BAB I

PENDAHULUAN

11. Latar Belakang

Karbohidrat merupakan persenyawaan antara karbon, hidrogen dan oksigen yang

terbentuk di alam dengan rumus umum Cn(H2O)n. Melihat rumus empiris tersebut, maka

senyawa ini dapat diduga sebagai ”hidrat dari karbon”, sehingga disebut karbohidrat. Rumus

empiris seperti itu tidak hanya dimiliki oleh karbohidrat melainkan juga oleh hidrokarbon

seperti asam asetat. Oleh karena itu suatu senyawa termasuk karbohidrat tidak hanya ditinjau

dari rumus empirisnya saja, tetapi yang paling penting ialah rumus strukturnya. Dari rumus

struktur akan terlihat bahwa ada gugus fungsi penting yang terdapat pada molekul karbohidrat

yaitu gugus fungsi karbonil (aldehid dan keton). Gugus-gugus fungsi itulah yang menentukan

sifat senyawa tersebut. Berdasarkan gugus yang ada pada molekul karbohidrat, maka senyawa

tersebut didefinisikan sebagai polihidroksialdehida dan polihidroksiketon.

Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani

sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di

bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai

bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan

glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada

hewan dan jamur). Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah karbon dioksida

menjadi karbohidrat. Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau

polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.

Karbohidrat merupakan bagian yang paling penting di dalam proses kimia kehidupan.

Karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan terbentuk melalui proses fotosintesis. Oleh Karena itu

karbohidrat merupakan hasil utama dari proses dimana molekul anorganik dengan adanya

tenaga matahari dirubaha menjadi benda hidup. Selulosa anorganik dengan adanya tenaga

matahari merupakan suatu molekul mempunyai berat molekul yang tinggi, dan merupakan

struktur komponen (makro molekul) dari glukosa sebagai unit terkecilnya. Dalam hewan

karbohiodrat merupakan sumber energi yang sangat penting. Asam nukleat, yang merupakan

modearator proses replikasi (membuat duplikatnya) di dalam sel adalah senyawa polimer

dimana setiap segmennya (penggulangan satuan) mengandung satu molekul gula (pentosa),

oleh karena itu asam nukleat sangat erat hubungannya denga karbohidrat. Dari kenyataan di

1

atas dapat dipahami bahwa karbohidrat adalah merupakan senyawa organic alami yang

tergolong besar

Karbohidrat memegang peranan penting dalam alam karena merupakan sumber energi

utama bagi manusia dan hewan yang harganya relatif murah. Semua karbohidrat berasal dari

tumbuh-tumbuhan. Melalui fotosintesis, klorofil tanaman dengan bantuan sinar matahari

mampu membentuk karbohidrat dari karbondioksida (CO2)

B. Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui dan memahami penggolongan karbohidrat

2. Mahasiswa mengetahui dan memahami sifat dan struktur karbohidrat

3. Mahasiswa mengetahui dan memahami ikatan glikosida

4. Mahasiswa mengetahui dan memahami oksidasi dan reduksi monsakarida

5. Mahasiswa mengetahui dan memahami reaksi-reaksi pada karbohidrat

C. Manfaat

1. Mahasiswa akan lebih memahami ruang lingkup dari karbohidrat

2. Bertambahnya pengetahuan mengenai struktur, penggolongan karbohidrat serta

berbagai reaksi dari karbohidrat

3. Mahasiswa dapat mengaplikasikan manfaat, fungsi serta kegunaan karbohidrat dalam

kehidupan sehari-hari.

2

BAB II

PEMBAHASAN

II.1 Pengertian Karbohidrat

Karbohidrat merupakan bagian yang paling penting di dalam proses kimia

kehidupan. Karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan terbentuk melalui proses

fotosintesis. Oleh Karena itu karbohidrat merupakan hasil utama dari proses dimana

molekul anorganik dengan adanya tenaga matahari dirubaha menjadi benda hidup.

Selulosa anorganik dengan adanya tenaga matahari merupakan suatu molekul

mempunyai berat molekul yang tinggi, dan merupakan struktur komponen (makro

molekul) dari glukosa sebagai unit terkecilnya. Dalam hewan karbohiodrat merupakan

sumber energi yang sangat penting. Asam nukleat, yang merupakan modearator proses

replikasi (membuat duplikatnya) di dalam sel adalah senyawa polimer dimana setiap

segmennya (penggulangan satuan) mengandung satu molekul gula (pentosa), oleh

karena itu asam nukleat sangat erat hubungannya denga karbohidrat. Dari kenyataan di

atas dapat dipahami bahwa karbohidrat adalah merupakan senyawa organic alami

yang tergolong besar

Karbohidrat memegang peranan penting dalam alam karena merupakan sumber

energi utama bagi manusia dan hewan yang harganya relatif murah. Semua

karbohidrat berasal dari tumbuh-tumbuhan. Melalui fotosintesis, klorofil tanaman

dengan bantuan sinar matahari mampu membentuk karbohidrat dari karbondioksida

(CO2)

Karbohidrat adalah polihidroksi aldehida atau keton atau senyawa yang menghasilkan

senyawa – senyawa ini bila dihidrolisa. Nam karbohidrat berasal dari kenyataan bahwa

kebanyakan senyawa dari golongan ini mempunyai rumus empiris, yang menunjukkan bahwa

senyawa tersebut adalah karbon “hidrat”, dan memiliki nisbah karbon terhadap hydrogen dan

terhadap oksigen 1:2:1.

Terdapat tiga golongan utama karbohidrat: monosakarida, oligosakarida dan

polisakarida (kata “sakarida” diturunkan dari bahasa Yunani yang berarti gula).

