1. 1
BAB I
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita melakukan aktifitas, baik yang telah merupakan
kebiasaan misalnya berdiri, berjalan, mandi, makan dan sebagainya atau yang hanya kadang-kadang
saja kita lakukan. Untuk melakukan aktifitas itu kita memerlukan enrgi. Energi yang
diperlukan ini kita peroleh dari bahan makanan yang kita makan. Pada umumnya bahan
makanan itu mengandung tiga kelompok utama senyawa kimia, yaitu karbohidrat, protein dan
lemak atau lipid.
Energi yang terkandung dalam karbohidrat itu pada dasarnya berasal dari energi matahari.
Karbohidrat, dalam hal ini glukosa, dibentuk dari karbon dioksida dan air dengan bantuan
sinar matahari dan klorofil dalam daun. Selanjutnya glukosa yang terjadi diubah menjadi
amilum dan disimpan pada bagian lain, misalnya pada buah atau umbi. Proses pembentukan
glukosa dari karbon dioksida dan air disebut proses fotosintesis.
Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau
senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis. Karbohidrat mengandung
gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada
awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai
rumus(CH2O)n ,yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n
molekul air. Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian
dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur. Karbohidrat menyediakan
kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh makhluk hidup. Monosakarida, khususnya glukosa,
merupakan nutrient utama sel. Misalnya, pada vertebrata, glukosa mengalir dalam aliran
darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan
mengambil tenaga yang tersimpan di dalam molekul tersebut pada proses respirasi selular
untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain itu, kerangka karbon monoksakarida juga berfungsi
2. sebagai bahan baku untuk sintesis jenis molekul organic kecil lainnya,termasuk asam amino
dan asam lemak. Sebagai nutrisi untuk manusia, 1 gram karbohidrat memiliki nilai energi 4
Kalori. Dalam menu makanan orang Asia Tenggara termasuk Indonesia, umumnya
kandungan karbohidrat cukup tinggi, yaitu antara 70%-80%. Bahan makanan sumber
karbohidrat ini misalnya padi-padian atau serealia (gandum dan beras), umbi-umbian
(kentang, singkong, ubi jalar), dan gula.
2
1.2 Rumusan Masalah
1.Apa pengertian karbohidrat dan kaitannya dengan kebutuhan manusia?
2.Apa saja struktur dan konfigurasi molekul karbohidrat serta sifat optic yang berkaitan
dengan struktur tersebut?
3.Apa saja rumus-rumus yang terdapat dalam karbohidrat?
4.Apa saja peranan karbohidrat?
5.Apa saja sifat kimia karbohidrat itu?
6.Apa saja struktur dan sifat penting dari senyawa derivate karbohidrat?
1.3 Tujuan Penulisan
1.Memenuhi tugas matakuliah biokimia.
2.Mengetahui pengertian karbohidrat dan kaitannya dengan kehidupan manusia.
3.Menganalisis struktur dan konfigurasi molekul karbohidrat serta sifat optic yang berkaitan
dengan struktur tersebut.
4.Menjelaskan rumus serta terdapatnya beberapa monosakarida oligosakarida dan
polisakarida.
5. Menerangkan beberapa sifat kimia karbohidrat.
6. Memahami struktur dan sifat penting beberapa senyawa derivate karbohidrat.
3. 3
BAB II
Pembahasan
2.1 Pengertian Karbohidrat
Karbohidrat biasanya didefinisikan sebagai polihidroksi aldehida dan keton atau zat
yang dihidrolisis menghasilkan polihidroksi aldehidaa dan keton.
Karbohidrat biasa disebut juga karbon hidrat, hidrat arang, sacharon (sakarida) atau gula.
Karbohidrat berarti karbon yang terhidrat. Rumus umumnya adalah Cx(H2O)y. Karbohidrat
dibuat oleh tanaman melalui proses fotosintesis.
x CO2 + y H2O + energi matahari ͢ Cx (H2O)y + x O2
Karbohidrat adalah senyawa karbonil alami dengan beberapa gugus hidroksil. Yang
tergolong karbohidrat adalah gula (monosakarida) dan polimernya yaitu oligosakarida dan
polisakarida. Berdasarkan letak gugus karbonilnya, dapat dibedakan 2 jenis monosakarida
yaitu: aldosa yang gugus karbonilnya berada di ujung rantai dan berfungsi sebagai aldehida dan
keosa yang gugus karbonilnya berlokalisasi di dalam rantai rantai.
Karbohidrat mempunyai beberapa fungsi yakni:
1. Sumber bahan bakar.
2. Sumber energi utama dan dapat diganti dengan sumber energy yang lain pada beberapa
organ tubuh manusia, yaitu otak, lensa mata dan sel saraf.
