KARBIDRAT Pendahuluan Kata karbohidrat berasal dari kata karbon dan air. Secara sederhana karbohidrat didefinisikan sebagai polimer gula. Karbohidrat adalah senyawa karbon yang mengandung sejumlah besar gugus hidroksil. Karbohidrat paling sederhana bisa berupa aldehid (disebut polihidroksialdehid atau aldosa) atau berupa keton (disebut polihidroksiketon atau ketosa). Berdasarkan pengertian di atas berarti diketahui bahwa karbohidrat terdiri atas atom, dan. Adapun rumus umum dari karbohidrat adalah: n( 2) n atau n 2n n Fungsi karbohidrat Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka pendek (gula merupakan sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan manusia). Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel. Klasifikasi karbohidrat Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula, ukuran dari rantai karbon, lokasi gugus karbonil (-=), serta stereokimia. Berdasarkan jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 4 golongan utama yaitu: 1. Monosakarida (terdiri atas 1 unit gula) 2. Disakarida (terdiri atas 2 unit gula) 3. ligosakarida (terdiri atas 3-10 unit gula) 4. Polisakarida (terdiri atas lebih dari 10 unit gula) Pembentukan rantai karbohidrat menggunakan ikatan glikosida.berdasarkan lokasi gugus =, monosakarida digolongkan menjadi 2 yaitu: Aldosa (berupa aldehid) dan Ketosa (berupa keton) 2 2 Aldose Ketose Klasifikasi karbohidrat menurut lokasi gugus karbonil 2 111
Berdasarkan jumlah atom pada rantai, monosakarida digolongkan menjadi: 1. Triosa (tersusun atas 3 atom ) 2. Tetrosa (tersusun atas 4 atom ) 3. Pentosa (tersusun atas 5 atom ) 4. eksosa (tersusun atas 6 atom ) 5. eptosa (tersusun atas 7 atom ) 6. ktosa (tersusun atas 3 atom ) 2 Triose 2 Tetrose Pentose eksose Monosakarida 2 2 112
2 2 D-glucose 2 D-fructose ontoh monosakarida ontoh pertama di atas (sebelah kiri) menunjukkan sebuah monosakarida triosa (memiliki 3 atom ), aldosa (berstruktur aldehid/-) sehingga dinamakan gula aldotriosa. Sedangkan contoh kedua (sebelah kanan) menunjukkan sebuah monosakarida heksosa (memiliki 6 atom ), ketosa (berstruktur keton/r--r) sehingga dinamakan gula ketoheksosa. Berdasarkan stereokimia, monosakarida terbagi menjadi beberapa golongan. Stereokimia adalah studi mengenai susunan spasial dari molekul. Salah satu bagian dari stereokimia adalah stereoisomer. Stereoisomer mengandung pengertian: 1. memiliki kesamaan order dan jenis ikatan 2. memiliki perbedaan susunan spasial 3. memiliki perbedaan properti (sifat). Enantiomer merupakan pasangan dari stereoisomer. Dalam hal ini terdapat aturan yaitu: 1. Diberi awalan D dan L 2. Keduanya merupakan gambar cermin yang tak mungkin saling tumpang tindih Gambar-gambar berikut memberikan penjelasan mengenai perbedaan susunan spasial dalam enatiomer. 113
Ilustrasi untuk enantiomer (perhatikan perbedaan susunan spasial yang ada) ontoh enantiomer dari gula triosa (perhatikan perbedaan susunan spasial yang ada) Monosakarida mengandung atom asimetris sehingga mempunyai isomeri optis. Perhatikan contoh golongan aldoheksosa, semuanya memiliki rumus molekul dan gugus fungsional yang sama. Akan tetapi, karena posisi pada atom nomor 2, 3 dan 4 berbeda, senyawanya menjadi bermacam-macam. Senyawa D glukosa dan D galaktosa, D glukosa dan D manosa, masingmasing merupakan isomeri optis, tetapi bukan merupakan bayangan cerminnya. al ini disebut diastereoisomeri. Semua contoh tersebut merupakan bentuk perputaran D (dekstro) yang berarti perputaran kearah kanan. Penetapan bentuk perputaran ini didasarkan pada arah gugus yang terikat pada atom asimetris dengan nomor atom terbesar. Apabila gugus ini mengarah ke kanan disebut bentuk D (dekstro). Jika mengarah ke kiri disebut bentuk L (levo). 114
2 D-glucose Struktur aworth Jika senyawa D glukosa dilarutkan dalam air, strukturnya akan terbentuk cincin. Struktur yang terbentuk karena adanya ikatan antara gugus karbonil dan atom asimetris dengan nomor terbesar ini dikenal sebagai siklohemiasetal. Jika posisi gugus mengarah ke bawah disebut α (alfa). Jika posisi gugus mengarah ke atas disebut (beta). Struktur ini dikemukakan oleh Sir Norman aworth. Glukosa memiliki struktur cincin dengan bentuk segi enam yang disebut piran. Maka karbohidrat yang membentuk struktur cincin segi enam disebut piranosa. Dengan cara yang sama dari senyawa D fruktosa diperoleh struktur aworth dengan bentuk incin segilima disebut furan. Karbohidrat yang membentuk struktur cincin segilima disebut furanosa. 2 L-glucose 1 ranoside 6 2 5 1 2 -D-glucopyranoside -Dglucopyranoside aworth formulations 115
