Struktur Karbohidrat_Mata kuliah Biokimia

Struktur Karbohidrat_Mata kuliah Biokimia

1. STRUKTUR DAN KLASIFIKASI KARBOHIDRAT Khafsah sangadah , m.biomed .

2. Karbohidrat berasal dari kata karbo yang berarti unsur karbon (C) dan hidrat yang berarti unsur air (H2O), jadi karbohidrat berarti unsur C yang mengikat molekul H2O. Karbohidrat merupakan senyawa yang  terbentuk dari molekul karbon , hidrogen dan oksigen . Rumus umumnya dikenal dengan C x (H 2 O) n. Secara struktur , karbohidrat memiliki 4 gugus , yaitu gugus hidrogen (-H), gugus hidroksil (-OH), gugus keton (C=O) dan gugus aldehida (-CHO). Karbohidrat juga didefinisikan sebagai polihidroksi-aldehid atau polihidroksi-keton . Polihidroksi aldehida yaitu struktur karbohidrat yang tersusun atas banyak gugus hidroksi dan gugus karbonilnya barada di ujung rantai . Polihidroksi keton yaitu struktur karbohidrat   yang tesusun atas banyak gugus hidroksi dan gugus karbonilnya berada di selain ujung rantai .

3. Monosakarida adalah karbohidrat paling sederhana yang tidak dapat diuraikan lagi melalui hidrolisis . Tersusun dari 3 sampai 7 atom karbon , dan jumlah atom C menentukan jenisnya : Gula tiga karbon ( Triosa ): Gliseraldehid dan dihidroksiaseton , berperan sebagai zat antara dalam fotosintesis dan respirasi . Gula empat karbon ( Tetrosa ): Jarang ditemukan , tetapi berperan dalam proses fotosintesis dan respirasi . Gula lima karbon ( Pentosa ): Ribosa dan deoksiribosa , penyusun utama DNA dan RNA. Gula enam karbon ( Heksosa ): Glukosa dan fruktosa , sumber energi utama serta penyusun pati dan selulosa . Gula tujuh karbon ( Heptosa ): Zat antara dalam fotosintesis dan respirasi , jarang ditemukan di luar bentuk tersebut .

4. Monosakarida : Karbohidrat Paling Sederhana Monosakarida adalah aldehida atau keton yang memiliki dua atau lebih gugus hidroksi (-OH) . Monosakarida terkecil : Gliseraldehida → termasuk aldosa , mengandung gugus aldehida dan memiliki satu karbon asimetrik , sehingga terdapat dua bentuk stereoisomer : D- gliseraldehida L- gliseraldehida Dihidroksiaseton → termasuk ketosa , karena mengandung gugus keton . Kedua senyawa ini disebut triosa (gula tiga karbon ) dan menjadi dasar struktur bagi monosakarida lainnya .

5. Isomer dan Aktivitas Optik pada Monosakarida Monosakarida memiliki isomer karena adanya atom karbon asimetris (C khiral ) — karbon yang terikat pada empat gugus berbeda . Jumlah isomer ditentukan oleh rumus 2ⁿ , di mana n = jumlah atom C khiral . C khiral merupakan pusat asimetri dalam struktur molekul . Sifat aktif-optik : Monosakarida memutar bidang sinar terpolarisasi : D ( dekstro ): memutar ke kanan L ( levo ): memutar ke kiri Contoh : Gliseraldehida memiliki dua isomer optik — D- gliseraldehida dan L- gliseraldehida .

6. Semua monsakarida bersifat gula pereduksi . Sifat gula pereduksi ini disebabkan adanya gugus aldehida dan keton yang bebas , sehingga dapat mereduksi ion-ion logam,seperti tembaga (Cu) dan Perak (Ag)

7. dISAKARIDA Oligosakarida Berasal dari bahasa Yunani: oligos = beberapa , saccharum = gula. Mengandung 2–8 unit monosakarida . Berdasarkan jumlah unitnya : 2 unit → Disakarida 3 unit → Trisakarida , dan seterusnya . Disakarida Tersusun dari dua molekul monosakarida yang berikatan kovalen . Umumnya dihubungkan oleh ikatan glikosida . Ikatan Glikosida Terbentuk antara : Atom C1 ( karbon anomerik ) dari satu monosakarida dan atom O dari gugus –OH pada monosakarida lain. Stabil terhadap basa , namun terhidrolisis oleh asam . Proses: pemanasan dengan asam encer . Hasil: 1 mol disakarida → 2 mol monosakarida bebas . Nama Disakarida Asal atau Nama Umum Komponen Monosakarida Maltosa Gula gandum Glukosa + Glukosa Sukrosa Gula tebu Glukosa + Fruktosa Laktosa Gula susu Glukosa + Galaktosa

