Materi Kimia Karbonhidrat

Karbohidrat.

Pengertian .

Karbohidrat adalah senyawa organik dengan rumus umum _{C''m''(H 2} O) _n'''', yaitu, hanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen, dua terakhir dalam rasio atom 2:1. Karbohidrat dapat dilihat sebagai hidrat karbon, maka nama mereka. Istilah ini paling sering digunakan dalam biokimia, di mana pada dasarnya adalah sebuah sinonim dari sakarida, keluarga besar karbohidrat alami yang mengisi peran banyak pada makhluk hidup, seperti penyimpanan dan transportasi energi (misalnya, pati, glikogen) dan komponen struktural (misalnya, selulosa dan kitin pada tanaman di arthropoda). Kata ini berasal dari bahasa Yunani''σάκχαρον''(''sákcharon''), yang berarti "gula". Sakarida dan turunannya termasuk biomolekul penting lainnya banyak yang memainkan peran kunci dalam sistem kekebalan tubuh, pemupukan, patogenesis, pembekuan darah, dan pembangunan.
Dalam ilmu makanan dan dalam konteks informal, karbohidrat istilah yang sering berarti setiap makanan yang sangat kaya di pati (seperti sereal, roti dan pasta) atau gula (seperti permen, selai dan makanan penutup).
Sedangkan nomenklatur ilmiah karbohidrat kompleks, karbohidrat nama yang sangat sering berakhir di akhiran-ose.
Klasifikasi Karbohidrat.
klasifikasi karbohidrat berdasarkan reaksi hidrolisis dan ukuran molekulnya :

1. Monosakarida, adalah karbohidrat paling sederhana karena molekulnya hanya terbentuk dari beberapa atom C dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis menjadi karbohidrat lain. Monosakarida dibedakan menjadi aldosa dan ketosa. Contoh dari aldosa yaitu glukosa dan galaktosa. Contoh ketosa yaitu fruktosa.

2. Disakarida, adalah karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida yang berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan molekul air. Contoh dari disakarida adalah sukrosa, laktosa, dan maltosa.

3. Polisakarida, adalah karbohidrat yang terbentuk dari banyak sakarida sebagai monomernya. Rumus umum polisakarida yaitu C6(H10O5)n. Contoh polisakarida adalah selulosa, glikogen, dan amilum.

1.   Berdasarkan gugus fungsi yang diikat karbohidrat dibedakan
      Aldosa merupakan karbohidrat yang mengandung gugus aldehid ( -CHO)dan beberapa gugus hidroksil (OH) , contoh : glukosa, galaktosa, ribosa dan 2-dioksiribosa.

2.    Ketosa merupakan karbohidrat yang mengandung gugus keton (-CO-) dan beberpa gugus hidroksil (-OH), contoh : fruktosa
Berdasarkan jumlah atom karbon pada molekul-molekulnya dibedakan menjadi triosa (3 atom C), tetrosa (4 atom C), dan pentosa (5 atom C), dan seterusnya.

Monosakarida.

Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana. Monosakarida meliputi glukosa, galaktosa, fruktosa, manosa, dan lain-lain.

1. Glukosa

Glukosa merupakan suatu aldoheksosa, disebut juga dekstrosa karena memutar bidang polarisasi ke kanan. Glukosa merupakan komponen utama gula darah, menyusun 0,065- 0,11% darah kita.

Glukosa dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa sangat penting bagi kita karena sel tubuh kita menggunakannya langsung untuk menghasilkan energi. Glukosa dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti pereaksi Tollens sehingga sering disebut sebagai gula pereduksi.

Galaktosa

Galaktosa merupakan suatu aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan dengan glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa, galaktosa juga merupakan gula pereduksi.

3. Fruktosa

Fruktosa adalah suatu heksulosa, disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri. Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat di alam.  Fruktosa merupakan gula termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama glukosa.

Fruktosa dapat terbentuk dari hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Sama seperti glukosa, fruktosa adalah suatu gula pereduksi.

Sifat-sifat monosakarida

1. Semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air.

2. Larutannya bersifat optis aktif.

3. Larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut putaran disebut   mutarrotasi.

4. Semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi.
Isomer-Isomer Optik Monosakarida.

1.     Enantiomer.

2.     Diastereomer.

3.     Senyawa rasemat.

4.     Senyawa meso.

Monosakarida-monosakarida penting

Beberapa monosakarida penting bagi tubuh kita di antaranya adalah D-gliseraldehid, D-glukosa, D-fruktosa, D-galaktosa serta D-ribosa.
1. D-gliseraldehid (karbohidrat paling sederhana)
Karbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa), berupa aldehid (aldosa) sehingga dinamakan aldotriosa.


