KARBOHIDRAT

TUGAS INDIVIDU KARBOHIDRAT & ENZIM Di susun oleh :Shinta selviana123020011Untuk tugas : BIOKIMIA PANGANKARBOHIDRATSusunan KimiaMolekul KH (sakarida) : atom C, H, O H2O, C6H12O6, C22H22O11 (sukrosa)Bukan KH : C2H4O2 (asam asetat/hidroksiasetaldehida) CH2O atau HCHO (formaldehida)

Harus dilihat rumus empiris & rumus strukturnya !

PendahuluanBahan makanan (beras, sagu, jagung, singkong)KH sbg amilum/patiBuah-buahan, maduKH sbg gulaKayu, serat kapas KH sbg selulosaBatang tebu ?Hasil metabolisme KH : glukosa dalam darah, glikogen : KH yg disintesis dalam hati & digunakan oleh sel pd jaringan otot sbg sumber energi 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 glukosa StrukturBerdasar gugus fungsi : polihidroksialdehida atau polihidroksiketon serta senyawa yg menghasilkannya pada proses hidrolisisSenyawa yg termasuk KH terdapat gugus fungsi OH, aldehida, ketonRumus Fischer : molekul KH terbentuk dari rantai atom C & tiap atom C mengikat atom / gugus tttatom C mengikat 4 atom dg tiap sudut 109o tetrahedron dg atom C sbg pusatnya Bila C mengikat 4 atom/gugus yg berlainan : atom C asimetrik / tidak simetrikStruktur senyawa yg membentuk bayangan cermin senyawa semula : pasangan enansiomerRumus proyeksi B B

A CDD C A

E E CHO CHO

H COHHO C H

CH2OH CH2OH (+) gliseraldehida

Rumus struktur gliseraldehida punya titik lebur & kelarutan dalam air yg sama, perbedaan sifat pada pemutaran bidang getar cahaya terpolarisasi / rotasi optikSenyawa yg dpt menyebabkan rotasi optik : aktivitas optikisomer optikEnansiomer yg memutar chy terpolarisasi ke kanan diberi tanda (+) atau d (dekstro); yg memutar ke kiri diberi tanda (-) atau l (levo)

Besarnya sudut putar/rotasi () tgt jenis senyawa, suhu, panjang gelombang chy terpolarisasi & banyaknya molekul pada jalan yg dilaluiRotasi spesifik : rotasi yg dihasilkan 1 gr senyawa dlm 1 ml larutan dlm suatu sel sepanjang 1 dm pd suhu & panjang gelombang yg ditentukan (589,3 mu atau 5893 A ~ garis D natrium, 20)

[]20 = D 1 x c

[]20 = rotasi spesifik menggunakan chy D natrium pada suhu 20 D = sudut rotasi yg diamati pada polarimeter l = panjang sel dalam dm c = konsentrasi larutan dalam gr/ml Harga rotasi spesifik KH pada 20 dg sinar natrium___________________________________________________D fruktosa- 92,4sukrosa+ 66,5D galaktosa+ 80,2maltosa+ 130,4L arabinosa+ 104,5gula invert- 19,8D manosa+ 14,2dekstrin+ 195D arabinosa- 105amilum+ 196 lebihD xilosa+ 18,8glikogen+ 196 197___________________________________________________

CHOCHOCHO

HC OH HC OH HOC H

CH2OH HC OH HC OH

CH2OHCH2OH

D (+) gliseraldehidaD (-) eritrosaD (+) treosa

CHO CHOCHO

HO CH H C OH HOC H

CH2OH HO C H HOC H

CH2OHCH2OH

L (-) gliseraldehidaL (+) eritrosaL (-) treosaCatatan : D (+) gliseraldehida ~ R (+) gliseraldehida L (-) gliseraldehida ~ S (-) gliseraldehida R (rectus = kanan) S (sinister = kiri)Rumus HaworthJika kristal glukosa murni dilarutkan dlm air maka larutannya akan memutar cahaya terpolarisasi ke arah kanan. Namun bila dibiarkan, terlihat sudut putaran berubah menjadi makin kecil hingga tetap MUTAROTASI : perubahan rotasi / putaranExp.OOH

