KARBOHIDRAT

Pendahuluan Bahan makanan (beras, sagu, jagung, singkong) KH sbg amilum/pati Buah-buahan, madu KH sbg gula Kayu, serat kapas KH sbg selulosa Batang tebu ? Hasil metabolisme KH : glukosa dalam darah, glikogen : KH yg disintesis dalam hati & digunakan oleh sel pd jaringan otot sbg sumber energi 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 glukosa

Susunan Kimia Molekul KH (sakarida) : atom C, H, O H2O, C6H12O6, C22H22O11 (sukrosa) Bukan KH : C2H4O2 (asam asetat/hidroksiasetaldehida) CH2O atau HCHO (formaldehida) Harus dilihat rumus empiris & rumus strukturnya !

Struktur Berdasar gugus fungsi : polihidroksialdehida atau polihidroksiketon serta senyawa yg menghasilkannya pada proses hidrolisis Senyawa yg termasuk KH terdapat gugus fungsi –OH, aldehida, keton Rumus Fischer : molekul KH terbentuk dari rantai atom C & tiap atom C mengikat atom / gugus ttt atom C mengikat 4 atom dg tiap sudut 109o tetrahedron dg atom C sbg pusatnya

Bila C mengikat 4 atom/gugus yg berlainan : atom C asimetrik / tidak simetrik Struktur senyawa yg membentuk bayangan cermin senyawa semula : pasangan enansiomer Rumus proyeksi B B A C D D C A E E

CHO CHO H C OH HO C H CH2OH CH2OH (+) gliseraldehida Rumus struktur gliseraldehida punya titik lebur & kelarutan dalam air yg sama, perbedaan sifat pada pemutaran bidang getar cahaya terpolarisasi / rotasi optik Senyawa yg dpt menyebabkan rotasi optik : aktivitas optik isomer optik Enansiomer yg memutar chy terpolarisasi ke kanan diberi tanda (+) atau d (dekstro); yg memutar ke kiri diberi tanda (-) atau l (levo)

Besarnya sudut putar/rotasi (α) tgt jenis senyawa, suhu, panjang gelombang chy terpolarisasi & banyaknya molekul pada jalan yg dilalui Rotasi spesifik : rotasi yg dihasilkan 1 gr senyawa dlm 1 ml larutan dlm suatu sel sepanjang 1 dm pd suhu & panjang gelombang yg ditentukan (589,3 mu atau 5893 A ~ garis D natrium, 20℃) [α]20 = α D 1 x c [α]20 = rotasi spesifik menggunakan chy D natrium pada suhu 20 ℃ D α = sudut rotasi yg diamati pada polarimeter l = panjang sel dalam dm c = konsentrasi larutan dalam gr/ml

Harga rotasi spesifik KH pada 20℃ dg sinar natrium ___________________________________________________ D fruktosa - 92,4 sukrosa + 66,5 D galaktosa + 80,2 maltosa + 130,4 L arabinosa + 104,5 gula invert - 19,8 D manosa + 14,2 dekstrin + 195 D arabinosa - 105 amilum + 196 lebih D xilosa + 18,8 glikogen + 196 – 197

Catatan : D (+) gliseraldehida ~ R (+) gliseraldehida CHO CHO CHO H C OH H C OH HO C H CH2OH H C OH H C OH CH2OH CH2OH D (+) gliseraldehida D (-) eritrosa D (+) treosa CHO CHO CHO HO C H H C OH HO C H CH2OH HO C H HO C H L (-) gliseraldehida L (+) eritrosa L (-) treosa Catatan : D (+) gliseraldehida ~ R (+) gliseraldehida L (-) gliseraldehida ~ S (-) gliseraldehida R (rectus = kanan) S (sinister = kiri)

Rumus Haworth Jika kristal glukosa murni dilarutkan dlm air maka larutannya akan memutar cahaya terpolarisasi ke arah kanan. Namun bila dibiarkan, terlihat sudut putaran berubah menjadi makin kecil hingga tetap MUTAROTASI : perubahan rotasi / putaran Exp. O OH R C H + HO - R R C OR H aldehida alkohol hemiasetal Sir Walter Norman Haworth (1883-1950) ahli kimia Inggris mengusulkan rumus struktur KH : bentuk cincin FURAN atau PIRAN O O furan piran