Monosakarida, atau gula sederhana terdiri dari hanya satu unit polihidroksi aldehida atau

keton. Monosakarida yang paling banyak dialam adalah D-glukosa 6 karbon.

3

Oligosakarida terdiri dari rantai pendek unit monosa karida yang digabungkan

bersama –sama oleh ikaatan kovalen. Diantaranya, yang paling adlah disakarida, yang

mempunyai dua unit monsakarida. Teristimewa adalah sukrosa atau gula tebu, yang terdiri

dari D- glukosa 6 karbon dan D-fruktosa yang digabungkan dengan ikatan kovalen.

Kebanyakan oligosakarida yang mempunyai tiga atau lebih unit tidak dapat secara bebas,

tetapi digabungkan sebagai rantai samping polipeptida pada glikoprotein dan protoglikan.

Olisakarida terdiri dari rantai panjang yang mempunyai ratusan atau ribuan unit

monosakarida. Beberapa polisakarida, seperti selulosa, mempunyai rantai linear, sedangkan

yang lain, seperti glikogen, mempunyai rantai bercabang. Polisakarida yang paling banyak

dijumpai, pada dunia tanaman, yaitu pati dan selulosa, terdiri dari unit berulang D-glukosa,

tetapi senyawa – senyawa ini berbeda dalam hal secara unit D-glukosa dikaitkan satu dengan

yang lain. Nama monosakarida dan disakarida yang umum dikenal berakhir dengan –osa.

II.2 Struktur dan Nama

Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani

σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa organik yang paling

melimpah di bumi. Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau

polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.

Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan

banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa

yang mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak

terhidrasi oleh n molekul air.[3] Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak

memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.

4

Anggota yang paling sederhana dari monosakarida adalah triosa yaitu mempunyai tiga

atom karbon, namun anggota yang paling penting adalah yang mempunyai lima dan enam

atom karbon yang masing-masing disebut pentosa dan heksosa. Nama yang lebih spesifik

misalnya untuk pentosa adalah aldopentosa atau ketopentosa, yang menunjukkan macam

gugus karbonil yang dimiliki oleh monosakarida tersebut. Sebagai contoh, perhatikan struktur

aldopentosa dan aldoheksosa untuk gula yang mempunyai lima dan enam atom karbon

dengan gugus karbonil aldehida. Yang lain adalah ketopentosa dan ketoheksosa yang

mempunyai lima dan enam atom karbon dengan gugus karbonil keton.

Atom karbon yang terdapat dalam kerangka monosakarida diidentifikasi dengan penomoran.

Penomoran tersebut secara umum dimulai dari gugus karbonil atau atom karbon yang paing

dekat dengan karbonil. Sebagai contoh perhatikan struktur di bawah ini:

Aldosa Ketosa

(Aldoheksosa) (Ketoheksosa)

Heksosa

Pemberian nama pada monosakarida pada umumnya adalah secara trivial. Anggota

yang paling sederhana adalah gliseraldehida yan terdir dari tiga atom C (triosa) dengan satu

pusat khiral. Berdasarka perubahan posisi gugus OH pada pusat khiral, maka untuk tetrosa

ada dua isomer yang masing-masing dinamakan eritrosa dan treosa.

Gliseraldehida

5

Eritrosa

Treosa

Dari contoh-contoh struktur di atas terlihat bahwa somer pada tetrosa, pentosa atau

heksosa ditentukan oleh perbedaan posisi gugus OH yang terikat pada pusat khiral, sehingga

aldopentosa mempunyai 4 isomer yaitu ribosa, arabinosa, ksilosa, dan liksosa, sedangkan

aldoheksosa mempunyai 8 isomer, dengan namanya masing-masing.

II.3 Terdapat Dua Golongan Monosakarida: Aldosa dan Ketosa

Monosakarida tidak berwarna, merupakan Kristal padat yang bebas larut didalam air,

tetapi tidak larut didalam pelarut non-polar. Kebanyakan mempunyai rasa manis.

Monosakarida yang umum dikenal mempunyai rumus empiris( CH2O)n, dimana n = 3

atau jumlah yang lebih besar lainnya. Kerangka monosakarida adalah rantai karbon berikatan

tunggal yang tidak bercabang. Satu diantara atom karbon berikatan ganda terhadap suatu atom

oksigen membentuk gugus karbonil: masing – masing atom karbon lainnya berikatan dengan

gugus hidroksil. Jika gugus karbonil berada pada ujung rantai karbon, monosakarida tersebut

adalah suatu aldehida; dan disebut suatu aldosa. Jika gugus karbonil berada posi kedusi lain,

monosakarida tersebut adalah suatu keton dan disebut ketosa. Monosakarida yang paling

sederhana adalah kedua triosa-3 karbon: gliseraldehida, suatu aldosa. Monosakarida yang

6

paling sederhana kedua triosa-3 karbon: gliseraldehida, suatu aldosa, dan dihidroksi aseton,

suatu ketosa.

Gliseraldehida, suatu aldosa Dihidroksi aseton ( suatu ketosa)

D-glukosa, suatu alhdoheksana D-fruktosa, Suatu ketokhesana

II.4 Monosakarida - Monosakarida Penting

Beberapa monosakarida penting bagi tubuh kita di antaranya adalah :

1. D-gliseraldehid (karbohidrat paling sederhana)

Karbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa), berupa aldehid (aldosa) sehingga

dinamakan aldotriosa.

