CARBOHYDRATES Carbohydrates consist of the elements carbon C

CARBOHYDRATES

Carbohydrates consist of the elements carbon ( C ), hydrogen ( H ) and oxygen ( O ) with a ratio of hydrogen twice that of carbon and oxygen • Karbohidrat terdiri dari unsur karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O) dengan rasio hidrogen dua kali lipat dari karbon dan oksigen. • Carbohydrates include sugars, starches, cellulose and many other compounds found in living organisms

• Semua karbohidrat berasal dari tumbuhan. Melalui fotosintesis, klorofil tanaman dengan bantuan sinar matahari mampu membentuk karbohidrat dari karbondioksida (CO 2) berasal dari udara dan air (H 2 O) dari tanah. • Karbohidrat yang dihasilkan adalah karbohidrat sederhana glukosa. Di samping itu dihasilkan oksigen (O 2) yang lepas di udara.

Sinar matahari klorofil 6 CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 karbohidrat

STRUKTUR KIMIA - KARBOHIDRAT Karbohidrat merupakan persenyawaan antara karbon, hidrogen dan oksigen yang terbentuk di alam dengan rumus umum (CH 2 O)n. Cn(H 2 O)n atau Cn. H 2 n. On Berdasarkan jumlah monomer pembentuk suatu karbohidrat maka dapat dibagi atas tiga golongan besar yaitu monosakarida, disakarida dan polisakarida

Sumber Karbohidrat • Sumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-umbian, kacang-kacang kering, dan gula. Hasil olah bahan-bahan ini adalah bihun, mie, roti, tepung-tepungan, selai, sirup, dan sebagainya • Sebagian besar sayur dan buah tidak banyak mengandung karbohidrat. • Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali mengandung karbohidrat. • Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, dan sagu.

Monosaccharides • In their basic form, carbohydrates are simple sugars or monosaccharides • These simple sugars can combine with each other to form more complex carbohydrates • The combination of two simple sugars is a disaccharide • Carbohydrates consisting of two to ten simple sugars are called oligosaccharides, and those with a larger number are called polysaccharides

• Monosakarida merupakan molekul karbohidrat yang tidak dapat dipecah menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi. • Glukosa, fruktosa dan galaktosa merupakan beberapa jenis karbohidrat yang termasuk ke dalam kelompok monosakarida.

Berdasarkan jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 4 golongan utama yaitu: 1. 2. 3. 4. Monosakarida (terdiri atas 1 unit gula) Disakarida (terdiri atas 2 unit gula) Oligosakarida (terdiri atas 3 -10 unit gula) Polisakarida (terdiri atas lebih dari 10 unit gula) Pembentukan rantai karbohidrat menggunakan ikatan glikosida.

Sugars/Gula • Sugars are white crystalline carbohydrates that are soluble in water and generally have a sweet taste • Monosaccharides are simple sugars • Many saccharide structures differ only in the orientation of the hydroxyl groups ( -OH ) Banyak struktur sakarida hanya berbeda dalam orientasi kelompok hidroksil (-OH).

Klasifikasi Monosakarida berdasarkan jumlah karbon Number of Carbons Category Name Examples 4 Tetrose/ Tetrose Erythrose, Threose 5 Arabinose, Ribulose, Pentose/ Pentosa Xylose, Xylulose, Lyxose 6 Allose, Altrose, Fructose, Galactose, Glucose, Gulose, Idose, Hexose/ Heksosa Mannose, Sorbose, Talose, Tagatose , 7 Heptose /Heptosa Sedoheptulose

• This slight structural difference makes a big difference in the biochemical properties, organoleptic properties (eg, taste), and in the physical properties such as melting point and Specific Rotation (how polarized light is distorted) • Perbedaan struktural membuat perbedaan besar dalam sifat biokimia, sifat organoleptik (misalnya, rasa), dan sifat fisik seperti titik leleh dan Rotasi Tertentu (bagaimana cahaya terpolarisasi terdistorsi)

• A chain-form monosaccharide that has a carbonyl group ( C=O ) on an end carbon forming an aldehyde group ( -CHO ) is classified as an aldose • bentuk rantai monosakarida yang memiliki gugus karbonil (C = O) pada akhir karbon membentuk kelompok aldehid (-CHO) diklasifikasikan sebagai sebuah aldosa.

When the carbonyl group is on an inner atom forming a ketone, it is classified as a ketose. Tetroses D -Erythrose D -Threose

Pentosa D -Ribose D -Arabinose D -Xylose D -Lyxose

Heksosa • Hexoses, such as the ones illustrated here, have the molecular formula C 6 H 12 O 6. German chemist Emil Fischer (1852 -1919) identified the stereoisomers for these aldohexoses in 1894. • Heksosa, seperti yang digambarkan di sini, memiliki rumus molekul C 6 H 12 O 6. kimiawan Jerman Emil Fischer (1852 -1919) mengidentifikasi stereoisomer untuk aldoheksosa ini pada tahun 1894.

