Biokimia-Karbohidrat

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 energi. Energi yang dipelukan 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. Kemudian karbohidrat juga tidak hanya sebagai sumber energi utama bagi makhluk hidup, tetapi juga merupakan pusat metabolisme tanaman hijau dan organisme fotosintetik lainnya.

1.2     Rumusan Masalah

a.    Apa yang dimaksud dengan karbohidrat ?

b.    Bagaimana penggolongan karbohidrat dan apa saja contohnya ?

c.    Bagaimana rumus bangun monosakarida dan disakarida ?

d.   Bagaimana perbedaan ikatan  glikosida dengan  glikosida ?

e.    Bagaimana struktur amilum dan selulosa ?

f.     Bagaimana sifat-sifat karbohidrat ?

1.3     Tujuan

a.    Menjelaskan pengertian karbohidrat.

b.    Menjelaskan penggolongan karbohidrat beserta contohnya.

c.    Menuliskan rumus bangun monosakarida dan disakarida.

d.   Menjelaskan perbedaan ikatan  glikosida dengan  glikosida.

e.    Menjelaskan struktur amilum dan selulosa

f.     Menjelaskan sifat-sifat karbohidrat.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1     Pengertian Karbohidrat

Karbohidrat (hidrat dari karbon, hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti gula) adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh mskhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur ). Pada proses fotosintesis, tumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.

Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mangandung atom Karbon, Hidrogen, dan Oksigen , dan pada umumnya unsur Hidrogen dan Oksigen dalam komposisi menghasilkan H₂O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.

Sumber karbohidrat nabati dalam bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati, dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya di jumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari hasil reaksi CO₂ dan H₂O melalui proses fotosintesis di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai.

Pada proses fotosintesis, klorofil pada tumbuh-tumbuhan akan menyerap dan menggunakan energi matahari untuk membentuk karbohidrat dengan bahan utama CO₂ dari udara dan air (H₂O) yang berasal dari tanah. Energi kimia yang terbentuk akan disimpan di dalam daun, batang, umbi, buah, dan biji-bijian.

Jadi, karbohidrat adalah hasil sintesis CO₂ dan H₂O dengan bantuan sinar matahari dan zat hijau daun (klorofil) melalui fotosintesis. Karbohidrat merupakan  suatu molekul yang tersusun dari unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Rumus umumnya adalah C_nH_2nO­_n. karbohidrat berfungsi sebagai penghasil energi. Karbohidrat merupakan sumber kalori bagi organisme heterotrof. Setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras, gandum, jagung, kentang, dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di alam.

2.2     Penggolongan Karbohidrat dan Contohnya

a.    Monosakarida

Monosakarida adalah gula sederhana dan merupakan unit yang paling kecil (yang tidak dapat dipecahkan oleh hidrolisis asam kepada unit yang lebih kecil). Monosakarida terdiri atas 3-6 atom C. Monosakarida mempunyai rumus kimia (CH2O)n dimana n=3 atau lebih. Monosakrida terbagi menjadi :

1)   Gliseraldehid

Karbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa). Berupa aldehid (aldosa) sehingga dinamakan aldotriosa.

2)   Glukosa

Glukosa merupakan monomer dari polisakarida terpenting yaitu amilum, selulosa dan glikogen. Glukosa merupakan senyawa organik terbanyak terdapat pada hidrolisis amilum, sukrosa, maltosa, dan laktosa. Glukosa disebut juga gula anggur karena terdapat dalam buah anggur, gula  terdapat dalam darah atau dekstrosa karena memutarkan bidang polarisasi ke kanan. Glukosa juga banyak ditemukan pada berbagai macam buah.

3)  Fruktosa

Froktosa disebut juga gula buah ataupun levulosa. Disebut levulosa karena larutan fruktosa memutar bidang polarisasi ke kiri (laevus=kiri). Merupakan jenis sakarida yang paling manis, Banyak dijumpai pada buah-buahan, mahkota bunga, madu dan hasil hidrolisa dari gula tebu. Di dalam tubuh fruktosa didapat dari hasil pemecahan sukrosa.

