KARBOHIDRAT

Karbohidrat, salah satu makromolekul ? yang banyak terdapat di alam. “Karbohidrat” diturunkan dari glukosa, yaitu karbohidrat sederhana pertama dengan rumus molekul C6H12O6, disebut “Hidrat

dari Karbon” C6(H2O)6.

1880 disadari bahwa “hidrat dari karbon” merupakan penamaan yang salah, karbohidrat sebenarnya adalah polihidroksi aldehida dan polihidroksi keton atau turunan mereka.

Karbohidrat, biasa disebut dengan gula, berperan penting dalam molekul-molekul biologis, seperti asam nukleat (DNA dan RNA), dan dalam bentuk-bentuk polimer, seperti selulosa (dinding sel) dan glikogen (glukosa tersimpan dalam hati).

KARBOHIDRAT

KLASIFIKASI KARBOHIDRAT

MONOSAKARIDA DISAKARIDA

OLIGOSAKARIDA POLISAKARIDA

KARBOHIDRAT

MONOSAKARIDA

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

ALDOSA :

Adalah monosakarida yang mengandung gugus aldehida

KETOSA :

Adalah monosakarida yang mengandung gugus keton

JUMLAH ATOM KARBON

dalam MONOSAKARIDA UMUMNYA 3 – 7 Contohnya TRIOSA : Monosakarida 3 karbon HEKSOSA : Monosakarida 6 karbon

Awalan ALDO untuk ALDOSA ALDOHEKSOSA : Aldosa 6 karbon Akhiran –ULOSA untuk KETOSA HEKSULOSA : Ketosa 6 karbon

Karbohidrat paling sederhana: monosakarida. Bila mempunyai gugus aldehid, disebut aldosa, bila mempunyai gugus keto, disebut ketosa/ulosa

Setiap monosakarida mempunyai jumlah atom karbon tertentu yang dikandungnya (misal: triosa (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C), heksosa (6C). Dalam makanan kita, umumnya heksosa (glukosa dan fruktosa).

H

CHO

OH

CH2OH

Struktur

H

CHO

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-Glukosa

OH

CHO

H

OHH

HHO

HOH

CH2OH

L-Glukosa

D-gliseraldehida

H

CHO

OH

OHH

HOH

HHO

CH2OH

L-Manosa

H

CHO

OH

HHO

HHO

OHH

CH2OH

D-Galaktosa

CH2OH

O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D- Fruktosa

CH2OH

O

OHH

HHO

HHO

CH2OH

L- Fruktosa

enantiomerdiastereomer

Enantiomer: bentuk D atau L dengan nama yang sama;

diastereomer: stereoisomer yang bukan merupakan bayangan cermin satu dengan yang lain dan memiliki nama yang berbeda

H OH

CH2OH

H OH

H

O

OH

CH2OH

H OH

H

OH

NaOH

H

OH

OH

CH2OH

OHH

HNaOH

H

H

O

CH2OH

H OH

OH OH

H

H

O

CH2OH

OHH

Enolisasi aldosa menjadi ketosa

Proses tautomeri keto-enol

STRUKTUR MONOSAKARIDA

RANTAI TERBUKA : Diproyeksikan oleh FISCHER

SIKLIK : Dirumuskan oleh HAWORTH

Gula-gula dalam larutan berada dalam keseimbangan antara bentuk rantai lurus (linier) dan bentuk lingkar (siklik); hal ini terutama ditemukan pada pentosa dan heksosa. Siklisasi menyebabkan terbentuknya hemiasetal. - dan -D-glukosa merupakan anomer.

Siklisasi

HOO

OH

H

OH

OH

OH

Karbon anomerik

Hemiasetal siklik ( D Glukosa)

O

HO

OH

OH

OH

H

OH

Hemiasetal siklik ( D Glukosa)

H

CHO

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-Glukosa

lebih stabil

64% 0,02% 36%

t.l 150°C, +18,7° t.l 146°C, +112 °

Pemasukkan 100 % α-glukosa (padat) ke dalam air, daya putar optiknya mulai berubah ketika bentuk α, rantai terbuka, dan β menuju keadaan setimbang (dari +112° +52,6°). Efek ini disebut sebagai mutarotasi

Mutarotasi

PROYEKSI HAWORTHUNTUK CINCIN FURAN :