D -Allose D -Altrose D -Glucose D -Mannose

• Glucose , also called dextrose , is the most widely distributed sugar in the plant and animal kingdoms and it is the sugar present in blood as "blood sugar". • Fructose, also called levulose or "fruit sugar“

Heptoses • Sedoheptulose has the same structure as fructose, but it has one extra carbon D-Sedoheptulose

Disaccharides • Disaccharides consist of two simple sugars Disaccharide Description sucrose common table sugar maltose product of starch hydrolysis trehalose found in fungi lactose main sugar in milk melibiose found in legumes

Sucrose

Lactose

Maltose

• Sukrosa, juga disebut saccharose, adalah gula biasa halus dari tebu • Lactose has a molecular structure consisting of galactose and glucose. • It is of interest because it is associated with lactose intolerance which is the intestinal distress caused by a deficiency of lactase, an intestinal enzyme needed to absorb and digest lactose in milk

• Undigested lactose ferments in the colon and causes abdominal pain, bloating, gas, and diarrhea. • Maltose consists of two α- D -glucose molecules with the alpha bond at carbon 1 of one molecule attached to the oxygen at carbon 4 of the second molecule. • Maltosa terdiri dari dua-D-molekul glukosa dengan ikatan α alpha pada karbon 1 dari satu molekul oksigen melekat pada karbon 4 dari molekul kedua.

Trisaccharides • Raffinose, also called melitose, is a trisaccharide that is widely found in legumes and cruciferous vegetables, including beans, peas, cabbage, brussels sprouts, and broccoli

Raffinose

Polisakarida • Many polysaccharides, unlike sugars, are insoluble in water • The polysaccharides described below play important roles in nutrition, biology, or food preparation

Starch/Pati • Starch is the major form of stored carbohydrate in plants • Starch is composed of a mixture of two substances: amylose , an essentially linear polysaccharide, and amylopectin , a highly branched polysaccharide • Pati terdiri dari campuran dua zat: amilosa, sebuah polisakarida linier dasarnya, dan amilopektin, sebuah polisakarida bercabang tinggi

• Natural starches contain 10 -20% amylose and 80 -90% amylopectin. • Alam mengandung pati amilosa 10 -20% dan 80 -90% amilopektin.

• Amylose molecules consist typically of 200 to 20, 000 glucose units which form a helix as a result of the bond angles between the glucose units • molekul amilosa biasanya terdiri dari 200 menjadi 20. 000 unit glukosa yang membentuk heliks sebagai hasil dari sudut ikatan antara unit glukosa. Amylose / Amilosa

• Amylopectin differs from amylose in being highly branched • Amilopektin berbeda dengan amilosa yang sangat bercabang.

• Starches are transformed into many commercial products by hydrolysis using acids or enzymes as catalysts • Pati diubah menjadi produk komersial banyak dengan hidrolisis menggunakan asam atau enzim sebagai katalis

Glikogen • Glucose is stored as glycogen in animal tissues by the process of glycogenesis • When glucose cannot be stored as glycogen or used immediately for energy, it is converted to fat • Fungsi utama karbohidrat adalah sebagai sumber biokalori dalam bahan makanan

• Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan seperti rasa, warna dan tekstur. Sedangkan fungsi karbohidrat di dalam tubuh adalah: 1. Fungsi utamanya sebagai sumber energi ( 1 gram karbohidrat menghasilkan 4 kalori ) bagi kebutuhan sel-sel jaringan tubuh. Sebagian dari karbohidrat diubah langsung menjadi energi untuk aktifitas tubuh, dan sebagian lagi disimpan dalam bentuk glikogen di hati dan otot. Ada beberapa jaringan tubuh seperti sistem syaraf dan eritrosit hanya dapat menggunakan energi yang berasal dari karbohidrat saja dan sebagian diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan sebagai cadangan energi di dalam jaringan lemak.

2. Kebutuhan tubuh akan energi merupakan prioritas pertama, bila karbohidrat yang dikonsumsi tidak mencukupi untuk kebutuhan energi tubuh dan jika tidak cukup terdapat lemak di dalam makanan atau cadangan lemak yang disimpan di dalam tubuh, maka protein akan menggantikan fungsi karbohidrat sebagai penghasil energi. Dengan demikian protein akan meninggalkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun. Apabila keadaan ini berlangsung terus-menerus, maka keadaan kekurangan energi dan protein (KEP) tidak dapat dihindari lagi.

