Transcript Karbohidrat
KARBOHIDRAT KARBOHIDRAT Karbohidrat, salah satu makromolekul yang banyak terdapat di alam. “Karbohidrat” diturunkan dari glukosa, yaitu karbohidrat sederhana pertama dengan rumus molekul C6H12O6, disebut “Hidrat dari Karbon” C6(H2O)6. 1880 disadari bahwa “hidrat dari karbon” merupakan penamaan yang salah, karbohidrat sebenarnya adalah polihidroksi aldehida dan polihidroksi keton atau turunan mereka. Karbohidrat, biasa disebut dengan gula, berperan penting dalam molekul-molekul biologis, seperti asam nukleat (DNA dan RNA), dan dalam bentuk-bentuk polimer, seperti selulosa (dinding sel) dan glikogen (glukosa tersimpan dalam hati). KLASIFIKASI KARBOHIDRAT KARBOHIDRAT MONOSAKARIDA DISAKARIDA OLIGOSAKARIDA POLISAKARIDA MONOSAKARIDA KLASIFIKASI MONOSAKARIDA ALDOSA : KETOSA : Adalah monosakarida yang mengandung gugus aldehida Adalah monosakarida yang mengandung gugus keton JUMLAH ATOM KARBON dalam MONOSAKARIDA UMUMNYA 3 – 7 Contohnya TRIOSA : Monosakarida 3 karbon HEKSOSA : Monosakarida 6 karbon Awalan ALDO untuk ALDOSA ALDOHEKSOSA : Aldosa 6 karbon Akhiran –ULOSA untuk KETOSA HEKSULOSA : Ketosa 6 karbon Struktur Karbohidrat paling sederhana: monosakarida. Bila mempunyai gugus aldehid, disebut aldosa, bila mempunyai gugus keto, disebut ketosa/ulosa Setiap monosakarida mempunyai jumlah atom karbon tertentu yang dikandungnya (misal: triosa (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C), heksosa (6C). Dalam makanan kita, umumnya heksosa (glukosa dan fruktosa). CHO H CHO OH OH H CHO HO H H H OH OH H OH HO H H OH OH H C H 2O H D-gliseraldehida C H 2O H D -G lu k o sa C H 2O H L -G lu k o sa CHO H H CHO OH OH H C H 2O H C H 2O H O O OH HO H HO OH HO H H HO H OH H H H OH HO H H OH HO H OH C H 2O H L -M a n o sa H C H 2O H C H 2O H C H 2O H D -G ala k to sa D - F ruktosa L- F ruktosa diastereomer enantiomer Enantiomer: bentuk D atau L dengan nama yang sama; diastereomer: stereoisomer yang bukan merupakan bayangan cermin satu dengan yang lain dan memiliki nama yang berbeda Enolisasi aldosa menjadi ketosa H H H H O H OH O NaOH OH OH H OH NaOH H OH H H OH CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH Proses tautomeri keto-enol H H H OH OH OH C H 2O H H O O H OH H OH C H 2O H STRUKTUR MONOSAKARIDA RANTAI TERBUKA : Diproyeksikan oleh FISCHER SIKLIK : Dirumuskan oleh HAWORTH Siklisasi Gula-gula dalam larutan berada dalam keseimbangan antara bentuk rantai lurus (linier) dan bentuk lingkar (siklik); hal ini terutama ditemukan pada pentosa dan heksosa. Siklisasi menyebabkan terbentuknya hemiasetal. - dan -D-glukosa merupakan anomer. CHO OH OH O K arbon anom erik HO H OH HO OH H OH OH O HO H OH H OH H OH H H em iasetal siklik (D G lukosa ) lebih stabil OH OH C H 2O H H em iasetal siklik ( D G lukosa) D -G lu k o sa 64% t.l 150°C, +18,7° 0,02% 36% t.l 146°C, +112 ° Mutarotasi Pemasukkan 100 % α-glukosa (padat) ke dalam air, daya putar optiknya mulai berubah ketika bentuk α, rantai terbuka, dan β menuju keadaan setimbang (dari +112° +52,6°). Efek ini disebut sebagai mutarotasi PROYEKSI HAWORTH UNTUK CINCIN FURAN : 1 C H2 O H 2 HO C= O C-H 3 H C-O H 4 H C-O H 5 6 C H2 O H D -fru k to s a REAKSI GUGUS HIDROKSIL 1. Pembentukan asetat 2. Pembentukan eter 3. Pembentukan asetal dan ketal siklik Contoh pembentukan asetal dan ketal siklik : pengubahan L-sorbosa menjadi Vit. C Reaksi kimia Pembentukan glikosida Glikosida, asetal yang dihasilkan dari reaksi aldehida dengan alkohol (katalis asam) OH OH O OH ROH HO OH OH OH O H H HO OH 2 OH H O HO OH OH OH OH OH OH O ROH M utarotasi HO OR H OH campuran anomer Glikosida, tidak mereduksi pada uji Tollen stabil terhadap