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

KARBOHIDRAT Monosakarida Disakarida Disakarida Oligosakarida Oligosakarida Polisakarida Polisakarida

Penggolongan Karbohidrat Monosakarida : Monosakarida : Karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut : Glukosa, Fruktosa Disakarida Disakarida Karbohidrat yang mengandung 2 satuan monosakarida : Sukrosa, Laktosa, maltosa Oligosakarida Oligosakarida Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan 3 – 8 satuan monosakarida Polisakarida Polisakarida Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan banyak satuan monosakarida: Amilum, sellulosa, glikogen

Monosakarida Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus (CH 2 O) n Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus (CH 2 O) n Macam-macam monosakarida Macam-macam monosakarida a. Aldosa : monosakarida yang mengandung gugus aldehid gugus aldehid Contoh : Gliseraldehid Contoh : Gliseraldehid

Monosakarida Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus C n H 2n O n 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 6 : heksosa Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus C n H 2n O n 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 6 : heksosa Macam-macam monosakarida Macam-macam monosakarida a. Aldosa : monosakarida yang mengandung gugus aldehid. Contoh : Gliseraldehid gugus aldehid. Contoh : Gliseraldehid b. Ketosa : monosakarida yang mengandung gugus keton b. Ketosa : monosakarida yang mengandung gugus keton Contoh: Dihidroksiaseton Contoh: Dihidroksiaseton

Contoh : Gliseraldehida

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

Penamaan Monosakarida D, L Monosakarida diberi nama D jika gugus - OH pada atom C*terletak disebelah kanan. Monosakarida diberi nama D jika gugus - OH pada atom C*terletak disebelah kanan. Monosakarida diberi nama L jika gugus OH pada atom C* tersebut berada disebelah kiri. 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

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

Proyeksi Fisher & Struktur Haworh ↔

Struktur Haworth dan Konformasi Kursi

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

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

Tingkat kemanisan monosakarida dan disakarida MonosakaridaDisakarida D – fruktosa174 Sukrosa100 D – fruktosa174 Sukrosa100 D – glukosa74 Laktosa0.16 D – glukosa74 Laktosa0.16 D – xylosa0.40 D – xylosa0.40 D – galaktosa 0.22 D – galaktosa 0.22

Beberapa Reaksi Monosakarida 1. Reaksi Oksidasi Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan : Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan : 1.Gula pereduksi 2.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. 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 oleh pereaksi TBF menghasilkan asam monokarboksilat: Asam Aldonat. 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 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 Dapat dilakukan dengan: Dapat dilakukan dengan:  Logam + H 2  enzimatis Produknya polyol gula alkohol (alditol) Produknya polyol gula alkohol (alditol) glucose membentuk sorbitol (glucitol) glucose membentuk sorbitol (glucitol) mannose membentuk mannitol mannose membentuk mannitol fructose membentuk mannitol + sorbitol fructose membentuk mannitol + sorbitol glyceraldehyde membentuk glycerol glyceraldehyde membentuk glycerol

Sugar alcohols are very useful Mannitol is used as an osmotic diuretic Mannitol is used as an osmotic diuretic Glycerol is used as a humectant and can be nitrated to nitroglycerin Glycerol is used as a humectant and can be nitrated to nitroglycerin Sorbitol can be dehydrated to tetrahydropyrans and tetrahydrofuran compounds (sorbitans) Sorbitol can be dehydrated to tetrahydropyrans and tetrahydrofuran compounds (sorbitans) Sorbitans are converted to detergents known as spans and tweens (used in emulsification procedures) 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) 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. 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. 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. Glikosida dinamai berdasarkan nama monosakaridanya, dengan mengganti akhiran –a dengan –ida. Misal: glukosa  glukosida Misal: glukosa  glukosida manosa  manosida manosa  manosida

DISAKARIDA Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari 2 satuan monosakarida. 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. 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 : Beberapa disakarida yang sering dijumpai : Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa

JENIS DISAKARIDA Selubiosa   -D-Glukosa +  -D-Glukosa Selubiosa   -D-Glukosa +  -D-Glukosa Maltosa   -D-Glukosa +  -D-Glukosa Maltosa   -D-Glukosa +  -D-Glukosa Sukrosa   -D-Glukosa +  -D-Fruktosa Sukrosa   -D-Glukosa +  -D-Fruktosa Laktosa   -D-Glukosa +  -D-Galaktosa 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 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 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). Merupakan gula utama pada ASI dan susu sapi (4-8 % laktosa). Karbon anomerik pada unit galaktosa mempunyai konfigurasi  pada C-1 dan berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit glukosa Karbon anomerik 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. 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 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 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. 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 Karbohidrat yang mengandung banyak monosakarida dan mempunyai berat molekul yang besar Hidrolisis polisakarida secara sempurna akan menghasilkan satu/beberapa jenis monosakarida Hidrolisis polisakarida secara sempurna akan menghasilkan satu/beberapa jenis monosakarida Unit-unit monosakarida dihubungkan secara linier atau bercabang Unit-unit monosakarida dihubungkan secara linier atau bercabang Jenis polisakarida : Jenis polisakarida :  pati  glikogen  selulosa  hemiselulosa

P A T I Polisakarida yang tersimpan dalam tumbuhan. Polisakarida yang tersimpan dalam tumbuhan. Merupakan komponen utama pada biji- bijian, kentang, jagung dan beras 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 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 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 – unit glukosa melalui ikatan glikosidik dan  -1,6 AMILOPEKTIN : 80 % bagian pati, Tersusun atas 300 – unit glukosa melalui ikatan glikosidik dan  -1,6 Setiap 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 Strukturnya bercabang  sangat besar (Mr besar)  tidak larut dalam air

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

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

Latihan Buatlah struktur linier glukosa menjadi siklik lengkap dengan no karbonnya. Buatlah struktur linier glukosa menjadi siklik lengkap dengan no karbonnya. Buatlah sukrosa dari glukosa dan fruktosa Buatlah sukrosa dari glukosa dan fruktosa Buatlah pati dari enam glukosa Buatlah pati dari enam glukosa Buatlah sellulosa dari enam glukosa Buatlah sellulosa dari enam glukosa