D-gliseraldehid (perhatikan bahwa gula ini hanya memiliki 3 atom C sehingga disebut paling sederhana)

7

2. D-glukosa (karbohidrat terpenting dalam diet)

Glukosa merupakan aldoheksosa, yang sering kita sebut sebagai dekstrosa, gula

anggur ataupun gula darah. Gula ini terbanyak ditemukan di alam. terutama pada buah-

buahan, sayur-sayuran, madu, sirup jagung dan tetes tebu. Di dalam tubuh glukosa didapat

dari hasil akhir pencemaan amilum, sukrosa, maltosa dan laktosa.

D-glukosa (perhatikan bahwa glukosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)

Glukosa dijumpai di dalam aliran darah (disebut Kadar Gula Darah) dan berfungsi

sebagai penyedia energi bagi seluruh sel-sel dan jaringan tubuh. Pada keadaan fisiologis

Kadar Gula Darah sekitar 80-120 mg %. Kadar gula darah dapat meningkat melebihi normal

disebut hiperglikemia, keadaan ini dijumpai pada penderita Diabetes Mellitus.

3. D-fruktosa (termanis dari semua gula)

Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa. Disebut juga gula

buah ataupun levulosa. Merupakan jenis sakarida yang paling manis, banyak dijjumpai pada

mahkota bunga, madu dan hasil hidrolisa dari gula tebu. Di dalam tubuh fruktosa didapat dari

hasil pemecahan sukrosa.

8

D-fruktosa (perhatikan bahwa fruktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)

4. D-galaktosa (bagian dari susu)

Gula ini tidak ditemukan tersendiri pada sistem biologis, namun merupakan bagian dari

disakarida laktosa.

D-galaktosa (perhatikan bahwa galaktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)

Perbedaan pokok antara D-glukosa dan D-galaktosa (perhatikan daerah berarsis lingkaran)

5. D-ribosa (digunakan dalam pembentukan RNA)

Karena merupakan penyusun kerangka RNA maka ribosa penting artinya bagi genetika

bukan merupakan sumber energi. Jika atom C nomor 2 dari ribosa kehilangan atom O,

maka akan menjadi deoksiribosa yang merupakan penyusuna kerangka DNA.

9

D-ribosa (perhatikan gula ini memiliki 5 atom C)

II. V Beberapa monosakarid yang lazim

Glukosa, monosakarida yang terpenting, kadang – kadang disebut gula darah ( karena

dijummpai dalam darah ), gula anggur( karena dijumpai dalam buah anggur), atau dekstrosa

( karena memutar bidang polarisasi ke kanan). Binatang menyusui( mamalia) dapat mengubah

sukrosa, laktosa ( gula susu), maltose, dan pati menjadi glukosa, yang kemudian dapat

digunakan sebagai energy oleh organisme itu, atau disimpan sebagai glikogen ( suatu

polisakarida ). Bila organism itu memerlukan enrgi, glikogen diubah lagi menjadi glukosa.

Karbohidrat yang berlebih dapat diubah lagi menjadi lemak. Oleh karena itu orang bisa

menjadi gemuk meskipun tidak memakan lemak. Karbihidrat juga dapat diubah menjadi

steroid ( seperti kolesterol ) dan secara terbatas, menjadi protein ( untuk sintesis protein

diperlukan juga sumber nitrogen). Sebaliknya, suatu organism dapat mengubah lemak dan

protein menjadi karbohidrat.

Fruktosa, juga disebut levulosa karena memutar bidang polarisasi kekiri, adalah gulag

yang termanis. Terdapat dalam buah-buahan dan madu, maupun dalam sukrosa. Galaktosa

10

terdapat dalam disakarida laktosa, dalam keadaan terikat dengan glukosa. Ribose dan

deoksiribosa membentuk sebagian kerangka polimer dari asam-asama nukleat. Awalan deoksi

berarti “minus suatu oksigen”, struktur ribose dan deoksiribosa adalah sama, kecuali bahwa

deoksiribosa tidak mempunyai oksigen pada karbon 2.

II. 6 Konfigurasi Monosakarida.

A. Sistem D dan L

Suatu monosakrida merupaka anggota deret –D jika gugus hidroksil pada karbon kiral

yang terjauh dari karbon 1 juga terletak disebelah kanan dalam proyeksi Fischer. Disamping

itu, tiap monosakarida diberi nama sendiri. Misalnya dua aldopentosa diastereomerik berikut

ini diberi nama D-liksosa dan D-ribosa ( lysose: ribose )

Jika OH pada karbon kiral terakhir diproyeksikan kekiri maka senyawa itu merupakam

anggota deret_L.

B. Konfigurasi yang Berhubungan

Jika gugus aldehida dari D-gliseraldehida dioksidasi menjadi suatu asam karboksilat,

maka produknya, asam gliserat, haruslah sama konfigurasinya disekitar karbon kiral itu,

dengan konfigurasinya disekitar karbon kiral itu, dengan konfigurasinya dalam D-

gliseraldehida. Produk itu, meskipun memutar kekiri, masih merupakan anggota deret –D.

Dalam tahap pertama dari rentetan itu, D-gliseraldehida diolah dengan HCN, yang

menghasilkan suatu campuran sianohidrin. Suatu letak kiralitas baru dibentuk dalam tahap ini,

dan terbentuklah dua diastreomer. Diastereomer – diastreomer dipisahkan, kemudian dalam

tahap kedua, tiap sianohidrin diastereometrik itu dihidrolisis.

Dalam tahap ketiga, gugus CH2OH ujung diokrsidasi untuk menghasilkan dua asam

tartarat. Kabon 3 masing-masing asam tartarat itu mempunyai konfigurasi yang sama dengan

11

karbon 2 dari D-gliseraldehida karena rangkaian reaksi tersebut tak mempengaruhi

konfigurasi sekitar karbon itu.