3. Bahan sintesis senyawa organic lainnya.
4. Pati dan glikogen berperan sebagai cadangan makanan.
5. Menjaga keseimbangan asam dan basa dalam tubuh.
6. Membantu proses penyerapan kalsium.
7. Sebagai materi pembangun.
8. Berperan penting dalam penurunan sifat, misalnya karbohidrat dengan atom C lima buah
merupakan komponen asam nukleat (DNA dan RNA).
4. 9. Polimer karbohidrat yang tidak larut berperan sebagai unsur struktural dan penyangga
4
dalam dinding sel bakteri dan tanaman.
10. Sebagai pelumas sendi kerangka.
2.2 Struktur dan Rumus
Pada senyawa yang termasuk karbohidrat terdapat gugus fungsi yaitu gugus –OH,gugus
aldehida atau gugus keton. Aldehid dan keton adalah senyawa-senyawa sederhana yang
mengandung sebuah gugus karbonil – sebuah ikatan rangkap C=O. ALDEHID mempunyai
gugus karbonil yang diikat oleh satu gugus alkil dan satu atom H.
Rumus umum senyawa aldehid : R─COH
Apabila satu atom H itu diganti oleh gugus alkil , maka senyawa itu menjadi senyawa
keton. Keton merupakan senyawa karbon yan mengandun gugus karbonil yang diapit oleh 2
gugus alkil.
Rumus umum senyawa keton : R─COR’
Struktur karbohidrat selain mempunnyai hubungan dengan sifat kimia yang ditentukan
oleh gugus fungsi,ada pula hubungannya dengan sifat fisika,dalam hal ini aktifitas optic.
Rumus-rumus:
1.Rumus Fischer
Seperti senyawa organic lainnya,molekul karbohidrat terbentuk dari rantai atom karbon
dan tiap atom karbon mengikat atom atau gugus tertentu.Apabila atom karbon mengikat empat
buah atom atau gugus,makan terbentuk sudut antara dua ikatan yang besarnya 109º,sehingga
5. antara atom karbon dengan keempat etom atau gugus yang diikatnya akan terbentuk suatu
tetrahedron dengan atom karbon sebagai pusatnya.
Apabila atom karbon mengikat empat etom atau gugus yang berlainan,maka atom karbon
tersebut dinamakan atom karbon asimetrik atau tidak simetrik,karena pada molekul tersebut
tidak terdapat bidang simetri.
Emil Fischer(1852-1919)seorang ahli kimia organic bangsa Jerman yang memperoleh
hadiah Nobel untuk ilmu kimia pada tahun 1902 atas hasil karyanya tentang kimia
ruang(stereo-kimia )dan rumus struktur karbohidrat,menggunakan rumus proyeksi untuk
menuliskan rumus struktur karbohidrat.
Rumus struktur gliseraldehida dapat digambarkan dengan model bola dan batang maupun
dengan rumus proyeksi.Gliseraldehida terdapat dalam dua bentuk atau konfigurasi(I dan
II)yang saling merupakan bayangan cermin.Dengan demikian bentuk I dan II merupakan
pasangan enansiomer.
Proyeksi Fischer dapat diputar 180˚ pada bidang kertas (tidak 90˚ atau 270˚), tanpa
5
merubah arti
Proyeksi Fischer dapat digunakan untuk menggambarkan lebih dari satu atom karbon
kiral dalam sebuah molekul, dengan ketentuan bahwa atom karbon selalu
ditempatkan diatas
A. Aktifitas Optik
Kedua enansiomer gliseraldehida itu mempunyai titik lebur yang sama serta
kelarutannya dalam air pun sama pula.Demikian pula semua sifat kimia kedua enansimer itu
6. sama.Perbedaan sifat antara kedua enansiomer itu ialah pada pemutaran bidang getar
cahaya terpolarisasi.
Cahaya biasa dipancarkan dalam bentuk gelombang yang tegak lurus pada arah jalan
cahaya tersebut.Apabila cahaya tersebut dipancarkan melalui kristal kalsit atau melalui
prisma polarisator,maka hanya ada satu gelombang cahaya yang mempunyai posisi tertentu
yang dapat diteruskan ini disebut cahaya terpolarisasi.
6
lampu→cahaya biasa→polarisator→cahaya terpolarisasi→larutan enansiomer→pemutaran
Gelombang itu terletak pada satu bidang yaitu bidang getar cahaya tersebut.Apabila
cahaya terpolarisasi dilewatkan pada larutan salah satu enansiomer,maka bidang getarnya akan
mengalami perubahan posisi,yaitu berputar ke arah kanan atau kiri.Proses pemutaran bidang
getar cahaya terpolarisasi dinamakan juga rotasi optic,sedangkan senyawa yang dapat
menyebabkan terjadinya pemutaran cahaya terpolarisasi itu dikatakan mempunyai aktivitas
optic.Oleh Karena itu kedua enansimer itu juga disebut isomer optic.