4)  Galaktosa

Galaktosa merupakan monosakarida yang jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis dari pada glukosa dan kurang larut dalarn air. Galaktosa mempunyai sifat memutar bidang polarisasi ke kanan.

5)  Ribosa

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.

b.  Disakarida

Disakarida adalah senyawa yang terbentuk dari dua molekul monosakarida yang sejenis atau tidak. Disakarida dapat dihidrolisis oleh larutan asam dalam air sehingga terurai menjadi dua molekul monosakarida.

Disakarida terdiri atas unit sukrosa, maltosa, laktosa dan selobiosa. Keempat disakarida ini mempunyai rumus molekul sama (C₁₂H₂₂O₁₁) tetapi struktur molekulnya berbeda. Disakarida disusun oleh dua unit gula, seperti sukrosa disusun oleh glukosa dan fruktosa, maltosa dibangun oleh dua unit glukosa, dan laktosa dibangun oleh glukosa dan galaktosa. Disakarida-disakarida penting yaitu:

1)  Sukrosa

Sukrosa ialah gula yang kita kenal sehari-hari, baik yang berasal dari tebu maupun dari bit. Selain pada tebu dan bit, sukrosa terdapat pula pada turnbuhan lain, misalnya dalam buah nanas dan dalam wortel. Dengan hidrolisis sukrosa akan terpecah dan menghasilkan glukosa dan fruktosa. Sukrosa terbentuk dari ikatan glikosida antara karbon nomor 1 pada glukosa dengan karbon nomor 2 pada fruktosa.

2)  Laktosa

Laktosa mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul galaktosa. Laktosa kurang larut di dalam air. Laktosa hanya terdapat pada susu sehingga disebut juga gula susu. Laktosa dapat menimbulkan intolerance yang disebabkan kekurangan enzim laktase sehingga kemampuan untuk mencerna berkurang.

3)  Maltosa

Mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari dua molekul glukosa. Di dalam tubuh, maltosa didapat dari hasil pemecahan amilum, lebih mudah dicerna dan rasanya lebih enak dan nikmat. Disakarida ini tak ditemukan di alam kecuali pada kecambah dan padi-padian.

c.  Oligosakarida

Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida yang jumlahnya antara 2 (dua) sampai dengan 8 (delapan) molekul monosakarida. Sehingga oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida dan lainnya. Oligosakarida secara eksperimen banyak dihasilkan dari proses hidrolisa polisakarida dan hanya beberapa oligosakarida yang secara alami terdapat di alam. Oligosakarida yang paling banyak digunakan dan terdapat di alam adalah bentuk disakarida seperti maltosa, laktosa dan sukrosa. Beberapa oligosakarida banyak terdapat dalam sirup pati, roti dan bir.

d.  Polisakarida

Merupakan senyawa karbohidrat kompleks. Dapat mengandung lebih dari 60.000 molekul monosakarida yang tersusun membentuk rantai lurus ataupun bercabang. Polisakarida rasanya tawar (tidak manis), jenis polisakarida, yaitu:

1)  Amilum (zat Pati)

Amilum merupakan sumber energi utama sebagai bahan makanan pokok. Disamping bahan pangan kaya akan amilum juga mengandung protein, vitamin, serat dan beberapa zat gizi penting lainnya. Amilum terdapat umbi-umbian, serealia dan biji-bijian yang merupakan sumber amilum yang berlimpah ruah oleh karena mudah didapat untuk di konsumsi. Pati merupakan polimer α-D-glukosa dengan ikatan α (1-4). Kandungan glukosa pada pati bisa mencapai 4000 unit. Ada 2 macam amilum yaitu amilosa (pati berpolimer lurus) dan amilopektin (pati berpolimer bercabang-cabang). Sebagian besar pati merupakan amilopektin

2)  Glikogen

Glikogen merupakan "pati hewani", terbentuk dari ikatan 1000 molekul, larut di dalam air (pati nabati tidak larut dalam air) bila bereaksi dengan yodium akan menghasilkan warna merah. Contoh sumber glikogen yaitu kecambah, serealia, susu, syrup jagung (26%). Glikogen terdapat pada otot hewan, manusia dan ikan. Glikogen disimpan di dalam hati dan otot sebagai cadangan energi, yang sewaktu-waktu dapat diubah kembali menjadi glukosa bila dibutuhkan.

