Staff Site Universitas Negeri Yogyakarta KD Bio.KARBOHIDRAT

(1)

KARBOHIDRAT II

*

Reaksi monosakarida

* Ikatan glikosida

* Fungsi karbohidrat

(2)

Monosakarida



Memiliki atom karbon 3 sampai 7



Setiap atom karbon memiliki gugus

hidroksil

,

keton

atau

aldehida

.



Setiap molekul monosakarida memiliki

1 gugus keton atau 1 gugus aldehida



Gugus aldehida selalu berada di atom C

pertama

(3)

Monosakarida

Aldosa (mis: glukosa) memiliki gugus aldehida pada salah satu ujungnya.

Ketosas (mis: fruktosa) biasanya memiliki gugus keto pada atom C2.

C

C OH H

C H HO

C OH H

CH₂OH

D-glucose

O

H

C H HO

C OH H

CH₂OH CH₂OH C O

(4)

Notasi D vs L

Notasi

D & L

dilakukan

karena adanya atom C

dengan konfigurasi

asimetris seperti pada

gliseraldehida

.

CH O

C

CH₂OH

H OH

CH O

C

CH₂OH

HO H

CH O

C

CH₂OH

HO H

L-gliseraldehida D-glyceraldehyde

L-gliseraldehida

CH O

C

CH₂OH

H OH

D-gliseraldehida

Penampilan dalam

bentuk gambar

bagian bawah disebut

(5)

Penamaan Gula

Untuk gula dengan

atom C asimetrik lebih

dari 1, notasi

D

atau

L

ditentukan oleh atom

C

asimetrik terjauh

dari gugus aldehida

atau keto.

Gula yang ditemui di

alam adalah dalam

bentuk isomer D.

O H O H

C C

H – C – OH HO – C – H

HO – C – H H – C – OH

H – C – OH HO – C – H

CH₂OH CH₂OH

(6)

Gula dalam bentuk

D

merupakan bayangan

cermin dari gula dalam

bentuk

L

.

Kedua gula tersebut

memiliki

nama yang

sama

, misalnya

D-glukosa & L-D-glukosa.

O H O H C C

H – C –OH HO – C – H HO – C –H H – C – OH

H – C –OH HO – C – H H – C –OH HO – C – H

CH2OH CH2OH

D-glukosa L-glukosa

Stereoisomers

lainnya

memiliki

names

yang unik

,

misalnya glukosa, manosa, galaktosa, dll.

Jumlah stereoisomer adalah

2n

, dengan

n

adalah jumlah

pusat asimetrik.

Aldosa dengan 6-C memiliki 4 pusat asimetrik, oleh

(7)

Pembentukan hemiasetal & hemiketal

Aldehida dapat

bereaksi

dengan alkohol

membentuk

hemiasetal

.

Keton dapat

bereaksi

dengan alkohol

membentuk

hemiketal

.

C R

R'

O

keton aldehida

C H

R

O

hemiasetal O C

H

R

OH R'

alkohol R' OH

hemiketal O C

R

R'

OH " R

+

" R OH

(8)

Pentosa dan heksosa dapat

membentuk struktur

siklik melalui reaksi gugus keton atau aldehida dengan

gugus OH dari atom C asimetrik terjauh.

Glukosa membentuk hemiasetal

intra-molekular sebagai hasil reaksi aldehida dari C1 & OH dari atom C5, dinamakan

cincin piranosa.

Penampilan dalam bentuk gula siklik disebut proyeksi Haworth.

H O OH H OH H OH CH₂OH

H

OH

H H O

OH

H

OH H

OH CH₂OH

H

OH

-D-glukosa -D-glukosa

2 3 4 5 6 1 1 6 5 4 3 2 H CHO C OH C H HO C OH H C OH H

CH₂OH

(9)

Fruktosa

dapat membentuk



Cincin

piranosa

, melalui reaksi antara gugus keto

atom C2 dengan OH dari C6.



Cincin

furanosa

, melalui reaksi antara gugus keto

atom C2 dengan OH dari C5.

CH₂OH

C O

C H

HO

C OH

H

C OH

H

CH₂OH

HOH₂C

OH

CH₂OH

H

OH H

H HO

O

1

6 5 4 3 2

6 5

4 3

2 1

(10)

Pembentukan cincin siklik glukosa menghasilkan pusat

asimetrik baru pada atom C1. Kedua stereoisomer disebut

anomer, & .

Proyeksi Haworth menunjukkan bentuk cincin dari gula dengan perbedaan pada posisi OH di C1 anomerik :

 (OH di bawah struktur cincin)

 (OH di atas struktur cincin).

H O

OH

H

OH H

OH

C H₂OH

H

-D-glukosa

OH

H H O

OH

H

OH H

OH

C H₂OH

H

OH

-D-glukosa 2

3 4

5 6

1 1

6

5

4

(11)

Karena sifat ikatan karbon yang berbentuk

tetrahedral, gula piranosa membentuk konfigurasi

“

kursi

" atau “

perahu

", tergantung dari gulanya.

