, a & b. Proyeksi Haworth menunjukkan bentuk cincin dari gula dengan perbedaan pada posisi OH di C1 anomerik :

a (OH di bawah struktur cincin) b (OH di atas struktur cincin).

H O

OHH

OHH

OH

C H2OH

H

a-D-glukosa

OH

H H O

OHH

OHH

OH

C H2OH

H

H

OH

b-D-glukosa

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

Karena sifat ikatan karbon yang berbentuk tetrahedral, gula piranosa membentuk konfigurasi “kursi" atau “perahu", tergantung dari gulanya. Penggambaran konfigurasi kursi dari glukopiranosa di atas lebih tepat dibandingkan dengan proyeksi Haworth.

O

H

HO

H

HO

H

OHOHH H

OH

O

H

HO

H

HO

H

HOHH OH

OH

a-D-glukopiranosa b-D-glukopiranosa

1

6

5

4

32

IKATAN GLIKOSIDAGugus hidroksil anomerik dan gugus hidroksil gula atau senyawa yang lain dapat membentuk ikatan yang disebut ikatan glikosida dengan membebaskan air :

R-OH + HO-R' R-O-R' + H2OMisalnya methanol bereaksi dengan gugus OH anomerik dari glukosa membentuk metil glukosida (metil-glukopiranosa).

O

H

HO

H

HO

H

OHOHH H

OH

a-D-glukopiranosa

O

H

HO

H

HO

H

OCH3

OHH H

OH

Metil-a-D-glukopiranosa

CH3- OH+

metanol

H2O

DISAKARIDA

karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida yang berikatan melalui gugus -OH

dengan melepaskan molekul air.

JENIS DISAKARIDA Selubiosa b-D-Glukosa + b-D-Glukosa Maltosa a-D-Glukosa + b-D-Glukosa Sukrosa a-D-Glukosa + b-D-Fruktosa Laktosa a-D-Glukosa + b-D-Galaktosa

MALTOSAO

OH

H

O

OH

OH

CH2OH

*

H O OH

H

OH

OH

CH2OH

*1'4

ab

Ikatan a-1',4 glikosidik

HOO

HO

OOH

HOH2C

O

HO

H

OH

HOH2C

OH

1'

4

Karbon glikosidik

(b)

4-O-(a D-glukopiranosil)-b D-glukopiranosa(Maltosa)

IKATAN PADA MALTOSA Pada maltosa, ikatan glikosidik terjadi

pada atom C-1’ dari satu glukosa dengan atom C-4 dari glukosa yang lain, sehingga ikatannya disebut ikatan glikosidik-a-1,4

Karbon anomerik di unit glukosa sebelah kanan pada maltosa dalam bentuk hemiasetal, sehingga akan dapat berkesetimbangan dengan struktur terbuka. Oleh karena itu maltosa dpt bereaksi + dg Tohlens

SELOBIOSA

O

OH

o

OH

OH

CH2OH

*

H O OH

H

OH

OH

CH2OH

*

1'4

b

b

Ikatan b-1',4 glikosidik

HOO

HO

HOH

HOH2C

O

CH2OHO

1' 4(b)

4-O-(b D-glukopiranosil)-b D-glukopiranosa(Selubiosa)

H

OH

H

HO

H

H

OH

LAKTOSA Merupakan gula utama pada ASI dan susu

sapi (4-8 % laktosa). Karbon anomerik pada unit galaktosa

mempunyai konfigurasi b pada C-1 dan berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit glukosa

Diare setelah minum susu, disebabkan karena tidak memiliki enzim laktase (galaktosidase), sehingga tidak dapat mencerna laktosa dalam susu.

Galaktosemia adalah penyakit gangguan metabolisme galaktosa, berakibat penumpukan galaktosa dalam darah: sirosis hepatik, hepatomegali, katarak, retardasi mental

OH O o

OH

OH

CH2OH

*

H O H

OH

OH

OH

CH2OH

*

1'4

b

a

Ikatan b-1',4 glikosidik

4-O-(b D-galaktopiranosil)-a D-glukopiranosa(Laktosa)

H

HO

HO

OH

HOH2C

O O

HO

OH

OH

HOH2C

H1'

4

(a

OH

H

Struktur Laktosa

SUKROSA Sukrosa dikenal dengan gula pasir,

terdapat pada tumbuhan fotosintetik yang berfungsi sebagai sumber energi. Misal : pada tebu, bit gula

Pada sukrosa kedua kabon anomerik pada kedua unit monosakarida terlibat dalam ikatan glikosidik. Ikatan glikosidik terjadi antara C-1 pada unit glukosa dan C-2 pada unit fruktosa, sehingga tidak mempunyai gugus hemiasetal.