3)  Selulosa

Hampir 50% karbohidrat yang berasal dari tumbuh-tumbuhan  adalah

selulosa, selulosa merupakan bagian terpenting dari dinding sel tumbuhan. Selulosa tidak dapat dicerna  oleh tubuh manusia, karena tidak ada enzim untuk memecah selulosa. Meskipun tidak dapat dicerna,selulosa berfungsi sebagai sumber serat yang dapat memperbesar volume dari faeses, sehingga akan memperlancar defekasi. Turunan selulosa yang dikenal dengan carboxymethyl cellulose (CMC) sering dipakai dalam industry makanan untuk mendapatkan tekstur yang baik.  Misalnya pada pembuatan es krim, pemakaian CMC yang akan memperbaiki tekstur dan Kristal laktosa yang terbentuk akan lebih halus.

2.3     Rumus Bangun Monosakarida dan Disakarida

2.3.1  Monosakarida

Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana. Monosakarida meliputi glukosa, fruktosa, dan glaktosa. Rumus molekul dari glukosa, fruktosa, dan galaktosa adalah C₆H₁₂O₆. Namun ketiganya memiliki struktur yang berbeda.

2.3.2  Disakarida

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. Disakarida meliputi laktosa, sukrosa, dan maltosa. Rumus molekul dari laktosa, sukrosa, dan maltosa adalah C₁₂H₂₂O₁₁. Namun ketiganya memiliki struktur yang berbeda.

2.4     Perbedaan Ikatan  Glikosida dengan  Glikosida

2.4.1  Pengertian Glikosida

Glikosida adalah senyawa yang terdiri atas gabungan dua bagian senyawa, yaitu gula dan bukan gula. Keduanya dihubungkan oleh suatu bentuk ikatan berupa jembatan oksigen (O – Glikosida, dioscin), jembatan nitrogen (N-Glikosida, adenosine), jembatan sulfur (S-Glikosida, sinigrin), maupun jembatan karbon (C-Glikosidin, barbaloin). Bagian gula biasa disebut glikon sedangkan bagian bukan gula disebut sebagai aglikon atau genin. Apa bila glikon dan aglikon saling terkait maka senyawa ini disebut sebagai glikosida.

2.4.2  Pembetukan Glikosidin

Apabila glukosa direaksikan dengan metal alcohol, menghasilkan dua senyawa. Senyawa ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduanya tidak memiliki sifat aldehida. Keadaan ini membuktikan bahwa yang menjadi pusat reaksi adalah gugus –OH yang terikat pada atom karbon nomor 1. Senyawa yang terbentuk adalah suatu asetal dan disebut secara umum glikosida. Ikatan yang terjadi antara gugus metal dengan monosakarida disebut ikatan glikosida dan gugus –OH yang bereaksi disebut gugus –OH glikosidik.

Metilglikosida yang dihasilkan dari reaksi glukosa dengan metal alkohol disebut juga metilglukosida. Ada dua senyawa yang terbentuk dari reaksi ini, yaitu metil – -D-glukosida atau metil -D-glukopiranosida dan metil – -D-glukosida atau metil – -D-glukopiranosida. Kedua senyawa ini berbeda dalam hal rotasi optik, kelarutan, serta sifat fisika lainnya. Dengan hidrolisis, metil glikosida dapat diubah menjadi karbohidrat dan metilalkohol.

Glikosida banyak terdapat dalam alam, yaitu pada tumbuhan. Bagian yang bukan karbohidrat dalam glukosida ini dapat berupa metilalkohol, gliserol atau lebih kompleks lagi misalnya sterol. Di samping itu antara sesama monosakarida dapat terjadi ikatan glikosida, misalnya pada molekul sukrosa terjadi ikatan -glukosida- -fruktosida.