H CH2OH O HO H H H HO OH H OH Bentuk “kursi” CH2OH CH2OH CH2OH C O C O C O H H H H OH C C C CH O C C HO OH H OH HO OH H HO OH H H C C C C C C H OH H OH H OH α–D-glukosa D-glukosa β-D-glukosa H CH2OH O HO H H H HO OH H OH Bentuk “kursi”

Rumus Fischer Rumus Haworth CHO H C OH H C OH H C OH HO C H HO C H O CH2OH H C OH H C OH C O H H OH H C OH H C C C HO OH H H CH2OH CH2OH C C H OH D-glukosa α-glukosa α-D-glukosa / α-D-glukopiranosa

Penggolongan KH Monosakarida : molekul tdr bbrp atom C & tdk dpt diuraikan scr hidrolisis mjd KH lain (exp. gliseraldehida & dihidroksiaseton) Monosakarida dg 4 atom C : tetrosa (C4H8O4) exp. D-eritrosa, D-eritrulosa Monosakarida dg 5 atom C : pentosa (C5H10O5) exp. D-ribosa, D-ribulosa Glukosa / aldoheksosa / dekstrosa, tdp dlm buah-buahan, madu, glokosa darah manusia (70-100 ml tiap 100 ml darah) Dlm fotosintesis, glukosa yg terbentuk digunakan u/ pembentukan amilum atau selulosa n C6H12O6 (C6H10O5)n + n H2O glukosa amilum Fruktosa : ketoheksosa yg mempunyai sifat memutar chy terpolarisasi ke kiri, shg disebut juga levulosa, tdp pada madu lebah, lebih manis daripada glukosa, gula tebu/sukrosa Fruktosa + glukosa = sukrosa (berasal dari tebu / bit)

Penggolongan KH Galaktosa + glukosa = laktosa (gula dalam susu) Galaktosa kurang manis dibanding glukosan& kurang larut dalam air, serta punya sifat memutar bidang chy terpolirasi ke kanan Pentosa, exp. arabinosa, xilosa, ribosa, 2-deoksiribosa (Ke-4 pentosa tsb / aldopentosa tdk tdp bebas di alam) Arabinosa dari gom arab dg hidrolisis; xilosa dari hidrolisis jerami/kayu/urine manusia yg mengalami kelainan metabolisme KH (pentosuria); ribosa & deoksiribosa mrp komponen asam nukleat Oligosakarida : gabungan bbrp monosakarida Oligosakarida yg paling banyak di alam ialah disakarida Sukrosa, gula yg kita kenal sehari-hari (baik yg berasal dari tebu, bit, nanas, wortel. Mll hidrolisis, sukrosa glukosa + fruktosa gula invert Rotasi spesifik fruktosa (ke kiri) > glukosa (ke kanan) shg tjd putaran dari kanan ke kiri INVERSI

Penggolongan KH Laktosa, mll hidrolisis mjd D-galaktosa & D-glukosa disakarida Dalam susu disebut gula susu Maltosa, disakarida yg terbentuk dari 2 molekul glukosa Hidrolisis amilum enzim amilase maltosa enzim maltase glukosa Tingkat rasa manis bbrp KH Fruktosa Gula invert Sukrosa Glukosa Xilosa Maltosa Galaktosa Laktosa

Penggolongan KH Rafinosa, trisakarida tdr 3 molekul monosakarida yg berikatan (galaktosa-glukosa-fruktosa), tdp dlm bit & biji kapas galaktosa-glukosa-fruktosa H+ galaktosa-glukosa + fruktosa (rafinosa) H2O (melibiosa) rafinosa H2O melibiosa + fruktosa sukrase rafinosa H2O galaktosa + sukrosa maltase Stakiosa, tetrasakarida tdr 2 molekul galaktosa, 1 molekul glukosa & 1 molekul fruktosa galaktosa-galaktosa-glukosa-fruktosa galaktosa-galaktosa-glukosa + fruktosa (stakiosa) (monotriosa)

