Karbohidrat.

Presentasi berjudul: "Karbohidrat."— Transcript presentasi:

1 Karbohidrat

2 Pengantar Disebut “karbohidrat” karena Cx(H2O)y
Karbohidrat sederhana disebut “sakarida”, kebanyakan namanya berakhiran –ose Definisi: - polihidroksi aldehid dan keton - senyawa yang dapat terhidrolisis menghasilkan polihidroksi aldehid dan keton Sebagai hemiacetals atau acetals

3 Review: struktur gugus karbonil
Hibridisasi sp2 Atom karbon dalam gugus karbonil mengalami muatan positif parsial Atom oksigen dalam gugus karbonil mengalami muatan negatif parsial

4 Review: sifat fisis aldehid dan keton
1. Mana yang lebih tinggi titik didihnya (untuk jumlah atom C yang sama): aldehid/keton dan alkohol aldehid/keton dan alkana 2. Bagaimana kelarutan aldehid/keton dalam air?

5 Review: Sifat Kimia, adisi nukleofilik
Gugus karbonil (aldehid dan keton) sangat mudah mengalami reaksi adisi nukleofilik karena struktur khas yang dibahas pada slide sebelumnya: - struktur planar merupakan struktur terbuka yang mudah diserang dari atas/bawah - ada muatan positif parsial pada atom C di gugus karbonil - atom O yang bermuatan negatif merupakan indikasi bahwa reaksi adisi nukleofilik dapat dipercepat dengan katalisator asam

6 Review: Adisi nukleofilik
Dikelompokkan dalam dua kelas: 1. Jika reagen nukleofil merupakan nukleofil kuat 2. Jika reagen nukleofil lemah tapi merupakan asam kuat (sebagai katalisator asam)

7 Review: Nukleofil kuat
alkoxide oxygen

8 Review: Dengan katalisator asam
kation oxonium

9 Review: reaktivitas Mana yang lebih reaktif terhadap reaksi nukleofilik, aldehid atau keton? Dari segi steric factor Dari segi electronic factor

10 Review: Hemiacetals Karakteristik utama:
ada gugus –OH dan –OR yang melekat pada satu atom karbon Hemiacetal dalam bentuk rantai terbuka biasanya tidak stabil Hemiacetal dalam bentuk siklis lebih stabil

11 Review: Hemiacetals siklis lebih stabil

12 Klasifikasi karbohidrat
Monosakarida : paling sederhana Disakarida : hidrolisis menghasilkan 2 molekul monosakarida Trisakarida : hidrolisis menghasilkan 3 molekul monosakarida Oligosakarida : hidrolisis menghasilkan 2-10 molekul monosakarida Polisakarida : hidrolisis menghasilkan >10 molekul monosakarida

13 Contoh Monosakarida : glukosa, fruktosa
Disakarida : sukrosa (hidrolisis menghasilkan 1 molekul glukosa dan 1 molekul fruktosa), maltosa (hidrolisis menghasilkan 2 molekul glukosa) Polisakarida : pati, selulosa (polimer dari glukosa)

14 Hidrolisis

15 Pentingnya karbohidrat
Sumber energi kimia pada makhluk hidup Penopang jaringan makhluk hidup, terutama pada tanaman

16 Fotosintesis dan Metabolisme Karbohidrat
Tanaman x CO2 + y H2O + sinar matahari  Cx(H2O)y + x O2 Hewan/ Manusia Cx(H2O)y + x O2  x CO2 + y H2O + energi

17 ‘Penyimpanan’ energi Energi dari metabolisme karbohidrat dapat langsung digunakan (melalui konversi menjadi panas) atau disimpan dalam bentuk senyawa kimia adenosin triphosphat (ATP) Simpanan energi dalam bentuk ATP dapat digunakan dengan konversi menjadi adenosin diphosphat (ADP) dengan reaksi eksotermis yang menghasilkan energi

18 ADP to ATP

19 ATP to ADP

20 Contoh kasus Akumulasi polyester dalam bakteri Alcaligenes eutrophus
Diinginkan akumulasi polyester sebanyak-banyaknya sebagai produk biopolimer Kontradiksi: pada kondisi lingkungan ideal, bakteri tidak membentuk polyester Untuk memicu akumulasi polyester, dibuat situasi tidak nyaman bagi bakteri agar mereka mengkonversi ATP menjadi ADP dan mengakumulasi polyester Salah satu caranya adalah dengan menciptakan defisiensi fosfat

