Penggolongan Karbohidrat

(1)

KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi aldehid atau

polihidroksiketon. Oleh karena itu karbohidrat mempunyai dua gugus fungsional yang penting :

* Gugus hidroksil

(2)

Penggolongan Karbohidrat

 Monosakarida :

Karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut

 Disakarida

Karbohidrat yang mengandung 2 satuan monosakarida

 Oligosakarida

Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan 3 – 8 satuan monosakarida

 Polisakarida

Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan banyak satuan monosakarida

(3)

Monosakarida

 Satuan karbohidrat yang paling sederhana

dengan rumus C_nH_2nO_n dimana n = 3 – 8 C₃H₆O₃ : triosa C₄H₈O₄ : tetrosa dan

seterusnya.

 Macam-macam monosakarida

a. Aldosa : monosakarida yang mengandung gugus aldehid

(4)

Contoh : Gliseraldehida

C C C H H OH H O H * _OH ( D - gliseraldehid) C C H₂C OH HO O H * _H L - gliseraldehid

(5)

b. Ketosa : monosakarida yang mengandung gugus keton  Contoh : Dihidroksiaseton C H H OH C C O H OH H Proyeksi Fisher Penamaan D, L monosakarida

(6)

Penamaan Monosakarida D, L

 Monosakarida disebut D jika gugus -OH

dari atom C* yang letaknya paling jauh dari gugus

terletak disebelah kanan. Dan diberi nama L jika gugus OH dari atom C* tersebut

berada disebelah kiri.

C

O H

C O

(7)

Contoh

C CHO H OH C C CH₂OH H OH OH H * * * D-(-)-ribosa (D-aldosa) C C CHO HO H H HO CH₂OH L-eritrosa (L-aldosa)

(8)

H CHO OH H OH CH₂OH H OH HO CHO H H OH CH₂OH H OH H CHO OH HO H CH₂OH H OH HO CHO H HO H CH₂OH H OH H C OH CH₂OH H OH HO C H CH₂OH H OH H CHO OH H OH H OH H OH CH₂OH HO CHO H H OH H OH H OH CH₂OH H CHO OH HO H H OH H OH CH₂OH HO CHO H HO H H OH H OH CH₂OH H CHO OH H OH HO H H OH CH₂OH HO CHO H H OH HO H OH CH₂OH H CHO OH HO H HO H H OH CH₂OH HO CHO H HO H HO H H OH CH₂OH H C OH CH₂OH O H O H O OH D-(-)-eritrosa D-(-)-tetrosa D-(+)-gliseraldehida

D-(-)-ribosa D-(-)-arabinosa D-(+)-xilosa D-(-)-liksosa

D-(+)-alosa D-(+)-altrosa D-(+)-glukosa D-+)-manosa D-(-)-gulosa D-(-)-idosa D-(+)-galaktosa D-(-)-talosa

(9)

CH₂OH O CH₂OH H OH CH₂OH O HO H CH2OH H OH CH₂OH O HO H H OH H OH CH₂OH CH₂OH O HO H HO H H OH CH₂OH CH₂OH O H OH H OH H OH CH₂OH CH₂OH O H OH HO H H OH CH₂OH CH₂OH O CH₂OH CH₂OH O H OH CH₂OH H OH Dihidroksiaseton D-eritulosa D-ribulosa D-xilulosa

D-psikosa D-sorbosa D-fruktosa _D-tagatosa

(10)

Heksosa yang paling banyak di alam :

CHO C H OH C HO H C H OH C H OH CH₂OH CHO C H OH C HO H C HO H C H OH CH₂OH CH₂OH C HO H C H OH C H OH CH₂OH O

D - glukosa _D-galaktosa _{D - fruktosa}

(11)

Struktur siklis Monosakarida

 Aldehid dan keton dapat bereaksi dengan

alcohol membentuk hemiasetal atau hemiketal. R C O H H₃C O H C OH R OCH₃ H Hemiasetal C R R' O H₃C O H C OH R OCH₃ R' Hemiketal Aldehid Keton + +

(12)

Struktur siklis Monosakarida

 Hemiasetal atau hemiaketal siklis

terbentuk jika gugus keton/aldehid dan alkohol terdapat dalam 1 molekul.

