KARBOHIDRAT PRESENTED BY Prof Dr Suyatno M Si

KARBOHIDRAT PRESENTED BY Prof. Dr. Suyatno, M. Si. DEPARTMENT OF CHEMISTRY STATE UNIVERSITY OF SURABAYA 2020

KARBOHIDRAT DI SEKITAR KITA

MANFAAT KARBOHIDRAT Ø Sumber Energi (Fungsi Utama) 1 Gram Menghasilkan 4, 1 Ø Ø Ø Ø Ø Kkal Cadangan makanan dalam otot dan hati Glikogen Penguat dinding sel tanaman Selulosa Pemanis alami Sukrosa, glukosa, fruktosa Cairan infus Glukosa Penyusun asam nukleat Ribosa (ARN) dan deoksiribosa (ADN) Penyusun antibiotik gentamisin Gula deoksi amino Antikoagulan pencegah pendarahan Heparin Hormon dan antibodi Glikoprotein Bahan sintesis berbagai jenis material dan kosmetik Kitosan dari kitin Dan lain-lain

KLASIFIKASI KARBOHIDRAT q MONOSAKARIDA, DISAKARIDA, OLIGOSAKARIDA, DAN POLISAKARIDA q ALDOSA DAN KETOSA q TRIOSA, TETROSA, PENTOSA, DAN HEKSOSA

MONOSAKARIDA Ø Karbohidrat yang paling sederhana Tediri dari satu molekul monosakarida Ø Yang mengandung gugus aldehid Aldosa, Yang bergugus keton Ketosa Ø Berikut beberapa contoh monosakarida:

RUMUS PROYEKSI FISCHER DARI MONOSAKARIDA q Struktur monosakarida dapat digambarkan dengan rumus proyeksi Fischer. Rantai atom karbon disusun vertikal dan gugus aldehid diletakkan paling atas q Jika posisi gugus hidroksil pada atom C asimetrik terakhir terletak di sebelah: Ø Kanan D Ø Kiri L

JENIS MONOSAKARIDA

ENANTIOMER, DIASTEREOISOMER, DAN EPIMER Sepasang stereoisomer yang merupakan bayangan cermin ØDiastereoisomer Sepasang stereoisomer yang bukan merupakan bayangan cermin Ø Epimer Sepasang stereoisomer yang berbeda konfigurasi pada satu atom karbon kiral Ø Enantiomer Soal: Berikan masing-masing 2 contoh monosakarida yang termasuk enantiomer, diastereoisomer dan epimer!

BENTUK SIKLIK DARI KARBOHIDRAT q MONOSAKARIDA DAPAT MEMBENTUK SIKLIK SEBAGAI: Ø BENTUK FURANOSA CINCIN SEGI LIMA Ø BENTUK PIRANOSA CINCIN SEGI ENAM q PADA BENTUK SIKLIK, ATOM C YANG BERASAL DARI GUGUS KARBONIL ATOM KARBON ANOMERIK ATOM KARBON-1 PADA RIBOFURANOSA q PASANGAN STEREOISOMER DAN ANOMER

STABILITAS BENTUK-BENTUK RIBOSA DALAM LARUTAN

BENTUK SIKLIK DARI KETOSA q KETOSA DAPAT MEMBENTUK SIKLIK SEPERTI HAL NYA ALDOSA q CONTOH RIBULOSA DAPAT MEMBENTUK SIKLIK CINCIN 5 MENGHASILKAN -d-RIBULOFURANOSA DAN -DRIBULOFURANOSA q PADA BENTUK SIKLIK, ATOM C YANG BERASAL DARI GUGUS KARBONIL ATOM KARBON ANOMERIK ATOM KARBON-2 PADA RIBULOFURANOSA q PASANGAN STEREOISOMER DAN ANOMER

MUTAROTASI q Perubahan sudut putar optik dari karbohidrat dalam kesetimbangan

DISAKARIDA q. SUKROSA GLUKOSA + FRUKTOSA q MALTOSA GLUKOSA + GLUKOSA q LAKTOSA GLUKOSA + GALAKTOSA q SELOBIOSA GLUKOSA + GLUKOSA MALTOSA q MALTOSA DARI HIDROLISIS PARSIAL AMILUM q TERDIRI DARI 2 MOLEKUL D-GLUKOPIRANOSA YANG TERIKAT MELALUI IKATAN 1, 4 - -GLIKOSIDIK q MERUPAKAN GULA PEREDUKSI KARENA ADA ATOM CANOMERIK YANG BELUM TERSUBSTITUSI MEREDUKSI REAGEN FEHLING DAN TOLLENS