` 1 2 2 3 4 5 6 2 2 5 6 4 3 2 D-fructose (linear) -D-fructofuranose 1 2 1. 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. 116
D-glukosa (perhatikan bahwa glukosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin) 2. D-fruktosa (termanis dari semua gula) Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa. 117
D-fruktosa (perhatikan bahwa fruktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin) 3. 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) 118
Perbedaan pokok antara D-glukosa dan D-galaktosa (perhatikan daerah berarsis lingkaran) 4. D-ribosa (digunakan dalam pembentukan RNA) Karena merupakan penyusun kerangka RNA maka ribosa penting artinya bagi genetika bukan merupakan sumber energi. Jika atom nomor 2 dari ribosa kehilangan atom, maka akan menjadi deoksiribosa yang merupakan penyusuna kerangka DNA. D-ribosa (perhatikan gula ini memiliki 5 atom ) 119
Disakarida-disakarida penting Beberapa disakarida penting bagi tubuh kita di antaranya adalah β-maltosa, β- laktosa serta sukrosa. 1. β-maltosa Disakarida ini tak ditemukan di alam kecuali pada kecambah padi-padian. Maltosa merupakan gabungan dari 2 molekul glukosa. β-maltosa (ikatan antara kedua monosakarida merupakan ikatan 1-4. Atom nomor 1 yang tak berikatan dengan glukosa lain dalam posisi beta) 2. β-laktosa Laktosa sering disebut sebagai gula susu. Disakarida ini tersusun atas glukosa dan galaktosa. Kita tidak dapat menggunakan galaktosa secara langsung, tetapi harus diubah menjadi glukosa. 120 β-laktosa (ikatan antara kedua monosakarida merupakan ikatan 1-4)
3. Sukrosa Sukrosa merupakan gula terbanyak yang bisa didapatkan dari tumbuhan. Tumbuhan yang banyak dimanfaatkan karena kandungan sukrosa adalah tebu dan bit. Sukrosa (berbeda dengan maltosa dan laktosa, ikatan yang menghubungkan kedua monosakarida adalah ikatan 1-2) Polisakarida-polisakarida penting Beberapa polisakarida penting bagi tubuh kita di antaranya adalah amilum (pati), glikogen dan selulosa. 1. Amilum Pati merupakan polisakarida yang berfungsi sebagai cadangan energi bagi tumbuhan. Pati merupakan polimer α-d-glukosa dengan ikatan α (1-4). Kandungan glukosa pada pati bisa mencapai 4000 unit. Ada 2 macam amilum yaitu amilosa (pati berpolimer lurus) dan amilopektin (pati berpolimer bercabang-cabang). Sebagian besar pati merupakan amilopektin. 121
Struktur molekul Amilum 2. Glikogen Glikogen merupakan polimer glukosa dengan ikatan α (1-6). Polisakarida ini merupakan cadangan energi pada hewan dan manusia yang disimpan di hati dan otot sebagai granula. Glikogen serupa dengan amilopektin. Polisakarida lain yang terbentuk dalam sel tubuh manusia atau hewan adalah glikogen. Struktur molekul glikogen 122
3. Selulosa Selulosa tersusun atas rantai glukosa dengan ikatan β (1-4). Selulosa lazim disebut sebagai serat dan merupakan polisakarida terbanyak. Selulosa sebagai polimer alam banyak digunakan sebagai bahan industri kain katun. Misalnya, pada pembuatan rayon yang digunakan sebagai sutera tiruan dari katun. Selulosa juga dapat dibuat kertas selofan yang tidak higroskopis, transparan, dan berpori. Dengan sifat yang demikian maka selofan dapat digunakan untuk pembungkus rokok. Di dalam laboratorium selulosa digunakan untuk uji tekanan osmosis. Selulosa nitrat dikenal sebagai bahan peledak. Struktur selulosa yang merupakan polimer dari glukosa Karbohidrat-karbohidrat lain Beberapa karbohidrat bergabung dengan komponen lain. Sebagai contoh adalah mukopolisakarida, suatu materi tipis, kental, menyerupai jelly dan melapisi sel. 123
Stuktur dari mukopolisakarida ontoh 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. 124