Penggambaran konfigurasi kursi dari

glukopiranosa di atas lebih tepat dibandingkan

dengan proyeksi Haworth.

O H

HO

H HO

H

OH

H H

OH

O H

HO

H HO

H

H OH

OH

-

D

-glukopiranosa

-

D

-glukopiranosa

1 6

5 4

(12)

Turunan gula

 Gula alkohol – tidak memiliki gugus aldehida atau ketone; misalnya ribitol.

 Gula asam –gugus aldehida pada atom C1, atau OH pada atom C6, dioksidasi membentuk asam karboksilat;

misalnya asam glukonat, asam glukuronat.

CH₂OH

C

CH₂OH

H OH

D-ribitol

COOH

C

H OH

HO H

H OH

Asam D-glukonat Asam D-glukuronat

CH₂OH OH H

CH O

C

H OH

HO H

H OH

COOH

(13)

Oksidasi gula aldehida

C

C OH H

C H HO

C OH H

CH₂OH

D

-glucose

O

H

Oksidator

Asam D-glukonat

CO O H

C

H OH

HO H

H OH

(14)

•

Gula yang dapat dioksidasi adalah senyawa

pereduksi. Gula yang demikian disebut

sebagai

gula pereduksi

.

•

Senyawa yang sering digunakan sebagai

pengoksidasi adalah ion

Cu

+2

, yang

berwarna

biru cerah

, yang akan tereduksi

menjadi ion Cu

+

, yang berwarna merah

kusam. Hal ini menjadi dasar bagi pengujian

Benedict yang digunakan untuk

menentukan keberadaan glukosa dalam

urin, suatu pengujian bagi diagnosa

diabetes.

(15)

Oksidasi gula aldehida

Glukosa + Cu

++

Gluconic acid + Cu

₂

O (Cu

₂

O is insol ppt)

Glukosa + O

₂

Asam glukonat + H

₂

O

₂

(H

₂

O

₂

nya diukur)

Glukosa + ATP

Glukosa-6-P + ADP (G-6-Pnya diukur)

panas & alk . pH

glukosa oksidase

(16)

Gula amino

- gugus amino menggantikan

gugus hidroksil. Sebagai contoh glukosamina.

Gugus amino dapat mengalami

asetilasi

,

seperti pada

N

-asetilglukosamina.

Turunan gula

H O

OH

H

OH H

NH₂

H OH

CH₂OH

H

-D-glukosamina

H O

OH

H

OH H

N

H OH

CH₂OH

H

-D-N_{-asetilglukosamina}

C CH₃ O

(17)

Ikatan Glikosida

Gugus hidroksil anomerik dan gugus hidroksil gula atau senyawa yang lain dapat membentuk ikatan yang disebut

ikatan glikosida dengan membebaskan air :

R-OH + HO-R'  R-O-R' + H₂O

Misalnya methanol bereaksi dengan gugus OH anomerik dari glukosa membentuk metil glukosida (metil-glukopiranosa).

O H

HO

H HO

H

OH OH

H H

OH

-D-glukopiranosa

O H

HO

H HO

H

OCH3 OH

H H

OH

Metil- -D-glukopiranosa

CH₃- OH

+

metanol

(18)

Cellobiose

, a product of cellulose breakdown, is the

otherwise equivalent anomer (O on C1 points up).

The

(1

4)

glycosidic linkage is represented as a

zig-zag, but one glucose is actually

flipped over

relative to the other.

H O _H OH H OH H OH CH₂OH

H O H H 1 2 3 5 4 6 1 2 3 4 5 6 maltose H O OH H OH H OH CH₂OH

H O OH H H OH H OH CH₂OH

H H H O 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 cellobiose

Disaccharides

:

Maltose

, a cleavage

product of starch

(e.g., amylose), is a

disaccharide with an

(1

4) glycosidic

link between C1 - C4

OH of 2 glucoses.

(19)

Other

disaccharides

include:

 Sucrose, common table sugar, has a glycosidic bond linking the anomeric hydroxyls of glucose & fructose.

Because the configuration at the anomeric C of glucose is (O points down from ring), the linkage is (1 2).

The full name of sucrose is -D-glucopyranosyl-(1 2)- -D-fructopyranose.)

 Lactose, milk sugar, is composed of galactose & glucose, with (1 4) linkage from the anomeric OH of galactose. Its full name is -D-galactopyranosyl-(1 4)-

(20)

Polysaccharides

Plants

store glucose as amylose or amylopectin,

glucose polymers collectively called starch. Glucose

storage in polymeric form minimizes osmotic effects.

Amylose

is a glucose polymer with

(1

4)

linkages.

It adopts a helical conformation.

The end of the polysaccharide with an anomeric C1

not involved in a glycosidic bond is called the

reducing end

.

H O H H OH H OH CH₂OH

H

O H

H H O

O

H

OH H

OH CH₂OH

H H H O H OH H OH CH₂OH

H OH H H O O H OH H OH CH₂OH