 Contoh : 4 – hidroksipentanal CH H₃C OH CH₂ CH₂ CH O CH H₂C H₃C O CH CH₂ OH hemiasetal siklis

(13)

Struktur siklis Monosakarida

 Monosakarida mempunyai gugus carbonil

(aldehid/keton) dan gugus hidroksil dalam tiap molekulnya. Oleh karena itu

monosakarida dapat membentuk hemiasetal atau hemiketal siklis.

(14)

C O H C OH H CH HO C OH H C OH H CH₂OH C OH H C OH H C HO C OH H C C H HO C OH H C C OH C H HO CH₂OH _CH₂_OH * *  - glukosa ]= + 112o  - glukosa ]= + 19o karbon anomerik O O Contoh : Glukosa

(15)

Struktur siklis Monosakarida

 Pada glukosa, hemiasetal – siklis terbentuk

antara gugus aldehid pada C - 1 dengan gugus – OH pada C – 5 sehingga membentuk cincin – 6 yang stabil.

 Dalam bentuk hemiasetal siklis atom C – 1

bersifat kiral  karbon anomerik sehingga

memberikan 2 kemungkinan struktur isomer D – glukosa :  - D – glukosa dan  - D – glukosa dimana sifat keduanya sangat berbeda.

(16)

Sifat Fisik

 - D – glukosa  - D – glukosa  - kristal - padat  > 98C  - m.p. 146 - m.p. = 150C  - []D = + 112C - []D = + 19C   - D – glukosa  - D – glukosa []D = + 52   - D – galaktosa  - D – galaktosa  + 151 + 84 - 53   - D – fruktosa  - D – fruktosa  + 21 -92 -133 dalam air Mutarotasi

(17)

Stereokimia Monosakarida

 Struktur glukosa atau karbohidrat yang

lain dapat digambarkan dalam 3 bentuk stereokimia :

 Proyeksi Fisher  Struktur Haworth  Konformasi kursi

(18)

Proyeksi Fisher dan Struktur Haword

C OH C OH H C H HO C OH H C CH₂OH H _C _O C OH H C H HO C OH H C CH₂OH H H OH C H C OH H C H HO C OH H C CH₂OH HO O

 - D - glukosa proyeksi Fisher  - D - glukosa

O O OH OH () OH OH CH2OH * O OH OH H OH OH CH₂OH * Struktur Haworth ()

(19)

Struktur Haworth dan Konformasi Kursi

O OH OH () OH OH CH₂OH * O OH OH H OH OH CH₂OH * Struktur Haworth HO O HO OH () OH HOH₂C * HO O HO H OH HOH₂C OH * ( a ) ( e ) Konformasi kursi () 

(20)

Sifat-sifat Fisik Monosakarida

Padatan kristal tidak berwarna

Larut dalam air  ikatan hidrogen Sedikit larut dalam alkohol

Tidak larut dalam eter, kloroform, benzena Rasanya manis. Diantara monosakarida  fruktosa yang paling manis

(21)

Tingkat kemanisan monosakarida

dan disakarida

Monosakarida Disakarida  D – fruktosa 174 Sukrosa 100  D – glukosa 74 Laktosa 0.16  D – xylosa 0.40  D – galaktosa 0.22

(22)

Beberapa Reaksi Monosakarida

1. Reaksi Oksidasi

 Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi

senyawa/pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan :

Gula pereduksi

Gula non pereduksi

 Kemampuan monosakarida untuk mereduksi

pereaksi-pereaksi tersebut di atas didasarkan

pada adanya gugus aldehid atau gugus -hidroksi keton, dimana dengan adanya pereaksi-pereaksi tersebut gugus aldehid atau -hidroksi keton akan teroksidasi menjadi karboksilat/keton.

