Materi Biokimia Karbohidrat

KARBOHIDRAT

           Karbohidrat berasal dari kata karbon (C) dan hidrat (H2O). Karbohidrat meliputi zat-zat yang terdapat di alam dan sebagian besar berasal dari tumbuhan. Nama lain karbohidrat adalah sakarida berasal dari bahasasa latin saccharum = gula. Karbihidrat disintesis dari CO2 dan H2O melalui proses fotosintesi dalam sel berklorofil dengan bantuan sinar matahari. Karbohidrat yang dihasilkan merupakan cadangan makanan yang disimpan dalam akar, batang, dan biji sebagai pati ( amilum ). Karbohidrat dalam tubuh manusia dan hewan dibentuk dari beberapa asam amino, gliserol lemak, dan sebagian besar diperoleh dari makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Karbohidrat dalam sel tubuh disimpan dalam hati dan jaringan otot dalam bentuk glikogen

Sifat-sifat penting dari karbohidrat adalah dapat beroksidasi, bereduksi, berkondensasi, dan berpolimerasi serta dapat membentuk glikosida.Karbohidrat juga mempunyai sifat-sifat, yaitu :
a. Berupa serbuk putih
b. Sukar larut dalam pelarut nonpolar
c. Mudah larut dalam air ( keculai polisakarida ) 
Karbohidrat termasuk penyusun sel karena terdiri dari molekul organic, yaitu molekul yang mengandung atom karbon (C), hidrohen (H), dan oksigen (O). Secara biologis, karbohidrat memiliki fungsi sebagai bahan baku sumber energi baik pada hean, manusia, dan tumbuhan.

Karbohidrat diklasifikasikan dalam 3 golongan, yaitu :

·         Monosakarida

Karbohidrat yang paling sederhana yang tidak dapat dihidrolisis lagi menjadi karbohidrat lain. Tata nama monosakarida tergantung dari gugus fungsional yang dimiliki dan letak gugus hidroksilnya. Berikut adalah tata nama monosakarida, yaitu:

•      Monosakarida yang mengandung satu gugus aldehid disebut aldosa.                                     Aldosa merupakan monosakarida yang memiliki gugus aldehid pada salah satu ujungnya. Contohnya glukosa.  
•      Monosakarida yang mengandung satu gugus keton disebut ketosa. Ketosa adalah monosakarida yang memiliki gugus aldehid pada salah satu ujungnya. Contohnya fruktosa.
•      Monosakarida dengan enam atam C disebut heksosa, misalnya glukosa, fruktosa, dan galaktosa.
•      Monosakarida yang mempunyai lima atom C disebut pentosa misalnya xilosa, arabinosa, dan ribosa.

·         Oligosakarida

       Oligosakarida yaitu karbohidrat yang terseusun dari 2 sampai sepuluh satuan monosakarida. Oligosakarida yang umum adalah disakarida yang tersusun atas dua monosakarida dan dapat dihidrolisis menjadi monosakarida, contohnya yaitu sukrosa, maltose, dan laktosa. Oligosakarida adalah polimer dengan derajat polimerasasi 2 sampai 10 dan biasanya bersifat larut dalam air. Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul disebut disakarida, bila tiga molekul disebut triosa, bila sukrosa terdiri dari molekul glukosa dan fruktosa, laktosa terdiri dari molekul glukosa dan galaktosa. 

       Oligosakarida yg paling sederhana à Disakarida. Disakarida adalah suatu oligosakarida yang paling banyak terdapat di alam dan jenis karbohidrat yang banyak dikonsumsi oleh manusia di dalam kehidupan sehari-hari. Oligosakarida merupakan polimer dengan derajat polimerisasi 2 sampai 10 dan biasanya bersifat larut dalam air. Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul monosakarida yang berikatan satu sama lain disebut disakarida. 

        Ikatan antara dua molekul monosakarida disebut ikatan glikosida. Ikatan ini terbentuk antara gugus hidroksil dari atom C nomor 1 yang juga disebut karbon anomerik dengan gugus hidroksil dari atom C pada molekul gula yang lain. Ikatan glikosida biasanya terjadi antara atom C no. 1 dengan atom C no. 4 dengan melepaskan 1 mol air. Ikatan glikosida antar monosakarida akan membentuk  oligosakarida dan polisakarida. Dlm proses penggabungan 2 monomer tersebut  H2O akan dibebaskan.

      Ikatan glikosida terbentuk dari eliminasi air antara gugus hidroksil dari suatu monosakarida berbentuk siklis dengan gugus hidroksil senyawa yang lain. Sifat-sifat dari disakarida, yaitu :

·         Monomer gula penyusunnya dan stereo konfigurasinya.

·         Karbon yang terlibat dalam membentuk ikatan.

·         Urutan unit monomernya, apabila terdiri dari monosakarida yang berbeda.

·         Konfigurasi anomerik – gugus OH pada C no.1 dari setiap unit penyusunnya.

Macam – macam disakarida yang penting, yaitu :
a. Laktosa

          Laktosa adalah jenis disakarida yang merupakan gabungan dari dua unit monosakarida yang berbeda yaitu merupakan karbohidrat dari susu mamalia yang terdiri dari  D-galaktosa dan D-glukosa. Dalam disakarida ini, ikatan glikosidik antara C-1 anomerik dari β-D-galaktosa dan C-4 non anomerik dari D-glukosa marupakan β-(1,4). 