RCH + HO - R RCOR

Haldehidaalkoholhemiasetal

Sir Walter Norman Haworth (1883-1950) ahli kimia Inggris mengusulkan rumus struktur KH : bentuk cincin FURAN atau PIRANOO

furan piran CH2OHCH2OH CH2OH

C OC OC O H H H H OHC C C CH O C CHO OH H OH HO OH H HO OH H H C C C C C C H OH H OH H OH

D-glukosaD-glukosa-D-glukosa

HCH2OHOHOH H HHOOH H OH Bentuk kursiRumus FischerRumus Haworth

CHO HC OH

H C OH H C OH

HO C H HO C H O CH2OH

H C OH H C OH C O H H OHH C OH H C C C HO OH H H CH2OH CH2OH C C H OH

D-glukosa -glukosa -D-glukosa / -D-glukopiranosaPenggolongan KHMonosakarida : molekul tdr bbrp atom C & tdk dpt diuraikan scr hidrolisis mjd KH lain (exp. gliseraldehida & dihidroksiaseton) Monosakarida dg 4 atom C : tetrosa (C4H8O4) exp. D-eritrosa, D-eritrulosa Monosakarida dg 5 atom C : pentosa (C5H10O5) exp. D-ribosa, D-ribulosa Glukosa / aldoheksosa / dekstrosa, tdp dlm buah-buahan, madu, glokosa darah manusia (70-100 ml tiap 100 ml darah) Dlm fotosintesis, glukosa yg terbentuk digunakan u/ pembentukan amilum atau selulosa n C6H12O6(C6H10O5)n + n H2O glukosa amilum

Fruktosa : ketoheksosa yg mempunyai sifat memutar chy terpolarisasi ke kiri, shg disebut juga levulosa, tdp pada madu lebah, lebih manis daripada glukosa, gula tebu/sukrosa Fruktosa + glukosa = sukrosa (berasal dari tebu / bit) Penggolongan KH Galaktosa + glukosa = laktosa (gula dalam susu) Galaktosa kurang manis dibanding glukosan& kurang larut dalam air, serta punya sifat memutar bidang chy terpolirasi ke kanan

Pentosa, exp. arabinosa, xilosa, ribosa, 2-deoksiribosa (Ke-4 pentosa tsb / aldopentosa tdk tdp bebas di alam) Arabinosa dari gom arab dg hidrolisis; xilosa dari hidrolisis jerami/kayu/urine manusia yg mengalami kelainan metabolisme KH (pentosuria); ribosa & deoksiribosa mrp komponen asam nukleat

Oligosakarida : gabungan bbrp monosakarida Oligosakarida yg paling banyak di alam ialah disakarida

Sukrosa, gula yg kita kenal sehari-hari (baik yg berasal dari tebu, bit, nanas, wortel. Mll hidrolisis, sukrosaglukosa + fruktosa gula invert Rotasi spesifik fruktosa (ke kiri) > glukosa (ke kanan) shg tjd putaran dari kanan ke kiri INVERSI Penggolongan KHLaktosa, mll hidrolisis mjd D-galaktosa & D-glukosa disakarida Dalam susu disebut gula susu

Maltosa, disakarida yg terbentuk dari 2 molekul glukosa Hidrolisis amilum enzim amilase maltosa enzim maltase glukosaTingkat rasa manis bbrp KH Fruktosa Gula invert Sukrosa Glukosa Xilosa Maltosa Galaktosa Laktosa Penggolongan KHRafinosa, trisakarida tdr 3 molekul monosakarida yg berikatan (galaktosa-glukosa-fruktosa), tdp dlm bit & biji kapas

galaktosa-glukosa-fruktosa H+ galaktosa-glukosa + fruktosa (rafinosa) H2O (melibiosa)

rafinosa H2O melibiosa + fruktosa sukrase

rafinosa H2O galaktosa + sukrosa maltase

Stakiosa, tetrasakarida tdr 2 molekul galaktosa, 1 molekul glukosa & 1 molekul fruktosagalaktosa-galaktosa-glukosa-fruktosa galaktosa-galaktosa-glukosa + fruktosa (stakiosa) (monotriosa)