3. Membantu metabolisme lemak dan protein, dengan demikian dapat mencegah terjadinya ketosis dan pemecahan protein yang berlebihan. 4. Di dalam hepar berfungsi untuk detoksifikasi zatzat toksik tertentu. 5. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai fungsi khusus di dalam tubuh. Laktosa misalnya berfungsi membantu penyerapan kalsium. Ribosa merupakan komponen yang penting dalam asam nukleat. 6. Selain itu beberapa golongan karbohidrat yang tidak dapat dicerna, mengandung serat (dietary fiber) berguna untuk pencernaan, seperti selulosa, pektin dan lignin.

Pencernaan dan Metabolisme Karbohidrat • Tujuan akhir pencernaan dan absorpsi karbohidrat adalah mengubah karbohidrat menjadi ikatan-ikatan lebih kecil, terutama berupa glukosa dan fruktosa, sehingga dapat diserap oleh pembuluh darah melalui dinding usus halus. • Pencernaan karbohidrat kompleks dimulai di mulut dan berakhir di usus halus.

Mulut • Pencernaan karbohidrat dimulai di mulut. Bola makanan yang diperoleh setelah makanan dikunyah bercampur dengan ludah yang mengandung enzim amilase (sebelumnya dikenal sebagai ptialin). • Amilase menghidrolisis pati atau amilum menjadi bentuk karbohidrat lebih sederhana, yaitu dekstrin. Bila berada di mulut cukup lama, sebagian diubah menjadi disakarida maltosa. • Enzim amilase ludah bekerja paling baik pada p. H ludah yang bersifat netral. Bolus yang ditelan masuk ke dalam lambung.

Usus Halus • Pencernaan karbohidrat dilakukan oleh enzim-enzim disakarida yang dikeluarkan oleh sel-sel mukosa usus halus berupa maltase, sukrase, dan laktase. • Hidrolisis disakarida oleh enzim-enzim ini terjadi di dalam mikrovili dan monosakarida yang dihasilkan adalah sebagai berikut : Maltase Maltosa 2 mol glukosa Sukrase Sakarosa 1 mol glukosa + 1 mol fruktosa Laktase Laktosa 1 mol glukosa + 1 mol galaktosa

• Monosakarida glukosa, fruktosa, dan galaktosa kemudian diabsorpsi melalui sel epitel usus halus dan diangkut oleh sistem sirkulasi darah melalui vena porta. • Bila konsentrasi monosakarida di dalam usus halus atau pada mukosa sel cukup tinggi, absorpsi dilakukan secara pasif atau fasilitatif. • Tapi, bila konsentrasi turun, absorpsi dilakukan secara aktif melawan gradien konsentrasi dengan menggunakan energi dari ATP dan ion natrium.

Usus Besar • Dalam waktu 1 -4 jam setelah selesai makan, pati nonkarbohidrat atau serat makanan dan sebagian kecil pati yang tidak dicernakan masuk ke dalam usus besar. • Sisa-sisa pencernaan ini merupakan substrat potensial untuk difermentasi oleh mikroorganisma di dalam usus besar. • Substrat potensial lain yang difermentasi adalah fruktosa, sorbitol, dan monomer lain yang susah dicernakan.

• Produk utama fermentasi karbohidrat di dalam usus besar adalah karbondioksida, hidrogen, metan dan asam-asam lemak rantai pendek yang mudah menguap, seperti asam asetat, asam propionat dan asam butirat. • Peranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosa bagi sel-sel tubuh, yang kemudian diubah menjadi energi. Glukosa memegang peranan sentral dalam metabolisme karbohidrat. • Jaringan tertentu hanya memperoleh energi dari karbohidrat seperti sel darah merah serta sebagian besar otak dan sistem saraf.

Metabolisme Karbohidrat • Glukosa yang diserap dari pencernaan makanan di usus dibawa darah menuju ke seluruh sel tubuh. Dalam sitoplasma glukosa akan mengalami GLIKOLISIS yaitu peristiwa pemecahan gula hingga menjadi energi (ATP). • Ada dua jalur glikolisis yaitu jalur biasa untuk aktivitas/kegiatan hidup yang biasa (normal) dengan hasil ATP terbatas, dan glikolisis jalur cepat untuk menyediakan ATP cepat pada aktivitas/kegiatan kerja keras, misalnya lari cepat. • Hasil oksidasi glukosa melalui glikolisis akan dilanjutkan dalam SIKLUS KREB yang terjadi di bagian matriks mitokondria.

Tugas 1. Kebutuhan tubuh terhadap konsumsi karbohidrat setiap hari! 2. Kadar gula darah normal dalam tubuh! • Tuliskan referensi/sumbernya • Tulis tangan di kertas HVS • Dikumpulkan hari rabu !!!!