OH O

OH

OH

CH2OH

* 1'

konfigurasi b

a D-glukopiranosil-b D-fruktofuranosida(Sukrosa)

H

H

O

HOOH

HOH2C

CH2OH H

CH2OHO

1'

2

HO

O

OH

OH

CH2OH

CH2OH

OO

a

(b)

H

OHOH

H

2

Struktur Sukrosa

OLIGOSAKARIDA Adalah karbohidrat yang mempunyai 2-10 rantai

monosakarida dan dihubungkan dengan ikatan kovalen glikosida.

Ikatan glikosida terbentuk dari reaksi dehidrasi yang mengakibatkan hilangnya atom hidrogen dari monosakarida yang satu dan gugus hidroksil (-OH) dari monosakarida yang lain.

Bila ikatan glikosida dibentuk dari gugus laktol (atom karbon anomerik) dari kedua monosakarida maka akan menghasilkan gula non-pereduksi, dan bila dari gugus laktol dan gugus alkohol maka akan menghasilkan gula pereduksi

Terdiri dari Disakarida, Trisakarida, tetra, dst

RAFFINOSE

POLISAKARIDA Karbohidrat yang mengandung banyak

monosakarida dan mempunyai berat molekul yang besar

Hidrolisis polisakarida secara sempurna akan menghasilkan satu/beberapa jenis monosakarida

Unit-unit monosakarida dihubungkan secara linier atau bercabang

Jenis polisakarida : pati glikogen

P A T I Polisakarida yang tersimpan dalam

tumbuhan. Merupakan komponen utama pada biji-

bijian, kentang, jagung dan beras Tersusun atas unit D-glukosa yang

dihubungkan oleh ikatan glikosidik a-1,4 Rantai cabang dihubungkan oleh ikatan glikosidik a-1,6

STRUKTUR PATI

JENIS PATI A M I L O S A : 20 % bagian pati,

tersusun atas 50 – 300 unit glukosa melalui ikatan a-1,4 glikosidik

larut di dalam air AMILOPEKTIN : 80 % bagian pati,

Tersusun atas 300 – 5.000 unit glukosa melalui ikatan glikosidik dan a-1,6 Setiap 25-50 unit glukosa dihubungkan oleh ikatan a-1,4. Rantai-rantai berikatan a-1,4 tesebut dihubung-silangkan melalui ikatan a-1,6 sehingga menghasilkan struktur bercabang dengan Mr tinggi

Strukturnya bercabang sangat besar (Mr besar) tidak larut dalam air

STRUKTUR AMILOSA DAN AMILOPEKTIN

GLIKOGEN Karbohidrat penyimpan energi yang

tersimpan dalam hewan Mr Glikogen > pati Tersusun lebih dari 100.000 unit

glukosa Strukturnya bercabang melalui ikatan

1,4 dan 1,6 glikosidik Tidak larut dalam air Larut dalam pelarut organik non polar

: eter, kloroform, heksana.

STRUKTUR GLIKOGEN

POLISAKARIDA LAIN Selulosa: polimer tidak bercabang dari

glukosa melalui ikatan b-1,4-glikosidik. Terdapat pada tumbuh-tumbuhan. Di pohon kayu jati dan kapas

Kitin : polisakarida yang mengandung nitrogen, membentuk cangkang krustasea dan kerangka luar serangga

Pektin : polimer linier dari D-galakturonat melalui ikatan 1,4-a-glikosidik. Terdapat pada buah-buahan dan buni-bunian

STRUKTUR PEKTIN

STRUKTUR SELULOSA

STRUKTUR KITIN

OKSIDASI GULA ALDEHIDA Gula yang dapat dioksidasi adalah

senyawa pereduksi. Gula yang demikian disebut sebagai gula pereduksi.

Senyawa yang sering digunakan sebagai pengoksidasi adalah ion Cu+2, yang berwarna biru cerah, yang akan tereduksi menjadi ion Cu+, yang berwarna merah kusam. Hal ini menjadi dasar bagi pengujian Benedict yang digunakan untuk menentukan keberadaan glukosa dalam urin, suatu pengujian bagi diagnosa diabetes.