Penggolongan KHPolisakarida, umumnya bermolekul besar & lebih kompleks daripada mono & oligosakaridaPolosakarida yg tdr atas 1 macam monosakarida saja : HOMOPOLISAKARIDA, sedangkan yg mengandung senyawa lain : HETEROPOLISAKARIDAUmumnya polisakarida berupa senyawa putih, tdk berbentuk kristal, tdk mempunyai rasa manis & tdk punya sifat mereduksi, larut dalam air dlm bentuk koloid (exp. amilum, glikogen, desktrin & selulosa)

Amilum, disebut juga pati (tdp pada umbi, daun, batang & biji-bijian). Amilum tdr dari 2 macam polisakarida (polimer dari glukosa) : amilosa (20-28%) & amilopektinAmilosa : 250-300 unit D-glukosa + ikatan 1,4-glikosidikAmilopektin : 1000 unit D-glukosa + ikatan 1,4-glikosidik & 1,6-glikosidikButir pati tdk larut dalam air dingin, bila suspensi dlm air dipanaskan tjd larutan koloid yg kental (+) lar. Iodiumwarna biru (tjd senyawa o/ amilosa) / warna ungu/merah lembayung (tjd senyawa o/ amilopektin)Amilum enzim amilase maltosa

Penggolongan KHGlikogen, tdp dalam hati & otot. Glukosa darah diubah jadi glikogen (sebaliknya)Glikogen tdp pada kerang & rumput lautGlikogen yg terlarut dlm air, diendapkan dg (+) etanol serbuk putihGlikogen + iodium warna merah

Dekstrin, pd reaksi hidrolisis parsial, amilum dekstrin (sebelum terbentuk maltosa). Banyak digunakan sbg perekat

Sellulosa, tdp dlm tumbuhan sbg bhn pembentuk dinding sel, serat kapas, berguna memperlancar pencernaan makanan

Mukopolisakarida, heteropolisakarida (polisakarida yg tdr 2 jenis derivat monosakarida)Derivat monosakarida : gula amino & asam uronatHeparin (senyawa anti koagulan darah)

Sifat KimiaBerhubungan dg gugus fungsi (gugus OH, aldehida & keton)(1) Sifat MereduksiMonosakarida & disakarida dapat mereduksi pada suasana BASA, Sifat reduktor u/ identifikasi KH & analisis kuantitatifSifat mereduksi krn aldehida / keton bebas dlm KH(2) Pembentukan FurfuralDlm lar. asam encer yg dipanaskan, monosakarida masih bersifat stabil . Bila dipanaskan dg asam kuat pekat, monosakarida berubah mjd furfural / derivatnya, mll reaksi dehidrasi / pelepasan molekul air dari senyawa(3) Pembentukan OsazonKH (punya gugus aldehida/keton bebas) + fenilhidrazin osazon (kristal & ttk lebur spesifik)(4) Pembentukan EsterGugus hidroksil KH+ asam esterMonosakarida + ATP D-glukosa-6-fosfat & D-fruktosa-1,6-difosfatProses esterifikasi dg asam fosfat dlm tubuh : proses FOSFORILASI

Sifat Kimia(5) IsomerasiMonosakarida + basa encer tidak stabil (glukosa + basa encer fruktosa + manosa) Keadaan keseimbangan antara glukosa, fruktosa & manosa TRANFORMASI LOBRY DE BRUIN VAN ECKENSTEIN (mll proses enolisasi)(6) Pembentukan GlikosidaGlukosa + metilalkoholsenyawa asetal (GLIKOSIDA) yaitu gugus metil + monosakarida & gugus OH yg bereaksi (gugus OH GLIKOSIDIK)