Besarnya sudut putar atau sudut rotasi tergantung pada jenis senyawa,suhu,panjang
gelombang cahaya terpolarisasi dan banyaknya molekul pada jalan yang dilalui cahaya.Rotasi
spesifik adalah putaran atau rotasi yang dihasilkan oleh 1,00 gram senyawa dalam 1,00 ml
larutan dalam suatu sel sepanjang 1,00 dm,pada suhu dan panjang gelombang yang ditentukan.
B. Konfigurasi Molekul
Konfigurasi molekul adalah khas struktur suatu senyawa.Hubungan antara rotasi optic
dengan konfigurasi molekul ini belum dapat dijelaskan.asam gliserat yang mempunyai
konfigurasi sama dengan(+)gliseraldehida ternyata memutar cahaya terpolarisasi ke kiri.Oleh
karena itu konfigurasi molekul(+)gliseraldehida dijadikan patokan dengan diberi tanda D.
Struktur Gula D
semua gula yang ada di alam yang mempunyai gugus hidroksil pada atom karbon kiral paling
bawah terletak dikanan disebut dengan gula D
7. 7
Keluarga D Aldosa
Erithro dan Threo
Batasan yang digunakan untuk diastereomer dengan dua atom C kiral bertetangga, tanpa ujung
simetris. Untuk molekul simetris gunakan istilah meso
8. 8
Struktur Siklis Glukosa
Glukosa siklis adalah hemiasetal yang terbentuk dari reaksi -CHO dengan -OH pada C5.
Struktur Siklis Fruktosa
Hemiasetal siklis yang terbentuk melalui reaksi C=O pada C2 dengan -OH pada C5.
Anomer
9. Untuk menghasilkan piranosa, gugus hidroksil pada karbon 5 dari glukosa menyerang karbon
aldehida, yaitu karbon 1. Terbentuklah suatu gugus hemiasetal. Dua akibat terpenting dari reaksi
siklisasi ini bahwa terbentuk sebuah karbon kiral baru(karbon 1) dan bahwa dihasilkan sepasang
diastereomer. Diastereomer ini, merupakan monosakarida yang berbeda hanya dalam konfigurasi
pada karbon 1 disebut anomer satu terhadap yang lain. Karbon karbonil dalam monosakarida apa
saja adalah karbon anomerik.
Dalam rumus Haworth untuk untuk suatu D-gula, struktur dimana OH anomerik diproyeksikan
kebawah( trans terhadap CH2OH ujung disebut -anomer. Sedangkan struktur dimana OH
9
anomerik diproyeksikan keatas ( cis terhadap CH2OH ujung) disebut -anomer.
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
10. 10
Struktur gula L
Semua gula L memiliki gugus hidroksil pada atom karbon kiral paling bawah terletak dikiri
dalam proyeksi Fischer, jadi gula L adalah bayangan cermin dari gula D .
2. Rumus Haworth
Walter Norman Haworth (1883-1950) ”molekul glukosa kelima atom karbon yang pertama
dengan atom oksigen dapat membentuk cincin segi enam Sehingga ia menuliskan rumus
karbohidrat dengan bentuk cincin furan atau piran”
11. 11
PROYEKSI HAWORTH
UNTUK CINCIN FURAN
CH2OH
1
C= O
C-H
3
C-OH
4
C-OH
5
CH2OH
OH
H
H
2
6
D-fruktosa
2.3 Klasifikasi Karbohidrat
Berbagai senyawa yang temasuk kelompok karbohidrat mempunyai molekul yang
berbeda-beda ukurannya.Berbagai senyawa itu dibagi menjadi beberapa golongan pula,yaitu:
1. Monosakarida(Tetrosa)
Monosakarida adalah karbohidrat yang sederhana,dalam arti molekulnya hanya terdiri
atas beberapa atom karbon saja dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis dalam kondisi
lunak menjadi karbohidrat lain.Monosakarida yang paling sederhana adalah gliseraldehida
dan dihidroksiaseton.
12. 12
A. Gliseraldehida (Aldotriosa)
Terdiri dari tiga atom karbon dan mempunyai gugus aldehida.
Contoh :
Glukosa
Glukosa adalah suatu aldoheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat
dapat memutar cahaya terpolarisasi kea rah kanan.Glukosa terdapat dalam buah-buahan dan
madu lebah.Dalam darah manusia normal juga terdapat glukosa dalam jumlah yang
tetap,yaitu antara 70-100 mg tiap 100 ml darah.Glukosa dapat bertambah setelah kita
mengkonsumsi karbohidrat.
