KARBOHIDRAT TUJUAN/INDIKATOR: Memahami pengertian tentang karbohidrat dan kaitannya dengan kehidupan tanaman Memahami struktur dan sifat kimia karbohidrat Memahami beberapa kelompok/golongan karbidrat yang terdapat pada tanaman

Tujuan/Indikator/Kompetensi 4. Memahami metabolisme karbohidrat: Anabolisme dan katabolisme karbohidrat pada tanaman. a. memahami glikolisis b. memahami glukoneogenesis c. memahami siklus asam sitrat d. memahami fosforialsi oksidatif e. memahami energi yang dihasilkan dari oksidasi KH.

Fungsi Karbohidrat Sebagai sumber utama energi

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 : Glukosa, Fruktosa Disakarida Karbohidrat yang mengandung 2 satuan monosakarida : Sukrosa, Laktosa, maltosa Oligosakarida Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan 3 – 8 satuan monosakarida Polisakarida Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan banyak satuan monosakarida: Amilum, sellulosa, glikogen

Monosakarida Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus (CH2O)n Macam-macam monosakarida a. Aldosa : monosakarida yang mengandung gugus aldehid Contoh : Gliseraldehid

Monosakarida Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus CnH2nOn dimana n = 3 – 8 C3H6O3 : triosa C4H8O4 : tetrosa C5H10O4 : pentosa C6H12O4 : heksosa Macam-macam monosakarida a. Aldosa : monosakarida yang mengandung gugus aldehid. Contoh : Gliseraldehid b. Ketosa : monosakarida yang mengandung gugus keton Contoh: Dihidroksiaseton

Penamaan Monosakarida D, L Monosakarida diberi nama D jika gugus -OH pada atom C* (karbon asimetik yang paling jauh dari C terletak disebelah kanan, atau yang paling dekat dari CH2OH Monosakarida diberi nama L jika gugus OH pada atom C* tersebut berada disebelah kiri. O H

Contoh : Gliseraldehida

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

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

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

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

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

Tingkat kemanisan monosakarida dan disakarida Monosakarida Disakarida D – fruktosa 174 Sukrosa 100 D – glukosa 74 Laktosa 0.16 D – xylosa 0.40 D – galaktosa 0.22

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

Semua monosakarida adalah Gula Pereduksi Benedict Fehling

Oksidasi aldosa oleh pereaksi TBF menghasilkan asam monokarboksilat: Asam Aldonat. Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat (HNO3 panas) menghasilkan asam dikarboksilat karena HNO3 selain mengoksidasi gugus aldehid juga mengoksidasi gugus CH2OH terminal

Reaksi dg HNO3 Reaksi dg Tohlens

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

Reduksi monosakarida Logam + H2 Dapat dilakukan dengan: 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 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-D-sorbitol (isosorbide) which is nitrated to ISDN and ISMN (both used in treatment of angina)

3. Reaksi pembentukan glikosida 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 / asetal/ketal) dengan sebuah molekul alkohol

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

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

JENIS DISAKARIDA Selubiosa  -D-Glukosa + -D-Glukosa Maltosa  -D-Glukosa + -D-Glukosa Sukrosa  -D-Glukosa + -D-Fruktosa Laktosa  -D-Glukosa + -D-Galaktosa

MALTOSA

IKATAN PADA MALTOSA 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 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). Karbon anomerik (C hasil siklisasi) pada unit galaktosa mempunyai konfigurasi  pada C-1 dan berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit glukosa Diare setelah minum susu, disebabkan karena tidak memiliki enzim laktase (galaktosidase), sehingga tidak dapat mencerna laktosa dalam susu. Galaktosemia adalah penyakit gangguan metabolisme galaktosa, berakibat penumpukan galaktosa dalam darah: sirosis hepatik, hepatomegali, katarak, retardasi mental

Struktur Laktosa

SUKROSA Sukrosa dikenal dengan gula pasir, terdapat pada tumbuhan fotosintetik yang berfungsi sebagai sumber energi. Misal : pada tebu, bit gula 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.

Struktur Sukrosa

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

P A T I Polisakarida yang tersimpan dalam tumbuhan. Merupakan komponen utama pada biji-bijian, kentang, jagung dan beras 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 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 Strukturnya bercabang  sangat besar (Mr besar)  tidak larut dalam air

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