D-gliseraldehid (perhatikan bahwa gula ini hanya memiliki 3 atom C sehingga disebut paling sederhana)

2. D-glukosa (karbohidrat terpenting dalam diet)
Glukosa merupakan aldoheksosa, yang sering kita sebut sebagai dekstrosa, gula anggur ataupun gula darah. Gula ini terbanyak ditemukan di alam.

D-glukosa (perhatikan bahwa glukosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)

3. D-fruktosa (termanis dari semua gula)
Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa.



D-fruktosa (perhatikan bahwa fruktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
4. D-galaktosa (bagian dari susu)
Gula ini tidak ditemukan tersendiri pada sistem biologis, namun merupakan bagian dari disakarida laktosa.
D-galaktosa (perhatikan bahwa galaktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin) Perbedaan pokok antara D-glukosa dan D-galaktosa (perhatikan daerah berarsis lingkaran)

5. D-ribosa (digunakan dalam pembentukan RNA)
Karena merupakan penyusun kerangka RNA maka ribosa penting artinya bagi genetika bukan merupakan sumber energi. Jika atom C nomor 2 dari ribosa kehilangan atom O, maka akan menjadi deoksiribosa yang merupakan penyusuna kerangka DNA.

Disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari 2 molekul monosakarida, yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Ikatan glikosida terbentuk antara atom C 1 suatu monosakarida dengan atom O dari OH monosakarida lain. Hidrolisis 1 mol disakarida akan menghasilkan 2 mol monosakarida. Berikut ini beberapa disakarida yang banyak terdapat di alam.

Disakarida.

Terdiri dari dua buah rantai dua buah monosakarida yang terikat melalui sinentesis dehidrasi yang membentuk rantai.

1. Maltosa
Maltosa adalah suatu disakarida dan merupakan hasil dari hidrolisis parsial tepung (amilum). Maltosa tersusun dari molekul α-D-glukosa dan β-D-glukosa.

Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antarunit yaitu menghubungkan C 1 dari α-D-glukosa dengan C 4 dari β-D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu α karena maltosa terhidrolisis oleh α-glukosidase. Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa.
2.Sukrosa
Sukrosa terdapat  dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2 –α.

Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan α-D-glukosa dan β-D-fruktosa. Campuran gula ini disebut gula inversi, lebih manis daripada sukrosa.

Jika kita perhatikan strukturnya, karbon anomerik (karbon karbonil dalam monosakarida) dari glukosa maupun fruktosa di dalam air tidak digunakan untuk berikatan sehingga keduanya tidak memiliki gugus hemiasetal.

Akibatnya, sukrosa dalam air tidak berada dalam kesetimbangan dengan bentuk aldehid atau keton sehingga sukrosa tidak dapat dioksidasi. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi. 

3.Laktosa
Laktosa adalah komponen utama yang terdapat pada air susu ibu dan susu sapi. Laktosa tersusun dari molekul  β-D-galaktosa dan α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-β. Hidrolisis dari laktosa dengan bantuan enzim galaktase yang dihasilkan dari pencernaan, akan memberikan jumlah ekivalen yang sama dari α-D-glukosa dan β-D-galaktosa. Apabila enzim ini kurang atau terganggu, bayi tidak dapat mencernakan susu. Keadaan ini dikenal dengan penyakit galaktosemia yang biasa menyerang bayi.

    

Polisakarida

Polisakarida merupakan polimer monosakarida, mengandung banyak satuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap dari polisakarida akan menghasilkan monosakarida. Glikogen dan amilum merupakan polimer glukosa. Berikut beberapa polisakarida terpenting.

1. Selulosa
Selulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dinding sel pelindung seperti batang, dahan, daun dari tumbuh-tumbuhan. Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4’-β-D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa. 

2. Pati / Amilum
Pati terbentuk lebih dari 500 molekul monosakarida. Merupakan polimer dari glukosa. Pati terdapat dalam umbi-umbian sebagai cadangan makanan pada tumbuhan. Jika dilarutkan dalam air panas, pati dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama, yaitu amilosa dan amilopektin. Perbedaan terletak pada bentuk rantai dan jumlah monomernya.

Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati.

Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6'-α.

SELESAI.