Pada orang yang menderita Diabetes Mellitus,jumlah glukosa darah lebih besar dari 130
mg per 100 ml darah.Penderita diabetes mellitus yang sangat tinggi maka gula akan
dikeluarkan melalui urine.Gula disaring oleh glomerolus ginjal secara terus menerus,tetapi
kemudian akan dikembalikan ke dalam system aliran darah melalui sistem reabsorpsi tubulus
ginjal.
13. 13
Gambar. Glukosa
Galaktosa
Monosakarida ini jarang terdapat bebas dalam alam.Umumnya berkaitan dengan glukosa
dalam bentuk laktosa,yaitu gula yang terdapat dalam susu.Galaktosa mempunyai rasa kurang
manis daripada glukosa dan kurang larut dalam air.Glukosa mempunyai sifat memutar bidang
cahaya terpolarisasi ke kanan.
B. Dihidroksiaseton (Ketotriosa)
Terdiri atas tiga atom karbon dan mempunyai gugus keton.
Contoh :
Fruktosa
Fruktosa adalah suatu ketohektosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke
kiri dan karenanya disebut juga levulosa.Fruktosa mempunyai rasa lebih manis daripada
glukosa,juga lebih manis daripada gula tebu atau sukrosa.
14. 14
Disakarida
Disakarida merupakan krbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida yang
berikatan melalui gugus –OH dengan melepaskan molekul air.
Contoh :
1. Sukrosa
Sukrosa adalah gula yang kita kenal sehari-hari,baik yang berasal dari tebu maupun dari
bit.Selain pada tebu dan bit,sukrosa terdapat pula pada tumbuhan lain,misalnya dalam buah
nanas dan wortel.Dengan hidrolisis sukrosa akan terpecah dan menghasilkan glukosa dan
fruktosa.
2. Laktosa
H
H
OH
O
1
HOH2C
2
O CH2OH
OH
H
CH2OH
O
H H H
OH
OH
H
H
2
OH
1
glukosa fruktosa
sukrosa
Dengan hidrolisis laktosa akan menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa,karena itu laktosa
adalah disakarida.Laktosa mempunyai sifat mereduksi dan mutarotasi.dalam susu biasanya
terdapat laktosa yang sering disebut gula susu.Pada wanita yang sedang dalam masa laktasi
atau masa menyusui,laktosa kadang-kadang terdapat dalam urine dengan konsentrasi yang
sangat rendah.laktosa mempunyai rasa yang kurang manis daripada glukosa.
15. Laqktosa tidak dapat diserap dari usus ke aliran darah,kecuali molekul ini dihidrolisis
terlebih dulu menjadi monosakarida.Sedangkan pada orang yang intoleran terhadap
laktosa,laktosa tetap tidak bias terserap oleh usus sehingga menyebabkan diare berair,aliran
zat makanan pada usus menjadi abnormal dan sakit mulas.
15
3. Maltosa
1
CH2OH
2
H
OH
O
H
OH
glukosa
H
O
1
H
H
laktosa
4
OH
CH2OH
2
OH
H
H OH
H
O
H
OH
galaktosa
/
4-O-(-D-galaktopiranosil)-D-glukopiranosa
Maltosa adalah suatu disakarida yang termasuk dari dua molekul glukosa.Maltosa
mempunyai sifat mereduksi.Maltosa merupakan hasil antara dalam proses hidrolisis amilum
dengan asam maupun dengan anzim.Maltosa mudah larut dalam air dan mempunyai rasa lebih
manis daripada laktosa,tetapi kurang manis daripada sukrosa.
CH2OH
O
glukosa
H
H
selobiosa
1
2
4
1
1
CH2OH
2
O
glukosa
CH2OH
2
OH
H
H
H
OH
OH
O
H
OH
H
OH
H
O
H
OH
glukosa
/
H
4-O-(-D-glukopiranosil)-D-glukopiranosa
4
1
CH2OH
2
OH
H
H
H
OH
OH
H
O
glukosa
/
1
2
O
glukosa
CH2OH
O
4
1
2
H
glukosa
/
O
H
OH
H
OH
H
H
OH
maltosa
4-O-(-D-glukopiranosil)-D-glukopiranosa
H
OH
H
OH
H
H
OH
O
CH2
6
OH
H
OH
H
H
H
OH
OH
isomaltosa
6-O-(-D-glukopiranosil)-D-glukopiranosa
16. 16
4. Polisakarida
Polisakarida atau glikan tersusun atas unit-unit gula yang panjang. Polisakarida dapat
dibagi menjadi dua kelas utama yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida.