Tetapi konfigurasi sekitar karbon 2 dalam asam-asam tartarat berbeda. Salah satu

asam tartarat yang diperoleh dari sintesis ini tidak memutar bidang polarisasi cahaya. Ini

adalah isomer meso, yakni isomer dengan suatu bidang simetri dalam. Asam tartarat yang lain

yang diperoleh dari sintesis itu memutar bidang polarisasi cahaya kekiri: asam ini pasti

memiliki sruktur kedua sebagai berikut:

C. Konfigurasi aldoheksosa

Glukosa mempunyai enam atom karbon, empat diantaranya bersifat kiral (karbon 2, 3,

4 dan 5). Karena atom karbon ujung glukosa memilki kefungsionalan yang berlainan, maka

tak dapat diperoleh bidang simetri dalam: oleh karena itu senyawa ini memiliki 24 atau enam

belas stereoisomer. Hanya separoh dari enam belas streoisomer tersebut yang termasuk dalam

deret –D dan dijumpai dalam alam. Dari 8 ini, hanya D-glukosa, D-galaktosa dan D-manosa

yang dijumpai melimpah.

12

II.7 Siklisasi Monosakarida

A. Cincin furanosa dan piranosa

Suatu monosakarida dalam bentuk hemiasetal cinicin lima-anggota disebut furanosa.

Furanosa diambil dari nama furan, senyawa heterosikel lima –anggota. Serupa pula dengan

piranosa yaitu monosakarida dalam bentuk cincin enam-anggota, diambil dari nama piran.

Istialah furanosa dan piranosa seringkali digabung dengan nama monosakaridanya-

misalanya, D- glukopiranosa untuk cincin enam anggota dari D-Glukosa, atau D-

fruktofuranosa untuk cincin lima anggota dari fruktosa.

Dari dua cincin utnuk glukosa, yang disukai ialah hemiasetal siklik enam-anggota atau

glukopiranosa; ukuran cincin ini akan ditekankan dalam pembahasan nanti. Sebagian sebab

mengapa glukosa memilih membnetuk cinicin enam-anggota dalam larutan ialah karena

sudut-sudut ikatan dan dapat bergoyangnya ggugus-gugus yang terlekat, adalah yang disukai

dalam bentuk kursi cinicin ini. Meskipun cincin piranosa dari suatu monosakarida mungkin

melimpah dalam suatu kestimbangan dalam air, namun mungkin cinicin furanosalah yang

dipersatukan keddalam hasil alam secara enzimatik.

B. Rumus Haworth dan rumus konformasi

13

Suatu rumus Haworth digambar dengan berada pada sisi terjauh dari cinicin dan

karbon 1 berada disebelah kanan. Gugus CH2OH ujung ditempatkan diatas bidang cincin

untuk deret-D, dan dibawah bidang cicnicn untuk deret L. Atom-atom hydrogen pada karbon

cincin untuk deret -L. Atom –atom hydrogen pada karbon cincin biasanya tidak ditampakkan

dalam proyeksi Haworth.

Dengan menggunakan rumus Fischer maupun Haworth dapatlah ditulis persamaan –

persamaan yang menunjukkan siklasi glukosa.

Jika suatu OH berada disebelah bawah dalam uatu rumus Haworth, maka gugus ini

juga berad disebelah bawah ( dibawah bidang cincin) dalam rumus konformasi. Serupa pula

jika suatu OH berada disebelah atas dalam rumus Haworth, maka OH tersebut akan berada

disebelah atas dalam rumus konformasi. Sebagaimana untuk setiap cinicin enam-anggota

tersubtitusi, cincin mengambil konformasi dalam mana sebagian besar gugusnya bersikap

ekuatorial.

C. Anomer (Pembentukan hemiasetal & hemiketal)

Aldehida dapat bereaksi dengan alkohol membentuk hemiasetal.

Keton dapat bereaksi dengan alcohol membentuk hemiketal.

14

Pentose dan heksosa dapat membentuk struktur siklik melalui reaksi gugus keton atau

aldehida dengan gugus OH dari atom C asimetrik terjauh. Glukosa membentuk intra-

molekular sebagai hasil reaksi aldehida dari C1 & OH dari atom C5, dinamakan cincin

piranosa.

D. Mutarotasi

Mutarotasi terjadi karena ( dalam larutan ) baik α maupun β-D-glokusa mengalami

suatu penyetimbangan lambat dengan bentuk rantai terbuka, dan dengan anomer lainnya. Tak

peduli anomer mana yang dilarutkan, hasilnya ialah sutu campuran kesetimbangan yang

terdiri dari 64%β-D-Glukosa, 36%α-D-glukosa, dan 0,02% bentuk aldehida dari D-glukosa.

Rotasi jenis akhir adalah rotasi jenis dari campuran kesetimbangan.

15

II. 8 Ikatan Glikosida

Gugus 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' + H2

O

Misalnya methanol bereaksi dengan gugus OH anomerik dari glukosa membentuk metil glukosida (metil-glukopiranosa).

II. 9 Oksidasi Monosakarida.

Suatu gugus aldehida sangat mudah dioksidasi menjadi suatu gugus krboksil. Uji kimiawi

untuk aldehida tergantung pada mudahnya oksidasi ini. Gula yang dapat dioksidasi oleh zat

pengoksidasi lembut seperti reagensia tollens, suatu larutan basa dari Ag(NH3)2+ , disebut gula

pereduksi ( karena zat pengoksidasi anorganik direduksi dalam reaksi itu). Bentuk- bentuk

hemiasetal siklik dari semua aldosa mudah dioksidasi karena mereka berada dalam

kesetimbangan dengan bentuk aldehida rantai terbukanya.

Meskipun berupa suatu keton, fruktosa juga merupakan gula pereduksi.