8. MALTOSA Maltosa adalah disakarida paling sederhana , hasil hidrolisis parsial amilum ( tepung ) oleh asam atau enzim ( amilase ). Tersusun atas dua residu D- glukosa yang terikat melalui ikatan glikosida . Kedua glukosa dihubungkan oleh ikatan glikosida α(1→4): Karbon C1 ( anomerik ) dari glukosa pertamaBerikatan dengan gugus –OH pada C4 glukosa kedua . Kedua residu glukosa berada dalam bentuk piranosa ( cincin 6 anggota ).Karena konfigurasi anomerik α, maltosa dilambangkan sebagai : α- D- glukopiranosil -(1→4)-D- glukosa Pembentukan:Terjadi dari pemecahan pati ( amilum ) oleh enzim amilase dalam air liur atau saluran pencernaan . Hidrolisis:Oleh enzim maltase (di usus halus ) → menghasilkan dua molekul D- glukosa.Enzim ini spesifik terhadap ikatan α(1→4).

9. SUKROSA Sukrosa adalah disakarida yang tersusun atas:1 molekul glukosa dan1 molekul fruktosa . Banyak terdapat pada tanaman tebu , bit gula, dan buah-buahan.Dalam kehidupan sehari-hari dikenal sebagai gula pasir . Kedua monosakarida dihubungkan oleh ikatan glikosida α(1→2): C1 ( karbon anomerik ) dari glukosa ( konfigurasi α) berikatan dengan C2 ( karbon anomerik ) dari fruktosa ( konfigurasi β). Karena kedua karbon anomerik saling terikat , tidak ada gugus karbonil bebas  Bukan gula pereduksi Sifat Keterangan Bukan gula pereduksi Tidak memiliki karbon anomer bebas → tidak dapat bereaksi dengan Fehling atau Benedict Aktivitas optik Memutar cahaya terpolarisasi ke kanan (dextrorotatory) Hidrolisis Menghasilkan glukosa + fruktosa Enzim penghidrolisis Sukrase ( atau invertase ) — mengubah arah putaran optik dari kanan → kiri

10. LAKTOSA Laktosa adalah disakarida utama dalam susu, terdapat pada: Air susu ibu Susu sapi Merupakan sumber energi penting bagi bayi . Struktur Tersusun atas dua monosakarida : β- D- galaktosa dan α- D- glukosa Dihubungkan oleh ikatan glikosida β(1→4)→ antara C1 ( anomerik ) dari galaktosa dan C4 dari glukosa . Sifat Keterangan Gula pereduksi Karena gugus karbonil pada C1 glukosa masih bebas Rasa Kurang manis dibanding sukrosa Kelarutan Kurang larut dalam air dibanding sukrosa

11. POLISAKARIDA Polisakarida terdiri atas rantai panjang yang mempunyai ratusan atau ribuan unit monosakarida yang membentuk rantai polimer dengan ikatan glikosidik . Polisakarida dibedakan menjadi homopolisakarida dan heteropolosakarida . Contoh dari homopolisakarida adalah pati , dan contoh dari heteropolisakarida adalah asam hialuronat .

12. SIFAT POLISAKARIDA Polisakarida tidak mempunyai rasa manis Tidak mempunyai struktur kristal . Jika pun dapat larut , maka dia hanya merupakan larutan koloidal dan tidak dapat bereduksi . Polisakarida tidak dapat diragikan . Daya kelarutan dan daya reaksinya jauh lebih kecil kemungkinannya dibandingkan dengan gula-gula lainnya Polimer tepung ( amilum ), glikogen , dan selulosa semua terdiri atas komponn D- Glukosa , tetapi sifat kimianya , fisika , dan biologinya berlainan . Ini tidak ditentukan oleh komponen-komponen alamiahnya yang sama melainkan oleh strukturnya .

13. SELULOSA Pengertian Polisakarida utama penyusun dinding sel tumbuhan . Banyak terdapat pada bagian keras tanaman seperti kulit kacang , biji kopi, buah , dan sayuran . Tidak dapat dicerna oleh tubuh manusia , tetapi berfungsi penting dalam sistem pencernaan . Fungsi dalam Pencernaan : Merangsang sekresi getah pencernaan . Menambah volume makanan , menimbulkan rasa kenyang . Memadatkan sisa zat gizi yang tidak diserap usus. Struktur Kimia Polimer tidak bercabang dari β- D- glukosa . Diikat oleh ikatan glikosida β(1→4). Tersusun membentuk rantai panjang paralel yang saling berikatan silang membentuk serabut kuat .