           Laktosa terdpt pd susu. Konsentrasi  laktosa dlm susu mamalia bervariasi  2.0 - 8.5%. Susu sapi dan kambing mengandung 4.5–4.8%, dan ASI  7%. Penggunaan  laktosa sebagai sumber energi  dengan hidrolysis menjadi monosaccharides, D-glucose and D-galactose. Laktosa tdk akan dicerna sebelum sampai usus halus (tempat enzim laktase).

           Laktosa intolerance : keadaan dimana laktosa tdk dihidrolisis atau dihidrolisis sebagian karena kekuarangan enzim laktase

Akibat : adanya laktosa menyebabkan pindahnya cairan ke dalam lumen karena osmosis yg menyebabkan kram perut.  Laktosa difermentasi oleh bakteri anaerob : asam laktat, dan gas ( diare dan kembung)

           Karbohidrat yang lain yang tidak dapat dicerna oleh enzim penernaan tetapi difermentasi oleh bakteri menghasilkan laktat dan gas ( diare dan kembung) : kacang-kacangan (rafinosa dan stakiosa). Laktosa merangsang usus untuk menyerap Calsium.

b. Maltosa

            Maltosa adalah jenis disakarida yang paling sederhana dan terbentuk dari dua unit monosakarida yang sama yaitu glukosa. Maltosa mengandung 2 D-glukosa yang dihubungkan dengan oleh suatu ikatan glikosida diantara atom karbon 1 dari glukosa yang pertama dan atom karbon 4 dari glukosa yang kedua

membentuk ikatan α. 

            Pada ujung kanan ciccin bisa membuka sehingga memiliki gugus aldehid  bebas yg bisa mereduksi oksidan. oleh karena itu, Maltosa adalah gula reduksi dan larut dalam air.

 

c. Sukrosa

             Sukrosa adalah disakarida yang dibentuk dari unit monosakarida yang berbeda yaitu antara satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Antara kedua unit unit monosakarida trsebut diikat dengan ikatan α – 1, β-2 glikosida. Sukrosa bukan gula pereduksi krn ujung-ujung aldehid bebas dari monosakaridanya saling terikat.

             Hewan tidak dapat menyerap sukrosa seperti pada tanaman, tetapi dapat menyerap  molekul tersebut dengan bantuan enzim suknosa atau invertase. Sukrosa merupakan disakarida yang paling manis dibanding 3 disakarida yang umum di jumpai.

·         Polisakarida

             Karbohidrat yang tersusun dari sepuluh satuan monosakarida dan berantai lurus dan bercabang.

Polisakarida adalah karbohidrat berupa polimer yang terbentuk dari banyak monomer – monomer monosakarida melalui iktan glikosida dalam suatu reaksi polimerisasi kondensasi

             Rumus umum ( C6H10O5)n. Polisakarida dapat dihidrolisi oleh asam atau enzim tertentu yang kerjanya spesifik. Jenis polisakarida yang banyak di juumpai dialam :

a. Amilum ( Pati )

             Amilum (pati) merupakan polimer glukosa. Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan alfa-glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai C-nya, serta apakah  lurus atau bercabang rantai molekulnya.

Amilum terdiri dari 2 macam fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas, yaitu :

• Amilosa yaitu fraksi yang terlarut, dengan struktur yang tidak bercabang

• Amilopektin yaitu fraksi yang tidak larut, dengan struktur bercabang.

Tidak larut dalam air, sehingga byk digunakan sbg bentuk simpanan karbohidrat pada tanaman.

             Pati dalam jaringan tanaman mempunyai bentuk granula yang berbeda-beda. Dengan mikroskop jenis pati dapat dibedakan karena mempunyai bentuk, ukuran, dan letak hilum yang unik. Bila pati mentah dimasukkan ke dalam air dingin, granula patinya akan menyerap air dan membengkak. Peningkatan volume granula pati yang terjadi di dalam air pada suhu 55 0C – 65 0C merupakan pembekakan yang sesungguhnya, dan setelah pembengkakan ini granula pati dapat kembali ke kondisi semula. Granula pati dapat dibuat membengkak luar biasa  dan bersifat tidak dapat kembali lagi pada kondisi semula. Perubahan tersebut dinamakan gelatinisasi.

b. Glikogen

             Glikogen merupakan “pati hewan”, banyak terdapat pada hati dan otot bersifat larut dalam air, serta bila bereaksi dengan iodin akan berwarna merah. Glikogen juga telah berhasil diisolasi dari benih jagung (sweet corn). Glikogen disimpan dalam hati hewan sebagai cadangan energi yang sewaktu-waktu dapat diubah menjadi glukosa. 

c. Selulosa

             Struktural karbohidrat utama pada tumbuhan berkayu dan berserat. Polimer D-glukosa linear dgn iktn β1 4, dengan ikatan tersebut menyebabkan mempunyai karakter yang sangat berbeda dgn amilosa. Bentuk seperti fiber / serat lurus dan memanjang. Setiap residu glukosa membentuk pita yang antar satu dengan yang lain saling berputar 180 °