16

Tak ada reaksi

Suatu fruktosa mudah tereduksi karena dalam larutan basa fruktosa berada dalam

kesetimbangan dengan dua aldehid diastereomerik serta penggunaan suatu zat antara

tautomerik enadiol.

Dalam glikosida, gugus karbonil diblokade. Glikosida adalah bukan pereduksi

II. 10 Reduksi Monosakarida

Baik aldosa maupun ketosa dapat direduksi oleh zat pereseuksi karbonil, seperti

hydrogen dan katalis atau suatu hidrida logam, menjadi polialkohol yang disebut alditol.

Akhiran untuk nama dari salah satu polialkohol ini ialah-itol. Produk reduksi D-glukosa

disebut D-glukosa (D-glucitol) atau sorbitol.

17

- Rumus Proyeksi Fischer

Rumus proyeksi Fischer terhadap D-glukosa dapat digambarkan sebagai berikut Karbon

anomerik

Karbon anomerik

H- -OH C=O HO- -H

H- -OH H- -OH HO- -H

HO- -H HO- -H HO- -H

H- -OH H- -OH H- -OH

H- H- -OH H-

CH2OH CH2OH CH2OH

α-D-glukosa (siklik) D-glukosa β-D-glukosa (siklik)

(rantai terbuka)

Gambar Proyeksi Fischer

Perlu diketahui bahwa sudut-sudut proyeksi Fisher tidak menunjukkan adanya atom

karbon, tapi pada titik temu dua garis potong vertikal dan horizontal menunjukkan adanya

atom karbon. Atom karbon (1) sebagai atom anmerik jelas terlihat pada proyeksi Fischer.

II. 11 Disakarida

Suatu disakarida adalah suatu karbohidrat yang tersusun dari dua satuan monosakarida yang

dipersatukan oleh suatu hubungan glikosida dari karbon 1 dari satu satuan kesuatu OH satuan

lain. Suatu cara yang lazim ialah suatu hubungan glikosida α atau β dari satuan pertama ke

gugus 4 hidroksil dari satuan kedua. Hubungan ini disebut suatu ikatan 1,4-α atau 1,4-β

bergantung pada stereokimia pada karbon glikosida.

18

A. Maltose

Disakarida maltose digunakan dalam makanan bayi dan susu bubuk beragi(malted

milk). Gula ini merupakan disakarida utama yang diperoleh dari hidrolisis pati. Pati diurai

menjadi maltose kelihatannya secara acak, oleh enzyme yang terdapat dalam liur, yang

disebut α1,4 glukan 4-glukanohidrolase. Enzim α1,4 glukan maltohidrolase, yang terdapat

dalam kecambah jelai( mal), mengubah pati secara spesifik menjadi satuan maltose.

Suatu molekul maltose mengandung dua satuan D-glukopiranosa. Satuan

pertama( ditunjukkan dikiri) adalah dalam bentuk α-glikosida. Satuan ini terikat ke oksigen

pada karbon 4’ dalam satuan kedua oleh suatu hubungan 1,4’-α.

Rumus konformasi untuk maltose 4-O-(αD-glukosapiranosil)-D-glukopiranosa

B. Selulosa

Disakarida yang diperoleh dari hidrolisis parsial dari selulosa disebut selobiosa.

Seperti maltose, selubiosa tersusun dari dua satuan glukopiranosa yang digabung oleh suatu

ikatan -1,4’. Selobiosa berbeda dari maltose dalam hal ikatan 1,4 yang pada selobiosa lebih

merupakan ikatan 1,4- β dari pada 1,4-α-β, bukan α.

19

Hidrolisa kimia dari selulosa dalam asam berair menghasilkan suatu campuran α-dan

βD-glukosa, produk-produk yang sama seperti yang diperoleh dari maltose. Selubiosa dapat

juga dihidrolisis dengan enzyme β-glukosidase ( dikenal juga sebagai emulsin), tetapi tidak

oleh α-glukosidase, yang bersifat spesifik untuk ikatan α( yakni maltose).

C. Laktosa

Disakarida laktosa ( gula susu) berbeda dari maltose atau selubiosa dalam hal laktosa terdiri

dari dua monosakarida yang berlainan, D-glukosa dan D-galaktosa.

D. Sukrosa

20

Komposisi kimia dari gula adalah sama, satu satuan fruktosa yang digabung dengan

satu satuan glukosa. Ikatan glikosida menghubungkan karbon ketal dan asetal dan bersifat β

dari fruktosa dan α dari glukosa. Gula inverse adalah campuran D-glukosa dan D-fruktosa

yang diperoleh dengan hidrolisis asam atau enzimatik dari sukrosa. Enzyme yang

mengkatalisis hidrolisis sukrosam deisebut invertase, bersifat spesifik untuk ikatan β-D-

fruktofuranosida dan terdapat dalam ragi dan lebah. Karena adanya fruktosa bebas, gula

inverse lebih manis daripada sukrosa. Suatu gula inverse sinteti, yang disebut isomerase

dibuat dengan isomerisasi enzimatik dari glukosa dalam sirup jantung (corn syrup).

Penggunaan komersialnya adalah pembuatan es krim, minuman ringan (soft drink) dan

permen.

II.12 Polisakarida

Suatu polisakarida adalah senayawa dalam mana molekul-molekul mengandung

banyak satuan monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap

akan mengubah suatu polisakarida menjadi monosakarida.

Polisakarida memenuhi tiga maksud dalam system kehidupan: sebagai bahan

bangunan (architectural), bahan makanan (nutrional), dan sebagai zat spesifik. Polisakarida

arsitektural misalnya selulosa, yang memberikan kekuatan pada pokok kayu dan dahan bagi

tumbuhan, dan kitin, komponen struktur dari kerangka luar serangga. Polisakarida nutrisi

yang lazim ialah pati dan glikogen.