(23)

HC CHO OH C HO C OH C OH CH₂OH + Cu2+ C O OH C OH C HO C OH C OH CH₂OH + Cu₂O merah bata

D - glukosa _{asam- D - glukonat}

(24)

 Oksidasi aldosa oleh pereaksi Fehling’s,

Benedict’s atau Tohlen’s membentuk asam monokarboksilat  Asam Aldonat.

 Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat

(HNO₃ panas) menghasilkan asam dikarboksilat karena HNO₃ selain

mengoksidasi gugus aldehid juga mampu mengoksidasi gugus CH₂OH terminal

(25)

C CHO OH C HO C OH C OH CH₂OH C COOH OH C HO C OH C OH COOH HNO₃

D - glukosa asam D - glukarik

C CHO OH C C OH C OH CH₂OH HO _{+ Ag}+ C COOH OH C C OH C OH CH₂OH HO + Ag Cermin perak  Reaksi dg HNO₃ Reaksi dg Tohlens

(26)

2. Gugus karbonil dari monosakarida dapat direduksi menjadi alcohol dengan

beberapa pereaksi menghasilkan alditol

C CHO OH C C OH C OH CH₂OH D - glukosa HO katalis logam C CH₂ OH C C OH C OH CH₂OH D -glukitol (sorbitol) HO OH + H₂

(27)

3. Pembentukan Glikosida

 Reaksi monosakarida hemiasetal atau

hemiketal siklis dengan 1 molekul alcohol lagi membentuk asetal atau ketal. Pada reaksi ini gugus – OH pada C – anomerik digantikan oleh gugus – OR dari alcohol.

O OH OH H OH OH CH₂OH * _{+ CH}₃OH O OH OCH₃ H OH OH CH₂OH * ₊ H₂O H+ -D-glukopiranosa _{metil--D-glukopiranosida} Ikatan glikosida

(28)

Ikatan Glikosidik

 Asetal/ketal seperti ini dinamakan

Glikosida dan ikatan dari karbon anomerik dengan gugus OR disebut ikatan

glikosidik.

 Glikosida dinamai berdasarkan nama

monosakaridanya, dengan mengganti akhiran –a dengan –ida.

 Misal: glukosa  glukosida

(29)

DISAKARIDA

 Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri

dari 2 satuan monosakarida.

 Dua monosakarida dihubungkan dengan

ikatan glikosidik antara C-anomerik dari

satu unit monosakarida dengan gugus –OH dari unit monosakarida yang lainnya.

 Beberapa disakarida yang sering dijumpai :  Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa

(30)

JENIS DISAKARIDA

 Selubiosa  -D-Glukosa + -D-Glukosa  Maltosa  -D-Glukosa + -D-Glukosa  Sukrosa  -D-Glukosa + -D-Fruktosa  Laktosa  -D-Glukosa + -D-Galaktosa

(31)

MALTOSA

O OH H O OH OH CH₂OH * H O OH H OH OH CH₂OH * 1' 4   Ikatan -1',4 glikosidik HO O HO O OH HOH₂C O HO H OH HOH₂C OH 1' 4 Karbon glikosidik () 4-O-(D-glukopiranosil)-D-glukopiranosa (Maltosa)

(32)

IKATAN PADA MALTOSA

 Pada maltosa, ikatan glikosidik terjadi pada atom

C-1’ dari satu glukosa dengan atom C-4 dari glukosa yang lain, sehingga ikatannya disebut ikatan 1’,4-glikosidik

 Karbon anomerik di unit glukosa sebelah kanan

pada maltosa dalam bentuk hemiasetal,

sehingga akan dapat berkesetimbangan dengan struktur terbuka. Oleh karena itu maltosa dpt bereaksi + dg Tohlens

(33)

SELOBIOSA

O OH o OH OH CH₂OH * H O OH H OH OH CH₂OH * 1' 4   Ikatan -1',4 glikosidik HO O HO H OH HOH₂C O CH₂OH O 1' 4 () 4-O-(D-glukopiranosil)-D-glukopiranosa (Selubiosa) H OH H HO H H OH

(34)

LAKTOSA

 Merupakan gula utama pada ASI dan susu sapi

(4-8 % laktosa).

