KARBOHIDRAT Monosakarida Disakarida Oligosakarida Polisakarida KIMIA KARBOHIDRAT Karbohidrat

KARBOHIDRAT Monosakarida Disakarida Oligosakarida Polisakarida

KIMIA KARBOHIDRAT Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi aldehid atau polihidroksiketon. Oleh karena itu karbohidrat mempunyai dua gugus fungsional yang penting : * Gugus hidroksil * Gugus keton/aldehid

Penggolongan Karbohidrat Monosakarida : Karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut n Disakarida Karbohidrat yang mengandung 2 satuan monosakarida n Oligosakarida Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan 3 – 8 satuan monosakarida n Polisakarida Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan banyak satuan monosakarida n

Monosakarida n Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus Cn. H 2 n. On dimana n = 3 – 8 C 3 H 6 O 3 : triosa C 4 H 8 O 4 : tetrosa dan seterusnya. n Macam-macam monosakarida a. Aldosa : monosakarida yang mengandung gugus aldehid Contoh : Gliseraldehid

Monosakarida n Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus Cn. H 2 n. On dimana n = 3 – 8 C 3 H 6 O 3 : triosa C 4 H 8 O 4 : tetrosa C 5 H 10 O 4 : pentosa C 6 H 12 O 4 : heksosa n Macam-macam monosakarida a. Aldosa : monosakarida yang mengandung gugus aldehid. Contoh : Gliseraldehid b. Ketosa : monosakarida yang mengandung gugus keton Contoh: Dihidroksiaseton

Contoh : Gliseraldehida

b. Ketosa : monosakarida yang mengandung gugus keton Contoh : Dihidroksiaseton

Penamaan Monosakarida D, L n Monosakarida diberi nama D jika gugus OH pada atom C* yang letaknya paling jauh dari gugus atau terletak disebelah kanan. n Monosakarida diberi nama L jika gugus OH pada atom C* tersebut berada disebelah kiri.

Contoh

Turunan D-aldosa

Turunan D-ketosa Atom C kiral pada ketopentosa (proyeksi Fisher): C no 3 dan 4 Jumlah stereo isomer pada ketopentosa (proyeksi Fisher). . .

Heksosa yang paling banyak di alam

Enansiomer and epimer Dua buah aldotetrosa ini enansiomer, suatu stereoisomer yang merupakan bayangan cermin satu sama lain. Kedua aldoheksosa ini adalah epimer C-4, perbedaan hanya pada posisi OH pada sebuah atom C asimetri yaitu Carbon 4

Representasi Struktur Gula Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain dapat digambarkan dalam 3 bentuk stereokimia sebagai berikut: n Proyeksi Fisher: rantai lurus (linier) n Proyeksi Haworth: siklik/cincin sederhana n Konformasi: konfigurasi kursi dan perahu

Struktur Siklis Monosakarida n Aldehid / keton dapat bereaksi dengan alcohol membentuk hemiasetal / hemiketal. + - . .

n Hemiasetal atau hemiaketal siklis terbentuk jika gugus keton/aldehid dan alkohol terdapat dalam 1 molekul. Contoh : 4 – hidroksipentanal n Monosakarida dapat membentuk struktur siklik karena dalam molekulnya terdapat ……. . - atom C* - gugus aldehid - carbonyl dan hidroksil - gugus keton - gugus hidroksil

Contoh : Pembentukan hemiasetal pada glukosa C C

n Pada glukosa, hemiasetal siklis terbentuk antara gugus aldehid pada C 1 dengan gugus OH pada C 5 sehingga membentuk cincin-6 yang stabil. n Dalam bentuk hemiasetal siklis: atom C 1 bersifat kiral C anomerik sehingga memberikan 2 kemungkinan struktur isomer D-glukosa : 1. - D – glukosa 2. - D – glukosa keduanya merupakan senyawa berbeda dengan sifat yang sangat berbeda.