Homopolisakarida yang mengalami hidrolisis hanya menghasilkan satu jenis monosakarida,
sedangkan heteropolisakarida bila mengalami hidrolisis sempurna menghasilkan lebih dari
satu jenis monosakarida. Rumus umum polisakarida yaitu C6(H10O5)n.
Jenis polisakarida adalah :
Selulosa
Selulosa (C6H10O5)n adalah polimer berantai panjang polisakarida karbohidrat, dari beta-glukosa.
Selulosa merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan tidak dapat
dicerna oleh manusia.Molekul selulosa merupakan rantai-rantai atau mikrofibil, dari D-glukosa
sampai sebanyak 14.000 satuan yang terdapat sebagai berkas-berkas terpuntir mirip
tali, yang terikat satu sama lain oleh ikatan hidrogen. Suatu molekul tunggal selulosa
merupakan polimer lurus dari 1,4’-β D-glukosa. Hidrolisis lengkap dalam HCl 40% dalam-air,
hanya menghasilkan D-glukosa. Selulosa merupakan polisakarida yang terdiri dari
molekul-molekul β-D-glukosa dan mempunyai massa molekul relatif yang sangat tinggi,
tersusun dari 2.000-3.000 glukosa. Rumus molekul selulosa adalah (C6H10O5)n. Selulosa
terdapat dalam tumbuhan sebagai bahan pembentuk dinding sel dan serat tumbuhan.
17. Sifat fisik selulosa adalah zat yang padat, kuat, berwarna putih, dan tidak larut dalam
alkohol dan eter. Kayu terdiri dari 50% selulosa, daun kering mengandung 10-20% selulosa,
sedangkan kapas mengandung 90% selulosa. Selulosa digunakan dalam industri pulp, kertas,
dankrayon. Selulosa tidak dapat dihidrolisis oleh sistem pencernaan manusia. Oleh karena itu,
selulosa tidak dapat digunakan sebagai makanan. Namun, selulosa yang terdapat sebagai
serat-serat tumbuhan, sayur, dan buah-buahan berguna untuk memperlancar pencernaan
makanan.
17
CH2OH
H O
OH
Glikogen
CH2OH
6
5
H H O
H
O OH
H
4
1
H H H H
H OH
cellulose
H
H
OH
H OH
O
H
CH2OH
H
OH
3
2
H OH
O
CH2OH
H O
CH2OH
H O OH
H
H
OH
H OH
H
H
O H
OH
H OH
O
1
Glikogen adalah salah satu jenis polisakarida simpanan dalam tubuh hewan. Pada manusia
dan vertebrata lain, glikogen disimpan terutama dalam sel hati dan otot. Glikogen terdiri atas
subunit glukosa dengan ikatan rantai lurus (α1→4) dan ikatan rantai percabangan (α1→6).
Glikogen memiliki struktur mirip amilopektin (salah satu jenis pati) tetapi dengan lebih
banyak percabangan, yaitu setiap 8-12 residu.Beda antara glikogen dan amilopektin ialah
bahwa glikogen lebih bercabang daripada amilopektin.
Glikogen pada tubuh manusia terdapat dalam hati dan otot dengan rumus molekul
(C6H10O5)n. Hati berfungsi sebagai tempat pembentukan glikogen dari glukosa. Apabila
kadar glukosa dalam darah bertambah, sebagian diubah menjadi glikogen sehingga kadar
glukosa dalam darah normal kembali. Sebaliknya apabila kadar glukosa darah menurun,
glikogen dalam hati diuraikan menjadi glukosa kembali, sehingga kadar glukosa darah normal
kembali. Ketika permintaan gula dalam tubuh meningkat maka glikogen akan dihidrolisis
oleh sel. Namun, cadangan energi ini tidak dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi dalam
jangka lama.Misalnya pada manusia, glikogen simpanan akan terkuras habis dalam waktu
satu hari kecuali bila dipulihkan dengan mengkonsumsi makanan
Glikogen yang ada di otot digunakan sebagai sumber energi. Glikogen dapat memutar cahaya
terpolarisasi ke kanan dan struktur glikogen serupa dengan struktur amilopektin yaitu
merupakan rantai glukosa yang mempunyai cabang.
18. 18
CH2OH
H O
OH
CH2OH
H
OH
H O
OH
H
H
OH
H OH
H OH
H
1
O
CH2
6
H
CH2OH
H H O
H
H
OH
H OH
O
5
H H H O
Pati atau amilum
O H
H
CH2OH
H
OH
H OH
O
O
H
H
OH
3
2
H OH
glycogen
CH2OH
CH2OH
H H O
H O H
H
H
OH
H OH
OH
1 4
O
H
H
OH
H OH
O
H
4
Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud
bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh
tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka
panjang. Hewan dan manusia juga menjadikan pati sebagai sumber energi yang penting. Pati
tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin.