basa, namun berubah menjadi gula dan aglikon bila suasana asam Eterifikasi Pengolahan suatu aldosa, seperti misalnya glukosa, dengan metanol akan menghasilkan suatu metil glikosida. Gugusgugus hidroksil lain dalam suatu karbohidrat dapat diubah menjadi gugus metoksil dengan mereaksikan metil glikosida dimetil sulfat dan NaOH OH OH O HO C H 3O H , H OH HO O + HO OMe HO OH OH OH OMe O O (C H 3 O ) 2 SO 2 HO OMe HO M eO OMe M eO OH OMe Metilasi lengkap Esterifikasi OH OAc O O HO OH O O HO OH Piridina dingin O A cO OAc A cO OAc Reaksi anhidrida asam asetat berlebih dan basa (seperti piridin) pada gula menghasilkan gula poliasetil. Reaksi ini stereospesifik (yakni, anomer-α akan membentuk ester-α). Gugus ini dapat digunakan untuk pembentukan glikosida stereoselektif Ikatan glikosidik OH O HO OH HO 1 4 OH Ik atan glik o sid ik - -1,4 O O OH HO OH H Monosakarida-monosakarida dapat dihubungkan oleh berbagai jenis ikatan glikosidik. Dapat berupa bentuk α- atau β-glikosidik; ikatan α-1,4 menghubungkan gugus α-hidroksi C-1 dari suatu unit gula dengan gugus hidroksi C-4 gula lain OH OH O O HO HO O HO OH OH OH H H OH H Ikatan glikosidik- -1,3 Ikatan β-1,3 menghubungkan gugus β-hidroksi C-1 dari suatu unit gula pada gugus hidroksi C-3 gula lain Oksidasi 1. OKSIDASI MONOSAKARIDA- ALDOSA Gugus aldehida gugus karboksilat Pereaksi yang digunakan: Tollens Ag (NH3)2+ Lanjutan: Oksidasi ALDOSA Demikian juga untuk Fruktosa Lanjutan: Oksidasi KETOSA FRUKTOSA Cermin perak Tautomeri keto – enol: Ketosa Enandiol Aldosa Lanjutan: Oksidasi GLIKOSIDA Gugus karbonil diblokade. Glikosida adalah gula bukan pereduksi Ag(NH3)2+ OH¯ ASAM ALDONAT Adalah suatu asam polihidroksi karboksilat, yaitu produk oksidasi dari gugus aldehida suatu aldosa Pengoksidasi yang digunakan : pereaksi Tollens ASAM ALDARAT Adalah suatu asam polihidroksi dikarboksilat, yaitu produk oksidasi dari gugus aldehida dan alkohol suatu aldosa Zat pengoksidasi kuat (HNO3), mengoksidasi gugus aldehida dan juga gugus hidroksil ujung (suatu alkohol primer) dari monosakarida. ASAM URONAT Adalah produk oksidasi dengan enzim, di mana yang dioksidasi hanya gugus CH2OH ujung, sedangkan gugus aldehidanya tidak teroksidasi. Contohnya : oksidasi D-glukosa oleh enzim menghasilkan asam D-glukuronat. ASAM GLUKURONAT Penting dalam sistem hewan, dan sistem tumbuhan Karbon 1 baru Karbon 1 direduksi Asam D-glukuronat Deret-L VITAMIN C (ASAM ASKORBAT) Asam L-askorbat (Vit C) KONVERSI TERAKHIR DARI PERUBAHAN ASAM GLUKURONAT MENJADI ASAM L-ASKORBAT (VIT.C) REDUKSI Gugus karbonil dari aldosa maupun ketosa dapat direduksi oleh pereduksi karbonil, produknya yaitu polialkohol yang disebut ALDITOL (akhiran nama – ITOL). Pereduksi gugus karbonil : Hidrogen dan katalis atau suatu hidrida logam DISAKARIDA Contoh Sukrosa : gabungan glukosa dan fruktosa Laktosa : gabungan glukosa dan galaktosa Maltosa : gabungan glukosa dan glukosa Isomaltosa : gabungan glukosa dan glukosa Sellobiosa: gabungan glukosa dan glukosa DISAKARIDA STRUKTUR MOLEKUL H 6 C H2 O H H 5 O H OH 4 4 H H OH 3 H 1 HOCH2 O 2 OH 1 O 2 g lu ko sa 5 OH 3 OH C H2 O H 4 6 H fru kto sa su kro sa OH H H H 6 C H2 O H 5 O H 3 H 6 C H2 O H O OH 5 H 4 OH H H OH 1 H 2 OH O g lu ko sa 1 1-4 H 3 O 2H H g a la kto sa la k to s a SUKROSA H OH C H2 O H O H H H O H 2C OH 1 H 1 O 2 O H H OH OH H 2 H OH g lu ko sa C H2 O H fru kto sa su kro sa Ikatan glikosida menghubungkan C ketal yang posisinya β dari fruktosa dan asetal yang posisinya α dari glukosa LAKTOSA C H2 O H O H H 4 OH H OH 1 / 2 C H2 O H O OH H H OH O H OH g lu ko sa 1 H H 2 H OH g a la kto sa la k to s a 4 -O -( -D -g a la kto p ira n o sil)-D -g lu ko p ira