KARBOHIDRAT OLEH ZAENAL ARIFIN SKP NS M KES

KARBOHIDRAT OLEH ZAENAL ARIFIN SKP. NS. M. KES

PENDAHULUAN • KH terdapat dalam semua tumbuhan dan hewan dan penting bagi kehidupan. • Lewat fotosintesis tumbuhan mengkonversi CO 2 atmosfir menjadi Karbohidrat, terutama selulosa, pati dan gula. • Selulosa adalah blok pembangun pada dinding sel yang kaku dan jaringan kayu pada tumbuhan, sedangkan pati bentuk cadangan utama KH sebagai sumber energi. Beberapa tumbuhan tertentu (tebu) menghasilkan sukrosa yaitu gula pasir.

lanjutan • Gula lain yakni glukosa merupakan komponen utama darah. • 2 gula lainnya ribosa dan 2 -deoksiribosa ialah komponen material RNA dan DNA. • KH lain penting sebagai komponen koenzim, antibiotik, tulang rawan, cangkang kruesta, dinding sel bakteri dan membran sel mamalia.

DEFINISI DAN PENGGOLONGAN • KH timbul karena rumus molekul senyawa ini dapat dinyatakan sebagai hidrat dan karbon. • Contohnya glukosa memiliki rumus molekul C 6 H 12 O 6. dapat juga ditulis C 6(H 2 O)6 • Sebagai struktur organik karbohidrat ialah polihidroksialdehida, polihidroksiketon atau zat yang memberikan senyawa seperti itu jika dihidrolisis.

lanjutan • Kimiawai karbohidrat pada dasarnya merupakan kimiawi gabungan dari 2 gugus fungsi yaitu gugus hidroksil dan carbonil. • Karbohidrat digolongkan menurut strukturnya monosakarida, oligosakarida dan polisakarida. • Istilah sakarida berasal dari kata latin (sakarum, gula) dan merujuk pada kata manis. Ketiga golongan karbohidrat berkaitan satu dengan lainnya lewat hidrolisis.

Contoh hidrolisis pada pati • Hidrolisis pati yaitu polisakarida mula-mula menghasilkan maltosa dan kemudian glukosa. n H 2 O • (C 12 H 20 O 10)n n H 2 O n C 12 H 20 O 11 H+ pati (polisakarida) 2 n C 6 H 12 O 6 H+ Maltosa (oligosakarida) Glukosa (monosakarida)

Monosakarida • Digolongkan berdasarkan jumlah atom karbon yang ada (triosa, tetrosa, pentosa, heksosa dan seterusnya) dan berdasarkan apakah gugus karbonil sebagai aldehida (aldosa) atau keton (ketosa). • Hanya ada 2 triosa yaitu gliseraldehida dan dihidroksiaeton. Masing-masing memiliki 2 gugus hidroksil melekat pada atom karbon yg berbeda dan satu gugus karbonil.

Struktur 2 triosa • 1 CH=O 1 CH • 2 CHOH 2 C=O CHOH • 3 CH CH 2 OH 2 OH Gliseradehida dihidroksiaseton (suatu aldosa) (suatu ketosa) CH 2 OH gliserol

lanjutan • Gliseraldehida adalah aldosa paling sederhana. • Dihidroksiaseton adalah ketosa paling sederhana. • Masing-masing berkaitan dengan gliserol karena terdapatnya gugus karbonil sebagai pengganti satu gugus hidroksil. • Aldosa dan ketosa dapat diturunkan dari gliseraldehida atau dihidroksiaseton dengan menambhakan sejumlah atom karbon, masing dengan gugus hidroksil. • Pada aldosa rantai dinomori dari karbonaldehida. Pada kebanyakan ketosa, gugus karbonil terletak pada C-2

Contoh kelompok aldosa • 1 CH=O • 2 CHOH • 3 CHOH • 4 CH 2 OH 5 CH 2 OH 5 CH Tetrosa pentosa 2 OH 6 CH 2 OH heksosa

Kelompok gula ketosa • 1 CH 2 OH • 2 C=O • 3 CHOH • 4 CHOH 4 CH 5 CH 2 OH 6 CH Tetrosa pentosa 2 OH 2 OH heksosa

Rumus Proyeksi Gula D, L Monosakarida • Tata nama steriokimia CHO H CHO OH CH 2 OH D-(+) gliseraldehida HO H CH 2 OH L-(-) gliseraldehida

Rumus Proyeksi Gula D, L Monosakarida • Tata nama steriokimia CH=O (CHOH)n H OH CH 2 OH D-Aldosa (CHOH)n HO H CH 2 OH L-Aldosa

Rumus Proyeksi Gula D, L Monosakarida • Tata nama steriokimia CH 2 OH C=O (CHOH)n H OH CH 2 OH D-KETOSA (CHOH)n HO H CH 2 OH L-KETOSA

Monosakarida Heterosiklik Kimiawan Karbohidrat Inggris W. . Haworth memperkenalkan cara menggambarkan bentuk siklik dari gula. Cincin digambarkan seolah-olah planar dan dipandang dari tepinya dengan oksigen di kanan atas. Carbon disusun searah jarum jam berdasarkan nomornya, dengan C 1 di sebelah kanan. Subtituen melekat pada cincin di atas atau di bawah bidang.