Penggolongan KH Polisakarida, umumnya bermolekul besar & lebih kompleks daripada mono & oligosakarida Polosakarida yg tdr atas 1 macam monosakarida saja : HOMOPOLISAKARIDA, sedangkan yg mengandung senyawa lain : HETEROPOLISAKARIDA Umumnya polisakarida berupa senyawa putih, tdk berbentuk kristal, tdk mempunyai rasa manis & tdk punya sifat mereduksi, larut dalam air dlm bentuk koloid (exp. amilum, glikogen, desktrin & selulosa) Amilum, disebut juga pati (tdp pada umbi, daun, batang & biji-bijian). Amilum tdr dari 2 macam polisakarida (polimer dari glukosa) : amilosa (20-28%) & amilopektin Amilosa : 250-300 unit D-glukosa + ikatan α 1,4-glikosidik Amilopektin : 1000 unit D-glukosa + ikatan 1,4-glikosidik & 1,6-glikosidik Butir pati tdk larut dalam air dingin, bila suspensi dlm air dipanaskan tjd larutan koloid yg kental (+) lar. Iodium warna biru (tjd senyawa o/ amilosa) / warna ungu/merah lembayung (tjd senyawa o/ amilopektin) Amilum enzim amilase β maltosa

Penggolongan KH Glikogen, tdp dalam hati & otot. Glukosa darah diubah jadi glikogen (sebaliknya) Glikogen tdp pada kerang & rumput laut Glikogen yg terlarut dlm air, diendapkan dg (+) etanol serbuk putih Glikogen + iodium warna merah Dekstrin, pd reaksi hidrolisis parsial, amilum dekstrin (sebelum terbentuk maltosa). Banyak digunakan sbg perekat Sellulosa, tdp dlm tumbuhan sbg bhn pembentuk dinding sel, serat kapas, berguna memperlancar pencernaan makanan Mukopolisakarida, heteropolisakarida (polisakarida yg tdr 2 jenis derivat monosakarida) Derivat monosakarida : gula amino & asam uronat Heparin (senyawa anti koagulan darah)

Sifat Kimia Berhubungan dg gugus fungsi (gugus –OH, aldehida & keton) (1) Sifat Mereduksi Monosakarida & disakarida dapat mereduksi pada suasana BASA, Sifat reduktor u/ identifikasi KH & analisis kuantitatif Sifat mereduksi krn aldehida / keton bebas dlm KH (2) Pembentukan Furfural Dlm lar. asam encer yg dipanaskan, monosakarida masih bersifat stabil . Bila dipanaskan dg asam kuat pekat, monosakarida berubah mjd furfural / derivatnya, mll reaksi dehidrasi / pelepasan molekul air dari senyawa (3) Pembentukan Osazon KH (punya gugus aldehida/keton bebas) + fenilhidrazin osazon (kristal & ttk lebur spesifik) (4) Pembentukan Ester Gugus hidroksil KH+ asam ester Monosakarida + ATP α –D-glukosa-6-fosfat & α –D-fruktosa-1,6- difosfat Proses esterifikasi dg asam fosfat dlm tubuh : proses FOSFORILASI

Sifat Kimia (5) Isomerasi Monosakarida + basa encer tidak stabil (glukosa + basa encer fruktosa + manosa) Keadaan keseimbangan antara glukosa, fruktosa & manosa TRANFORMASI LOBRY DE BRUIN VAN ECKENSTEIN (mll proses enolisasi) (6) Pembentukan Glikosida Glukosa + metilalkohol senyawa asetal (GLIKOSIDA) yaitu gugus metil + monosakarida & gugus –OH yg bereaksi (gugus –OH GLIKOSIDIK)

Derivat KH Asam-asam Monosakarida punya gugus fungsi oksidasi gugus karboksilat (exp. asam glukonat, asam glukarat, asam glukuronat) DETOKSIKASI : asam glukuronat + racun dikeluarkan dari tubuh mll urine Asam askorbat (vitamin C) jeruk, advokat, apel, kentang, kol Gula amino, D-glukosamina, D-galaktosamina, D-manosamina Alkohol, baik gugus aldehida / keton pd monosakarida reduksi alkohol (exp. dari glukosa mjd sorbitol, dari manosa mjd manitol, dari fruktosa mjd manitol + sorbitol)