SUKROSA q SUKROSA DIKENAL DENGAN GULA TEBU KARENA TERDAPAT PADA TEBU DAN BEET q TERDIRI DARI GABUNGAN MOLEKUL D-GLUKOPIRANOSA DAN D-FRUKTOFURANOSA IKATAN 1, 2 - -GLIKOSIDIK q TIDAK TERGOLONG GULA PEREDUKSI KARENA ADA ATOM CANOMERIK TELAH TERSUBSTITUSI TIDAK MEREDUKSI REAGEN FEHLING DAN TOLLENS

SELOBIOSA q SELOBIOSA DARI HIDROLISIS PARSIAL SELULOSA q TERDIRI DARI 2 MOLEKUL D-GLUKOPIRANOSA YANG TERIKAT MELALUI IKATAN 1, 4 - -GLIKOSIDIK q MERUPAKAN GULA PEREDUKSI KARENA ADA ATOM CANOMERIK YANG BELUM TERSUBSTITUSI MEREDUKSI REAGEN FEHLING DAN TOLLENS

LAKTOSA q LAKTOSA TERDAPAT PADA SUSU q TERDIRI DARI GABUNGAN MOLEKUL D-GALAKTOPIRANOSA DAN D-GLUKOPIRANOSA YANG TERIKAT MELALUI IKATAN 1, 4 - GLIKOSIDIK q MERUPAKAN GULA PEREDUKSI KARENA ADA ATOM CANOMERIK YANG BELUM TERSUBSTITUSI MEREDUKSI REAGEN FEHLING DAN TOLLENS

DERAJAD KEMANISAN KARBOHIDRAT Ø Tingkat kemanisan bebeberapa karbohidrat dengan pembanding sukrosa (gula tebu) dengan skor 100 No. Karbohidrat Nilai Kemanisan 1 Fruktosa 114 2 Sukrosa 100 3 Glukosa 69 4 Laktosa 39

OLIGOSAKARIDA Ø Karbohidrat 2 – 8 monosakarida Ø Terdiri dari disakarida, trisakarida, dan seterusnya Ø Berikut beberapa contoh oligosakarida selain disakarida: Rafinosa (Galaktosa-Gukosa-Fruktosa) Stakiosa (3 Galaktosa + 1 Fruktosa) Ø Rafinosa dan Stakiosa Zat antigizi pada tanaman Legumoniceae Tidak dapat dicerna Fermentasi di usus besar Flatulensi (buang angin)

POLISAKARIDA Karbohidrat yang terdiri dari gabungan lebih dari 8 molekul monosakarida q AMILUM (PATI) q SELULOSA q GLIKOGEN q KITIN

AMILUM Ø Amilum Polimer dari glukosa yang bergabung melalui ikatan 1, 4 - -Glikosidik Ø Amilum terdiri dari amilosa dan amilopektin Ø Amilosa Memiliki rantai linier, terdiri dari 250 atau lebih molekul glukosa Ø Amilopektin Selain memiliki rantai linier, juga terdapat rantai bercabang, terdiri dari 1000 atau lebih molekul glukosa Ø Amilum terdapat pada bahan makanan pokok seperti besar, jagung, gandum, ketela, kentang, dan kacang-kacangan Ø Dapat dihidrolisis dengan enzim amilase dan asam kuat menghasilkan glukosa

SELULOSA Ø Selulosa Polimer dari glukosa yang bergabung melalui ikatan 1, 4 - -glikosidik Ø Selulosa Memiliki rantai linier, terdiri dari ribuan molekul glukosa Ø Selulosa merupakan material penyusun jaringan tanaman tingkat tinggi. Kapas terdiri 90% selulosa, sedangkan kayu terdiri dari 30 -40% selulosa Ø Dalam rumen usus hewan herbivora terkandung bakteri yang menghasilkan enzim selulase Menghidrolisis selulosa menjadi glukosa dan dimanfaatkan untuk sumber energi Ø Hidrolisis parsial selulosa menghasilkan disakarida selobiosa