Struktur hemiasetal siklik D glukosa 6 CH 2 OH 5 O H 4 H 1 HO OH 3 H H 2 OH (H 2 OH)

Karbon anomerik mutarotasi • Pada bentuk aldehid asiklik dari glukosa, C 1 adalah akiral tetapi pada struktur siklik karbon ini menjadi kiral. • Karbon hemiasetal yaitu karbon yg membentuk pusat steriogenik baru disebut karbon anomerik.

lanjutan • 2 monosakarida yg berbeda hanya pada konfigurasi dipusat anomeriknya ialah pasangan anomer (sejenis epimer khusus). Pasangan anomer ini dinamakan alpha α atau beta β, bergantung pada posisi gugus hidroksil. • Perubahan rotasi optik dinamakan mutarotasi

Struktur piranosa dan furanosa • Bentuk siklik berangota enam dari kebanyakan monosakarida merupakan struktur yg disukai. Struktur ini dinamakan piranosa berdasarkan heterosiklik oksigen α beranggota enam yaitu Piran. Lebih lengkap lagi jika dinamai α-Dglukopiranosa.

• Piranosa dibentuk melalui reaksi gugus hidroksil pada C-5 dengan gugus karbonil. • Dalam kasus dengan C-4 hemiasetal siklik yg terbentuk menghasilkan cicncin beranggota 5. Jenis monosakarida siklik ini dinamakan Furanosa. Namanya berasal dari heterosiklik oksigen beranggota 5 dinamakan Furan

Rumus struktur piran dan furan • Stuktur piran O • Stuktur furan O

Ester dan eter monosakarida • Monosakarida mengandung gugus hidroksil • Maka monosakarida bisa menjalani reaksi yg khas bagi alkohol. • Contoh monosakarida dapat dikonversi menjadi ester lewat reaksi halida asam atau anhidrida asam. • Misalnya konversi β–D-glukosa menjadi pentaasetatnya lewat reaksi anhidrida asetat berlebih.

• Kelima gugus hidroksil termasuk hidroksil pada C 1 anomerik, teresterifikasi • Gugus hidroksil dapat juga dikonversi menjadi eternya lewat pengolahan dengan alkil halida dan basa. Karena gugus peka terhadap basa kuat, basa lunak perak oksida lebih disukai. • Sementera itu gula cenderung larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut organik, hal sebaiknya terjadi pada ester dan eternya.

Reduksi Monosakarida • Gugus karbonil daro aldosa dan ketosa dapat direduksi oleh berbagai reagen. Produknnya adalah Poliol yg disebut Alditol. Contohnya adalah hidrogenasi katalitik atau reduksi dengan natrium borohidrida (Na. BH 4) mengonversi Dglukosa menjadi D-glusitol (atau Sorbitol). • Reaksi terjadi lewat reduksi sejumlah kecil aldehida dalam kesetimbangan dengan hemiasetal siklik.

lanjutan • Jika aldehid yg sedikit direduksi, kesetimbangan bergeser ke kanan, sehingga akhirnya semua gula terkonversi. Sorbitol digunakan secara komersial sebagai pemanis dan pengganti gula.

Oksidasi Monosakarida • Bila gugus aldehida dari suatu aldosa dioksidasi, produknya ialah suatu asam aldonat. Contoh D-glukosa mudah dioksidasi menjadi asam D-glukosa. • Oksidasi aldosa begitu mudahnya sehingga senyawa ini bereaksi dengan bahan pengoksidasi ringan seperti reagen Tollens ( Ag dalam larutan amonia berair), Fehling (kompleks Cu 2+ dengan ion tarrat).

CH=O H HO COOH OH HO H H OH Br 2 H 2 O H OH Ag H OH CH 2 OH D-Glukosa + atau Cu 2+ CH 2 OH Asam D-Glukonat

Disakarida • Oligosakarida paling sering dijumpai adalah disakarida. • Dalam disakarida, dua monosakarida ditautkan oleh ikatan glikosidik antara karbon anomerik dari satu unit monosakarida dan gugus hidroksil dari unit lainnya.