Derivat KHAsam-asamMonosakarida punya gugus fungsi oksidasi gugus karboksilat(exp. asam glukonat, asam glukarat, asam glukuronat)DETOKSIKASI : asam glukuronat + racun dikeluarkan dari tubuh mll urineAsam askorbat (vitamin C) jeruk, advokat, apel, kentang, kolGula amino, D-glukosamina, D-galaktosamina, D-manosaminaAlkohol, baik gugus aldehida / keton pd monosakarida reduksi alkohol(exp. dari glukosa mjd sorbitol, dari manosa mjd manitol, dari fruktosa mjd manitol + sorbitol)Enzim Pokok bahasanDefinisi umumBagian penting dari enzimKlasifikasi EnzimBagaimana enzim bekerjaHubungan enzim dng substratHubungan enzim dng inhibitorFaktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzimKinetika enzim

Definisi UmumDlm system biologi reaksi kimia selalu memerlukan katalis. Tanpa katalis sangat lama shg diperlukan Enzim yg berfungsi sbg biokatalisatorprotein yang berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan jalan menurunkan tenaga aktivasi dan tidak mengubah kesetimbangan reaksi, serta bersifat sangat spesifik.

Enzim tidak ikut bereaksi dgn substrat atau produknya

Aktifitas dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhan organisme itu sendiri Contoh : enzim yg mengkatalisis reaksi pertama pada suatu siklus biosintesis biasanya di hambat oleh produk akhirnya(feedback inhibition)

bbrp enzim disintesis dlm btk tidak aktif. Dan akan diaktifkan oleh kondisi dan waktu yang sesuai (enzim allosterik) . prekursor yg tidak aktif disebut zymogen

Katalis yg paling efisien mampu mempercepat reaksi 1020 kali lbh cepatEnzim bersifat sangat spesifik, baik jenis reaksi maupun substratnya ,

Tiga sifat utama enzim :Kemampuan katalitiknyaSpesifisitasKemampuan untuk diatur (regulasi)

Bagian-bagian enzimKita mengenal istilah:HoloenzimApoenzim/ apoproteinGugus prostetik KoenzimKofaktor

Bagian-bagian enzim (lanjutan)Seperti halnya protein lain, enzim memiliki BM antara 12,000 1 juta kdBeberapa enzim tidak membutuhkan molekul kimiawi lain untuk aktifitasnya, beberapa membutuhkan kofaktor / koenzimKofaktor ion-ion inorganik yg dibutuhkan enzim untuk melakukan fungsinyaKoenzim molekul organik (komplek) yang dibutuhkan enziim untuk melakukan fungsinya

Koenzim atau kofaktor yang terikat sangat kuat bahkan terikat dengan ikatan kovalen dengan enzim gugus prostetikEnzim aktif lengkap dengan semua komponennya holoenzimBagian yang terdiri dari protein saja pada suatu enzim Apoenzim / apoproteinFungsi koenzim adalah sebagai karier sementara dari gugus fungsional yg berperan dalam reaksi ensimatis tersebut.Klasifikasi enzim1. Oksido reduktase Pemindahan elektron2.Transferase Pemindahan ggs fungsional

3.Hidrolase Reaksi hidrolisis(pemindahan ggs fungsional ke air) 4. Liase Pemindahan ggs ke ikatan ganda5. Isomerase Pemindahan ggs di dalam mo lekul menghasilkan isomer6. Ligase Pembentukan ikatan C-C, C-S C-O dan C-N

Bagaimana enzim bekerjaReaksi tanpa enzim:LambatMembutuhkan suhu yang tinggi Tekanan yang tinggiReaksi enzimatisEnzim memberikan suatu lingkungan yg spesifik di dalam sisi aktifnya, sehingga reaksi secara energetik dapat lebih mudah terjadi