Pati adalah polisakarida yang terdapat dalam semua tanaman terutama dalam jagung,
kentang, biji-bijian, ubi akar, padi dan gandum. Pati bila dipanaskan dalam air akan
membentuk larutan koloidal. Dalam pati terdapat dua bagian, bagian yang larut dalam air
disebut amilosa (10-20%), yang bila ditambah iodium akan memberikan warna biru. Bagian
yang lain yaitu tak larut dalam air, disebut amilopektin (89-90%), dengan iodium memberikan
warna ungu hingga merah. Kedua bagian tersebut mempunyai rumus empiris C6H10O5.
Amilosa maupun amilopektin bila dihidrolisis menunjukan sifat-sifat karbonil , dan tersusun
atas satuan-satuan maltose. Bila pati yang terdapat dalam sel dihidolisis oleh enzim maka pati
akan pecah menjadi bagian yang lebih kecil disebut dekstrin. Dekstrin biasanya digunakan
untuk membuat lem, pasta, dan kanji tekstil.
Amilosa
Hidrolisis lengkap amilosa menghasilkan D-glukosa, hidrolisis parsial menghasilkan
maltose sebagai satu-satunya disakarida. Amilosa adalah polimer linear dari α-D-glukosa
yang dihubungkan secara-1,4’.
CH2OH
H O
OH
H
H
OH
H OH
CH2OH
H H O H
H O
H
CH2OH
H
OH
H OH
O
O
H
H
OH
H OH
CH2OH
CH2OH
H H O
H O H
H
H
OH
H OH
OH
O
H
H
OH
H OH
O
H
1
6
5
4
3
1
2
amylose
19. 19
Amilopektin
Suatu polisakarida yang jauh lebih besar daripada amilosa karena mengandung 1000
satuan glukosa atau lebih per molekul. Rantai utama amilopektin mengandung 1,4’-α-D-glukosa,
dan bercabang sehingga terdapat satu glukosa ujung untuk kira-kira tiap 25 satuan
glukosa. Ikatan pada titik percabangan ialah ikatan 1,6’-α-D-glikosida.
CH2OH
H O
OH
CH2OH
H
OH
H O
OH
H
OH
H OH
H OH
Inulin
H
H
1
O
CH2
6
H
CH2OH
H H O
H
H
OH
H OH
O
5
H H O H
H O
H
CH2OH
H
OH
H OH
O
O
H
H
OH
3
2
H OH
amylopectin
CH2OH
CH2OH
H H O
H O H
H
H
OH
H OH
OH
1 4
O
H
H
OH
H OH
O
H
4
Inulin juga bentuknya seperti amilopektin , hanya terdiri atas molekul-molekul fruktosa ,
yang berjumlah kurang-lebih 100 molekul . Terdapat dalam tumbuhan seperti umbi dahlia (
cadangan ).
Pektin
Pektin terdiri atas 20-100 molekul asam galakturonat. Ikatannya sepirtinya jaringan yang
dihubungkan dengan ion-ion Cad an Mg dan mudah melepaskan diri, sehingga dayanya
elastis dan mudah merubah bentuk. Mudah larut dalam campuran kalium klorat dan asam
nitrat (Schulz).
Hemiselulosa
Hemiselulosa memiliki molekul yang terdiri atas xilosa dan manosa. Bentuknya seperti
pectin dan fungsinya sebagai zat cadangan selulosa dan sebagai perekat (lem) tumbuhan.
Terdapat juga gula yang terdiri atas 5 atau 6 atom-C , yaitu sebagai pentose dan heksosana.
20. 20
Kitin
Kitin memiliki dinding sel dari jamur biasanya terdiri atas kitin. Merupakan sebuah
makromolekul yang terdiri atas asetil-glukosamin dan terikat secara β-glukosidin. Betuknya
seperti selulosa. Fungsinya sebagai substansi penunjang pada insekta dan crustacae (kepiting).
Dalam hal ini merupakkan sebuah polisakarida yang mengandung setelah diuraikan, sebagian
sebagai kitobiosa yang terdiri atas kitosamin (aminomanosa) dan sebagian lagi sebagai asam
asetat.
Agar-agar
Merupakan sebuah polisakarida yang terdiri atas galaktosa dan asam sulfat. Fungsinya
sebagai dasar makan dalam pembiakan bakteri (voedinginsboden).Agar-agar dapat
membentuk suatu sel yang kaku dan sebagai bahan bakunya terdapat dalam ganggang laut
(Algae). Komponen karbohidratnya tergolong D- dan L-galaktosa dalam ikatan C1-C3.