A. Selulosa

21

Selulosa merupakan senyawa organic yang paling melimpah dibumi. Selulosa

membentuk komponen serat dari dinding sel tumbuhan. Ketegangan selulosa disebabkan oleh

struktur keseleuruhannya. Molekul selulosa merupakan rantai-rantai, atau mikrofibril, dari D-

glokusa sampai sebanyak 14.000 satuan yang terdapat sebagai berkas-berkas terpuntir mirip

tali, yang terikat tali, yang terikat satu sama lain oleh ikatan hydrogen.

Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer lurus dari 1,4’-β D-Glukosa.

Disakarida yang terisolasi dari selulosa yang terhidrolisis sebagian adalah selubiosa, yang

dapat dihidrolisis lebih lanjut menjadi D-glukosa dengan satu katalis asam atau dengan

emulsion enzyme. Selulosa sendiri tak mempunyai karbon hemiasetal-selulosa tak dapat

mengalami mutarotasi atau dioksidasi oleh reagensia seperti reagensia Tollens.

B. Pati

Amilosa. Hidrolisa lengkap amilosa menghasilkan hanya D-glukosa; hidrolisis parsial

menghasilkan maltose sebagai satu-satunya disakrida. Disimpulkan bahwa amilosa adalah

polimer polimer linear dari α – D- Glukosa yang dihubungkan secra – 1,4’. Beda antara

amilosa dan selulosa ialah ikatan glikosidanya: β dalam selulosa dan α dalam amilosa.

Perbedaan ini menyebabkan perbedaan sifat antara kedua polisakarida ini.

22

Amilopeptin, suatu polisakarida yang jauh lebih besar daripada amilosa, mengandung 100

satuan glukosa atau lebih permolekul. Sepert rantai dalam amilosa, rantai utama amolipeptin

mengandung 1,4’-α-D-glukosa. Tidak seperti amilosa, amilopeptin bercabang sehingga

terdapat satu glukosa ujung untuk kira-kira tiap 25 satuan glukosa.

Glikogen adalah polisakarida yang digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa dalam

system hewan (terutama dalam hati dan otot). Dari segi struktur, glikogen mirip amilopektin.

Glikogen mengandung rantai glukosa yang terikat – 1,4’-α dengan percabangan

percabangan(1,6’-α). Beda antara glikogen dan amilopektin ialah bahwa glikogen lebih

bercabang dari pada amilopektin.

Glikogen merupakan “pati hewani”, terbentuk dari ikatan 1000 molekul, larut di

dalam air (pati nabati tidak larut dalam air) dan bila bereaksi dengan iodium akan

menghasilkan warna merah. Glikogen terdapat pada otot hewan, manusia dan ikan. Pada

waktu hewan disembelih, terjadi kekejangan (rigor mortis) dan kemudian glikogen dipecah

menjadi asam laktat selama post mortum. Sumber banyak terdapat pada kecambah, serealia,

susu, syrup jagung (26%).

C. Kitin

23

Polisakarida bangunan utama dari hewan berkaki banyak ( misalnya, ketam dan

serangga) ialah kitin ( chitin). Diperkirakan bahwa 10o ton kitin dibiosintesis tiap tahun. Kitin

adalah polisakarida yang mengandung N-asetil-D-glukosamina terikat –β. Pada hidrolisis,

kitin menghasilkan 2-amino-2-deoksi-D-Glukosa. ( Gugus asetat terlepas dalam tahap

hidrolisis). Dalam alam, kitin terikat pada bahan bukan polisakarida ( protein dan lipid)

II.13 Oligosakarida (terdiri atas 3-10 unit gula)

Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida.

Oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida, dst. Sebagian besar oligosakarida

dihasilkan dari proses hidrolisa polisakarida dan hanya beberapa oligosakarida yang secara

alami terdapat di alam. Oligosakarida yang paling banyak digunakan dalam industri pangan

adalah maltosa, laktosa dan sukrosa. Maltosa terdiri dari 2 molekul glukosa. Maltosa

diperoleh dari hasil hidrolisa pati. Kegunan maltosa yang paling menonjol adalah sebagai

bahan pemanis. Laktosa terdiri dari 1 molekul glukosa dan 1 molekul galaktosa.

Secara alami, laktosa terdapat pada air susu. Laktosa yang terfermentasi akan

berubah menjadi asam laktat. Laktosa dapat menstimulasi penyerapan kalsium. Lactose

intolerance merupakan gangguan ketidakmampuan tubuh mencerna laktosa akibat

kurang/tidak adanya enzim lactase. Sukrosa merupakan gabungan dari

α-D-glukopyranosil/glukosa dan β-D-fruktofuranosil/fruktosa. Sukrosa biasa diperoleh di

alam sebagai gula tebu dan gula bit (dalam ekstrak gula bit, sukrosa bercampur dengan

rafinosa dan stakiosa)..Oligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh monosakarida.

Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa adalah oligosakarida yang terdiri atas unit-

unit glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat du

dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah

oleh enzim-enzim perncernaan.

24

Fruktan adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa

unit fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa. Fruktan terdapat di

dalam serealia, bawang merah, bawang putih, dan asparagus. Fruktan tidak

dicernakan secara berarti. Sebagian ebsar di dalam usus besar difermentasi.

II. 14 Karbohidrat - Karbohidrat lain

Beberapa karbohidrat bergabung dengan komponen lain. Sebagai contoh adalah

mukopolisakarida, suatu materi tipis, kental, menyerupai jelly dan melapisi sel.