Maltosa • Maltosa ialah disakarida yg diperoleh lewat hidrolisis parsial dari pati. • Hidrolisis lanjutan dari maltosa hanya menghasilkan D-glukosa. Jadi, maltosa terdiri atas 2 unit glukosa yg bertautan.

Selobiosa • Selobiosa adalah disakarida yg diperoleh dari hidrolisis parsial selulosa. • Hidrolisis selobiosa lebih hanya menghasilkan D-glukosa. Jadi selobiosa merupakan isomer maltosa. • Pada kenyataanya selobiosa berbeda dengan maltosa karena memiliki konfigurasi beta pada C 1 dari unit glukosa kiri.

Laktosa • Laktosa merupakan gula utama dalam ASI dan susu sapi (4 -8% laktosa). • Hidrolisis laktosa menghasilkan Dgalaktosa dan D-glukosa dalam jumlah mol yang equivalen. • Karbon anomerik pada unit galaktosa mempunyai konfigurasi pada C 1 dan bertautan dengan gugus hidroksil pada C 4 di unit glukosa.

Sukrosa • Disakarida komersial yg paling penting adalah sukrosa atau gula pasir. • Sukrosa terjadi dalam semua tumbuhan fotosintetik, yang berfungsi sebagai sumber energi. • Sukrosa secara komersial dari batang tebu yang kadarnya 14 sampai 20 % dari cairan tumbuhan tersebut.

Manis dan pemanis • Manis secara harfiah berkaitan dengan rasa. • D-fruktosa adalah gula sederhana yang paling manis, hampir 2 kali manisnya dari sukrosa. • D-glukosa hampir semanis sukrosa. • Dipasaran pemanis yang paling dikenal dengan Sakarin. • Sakarin dibuat secara komersial dari toluena.

Lanjutan • Sakarin memang sangat manis tetapi hampir tidak memiliki kandungan kalori. • Senyawa ini banyak pengganti gula bagi mereka yang membatasi asupan gula. • Hidrolisis sukrosa yang dikatalisis oleh enzim invertase menghasilkan campuran glukosa dan fruktosa dinamakan gula invert.

Polisakarida • Mengandung banyak monosakarida yang berhubungan dengan rantai panjang. • Pati, glikogen, selulosa, pektin, kitin, gum arabikum, kondrotin sulfan, mustae, heparin, dextran, termasuk kelompok polisakarida

Pati dan glikogen • Penyimpan energi bagi tumbuhan. • Pati tersusun dari unit glukosa yang berhubungan lewat ikatan 1, 4 alpha glikosidik, meskipun rantainya dapat mempunyai sejumlah cabang yg melekat lewat ikatan 1, 6 alpha glikosidik. • Hidrolisis partial pati menghasilkan maltosa dan hidrolisis sempurna menghasilkan D-glukosa.

lanjutan • Pati bisa dipisahkan jadi 2 fraksi yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa menyusun sekitar 20% dari pati sedangkan amilopektin sangat bercabang. • Glikogen dijumpai pada hewa memiliki berat molekul lebih tinggi. • Glikogen diproduksi dari glukosa yang diserap dari usus ke dalam darah diangkut ke hati, otot dan tempat lain selanjutnya berpolimerisasi secara enzimatik.

Selulosa • Merupakan polimer tak bercabang dari glukosa yang bergabung lewat ikatan 1, 4 beta glikosidik. • Selulosa terdiri atas linier unit selubiosa yang cincin oksigennya berselang-seling dengan posisi ke depan dan ke belakang. • Kayu, kapas, serat batang pisang, linen, jerami dan tongkol jagung terutama terdiri dari selulosa. • Walaupun manusia dan hewan dapat mencerna pati dan glikogen mereka tak dapat mencerna selulosa.

Pektin • Diperoleh dari bua-buahan, merupakan polisakarida untuk pembuatan jelly. • Polimer linier asam D-galakturonat bertautan dengan 1, 4 alpha glikosidik.

Kitin • Polisakarida yang mengandung nitrogen, yang membentuk cangkang krustasea dan kerangka luar serangga.

Polisakarida lain • Gum arabikum, kondrotin sulfan (dijumpai pada tulang rawan). • Mustae, heparin dijumpai pada hati dan jantung. • Dextran digunakan sebagai pengganti plasma darah. • Fosfat gula: misalnya pada gula pentosa dan analog deoksinya penting dalam struktur asam nukleat DNA dan RNA. • Gula deoksi gula pentosa satu/beberapa gugus hidroksil diganti atom hidrogen misalnya 2 deoksiribosa komponen DNA.

wassalamualaikum