n o sa Dikenal sebagai gula susu C H2 O H O H H OH OH 1 H 2 H H H 4 C H2 O H O H OH H H OH O OH OH 1 / 2 g lu k o s a g lu k o s a m a lto s a H OH C H2 O H O H OH 4 -O -( -D -g lu k o p ira n o s il)-D -g lu k o p ira n o s a 1 H 2 H 4 O H OH g lu k o s a 6 C H2 H 4 C H2 O H O H H H H H OH 1 OH / OH C H2 O H O H H OH OH 1 / OH g lu k o s a is o m a lto s a 6 -O -( -D -g lu k o p ira n o s il)-D -g lu k o p ira n o s a O g lu k o s a 1 OH H H OH 2 H H 2 O OH OH H 2 g lu k o s a s e lo b io s a 4 -O -( -D -g lu k o p ira n o s il)-D -g lu k o p ira n o s a MALTOSA Adalah hasil penguraian pati oleh enzim α-1,4-glukan 4-glukanohidrolase yang terdapat dalam air liur POLISAKARIDA Adalah senyawa yang molekulnya mengandung banyak satuan monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glukosida. Contohnya : selulosa, pati, kitin Hidrolisis lengkap akan mengubah suatu polisakarida menjadi monosakarida. SELULOSA Polimer lurus 1,4’--D-glukosa Selulosa murni dapat digunakan untuk pemurnian dalam analisis kimia dan biokimia. Tidak mempunyai karbon hemiasetal. Tidak dapat mengalami mutarotasi atau dioksidasi oleh pereaksi, seperti pereaksi Tollens SUMBER POLISAKARIDA 1. PATI ; 2.GLIKOGEN Pencernaan pati, dimulai dari mulut. Saliva mengandung α-amilase, di lambung, pati dipotong menjadi senyawa-senyawa yang lebih pendek. Pencernaan pati dilanjutkan di dalam usus kecil (intestin) oleh α-amilase pankreas, menjadi campuran disakarida (maltosa), trisakarida (maltotriosa) dan oligosakarida (dekstrin- dihidrolisa menjadi monosakarida oleh enzim) α-glukosidase dalam mukosa usus halus. PATI - GLIKOGEN Pati: Dipisahkan menjadi 2 fraksi utama berdasarkan kelarutan bila dibubur (triturasi) dengan air panas; sekitar 20% pati adalah amilosa (larut, ikatan 1,4’--D-glukosa) dan 80% sisanya ialah amilopektin (tidak larut, 1,4’--Dglukosa ± 25 satuan dan percabangan 1,6’ --Dglukosa ) Glikogen, polisakarida seperti amilopektin tetapi jumlah satuan glukosanya lebih sedikit; digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa dalam sistem hewan (terutama dalam hati dan otot) GLIKOSAMINOGLIKAN 1. Asam hialuronat 2. Kondroitin sulfat 3. Heparin Glikoprotein : yaitu protein yang mengandung karbohidrat dengan jumlah beragam dan melekat sebagai rantai tak bercabang atau bercabang (pendek atau panjang hingga 15 unit). Latihan Karbohidrat Jelaskan apa yang dimaksud dengan gula susu, gula beet, gula tebu, disakarida, polisakarida. 2. Tuliskan lima sumber karbohidrat alam. 3. Gambarkan struktur Fisher dari D-glukosa, D-galaktosa, D, fruktosa, L-glukosa, Lfruktosa, struktur Haworth dari -D-glukosa dan -D-glukosa. Berdasarkan struktur dari monosakarida tsb. tentukan mana yang merupakan aldoheksosa, heksulosa ?, dan mana yang mempunyai hubungan enantiomer, diastereoisomer, anomer, dan epimer ?. 4. Gambarkan semua isomer aldotetrosa yang mempunyai rumus molekul C4H8O4. 6 5. Gambarkan semua isomer aldotetrosa yang mempunyai rumus molekul C4H8O4. C H2 O H a. b. O H H OH OH H OH H H OH C H2 O H OH H OH H H c. O H C H 2 O HO OH H H H OH OH OH C H2 O H OH H 1. Di antara senyawa-senyawa berikut mana yang memberikan reaksi + pada uji Benedict: a) sukrosa b) glikogen c) -maltosa d) -laktosa 7. Jelaskan perbedaan intramolekular hemiasetal dan intramolekular hemiketal dari glukosa dan fruktosa, dan gambarkan konformasinya. 8. Tuliskan sumber biologi major dari laktosa. Gambarkan rumus konformasi dari laktosa 9. Apa yang dimaksud dengan galaktosemia ? 10. Gambarkan struktur rantai terbuka dari fruktosa, dan tunjukkan bagaimana ia bersiklisasi membentuk - atau -D-fruktosa. 11. Apakah fungsi dari -amilase dan -amilase.