Perbedaan antara energi reaktan (fase awal) dgn energi produk (fase akhir) selisih energi bebas standar (G)

Enzim mempercepat reaksi tetapi tidak mengubah keseimbangan reaksi atau G Kesetimbangan reaksi antara Reaktan dan produk mencerminkan perbedaan energi bebas pada fase awal

Kecepatan reaksi tergantung energi aktifasi G suatu pasokan energi dibutuhkan untuk mengawali suatu reaksi Energi aktifasi untuk reaksi yg dikatalis dengan ensim lebih rendah dr reaksi tanpa ensimGlukosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O G = -2880 kJ/mol

Enzim penting untuk menurunkan energi aktifasi untuk memulai suatu reaksi Enzim mengikat substrat menciptakan jalan reaksi yg berbeda yg mempunyai fase transisi lebih rendah dbanding reaksi tanpa enzimInti dr reaksi katalisis ikatan yg spesifik pd fase transisi

Substrat terikat interaksi nonkovalen E + S ES EP E + P

Kekuatan enzim dlm mengkatalisis suatu reaksi kemampuan enzim membawa substrat bersama-sama pd orientasi yang tepat untuk terjadinya suatu reaksi

Substrat terikat pd sisi aktif yi cekukan pd protein yg berisi asam amino yg penting untuk tjdnya suatu reaksi kimia

Karakteristik sisi aktif enzim merupakan bagian kecil dari enzim (Mengapa enzim harus memiliki ukuran besar?)sisi aktif merupakan suatu cekukan yang bersifat 3 dimensi. memberikan linkungan mikro yg sesuai utk terjadinya suatu reaksi kimiasubstrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi / ikatan yang lemah. Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asam amino yg menyusun sisi aktif suatu enzim

Gambar sisi aktif ensim dan asam amino yang terlibat

Sisi aktif mempunyai 2 bagian yg penting:Bagian yang mengenal substrat dan kemudian mengikatnyaBagian yang mengkatalisis reaksi, setelah substrat diikat oleh enzim

Asam amino yang membentuk kedua bagian tersebut tidak harus berdekatan dalam urutan secara linear, tetapi dalam konformasi 3D mereka berdekatan

Teori untuk menjelaskan kerja enzim:Lock and Key analogyEnzim memiliki struktur sisi spesifik yang cocok dengan substrat.Mampu menerangkan spesifitas ensim ttp tidak dapat menerangkan stabilitas fase transisi ensimInduced Fit theorymempertimbangkan fleksibilitas protein, sehingga pengikatan suatu substrat pada enzim menyebabkan sisi aktif mengubah konformasinya sehingga cocok dgn substratnya. dpt menerangkan fase transisi ES komplek

Lock and key model

Induced Fit model

Faktor-faktor yg mempengaruhi kerja enzim pH setiap enzim mempunyai pH optimum utk bekerja. contoh : pepsin pH 2, amylase pH 7.0Temperatur setiap kenaikan suhu 10C (sampai 40C), kecepatan reaksi naik 2 x lipatnya dan reaksi terhambat dan berhenti pada 60C. Mengapa?[S] dan atau [E] K-1 + K2 = Km konstanta Michaelis K2 Vmax [S]V = Persamaan Michaelis-Menten Km + [S]

Ketika kondisi diatur sehingga [S] = Km maka

Vmax [S] V = dan V = Vmax / 2 [S] + [S]

Lineweaver-Burk double reciprocal plot

Y = m x + bPenghambatan Reaksi EnzimatisKerja enzim dapat dihambat secara reversible atau irreversible Irreversible pembentukan atau pemecahan ikatan kovalen dalam enzimReversible suatu senyawa dapat terikat dan kemudian dpt lepas kembali