Glikoprotein Uji terhadap Karbohidrat 1. Tes Molisch Reagen Molisch terdiri dari; larutan -napthol dalam 95% etanol. Ditambahkan kedalam larutan glukosa, kemudian ditambahkan larutan asam sulfat pekat secara perlahan lahan melewati dinding tabung reaksi maka akan dihasilkan cincin berwarna ungu yang terdapat di tengah tabung reaksi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut ini: 125
Tabung kiri negativ terhadap tes Molisch, sebelah kanan positif terhadap tes Molisch 2. Reaksi ksidasi Jika larutan glukosa ditambahkan reagen Fehling A (us 4) + Fehling B (Na dan Na-K tartarat /Garam Rochell) kemudian dimasukkan kedalam penangas air maka jika positif akan dihasilkan endapan merah bata. Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi senyawa/pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan : a. Gula pereduksi b. Gula non pereduksi Kemampuan monosakarida untuk mereduksi pereaksi-pereaksi tersebut di atas didasarkan pada adanya gugus aldehid atau gugus α-hidroksi keton, dimana dengan adanya pereaksi-pereaksi tersebut gugus aldehid/ α- hidroksi keton akan teroksidasi menjadi karboksilat/keton. Semua monosakarida adalah gula pereduksi. 126 I 2 or Fehling's
ksidasi aldosa oleh pereaksi Fehling s, Benedict s atau Tohlen s membentuk asam monokarboksilat Asam Aldonat. ksidasi aldosa dengan oksidator kuat (N 3 panas) menghasilkan asam dikarboksilat karena N 3 selain mengoksidasi gugus aldehid juga mampu mengoksidasi gugus aldehid juga mampu mengoksidasi gugus 2 terminal 127
3. Reduksi karbonil dari monosakarida dapat direduksi menjadi alkohol dengan beberapa pereaksi menghasilkan alditol 128
LATIAN SAL 1. idrolisa suatu disakarida menghasilkan glukosa dan fruktosa, maka disakarida itu adalah A. laktase B. Galaktose. maltosa D. sukrosa E. Selulosa 2. Suatu senyawa karbohidrat mempunyai gugus karbonil pada atom nomor 2. Jika jumlah atom dalam rantainya ada lima buah, maka karbohidrat tersebut termasuk golongan... A. aldopentosa B. Aldoheksosa. ketopentosa D. ketoheksosa E. Ketotetrosa 3. Disakarida yang jika dihidrolisis menghasilkan 2 molekut D-glukosa adalah... A. maltosa B. Sukrosa. laktosa D. selulosa E. Glikogen 4. asil hidrolisis dari laktosa adalah A. glukosa + glukosa B. glukosa + fruktosa. galaktosa + fruktosa D. fruktosa + fruktosa E. glukosa + galaktosa 5. Jika bahan makanan yang mengandung glukosa direaksikan dengan pereaksi Fehling akan menjadi endapan merah bata. al ini disebabkan glukosa A. mengandung gugus yang dapat mengoksidasi Fehling B. mengandung gugus yang dapat mereduksi Fehling. mengandung gugus - yang dapat mengoksidasi Fehling D. mengandung gugus - yang dapat mereduksi Fehling E. mengandung gugus N2 yang bersifat basa 6. Salah satu senyawa heksosa mempunyai rumus struktur: Senyawa tersebut mempunyai nama A. glukosa B. arabinosa. fruktosa D. galaktosa E. Laktosa 7. Pereaksi yang digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional 129
aldehid dalam glukosa adalah A. pereaksi bluret B. xantho proteat. pereaksi Fehling D. kertas timbal asetat E. larutan kanji 8. Karbohidrat dalam lambung manusia akan terhidrolisis. asil hidrolisis oleh insulin tersimpan sebagai cadangan makanan yang digunakan untuk menghasilkan tenaga. Zat cadangan itu adalah A. maltosa B. Sukrosa. glukosa D. fruktosa E. Glikogen 9. Beberapa senyawa karbohidrat : 1. amilum 2. sakarosa 3. fruktosa 4. maltosa 5. laktosa Kelompok senyawa yang tergolong disakarida adalah A. 1, 2, 3 B. 1, 3, 5. 2, 4, 5 D. 2, 3, 5 E. 3, 4, 5 10. asil hidrolisis dari laktosa adalah A. glukosa + glukosa B. glukosa + fruktosa. galaktosa + fruktosa D. fruktosa + fruktosa E. glukosa + galaktosa 11. Karbohidrat yang tidak mengalami hidrolisis adalah A. glukosa B. laktosa. maltosa D. sukrosa E. selulusa 12. Struktur hemiasetal senyawa monosakarida sebagai berikut diberi nama 2 - A. D Galaktosa D. D Glukosa B. D Manosa E. L Glukosa. L - Fruktosa 13. Kertas dihidrolisa dengan menggunakan katalis asam sulfat. asil hidrolisa direaksikan dengan larutan Fehling menghasilkan endapan merah bata. asil hidrolisa kertas tersebut adalah. A. Amilosa D. Sukrosa 130
B. Glukosa E. Fruktosa. Maltosa 14. Diberikan data hasil eksperimen uji bahan makanan. Bahan makanan yang mengandung amilum adalah A. K dan M B. K dan. L dan N D. M dan E. N dan 131