2.1. Stuktur dari mukopolisakarida

Contoh yang lain adalah glikoprotein, suatu protein yang mengikat unit karbohidrat dengan

ikatan kovalen. Struktur ini memainkan beberapa peran penting di antaranya dalam proses

proteksi imunologis, pembekuan darah, pengenalan sel-sel, serta interaksi dengan bahan kimia

lain.

25

II. 15 Sifat Kimia

Banyak sifat dan kimia sakarida merupakan akibat struktur siklis hemiasetal atau

hemiketa. Kebanyakan monosakarida terdapat dalam bentuk cincin heterosiklik

beranggotakan enam. Sifat fisik polisakarida yang amat berbeda konfigurasi pada atom

karbon kiral (karbon anometer) ikatan glukosidaSifat kimia karbohidrat berhubungan erat

dengan gugus fungsi yang terdapat ada molekulnya, yaitu gugus OH, gugus aldehid dan

gugus keton.

Sifat mereduksi

Monosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi, terutama

dalam suasana basa. Sifat sebagai reduktor inidapat digunakan untuk keperluan identifikasi

karbohidrat maupun analisi kuantutatif. Sifat mereduksi ini disebabkan oleh adanya gugus

aldehid atua keton bebas dalam molekul karbohidrat. Sifat ini tampak pada reaksi resksi ion-

ion logam misalnya ion Cu2+ dan ion Ag+ yang terdapat pada pereaksi –peraksi tertentu

Pembentukan Furfural

Pembentukan furfural ini adalah reaksi dehidrasi atau pelepasan molekul air dari suatu

senyawa. Pentosa-pentosa hampir secara kuantitatif semua terhidrasi menjadi furfural.

Dengan dehidrasi heksosa-heksosa m,enghasilkan hidroksimetilfurfural. Oleh karena furfural

atau derivatnya dapat membentuk senyawa apabila direaksikan dengan naftol atau timol,

reaksi ini dapat dijadikan reaksi pengenal untuk karbohidrat.

26

Pereaksi Molisch terdiri atas larutan naftol dalam alcohol. Apabila pereaksi ini

ditambahkan pada larutan glukosa misalnya, kemudian secara hati-hati ditambahkan asam

sulfat pekat, akan terbentuk dua lapisan zat cair. Pada batas antara kedua lapisan itu akan

terjadi waarna ungu karena terjadi reaksi kondensasi antara furfural dengan naftol.

Walaupun reaksi ini tidak spesifik untuk karbohidrat, namun dapat digunakan sebagai reaksi

pendahuluan dalam analisis kualitatif karbohidrat. Hasil negative merupakan suatu bukti

bahwa tidak ada suatu karbohidrat

Pembentukan Osazon

Semua karbohidrat yang memiliki gugus aldehida atau keton bebeas akan membentuk

osazon bila dipanaskan bersama fenilhidrazin berlebih. Osazon yang terjadi memiliki bentuk

kristal dan titik lebur yang khas bagi masing-masing karbohidrat. Hal ini sangat penting

artinya karena dapat digunakan untuk mengidentifikasi karbohidrat dan merupakan salah satu

cara untuk membedakan bebrapa monosakarida, misalnya antara glukosa dan galaktosa yang

terdapat pada urin wanita yang sedang menyusui. Pada reaksi antara glukosa dengan

fenilhidrazin, mula-mula terbentuk D-glukosafenilhidrazon., kemudian reaksi berlanjut

hingga terbentuk D-glukosazon. Glukosa, fruktoda dan manosa dengan fenilhidrazin

menghasilkan osazon yang sama. Dari struktur ketiga monisakarida tersebut tampak bahwa

posisi gugus OH dan atom H pada atom karbon pada nomor 3,4, dan 5 sama. Dengan

demikian osazon yang terbentuk memiliki struktur yang sama

Pembentukan ester

Adanya gugus hidroksil pada karbohidrat memungkinkan terjadinya ester apabila

deireaksikan dengan asam. Monosakarida memiliki beberapa gugus OH dan dengan asam

fosfat dapat menghendakinya menghasilkan ester asam posfat. Ester yang penting dalam

tubuh kita adalah - D-glukosa-6-fosfat dan -D-fruktosa-1,6-difosfat. Kedua jenis ester ini

terjadi dari reaksi monosakarida dengan adenosintrifosfat atau ATP dengan bantuan enzim

tertentu dalam tubuh kita. Proses esterifikasi dengan asam fosfat yang berlangsung dalam

tubuh kita disebut juga proses fosforilasi. Pada glukosa dan fruktosa, gugus fosfat dapat

terikat pada atom karbon nomor 1,2,3,4 atau 6. pada -D-glukosa-6-fosfat, gugus fosfat

terikat pada nomor atyom omor 6 sedangkan pada -D-fruktosa-1,6-difosfat dua gugus

fosfat terikat pada atom karbon noomor 1 dan 6.

27

Isomerisasi

Kalau dalam larutan encer monosakarida dapat stabil, tidak demikian halnya apabila

monosakarida dilarutkan dalam basa encer. Glukosa dalam larutan basa encer akan berubah

sebagian mejadi fruktosa dan amnosa. Ketiga maonosakarida ini ada dalam keseimbangan.

Demikian pula apabila yang dilartkan itu fruktosa atau manosa, keseimbangan antara ketiga

monosakarida akan tercapai juga. Reaksi ini dikenal sebagai transformasi lobri de bruin fan

eckenstein yang berlangsung pada proses enolisasi.

Pembentukan Glikosida

Apabila glukosa direaksikan dengan metil alkohol, menghasilkan dua senyawa. Kedua

senyaw ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduanya tidak memiliki sifat aldehida.