 Karbon anomerik pada unit galaktosa

mempunyai konfigurasi  pada C-1 dan

berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit glukosa

 Galaktosemia adalah penyakit yang disebabkan

karena tidak memiliki enzim yang dpt

mengisomerisasi galaktosa menjadi glukosa, sehingga tidak dapat mencerna susu.

(35)

OH O _o OH OH CH₂OH * H O H OH OH OH CH₂OH * 1' 4   Ikatan -1',4 glikosidik 4-O-(D-galaktopiranosil)-D-glukopiranosa (Laktosa) H H O HO OH HOH₂C O O HO OH OH HOH₂C H 1' 4 ( OH H Struktur Laktosa

(36)

SUKROSA

 Sukrosa dikenal dengan gula pasir, terdapat

pada tumbuhan fotosintetik yang berfungsi sebagai sumber energi. Misal : pada tebu, bit gula

 Pada sukrosa kedua kabon anomerik pada kedua

unit monosakarida terlibat dalam ikatan

glikosidik. Ikatan glikosidik terjadi antara C-1 pada unit glukosa dan C-2 pada unit fruktosa, sehingga tidak mempunyai gugus hemiasetal.

(37)

OH O OH OH CH₂OH * 1' konfigurasi  D-glukopiranosil-D-fruktofuranosida (Sukrosa) H H O HO OH HOH₂C CH₂OH H CH₂OH O 1' 2 HO O OH OH CH₂OH CH₂OH O O  () H OH OH H 2 Struktur Sukrosa

(38)

POLISAKARIDA

 Karbohidrat yang mengandung banyak

monosakarida dan mempunyai berat molekul yang besar

 Hidrolisis polisakarida secara sempurna

akan menghasilkan satu jenis monosakarida

 Unit monosakarida dapat dihubungkan

secara linier atau dapat bercabang

(39)

PATI

 Polisakarida yang tersimpan dalam

tumbuhan.

 Merupakan komponen utama pada

biji-bijian, kentang, jagung dan beras

 Tersusun atas unit D-glukosa yang

dihubungkan oleh ikatan 1,4--glikosidik

 Rantai cabang dihubungkan oleh ikatan

(40)

JENIS PATI

 AMILOSA : 20 % bagian pati, tersusun atas 50

– 300 unit glukosa melalui ikatan 1,4 glikosidik

 Amilosa larut di dalam air

 AMILOPEKTIN : 80 % bagian pati, tersusun

atas 300 – 5.000 unit glukosa melalui ikatan 1,4 glikosidik dan 1,6.

 Setiap 25-50 unit glukosa dihubungkan oleh

ikatan 1,4 . Rantai-rantai tesebut dihubungkan dengan ikatan 1,6 sehingga menghasilkan

struktur yang bercabang

 Karena strukturnya bercabang sehingga sangat

besar, maka dari itu amilopektin tidak larut dalam air

(41)

GLIKOGEN

 Karbohidrat penyimpan energi yang tersimpan

dalam hewan

 Mr Glikogen > pati

 Tersusun lebih dari 100.000 unit glukosa

 Strukturnya bercabang melalui ikatan 1,4 dan

1,6 glikosidik

 Tidak larut dalam air

 Larut dalam pelarut organik non polar : eter,

(42)

POLISAKARIDA LAIN

 Selulosa : polimer tidak bercabang dari

glukosa melalui ikatan 1,4--glikosidik

 Kitin : polisakarida yang mengandung

nitrogen, membentuk cangkang krustasea dan kerangka luar serangga

 Pektin : polimer linier dari D-galakturonat

melalui ikatan 1,4--glikosidik. Terdapat pada buah-buahan dan buni-bunian