Sepintas lalu agar-agar kelihatannya seperi protein . Bentukya panjang .putih dan agak
mengkilat , disamping berbentuk bubuk tepung.
2.4 Sifat Kimia
Sifat kimia karbohidrat berhubungan erat denagn gugus fungsi yang terdapat pada
molekulnya,yaitu gugus –OH,gugus aldehida dan gugus keton.
Sifat Mereduksi
Monosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi,terutama dalam
suasana basa.Sifat berbagai reduktor ini dapat digunakan untuk keperluan identifikasi
21. karbohidrat maupun analisis kuantitatif. Sifat reduksi ini disebabkan oleh adanya gugus
aldehida atau keton bebas dalam molekul karbohidrat.
21
Sifat ini tampak pada pereaksi-peraksi tertentu:
Pereaksi Fehling
Pereaksi ini dapat direduksi selain oleh karbohidrat yang mempunyai sifat mereduksi,juga
dapat direduksi oleh reduktor lain.
Contoh :
Pereaksi fehling terdiri atas dua larutan,yaitu larutan Fehling A dan laruatn Fehling
B.Larutan Fehling A adalah laruatan garam KNatartrat dan NaOH dalam air.Kedua macam
larutan ini disimpan terpisah dan baru dicampur menjelang digunakan untuk memeriksa suatu
karbohidrat.
Pereaksi Benedict
Pereaksi ini berupa larutan yang mengandung kuprisulfat,natrium karbonat dan
22. Natrium sitrat sehingga bersifat basa lemah. Biasanya diguanakan dalam pemeriksaan glukosa
dalam urine.
Contoh :
Glukosa dapat mereduksi ion Cu++ dari kuprisulfat menjadi ion Cu+ yang kemudian
22
mengendap sebagai Cu2O.
Pereaksi Barfoed
Pereaksi ini terdiri atas larutan kupriasetat dan asam asetat dalam air,dan digunakan untuk
membedakan antara monosakarida dengan disakarida.
Contoh :
Mengganti asam asetat dengan asam laktat dan ion Cu+ yang dihasilkan direaksikan
dengan pereaksi warna fosfomolibdat hingga mengghasilkan warna biru yang menunjukkan
adanya monosakarida.
2. Pembentukan Furfural
Pembentukan furfural ini adalah reaksi dehidrasi atau pelepasan molekul air dari suatu
senyawa.Dalam larutan asam yang encer,walaupun dipanaskan,monosakarida umumnya
stabil.Tetapi apabila dipanaskan dengan asam kuat yang pekat,monosakarida menhasilkan
furfural atau derivatnya.furfural atau derivatnya dapat membentuk senyawa yang berwarna
apabila direaksikan dengan naftol atau mitol,reaksi ini dapat dijadikan reaksi pengenalan
untuk karbohidrat.
Uji Molisch merupakan uji yang paling umum untuk karbohidrat. Uji Molisch sangat
efektif untuk senyawa-senyawa yang dapat didehidrasi oleh asam pekat menjadi senyawa
furfural yang terubstitusi. Dehidrasi heksosa menghasilkan senyawa hidroksi metil furfural,
sedangkan dehidrasi pentosa menghasilkan senyawa fulfural. Uji positif jika timbul cincin
merah ungu yang merupakan kondensasi antara furfural atau hidroksimetil furfural dengan
alpha-naftol dalam pereaksi molish.
23. Warna yang terjadi disebabkan oleh kondensasi furfural atau derivatnya dengan alfa-naftol
menghasilkan senyawa kompleks berwarna merah-ungu
Thymol dapat dipakai sebagai pengganti alfa-naftol. Ia juga lebih stabil daripada alfa-naftol
dan pada penyimpanan yang lama tidak berubah warna.
23
3. Pembentukan Osazon
Semua karbohidrat yang mempunyai gugus aldehida atau keton bebas akan membentuk
osazon bila dipanaskan bersama fenilhidrazin berlebih.Osazon yang terjadi mempunyai
bentuk kristal dan titik lebur yang khas bagi masing-masing karbohidrat.
4. Pembentukan Ester
24. Adanya gugus hidroksil pada karbohidrat memungkinkan terjadinya ester apabila
direaksikan denagn asam.Monosakarida mempunyai beberapa gugus –OH dan dengan asam
fosfat dapat menghendakinya menghasilkan ester asam fosfat.Ester yang penting dalam tubuh
kita adalah α-D-glukosa-6-fosfat dan α-D-fruktosa-1,6-difosfat.