CH2OH

C-H

C-OH

C-OH

CH2OH

OH

H

H

C=O

D-fruktosa

1

2

3

4

5

6

REAKSI GUGUS HIDROKSIL

1. Pembentukan asetat 2. Pembentukan eter 3. Pembentukan asetal dan ketal

siklik

Contoh pembentukan asetal dan ketal siklik :

pengubahan L-sorbosa menjadi Vit. C

O

HO

OH

H

OH

OH

OH

ROH

H

Reaksi kimia

O

HO

OH

OH

OH

OH2

OH

O

HO

OH

H

OH

OH

OH

O

HO

H

OH

OH

OR

ROHMutarotasi

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

O

HO

HO

OH

OH

OH

Eterifikasi

O

HO

HO

OH

OH

OMe

CH3OH, H+

(CH3O)2SO2

O

MeO

MeO

OMe

OMe

OMe

O

HO

HO

OH

OH

OMe

Metilasi lengkap

O

HO

HO

OH

OH

OH

Esterifikasi

O

AcO

AcO

OAc

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

O

HO

HO

O

OH

OH

O

HO

H

OH

OH

OH

41

Ikatan glikosidik--1,4

Ikatan glikosidik

Monosakarida-monosakarida dapat dihubungkan oleh berbagai jenis ikatan glikosidik. Dapat berupa bentuk α- atau β-glikosidik; ikatan α-1,4 menghubungkan gugus α-hidroksi C-1 dari suatu unit gula dengan gugus hidroksi C-4 gula lain

O

HO

HO

H

OH

O

OH

O

HO

OH H

OH

OH

OH

Ikatan glikosidik--1,3

Ikatan β-1,3 menghubungkan gugus β-hidroksi C-1 dari suatu unit gula pada gugus hidroksi C-3 gula lain

H

1. OKSIDASI MONOSAKARIDA- ALDOSA

Gugus aldehida gugus karboksilat

Pereaksi yang digunakan: Tollens

Ag (NH3)2+

Oksidasi

Lanjutan: Oksidasi ALDOSA

Demikian juga untuk Fruktosa

Lanjutan: Oksidasi KETOSA FRUKTOSA

Ketosa Enandiol Aldosa

Cermin perak

Tautomeri keto – enol:

Lanjutan: Oksidasi GLIKOSIDA

Gugus karbonil diblokade. Glikosida adalah gula bukan

pereduksi

Ag(NH3)2+

OH¯

ASAM ALDONAT

Adalah suatu asam polihidroksi karboksilat, yaitu produk oksidasi dari gugus aldehida suatu aldosa

Pengoksidasi yang digunakan : pereaksi Tollens

ASAM ALDARAT

Adalah suatu asam polihidroksi dikarboksilat, yaitu produk oksidasi dari gugus aldehida dan alkohol suatu aldosa

Zat pengoksidasi kuat (HNO3), mengoksidasi gugus aldehida dan juga gugus hidroksil ujung (suatu alkohol primer) dari monosakarida.

ASAM URONAT

Adalah produk oksidasi dengan enzim, di mana yang dioksidasi hanya gugus CH2OH ujung, sedangkan gugus aldehidanya tidak teroksidasi.

Contohnya : oksidasi D-glukosa oleh enzim menghasilkan asam D-glukuronat.

ASAM GLUKURONAT

Penting dalam sistem hewan, dan sistem tumbuhan

Asam D-glukuronat Deret-L

Karbon 1 direduksi

Karbon 1 baru

VITAMIN C (ASAM ASKORBAT)

Asam L-askorbat (Vit C)

KONVERSI TERAKHIR DARI PERUBAHAN ASAM GLUKURONAT MENJADI ASAM L-ASKORBAT (VIT.C)

REDUKSI

Gugus karbonil dari aldosa maupun ketosa dapat direduksi oleh pereduksi karbonil, produknya yaitu polialkohol yang disebut ALDITOL (akhiran nama

– ITOL).

Pereduksi gugus karbonil : Hidrogen dan katalis atau suatu hidrida logam

DISAKARIDA

Contoh

Sukrosa : gabungan glukosa dan fruktosa

Laktosa : gabungan glukosa dan galaktosa

Maltosa : gabungan glukosa dan glukosa

Isomaltosa : gabungan glukosa dan glukosa

Sellobiosa: gabungan glukosa dan glukosa

STRUKTUR MOLEKUL

DISAKARIDA

H

OH

HOH

CH2OH

HH

OH

H

O

H

OH

OH

H

CH2OH

HO

O

HOCH2

glukosa fruktosa

sukrosa

1

2

3 4

5

61

23

4

5

6

OH

CH2OH

H

H

H OH

H

O

HOH

HOH

H OH

CH2OH

H

H OH

H

O

O

1

23

4

5

6

1

23

4

5

6

galaktosa

glukosa

laktosa

1-4

SUKROSA

Ikatan glikosida menghubungkan C ketal yang posisinya β dari fruktosa dan asetal yang posisinya α dari glukosa