SIFAT-SIFAT FISIK [ ]

Sifat-sifat Fisik (lanjutan) - D – glukosa n n n - D – glukosa - padat > 98 C - m. p. = 150 C - [ ]D = + 19 - kristal - m. p. 146 - [ ]D = + 112 Mutarotasi - D – glukosa dalam air +112 o +52 - D – glukosa +19 o n - D – galaktosa + 151 +84 - D – galaktosa - 53 n - D – fruktosa + 21 - D – fruktosa -133 n -92

POLARIMETRY Measurement of optical activity in chiral or asymmetric molecules using plane polarized light Certain molecules be chiral - because of certain atoms or - because of chiral axes or chiral planes Measurement uses an instrument called a polarimeter

Proyeksi Fisher & Struktur Haworh ↔

Struktur Haworth dan Konformasi Kursi

Sifat-sifat Fisik Monosakarida Padatan kristal tidak berwarna Larut dalam air ikatan hidrogen Sedikit larut dalam alkohol Tidak larut dalam eter, kloroform, benzena Rasanya manis. Diantara monosakarida fruktosa yang paling manis

n Gugus fungsi yang ada pada monosakarida. . n Gugus fungsi yang ada pada ketosa. . n Atom C kiral pada aldoheksosa

Tingkat kemanisan monosakarida dan disakarida Monosakarida n D – fruktosa 174 n D – glukosa 74 n D – xylosa 0. 40 n D – galaktosa 0. 22 Disakarida Sukrosa 100 Laktosa 0. 16

Beberapa Reaksi Monosakarida 1. Reaksi Oksidasi Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan : 1. Gula pereduksi 2. Gula non pereduksi n Monosakarida dapat mereduksi TBF karena pada monosakarida terdapat gugus aldehid atau gugus -hidroksi keton, yang akan dioksidasi oleh TBF menjadi karboksilat/keton. n

Semua monosakarida adalah Gula Pereduksi • Benedict • Fehling

n Oksidasi aldosa oleh pereaksi TBF menghasilkan asam monokarboksilat: Asam Aldonat. n Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat (HNO 3 panas) menghasilkan asam dikarboksilat karena HNO 3 selain mengoksidasi gugus aldehid juga mengoksidasi gugus CH 2 OH terminal

Reaksi dg HNO 3 Reaksi dg Tohlens

2. Reaksi reduksi Gugus karbonil dari monosakarida dapat direduksi menjadi alkohol oleh beberapa pereaksi menghasilkan alditol

Reduksi monosakarida n Dapat dilakukan dengan: § Logam + H 2 n n n § enzimatis Produknya polyol gula alkohol (alditol) glucose membentuk sorbitol (glucitol) mannose membentuk mannitol fructose membentuk mannitol + sorbitol glyceraldehyde membentuk glycerol

Sugar alcohols are very useful n n n Mannitol is used as an osmotic diuretic Glycerol is used as a humectant and can be nitrated to nitroglycerin Sorbitol can be dehydrated to tetrahydropyrans and tetrahydrofuran compounds (sorbitans) Sorbitans are converted to detergents known as spans and tweens (used in emulsification procedures) Sorbitol can also be dehydrated to 1, 4, 3, 6 -dianhydro-Dsorbitol (isosorbide) which is nitrated to ISDN and ISMN (both used in treatment of angina)

3. Reaksi pembentukan glikosida n Reaksi antara monosakarida hemiasetal/hemiketal siklis dengan 1 molekul alkohol membentuk asetal/ketal. Pada reaksi ini gugus OH pada C – anomerik digantikan oleh gugus OR dari alcohol. (nonpereduksi) Glikosida terbentuk antara gugus OH pada atom C …. . (kiral/anomer/no 1) monosakarida …… (hemiasetal/hemiketal

Ikatan Glikosidik n Asetal/ketal seperti ini dinamakan glikosida dan ikatan antara karbon anomerik dengan gugus OR disebut ikatan glikosidik. n Glikosida dinamai berdasarkan nama monosakaridanya, dengan mengganti akhiran –a dengan –ida. n Misal: glukosa glukosida manosa manosida

DISAKARIDA n Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari 2 satuan monosakarida. n Dua monosakarida dihubungkan dengan ikatan glikosidik antara C-anomerik dari satu unit monosakarida dengan gugus –OH dari unit monosakarida yang lainnya. n Beberapa disakarida yang sering dijumpai : n Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa

JENIS DISAKARIDA n Selubiosa n Maltosa n Sukrosa n Laktosa -D-Glukosa + -D-Glukosa + -D-Fruktosa + -D-Galaktosa

MALTOSA

IKATAN PADA MALTOSA n Pada maltosa, ikatan glikosidik terjadi pada atom C-1’ dari satu glukosa dengan atom C-4 dari glukosa yang lain, sehingga ikatannya disebut ikatan glikosidik- -1, 4 n Karbon anomerik di unit glukosa sebelah kanan pada maltosa dalam bentuk hemiasetal, sehingga akan dapat berkesetimbangan dengan struktur terbuka. Oleh karena itu maltosa dpt bereaksi + dg Tohlens

SELOBIOSA

LAKTOSA Merupakan gula utama pada ASI dan susu sapi (4 -8 % laktosa). n Karbon anomerik pada unit galaktosa mempunyai konfigurasi pada C-1 dan berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit glukosa n Diare setelah minum susu, disebabkan karena tidak memiliki enzim laktase (galaktosidase), sehingga tidak dapat mencerna laktosa dalam susu. n Galaktosemia adalah penyakit gangguan metabolisme galaktosa, berakibat penumpukan galaktosa dalam darah: sirosis hepatik, hepatomegali, katarak, retardasi mental n

Struktur Laktosa

SUKROSA Sukrosa dikenal dengan gula pasir, terdapat pada tumbuhan fotosintetik yang berfungsi sebagai sumber energi. Misal : pada tebu, bit gula n Pada sukrosa kedua kabon anomerik pada kedua unit monosakarida terlibat dalam ikatan glikosidik. Ikatan glikosidik terjadi antara C-1 pada unit glukosa dan C-2 pada unit fruktosa, sehingga tidak mempunyai gugus hemiasetal. n

Struktur Sukrosa

POLISAKARIDA n Karbohidrat yang mengandung banyak monosakarida dan mempunyai berat molekul yang besar n Hidrolisis polisakarida secara sempurna akan menghasilkan satu/beberapa jenis monosakarida n Unit-unit monosakarida dihubungkan secara linier atau bercabang n Jenis polisakarida : § pati § glikogen § selulosa § hemiselulosa

PATI n Polisakarida yang tersimpan dalam tumbuhan. n Merupakan komponen utama pada bijian, kentang, jagung dan beras n Tersusun atas unit D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik -1, 4 Rantai cabang dihubungkan oleh ikatan glikosidik -1, 6

JENIS PATI A M I L O S A : 20 % bagian pati, tersusun atas 50 – 300 unit glukosa melalui ikatan -1, 4 glikosidik larut di dalam air n AMILOPEKTIN : 80 % bagian pati, Tersusun atas 300 – 5. 000 unit glukosa melalui ikatan glikosidik dan -1, 6 Setiap 25 -50 unit glukosa dihubungkan oleh ikatan -1, 4. Rantai-rantai berikatan -1, 4 tesebut dihubung-silangkan melalui ikatan -1, 6 sehingga menghasilkan struktur bercabang dengan Mr tinggi n Strukturnya bercabang sangat besar (Mr besar) tidak larut dalam air n

GLIKOGEN n n n Karbohidrat penyimpan energi yang tersimpan dalam hewan Mr Glikogen > pati Tersusun lebih dari 100. 000 unit glukosa Strukturnya bercabang melalui ikatan 1, 4 dan 1, 6 glikosidik Tidak larut dalam air Larut dalam pelarut organik non polar : eter, kloroform, heksana.

POLISAKARIDA LAIN n Selulosa: polimer tidak bercabang dari glukosa melalui ikatan -1, 4 -glikosidik n Kitin : polisakarida yang mengandung nitrogen, membentuk cangkang krustasea dan kerangka luar serangga n Pektin : polimer linier dari D-galakturonat melalui ikatan 1, 4 - -glikosidik. Terdapat pada buah-buahan dan buni-bunian