21 Reaksi enzimatis

22 Monosakarida

23 Klasifikasi monosakarida
Dasar: 1. jumlah atom karbon pada molekul 2. apakah mengandung gugus aldehid atau keto Contoh

24 Karakter unik karbohidrat
Dapat muncul dalam bentuk-bentuk enantiomer Enantiomer: lihat review Stereokimia (Kimia Organik 1)

25 Sistem penamaan karbohidrat
Dengan awalan R dan S (sistem Cahn-Ingold-Prelog) Sistem D-L - D = dextrorotatory - L = levorotatory

26 Sistem D-L Konfigurasi standard: glyceraldehyde Konvensi:
monosakarida digambar dalam struktur vertikal dengan gugus aldehid atau keto paling dekat ke puncak C yang diberi nomor 1. Perbandingan dengan standard dilakukan pada atom C chiral dengan nomor TERTINGGI

27 Sistem D-L

28 Lihat review Aktivitas Optikal
Kelemahan sistem D-L Hanya berdasarkan SATU C chiral Sistem R-S: mempertimbangkan seluruh C chiral yang terdapat dalam molekul ybs. Lihat review Aktivitas Optikal

29 Rumus bangun monosakarida
Buktikan bahwa dalam sistem Cahn-Ingold-Prelog, nama D-(+)-glucose adalah (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5-pentahydroxyhexanal

30 Hasil eksperimen D-(+)-glucose dalam bentuk rantai terbuka berkesetimbangan dengan dua bentuk hemiacetal (rumus bangun Haworth) Muncul C chiral baru pada C1; maka ada 2 bentuk hemiacetal sebagai diastereomer (disebut anomer)

31 Anomeric carbon atom Atom C1 sebagai chiral center baru disebut ‘anomeric carbon atom’ Penamaan anomer: berdasarkan posisi gugus –OH pada anomeric carbon atom  = -OH trans dengan –CH2OH  = -OH cis dengan –CH2OH

32 Penamaan anomer -D-(+)-Glucopyranose -D-(+)-Glucopyranose

33 Bentuk lain representasi bangun

34 Cincin hemiacetal Enam atom C = pyranose
Glukosa sering juga disebut glucopyranose Lima atom C = furanose Furan Pyran

35 Mutarotation Perubahan rotasi optikal ke arah suatu nilai kesetimbangan

36 Reaksi-reaksi Karbohidrat

37 Pembentukan glycoside

38 Karakter glycoside Merupakan acetal yang umumnya stabil (tidak mudah bereaksi/berubah) dalam suasana basa Sering dimanfaatkan untuk mekanisme ‘group protection’ pada karbohidrat

39 Oksidasi Dengan reagen (baca sendiri): 1. Tollen : Ag+(NH3)2OH-
2. Benedict : larutan basa yang mengandung ion kuprisulfat Untuk membedakan ‘reducing sugar’ (hemiacetal) dan ‘non-reducing sugar’ (acetal) Reducing sugar bersifat positif terhadap tes Tollen dan Benedict

40 Oksidasi aldose dan ketose
Cu2+ kompleks

41 Reducing/Non-reducing sugar

42 Oksidasi dengan HIO4 Untuk pemutusan senyawa polihidroksi pada ikatan C-C antara 2 atom C yang sama-sama mengikat gugus hidroksil Untuk setiap C- yang terlepas, terbentuk satu C=O

43 Mekanisme

44 Kaidah Jika oksidasi dilakukan pada senyawa dengan tiga atau lebih gugus –CHOH maka atom-atom C dari bagian tengah akan membentuk asam formiat

45 Kaidah Pemutusan ikatan bisa juga terjadi antara C ber-OH dengan C dengan gugus karbonil pada keton dan aldehid, tapi TIDAK terjadi pada gugus karbonil pada asam karboksilat dan ester)

46

47 Kaidah Pemutusan periodat TIDAK terjadi pada:
1. senyawa dengan gugus –OH yang terpisah oleh –CH2 2. senyawa yang atom C ber-OH-nya terikat dengan atom C yang membawa gugus eter atau acetal

48 Disakarida

49 Sukrosa Sehari-hari dikenal sebagai gula pasir Sumber : tebu

50 Madukismo

51 Pemanis selain sukrosa
Aspartame Sucralose Cyclamate Saccharin Laktitol Sorbitol

52 Polisakarida

53 Tiga polisakarida terpenting
Pati Glikogen Selulosa