H

H

CH2OHO

OH

OH

H

O

OH

CH2OH

H HH

OH

H

H

OH

O

glukosa fruktosa

sukrosa

HOH2C

1

2

1

2

LAKTOSA

Dikenal sebagai gula susu

glukosa

laktosa

1

2

4

1

2

OH

H OH

CH2OH

H

H

H

H

OH

O

OH

CH2OH

HH

H

H

OH

O

OH

O

galaktosa

/

4-O-(-D-galaktopiranosil)-D-glukopiranosa

glukosa

selobiosa

1

2

4

1

2

OH

CH2OH

HH

H

H

OH

O

OH

O

glukosa

/

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

H

OH OH

CH2OH

H

H

H

H

OH

O

glukosa

1

2

4

1

2

OH

CH2OH

HH

H

H

OH

O

OH

glukosa

/

glukosa

1

2

4

1

2

glukosa

/

O

H

OH

HOH

CH2OH

H

H

H

OH

O

maltosa

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

H

OH

H

OH

CH2OH

H

H

H

OH

O

O

CH2

OHOH

HH

H

H

OH

O

OH

isomaltosa

6-O-(-D-glukopiranosil)-D-glukopiranosa

6

MALTOSA

Adalah hasil penguraian pati oleh enzim

α-1,4-glukan 4-glukanohidrolase yang terdapat dalam air liur

POLISAKARIDA

Adalah senyawa yang molekulnya mengandung banyak satuan monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glukosida.

Contohnya : selulosa, pati, kitin

Hidrolisis lengkap akan mengubah suatu polisakarida menjadi monosakarida.

SELULOSA

Selulosa murni dapat digunakan untuk pemurnian dalam analisis kimia dan biokimia.

Tidak mempunyai karbon hemiasetal. Tidak dapat mengalami mutarotasi atau dioksidasi oleh pereaksi, seperti pereaksi Tollens

Polimer lurus 1,4’--D-glukosa

SUMBER POLISAKARIDA

1. PATI ; 2.GLIKOGEN Pencernaan pati, dimulai dari mulut. Saliva

mengandung α-amilase, di lambung, pati dipotong menjadi senyawa-senyawa yang lebih pendek. Pencernaan pati dilanjutkan di dalam usus kecil (intestin) oleh α-amilase pankreas, menjadi campuran disakarida (maltosa), trisakarida (maltotriosa) dan oligosakarida (dekstrin- dihidrolisa menjadi monosakarida oleh enzim) α-glukosidase dalam mukosa usus halus.

PATI - GLIKOGENPati: Dipisahkan menjadi 2 fraksi utama

berdasarkan kelarutan bila dibubur (triturasi) dengan air panas; sekitar 20% pati adalah amilosa (larut, ikatan 1,4’--D-glukosa) dan 80% sisanya ialah amilopektin (tidak larut, 1,4’--D-glukosa ± 25 satuan dan percabangan 1,6’ --D-glukosa )

Glikogen, polisakarida seperti amilopektin tetapi jumlah satuan glukosanya lebih sedikit; digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa dalam sistem hewan (terutama dalam hati dan otot)

GLIKOSAMINOGLIKAN

1. Asam hialuronat

2. Kondroitin sulfat

3. Heparin Glikoprotein : yaitu protein yang

mengandung karbohidrat dengan jumlah beragam dan melekat sebagai rantai tak bercabang atau bercabang (pendek atau panjang hingga 15 unit).

Latihan Karbohidrat

6    5. Gambarkan semua isomer aldotetrosa yang mempunyai rumus molekul C4H8O4.

CH2OH

HH

OH

OH

H

OH

CH2OH

O

OHH

H

OH

H

H

OH

H

OHO

CH2OH

OHH

OH

H

H

H

OH

OH

HO

CH2OHa. b. c.

      Jelaskan apa yang dimaksud dengan gula susu, gula beet, gula tebu, disakarida, polisakarida.

 2.      Tuliskan lima sumber karbohidrat alam.

 3.      Gambarkan struktur Fisher dari D-glukosa, D-galaktosa, D, fruktosa, L-glukosa, L-fruktosa, struktur Haworth dari -D-glukosa dan -D-glukosa. Berdasarkan struktur dari monosakarida tsb. tentukan mana yang merupakan aldoheksosa, heksulosa ?, dan mana yang mempunyai hubungan enantiomer, diastereoisomer, anomer, dan epimer ?.

 4.      Gambarkan semua isomer aldotetrosa yang mempunyai rumus molekul C4H8O4.

1.      Di antara senyawa-senyawa berikut mana yang memberikan reaksi + pada uji Benedict: a) sukrosa b) glikogen c) -maltosa d) -laktosa

7. Jelaskan perbedaan intramolekular hemiasetal dan intramolekular hemiketal dari glukosa dan fruktosa, dan gambarkan konformasinya.

 

8.      Tuliskan sumber biologi major dari laktosa. Gambarkan rumus konformasi dari laktosa

 

9.      Apa yang dimaksud dengan galaktosemia ?

 

10.      Gambarkan struktur rantai terbuka dari fruktosa, dan tunjukkan bagaimana ia bersiklisasi membentuk - atau -D-fruktosa.

 

11.      Apakah fungsi dari -amilase dan -amilase.

N

N N

N

O

NH2

H

H

N

NO

NH2

HCytosine

C

N

N N

N

O

NH2

H

H

GuanineG

Asam Nukleat

N

N N

N

O

NH2

H

H