GLIKOGEN Ø Glikogen Polimer dari glukosa yang bergabung melalui ikatan 1, 4 - -glikosidik dan ada percabangan melalui ikatan 1, 6 - -glikosidik Ø Strukturnya menyerupai amilopektin, tetapi jumlah percabangan pada glikogen lebih banyak dibandingkan amilopektin Ø Glikogen terdapat dalam jaringan otot (1%) dan hepar (6%) sebagai cadangan energi

KITIN Ø Polimer dari asetil glukosamin melalui ikatan 1, 4 - -glikosidik Ø Terdapat pada cangkang hewan Crustaceae Ø Jika dihidrolisis menghasilkan kitosan yang sekarang banyak manfaatnya

REAKSI KIMIA KARBOHIDRAT q REDUKSI q OKSIDASI q ASILASI DAN ALKILASI q PEMBENTUKAN GLIKOSIDA q PEMBENTUKAN SIANOHIDRIN

REDUKSI

REAKSI OKSIDASI

OKSIDASI DENGAN PEREAKSI FEHLING DAN TOLLENS Semua monosakarida (aldosa and ketosa) dapat mereduksi reagen Fehling dan Benedict menghasilkan endapan merah bata dari Cu 2 O Ø Dengan cara yang sama juga mereduksi reagen Tollens menghasilkan endapan perak (cermin perak) dari Ag Ø

PERUBAHAN KETOSA MENJADI ALDOSA PADA OKSIDASI DENGAN PEREAKSI FEHLING DAN TOLLENS Ø Semua monosakarida jenis ketosa, seperti fruktosa dapat mereduksi reagen Tollens dan Fehling karena dapat mengalami tautomeri menghasilkan aldosa

OKSIDASI DENGAN PEREAKSI FEHLING DAN TOLLENS PADA DISAKARIDA DAN POLISAKARIDA Ø Disakarida yang atom C-anomeriknya belum tersubstitusi dapat mereduksi reagen Fehling dan Tollens Misal: Maltosa, laktosa, dan selobiosa Ø Sukrosa bukan gula pereduksi karena atom C-anomeriknya sudah tersubstitusi Ø Semua polisakarida Negatif dengan Fehling dan Tollens

OKSIDASI DENGAN ASAM PERIODAT Ø Visinal diol dapat teroksidasi dengan HIO 4 dan mengalami pemutusan menghasilkan 2 senyawa karbonil Ø α-Hidroksi karbonil dapat teroksidasi dengan HIO 4 dan mengallami pemutusan menghasilkan asam karboksilat dan senyawa karbonil

OKSIDASI DENGAN ASAM PERIODAT Ø Jika 3 atom karbon berdekatan mengikat gugus hidroksil maka atom karbon sentralnya akan teroksdasi menghasilkan asam formiat Ø Jika 1 molekul D-arabinosa dioksidasi dengan asam periodat akan dihasilkan 4 molekul asam formiat dan 1 molekul formaldehid

PEMBENTUKAN OSAZON

ASILASI DAN ALKILASI MONOSAKARIDA

PEMBENTUKAN GLIKOSIDA

PEMBENTUKAN SIANOHIDRIN Ø Keberadaan gugus aldehid pada monosakarida dapat mengalami reaksi adisi nukleofilik dengan asam sianoda menghasilkan campuran diastereomerik sianohidrin Ø Selanjutnya sianohidrin dapat direduksi menjadi gugus aldehid menggunakan katalis logam paladium yang teracuni pada barium sulfat Ø Produk akhirnya berupa monosakarida yang mengalami perpanjangan satu atom karbon prinsip dasar sintesis karbohidrat dari Kiliani. Fischer

SINTESIS KILIANI-FISCHER Perpanjangan Rantai Monosakarida

PEMANIS SINTETIK (SWEETENER) Ø Pemanis alami yang sering digunakan Sukrosa, glukosa dan fruktosa Ø Saat banyak bahan aditif makanan yang berfungsi sebagai pemanis sintetik non-gula (low-calorie) dan non-nutrisi Contoh: Sorbitol (glusitol), sakarin, sukralosa, dan aspartam Ø Tingkat kemanisanya ratusan - ribuan kali dibanding sukrosa Ø Karena bukan gula maka tidak menghasilkan kalor/ energi Ø Sangat bermanfaat untuk yang diet gula dan penderita penyakit diabetes mellitus Ø Sebagai bahan aditif penggunaanya tidak boleh berlebihan menimbulkan efek samping yang merugikan, misalnya karsinogen (merangsang terbentuknya sel kanker)