Keadaan ini membuktikan bahwa yang menjadi pusat reaksi adalah gugus OH yang terikat

pada atom karbon nomor 1. senyawa yang terbentuk adalah suatu aserol dan disebut secara

umum glikosida. Ikatan yang terjadi antara gugus metil dengan monosakarida disebut ikatan

glikosida dan gugus OH yang bereaksi disebut gugus OH glikosidik. Metil glikosida yang

dihasilkan dari reaksi glukosa dengan metil alkohol disebut juga metil glukosida. Ada dua

senyawa yang terbentuk dari reaksi ini yaitu metil--D-glukosida atau metil--D-

glukopiranosida dan metil --D-glukosida atau metil --D-glukopiranosida.

Kedua senyawa ioni berbeda dalam hal rotasi optik, kelarutan serta sifat fisika lainnya.

Dengan hidrolisis, metil glikosida dapat diubah menjadi karbohidrat dan metil alkohol.

Glikosida banyak terdapat di alam yaitu pada tumbuhan. Bagian yang bukan karbohidrat

dalam glikosida ini dapat berupa metil alkoihol, gliserol atau lebih kompleks lagi, misalnya

sterol. Disamping itu antara sesama monosakarida dapat terjadi ikatan -glukosida--

fruktosida.

Monosakarida juga larut dalam etanol tetapi tidak larut dalam pelarut organic

(ether, chloroform, benzene).

Monosakarida dan oligosakarida serta gula alcohol memiliki rasa manis.

β – D Mannose memiliki rasa manis dan pahit.

Beberapa oligosakarida, seperti gentiobiosa, memiliki rasa pahit.

Semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air.

28

Larutannya bersifat optis aktif.

Larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut putaran disebut

mutarrotasi.

Merupakan kristal padat yang bebas larut di dalam air, tidak larut dalam pelarut

nonpolar

Monosakarida dapat diserap langsung oleh alat pencernaan

monosakaridaMempunyai rumus empiris (CH2O)n, dimana n = 3 – 8. Jumlah atom

C: triosa, tetrosa, pentosa dan hesosa

Monosakarida Tidak berwarna

Monosakarida Berasa manis

Monosakarida juga larut dalam etanol tetapi tidak larut dalam pelarut

organic (ether, chloroform, benzene).

Monosakarida dan oligosakarida serta gula alcohol memiliki rasa manis.

β – D Mannose memiliki rasa manis dan pahit. Beberapa oligosakarida,

seperti gentiobiosa, memiliki rasa pahit.

Monosakarida dapat dihidrolisis

Sifat polisakarida sukar larut dalam air, larutannya dalam air be

rupa koloid dan rasanya tidak manis, sering disebut bukan gula.

Laktosa bila hidrolisis akan menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa, karena itu

laktosa adalah suatu disakarida

Laktosa mempunyai sifat mereduksi dan merotasi

Semua monosakarida zat padat putih

Larutannya bersifat optis aktif.

Larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut putaran disebut

mutarrotasi.

Contoh larutan alfaglukosa yang baru dibuat mempunyai putaran jenis + 113`

akhirnya tetap pada + 52,7`.

umumnya disakarida memperlihatkan mutarrotasi, tetapi polisakarida tidak.

semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi.

BAB III

29

PENUTUP

Kesimpulan

1. Karbohidrat adalah polihidroksi aldehida atau keton atau senyawa yang menghasilkan

senyawa – senyawa bila dihidrolisa.

2. Terdapat tiga golongan utama karbohidrat: monosakarida, oligosakarida dan

polisakarida

3. Terdapat dua golongan monosakarida yakni aldosa dan ketosa. Kerangka

monosakarida adalah rantai karbon berikatan tunggal yang tidak bercabang. Satu

diantara atom karbon berikatan ganda terhadap suatu atom oksigen membentuk gugus

karbonil: masing – masing atom karbon lainnya berikatan dengan gugus hidroksil.

Jika gugus karbonil berada pada ujung rantai karbon, monosakarida tersebut adalah

suatu aldehida; dan disebut suatu aldosa. Jika gugus karbonil berada pada posisi

kedua, monosakarida tersebut adalah suatu keton dan disebut ketosa.

4. Konfigurasi Monosakarida yakni sistem D dan L dimana suatu monosakrida

merupakan anggota deret –D jika gugus hidroksil pada karbon kiral yang terjauh dari

karbon 1 juga terletak disebelah kanan dalam proyeksi Fischer dan Jika OH pada

karbon kiral terakhir diproyeksikan kekiri maka senyawa itu merupakam anggota

deret_L.

5. Aldehida dapat bereaksi dengan alkohol membentuk hemiasetal dan keton dapat

bereaksi dengan alcohol membentuk hemiketal.

6. Mutarotasi terjadi karena ( dalam larutan ) baik α maupun β-D-glokusa mengalami

suatu penyetimbangan lambat dengan bentuk rantai terbuka, dan dengan anomer

lainnya

7. Gugus hidroksil anomerik dan gugus hidroksil gula atau senyawa yang lain dapat

membentuk ikatan yang disebut ikatan glikosida dengan membebaskan air

30

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Kimia Organik, (Online), http://id.wikipedia.org/wiki/Kimia_organik. html,

(diakses tanggal 18 Maret 2011).

Fessenden & Fessenden. 1986. Kimia Organik Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Pine, Stanley, dkk.1988. Kimia Organik 2. Bandung : Institut Teknologi Bandung.

Sarmoko. 2010. Kimia Fisika Organik, (online), http://moko31.files.wordpress.com

/2010/kimia-fisika-organik-sarmoko.pdf.html, (diakses tanggal 18 Maret 2011).

31