OKSIDASI GULA ALDEHIDAGlukosa +

Cu++ Gluconic acid + Cu2O (Cu2O is insol ppt)

Glukosa + O2 Asam glukonat +

H2O2 (H2O2 nya diukur)

Glukosa + ATP

Glukosa-6-P + ADP (G-6-Pnya diukur)

panas & alk . pH

glukosa oksidase

heksokinase

OHO

OH

H

OHOH

OH

ROH

H

Reaksi kimia

OHO

OH

OH

OHOH2

OH

OHO

OH

H

OH

OH

OH

OHO

HOH

OH

OR

ROH Mutarotasi

Pembentukan glikosida

Glikosida, asetal yang dihasilkan dari reaksi aldehida dengan alkohol (katalis asam)

Glikosida, tidak mereduksi pada uji Tollen stabil terhadap basa, namun berubah menjadi gula dan aglikon bila suasana asam

campuran anomer

Pengolahan suatu aldosa, seperti misalnya glukosa, dengan metanol akan menghasilkan suatu metil glikosida. Gugus-gugus hidroksil lain dalam suatu karbohidrat dapat diubah menjadi gugus metoksil dengan mereaksikan metil glikosida dimetil sulfat dan NaOH

OHO

HOOH

OH

OH

Eterifikasi

OHO

HOOH

OH

OMe

CH3OH, H+

(CH3O)2SO2O

MeOMeO

OMe

OMe

OMe

OHO

HOOH

OH

OMe

Metilasi lengkap

OHO

HOOH

OH

OH

Esterifikasi

OAcO

AcOOAc

OAc

OAc

O

O

O

Piridinadingin

Reaksi anhidrida asam asetat berlebih dan basa (seperti piridin) pada gula menghasilkan gula poliasetil.

Reaksi ini stereospesifik (yakni, anomer-α akan membentuk ester-α). Gugus ini dapat digunakan untuk pembentukan glikosida stereoselektif

IDENTIFIKASI KARBOHIDRATPereaksi Fehling. Pereaksi ini dapat direduksi oleh selain karbohidrat yang

mempunyai sifat mereduksi juga dapat direduksi oleh reduktor lain.

Pereaksi Fehling terdiri dari dua larutan yaitu Fehling A dan Fehling B.

Larutan Fehling A adalah CuSO4 dalam air Fehling B adalah larutan garam KNatrat dan NaOH dalam air.

Kedua macam larutan ini disimpan terpisah dan baru dicampur menjelang digunakan untuk memeriksa suatu karbohidrat.

Dalam pereaksi ini ion Cu2+ direduksi menjadi ion Cu+ yang dalam suasana basa akan diendapkan menjadi CuO2.

Fehling B berfungsi  mencegah Cu2+ mengendap dalam suasana alkalis.

Dengan larutan glukosa 1%, peraksi Fehling menghasilkan endapan  berwarna merah bata, sedangkan apabila digunakan larutan yang lebih encer misalnya larutan glukosa 0,1% endapan yang terjadi berwarna hijau kekuningan.

IDENTIFIKASI KARBOHIDRATPereaksi Benedict Pereaksi benedict berupa larutan yang mengandung kuprisulfat,

natrium karbonat dan natrium sitrat. Glukosa dapat mereduksi ion Cu2+ dari kuprisulfat menjadi ion Cu+

yang kemudian mengendap sebagai Cu2O. Natrium karbonat dan natrium sitrat membuat peraksi benedict

bersifat basa lemah. Endapan yang terbentuk dapat berwarna hijau, kuning atau merah

bata. Warna endapan ini tergantung pada konsentrasi karbohidrat yang diperiksa.

Pereaksi Benedict lebih banyak digunakan pada pemeriksaan glukosa dalam urine daripada pereaksi Fehling

Apabila dalam urine terdapat asam urat atau kreatinin, kedua senyawa ini dapat mereduksi pereaksi Fehling, tetapi tidak dapat mereduksi pereaksi Benedict.

Pereaksi Benedict lebih peka daripada pereaksi Fehling. Penggunaan pereaksi Benedict juga lebih mudah karena hanya terdiri

atas satu macam larutan, sedangkan pereaksi Fehling terdiri atas dua macam larutan.

FUNGSI KARBOHIDRAT.

1)        Sebagai sumber energy.2)        Pemberi rasa manis pada makanan.3)        Sebagai sparing action dari protein.4)        Untuk membentuk volume makanan.5)        Membantu cadangan energy dalam tubuh6) Pengatur Metabolisme Lemak7) Membantu Pengeluaran Feses

PENYAKIT Obesitas : Kelebihan berat badan akibat

kelebihan kalori / kelebihan karbohidrat Marasmus : Suatu kondisi serius

malnutrisi kekurangan kalori dan protein.

Diabetes Militus : Gangguan Metabolisme Karbohidrat

Laktose intolerance : gangguanmetabolisme laktosa karena difisiensi enzim laktase.