Reversible inhibitor ini dpt dibagi :competitivenon-competitiveun-competitive

penghambatan competitiveinhibitor bersaing dgn substrat untuk terikat pd sisi aktifBiasanya inhibitor berupa senyawa yg menyerupai substratnya, & mengikat enzim membentuk komplek EIkrn terikat scr reversible penghambatan nya bias, yaitu ketika ditambah substrat maka penghambatan berkurang

penghambatan non-competitiveinhibitor terikat pada sisi lain dari enzim (bkn sisi aktif)jadi tidak memblok pembtkan enzim-substrat komplekEnzim mjd tidak aktif ketika inhibitor terikat walau enzim mengikat substratInhibitor mengurangi konsentrasi enzim yg aktif, sehingga mempengaruhi Vmax nya

Penghambatan un-competitiveTerikat pd sisi selain sisi aktif enzimBerbeda dgn non-competitive inhibitor ini hanya terikat pd ES komplekSehingga tidak terikat pd enzim bebas Vmax berubah, dan Km juga berubah

Enzim allosterik Enzim allosterik mengalami perubahan konformasi sebagai respon terhadap pengikatan modulator efektor

Allosterik enzim biasanya lebih komplek dari non allosterik enzim, memiliki sub unit lebih dari satu

Memiliki satu atau lebih sisi allosterik / regulator untuk mengikat modulator.Seperti halnya substrat, setiap regulator memiliki sisi pengikatan yang berbedaUntuk enzim homotropik sisi aktif dan sisi regulator sama

Peranana Enzim1. Penyelidikan reaksi-reaksi metabolik dan pengaturannya2. Sebagai katalisator dalam industri yg mensintesis hormon/antibiotik3. Membantu dlm menegakkan diagnosa krn kadar enzim pd keadaan patologik tertentu dpt mengalami perub yg nyata dlm darah ataupun jaringan, penyakit genetik (endonuklease retriksi)*. 4. Dalam pengolahan pangan, pertanian, peternakan dan pd akv. Sehari-hari dirumah

Pembagian Enzim berdasarkan lokasinyaEnzim plasma fungsional: Enzim atau proenzim tertentu terdapat sepanjang waktu dlm sirkulasi individu normal, substrat juga terdapat dlm sirkulasi dan melakukan fungsi fisiologis dlm darah Contoh: Lipoprotein lipase, pseudokolinesterse, proenzim bekuan darah dan lisis bekuan darah umumnya disintesis dlm hati, konsentrasi dlm darah sama atau lebih tinggi dibandingkan dlm jaringanEnzim plasma non fungsional:Tidak melakukan fungsi fisiologis dlm darahSubstrat sering tdk ada dlm plasmaKonsentrasi dlm darah individu normal berjutakali lebih rendah dibanding dlm jaringan

specific activity is the amount of product formed by an enzyme in a given amount of time under given conditions per milligram of enzyme. The rate of a reaction is the concentration of substrate disappearing (or product produced) per unit time (mol L 1s 1)The enzyme activity is the moles converted per unit time (rate reaction volume). Enzyme activity is a measure of quantity of enzyme present. The SI unit is the katal, 1 katal = 1 mol s-1, but this is an excessively large unit. A more practical value is 1 enzyme unit (EU) = 1 mol min-1 ( = micro, x 10-6).The specific activity is the moles converted per unit time per unit mass of enzyme (enzyme activity / actual mass of enzyme present). The SI units are katal kg-1, but more practical units are mol mg-1 min-1. Specific activity is a measure of enzyme efficiency, usually constant for a pure enzyme.If the specific activity of 100% pure enzyme is known, then an impure sample will have a lower specific activity, allowing purity to be calculated.The % purity is 100% (specific activity of enzyme sample / specific activity of pure enzyme). The impure sample has lower specific activity because some of the mass is not actually enzyme.LOKASI ENZIMDalam sel hati: Enzim-enzim glikolisis terletak dlm sitoplasmaEnzim-enzim siklus asam sitrat terdapat dalam mitokondriaDalam sel pankreas, lambung dan salivaIsozim : enzim yg mengkatalisa rx yg samaTetapi sufat fisika dan kimia protein menunjukkan perbedaan yg bermakna