24
5. Isomerisasi/Transformasi Lobry de Bruin van Eckenstein
Glukosa dalam larutan basa encer akan berubah sebagian menjadi fruktosa dan
manosa.Ketiga monosakarida ini ada dalam keadaan seimbang.Demikian pula jika yang
dilarutkan itu fruktosa atau manosa,keseimbangan antara ketiga monosakarida akan tercapai
juga.
6. Pembentukan Glikosida
Apabila glukosa direaksikandenagn metilalkohol,menghasilkan dua senyawa.Kedua
senyawa ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduanya tidak memiliki sifat
eldehida.
25. 25
2.6 Derivat Karbohidrat
Monosakarida mempunyai gugus fungsi yang dapat dioksidasi menjadi gugus
karbosilat.Asam yang terbentuk dapat dipandang sebagai derivate monosakarida.Disamping
itu dikenal pula gula amino,yaitu monosakarida yang mengandung gugus –NH2.Selain dapat
dioksidasi gugus aldehida dan keton dapat pula direduksi menjadi gugus alkohol.
1. Asam-asam
Oksidasi terhadap monosakarida dapat menghasilkan beberapa macam asam.Contohnya
oksidasi glukosa menghasilkan asam glikonat,asam glukarat dan asam glukuronat.Asam
glukarat mudah larut dalam air,sedangkan asam musat sukar larut.Asam glukonat dan asam
glukuronat terdapat dalam tubuh kita sebagai hasil metabolisme glukosa.Asam glukuronat
dapat mengikat senyawa yang membahayakan tubuh atau bersifat racun.
Asam glukuronat
26. 26
Asam aldonat
Asam aldonat adalah sebuah keluarga asam gula yang didapatkan dari oksidasi gugus
aldehida dari aldosa, membentuk gugus asam karboksilat. Oleh karena itu, rumus kimia
umum asam aldonat adalah HOOC-(CHOH)n-CH2OH. Oksidasi gugus hidroksil terminal
daripada aldehida terminal akan menghasilkan asam uronat, sedangkan oksidasi kedua-duanya
akan menghasilkan asam aldarat.
Asam aldonat umumnya dibuat dari oksidasi gula dengan bromin. Umumnya ditemukan
dalam bentuk lakton, dengan struktur cincin yang pada dasrnya sama dengan bentuk
hemiasetal siklik gula awal. Namun, berbeda dengan hemiasetal, lakton tidak memiliki
karbon anomerik kiral, dan tidak dapat membentuk rangkaian glikosidik.
Asam aldonat banyak ditemukan dalam sistem-sistem biologis, dan merupakan produk
oksidasi aldosa oleh reagen Benedict dan reagen Fehling.
Tatanama asam aldonat dan bentuk laktonnya didasarkan pada penukaran sufiks "-osa"
dengan "asam -onat" untuk asam aldonat dan "onolakton" untuk lakton; sehingga D-glukosa
dioksidasi menjadi D-asam glukonat dan D-glukonolakton
Struktur kimia asam glukonat, asam aldonat yang diturunkan dari glukosa.
2. Gula Amino
Ada tiga senyawa yang penting dalam kelompok ini,yaitu D-glukosamina,D-galaktosamina
dan D-manosamina.Pada umumnya senyawa-senyawa ini berikatan dengan asam uronat dan
merupakan bagian dari mukopolisakarida.Asam hialuronat adalah suatu polimer yang terdiri
atas unit-unit disakarida.
27. 27
3. Alkohol
Baik gugus aldehida maupun gugus keton pada monosakarida dapat direduksi menjadi
gugus alkohol dan senyawa yang terbentuk adalah polihidroksi alkohol.
28. 28
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Karbohidrat adalah senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen.
Karbohidrat terbagi menjadi 3 kelompok yaitu monosakarida, disakarida, polisakarida.
Oligosakarida adalah polimer dengan derajat polimerasasi 2 sampai 10 dan biasanya
bersifat larut dalam air. Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul disebut disakarida.
Disakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida yang
berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan molekul air. Contoh-contoh disakarida ialah
maltosa, sukrosa, laktosa.
Sukrosa tidak mempunyai gugus OH bebas yang reaktif karena keduanya sudah saling
terikat. Maltosa adalah suatu disakarida yang terbentuk dari dua molckul glukosa. Ikatan yang
terjadi ialah antara atom karbon nomor I dan atom karbon -nomor 4, oleh karenanya maltosa
masih mempunyai gugus -OH glikosidik dan dengan demikian masih mempunyai sifat
mereduksi. Laktosa terbentuk dari gabungan 1 molekul glukosa dan 1 molekul galaktosa.
Cara mengidentifikasi karbohidrat dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu :
1. Uji Benedict
2. Uji Molish
3. Uji Barfoed
4. Seliwanoff
5. Uji Fenilhidrazin
6. Uji Iodin