14. KITIN Pengertian Polisakarida struktural ekstraseluler , mirip dengan selulosa . Ditemukan dalam : Kutikula arthropoda ( serangga , kepiting , udang ) Dinding sel jamur (fungi) Dalam jumlah kecil pada moluska , spons , dan annelida . Struktur Kimia Polimer lurus tak bercabang dari N- asetil -D- glukosamin (C₆H₉O₄·NHCOCH₃)ₙ . Diikat oleh ikatan glikosida β(1→4) seperti pada selulosa . Perbedaan dengan selulosa : Pada C2 , gugus –OH digantikan oleh gugus asetamida (–NHCOCH₃) . Sifat dan Fungsi Tidak larut dalam air, pelarut organik , dan basa pekat . Larut dalam asam mineral pekat . Berfungsi sebagai penunjang dan pelindung tubuh hewan invertebrata ( insekta dan crustacea).

15. GLIKOGEN Pengertian Homopolisakarida bercabang tersusun atas unit glukosa . Ditemukan pada sel hewan , protozoa, dan bakteri . Merupakan cadangan karbohidrat utama pada hati dan otot . Jika dibutuhkan energi , glikogen diuraikan kembali menjadi glukosa . Struktur Kimia Ikatan glikosida α(1→4) membentuk rantai utama panjang . Cabang terbentuk melalui ikatan α(1→6) setiap ±8–12 residu glukosa . Struktur bercabang ini menyerupai pohon atau bola padat glukosa . Terdapat : Ujung pereduksi (reducing end) → hanya satu per molekul Ujung non- pereduksi → banyak , tempat penambahan / pemecahan glukosa Fungsi Cadangan energi jangka pendek untuk tubuh . Hati : menjaga kadar glukosa darah . Otot : sumber energi saat aktivitas fisik . Dapat disintesis kembali dengan cepat dari glukosa setelah digunakan .

16. PATI Pengertian Polisakarida cadangan energi pada tumbuhan . Tersusun atas polimer α- D- glukosa dengan ikatan α(1→4) dan sebagian α(1→6) . Dapat mengandung hingga ±4000 unit glukosa . Jenis Struktur Ciri Amilosa Rantai lurus (α(1→4)) Larut sebagian, membentuk heliks Amilopektin Rantai bercabang ( α(1→4) & α(1→6)) Tidak larut , membentuk gel Sebagian besar pati dalam tumbuhan berupa amilopektin . Sifat Fisik & Kimia Tidak manis , tidak larut dalam air dingin , tetapi membentuk sol/ jel dalam air panas . Kekentalan dan sifat gel dimanfaatkan untuk mengatur tekstur makanan . Dihidrolisis oleh enzim amilase menjadi maltosa dan glukosa . Dalam tanaman , pati tersimpan dalam granula di biji , umbi , dan daun .

17. PATI

18. Amilum vs amilopektin Aspek Amilosa Amilopektin Struktur Rantai lurus (linier) Rantai bercabang Jenis ikatan Ikatan α(1→4) Ikatan α(1→4) pada rantai utama dan α(1→6) pada titik cabang Kandungan dalam pati ±20–30% ±70–80% Bentuk molekul Heliks panjang Struktur bercabang seperti pohon Kelarutan dalam air Sedikit larut Tidak larut Sifat gelatinisasi Kurang kental Lebih mudah membentuk gel Reaksi dengan iodin (uji pati) Biru tua Ungu kemerahan Contoh fungsi Cadangan energi jangka panjang Cadangan energi cepat digunakan

19. ASAM HIALURONAT Jenis: Heteropolisakarida bercabang Tersusun dari : N- asetilglukosamin ( GlcNAc ) Asam glukuronat ( GlcA ) Jenis ikatan : Dalam satuan disakarida : ikatan β(1→3) Antar disakarida : ikatan β(1→4) Lokasi dalam tubuh : Cairan sinovial ( pelumas sendi ) Vitreous humor ( cairan mata ) Jaringan ikat dan kulit Fungsi utama : Memberi pelumasan dan elastisitas pada jaringan Menjaga kelembapan dan struktur seluler Berperan dalam penyembuhan luka dan peremajaan kulit