2.5     Struktur Amilum dan Selulosa

Amilum dan selulosa termasuk ke dalam polisakarida. Polisakarida terbentuk dari pengulangan unit manosakarida terikat bersama oleh ikatan glikosidik. Ikatan glikosidik terbentuk melalui reaksi gugus karbonil dari satu unit gula lainnya. Perbedaan polisakarida yang lazim di alam disebabkan perbedaann kombinasi ikatan di antara unit gula. Polisakarida dapat dipecah menjadi unit gula sederhana melalui reaksi dengan air dan bantuan katalis asam (hidrolisis).

2.5.1  Amilum

Secara umum amilum terdiri dari 20% bagian yang larut air (amilosa) dan 80% bagian yang tidak larut dalam air (amilopektin).

a.    Amilosa

Amilosa merupakan polisakarida, polimer yang tersusun dari glukosa sebagai monomernya. Tiap-tiap monomer terhubung dengan ikatan 1,4-glikosidik. Amilosa merupakan polimer tidak bercabang yang bersama-saa dengan amiopektin menjadi komponen penyusun amilum. Dalam masakan, amilosa memberi efek keras bagi amilosa atau tepung.

b.  Amilopektin

Amilopektin merupakan polisakarida yang tersusun dari monomer G-glukosa. Amilopektin merupakan molekul raksasa dan mudah ditemukan karena menjadi satu dari dua senyawa penyusun amilum, bersama-sama dengan amilosa. Walaupun tersusun dari monomer yang sama, amilopektin berbeda dengan amilosa yang terlihat dari karakteristik fisiknya. Secara struktural amilopektin terbentuk dari rantai glukosa yang terikat dengan ikatan 1,4-glikosidik, sama dengan amilosa.

Namun demikian, pada amilopektin terbentuk cabang-cabang (sekitar tiap 20 mata rantai glukosa) dengan ikatan 1,6 glikosidik. Amilopektin tidak larut dalam air. Dalam produk makanan amilopektin bersifat merangsang terjadinya proses mekar (Puffing) dimana produk makanan yang berasal dari amilum yang kandungan amilopektinnya tinggi akan bersifat ringan, porus garing, dan renyah. Kebalikannya amilum dengan kandungan amilosa tinggi cenderung menghasilkan produk yang keras karena proses mekarnya terjadi secara terbatas.

2.5.2  Selulosa

Selulosa adalah polimer glukosa yang berbentuk rantai linier dan dihubungkan oleh ikatan -1,4 glkosidik. Struktur yang linier menyebabkan selulosa bersifat kristalin dan tdak mudah larut. Selulosa tidak mudah didegradasi secara kimia maupun mekanis. Di alam, bisanya selulosa berasosiasi dengan polisakarida lain seperti hemiseluosa atau lignin membentuk keangka utama dinding se tumbuhan.

Rantai selulosa terdiri dari satuan glukosa anhidrida yang saling berikatan melalui ato karbon pertama dan ke empat. Ikatan yang terdiri adalah ikatan -1,4 glkosidik. Secara alamiah molekul-molekul selulosa tersusun dalam bentuk fibril-fibril yang terdiri dari beberapa molekul selulosa yang dhubungkan dengan ikatan glikosidik. Fibril-fibril ini membentuk struktur Kristal yang di bungkus oleh lignin. Komposisi kimia dan struktur yang demikian membuat kebanyakan bahan yang mengandung selulosa bersifat kuat dank eras. Sifat kuat dank eras yang dimiliki oleh sebagian besar bahan beselulosa membuat bahan tesebut tahan terhadap peruraian secara enzimatik. Secara alamiah peruraian selulosa berlangsung sangat lambat.

2.6     Sifat-sifat Karbohidrat

a.  Sifat Mereduksi

Monosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi, terutama dalam suasana basa. Sifat sebagai reduktor ini dapat di gunakan untuk keperluan identifikasi karbohidrat maupun analysis kuantitatif. Sifat mereduksi ini disebabkan oleh adanya gugus aldehida atau keton bebas dalam molekul karbohidrat

b.  Pembentukan Furfural

reaksi pembentukan furfular ini adalah reaksi dehidrasi atau pelepasan molekul air dari suatu senyawa. Pentosa-pentosa hampir secara kuantitatif semua terhidrasi menjadi furfular. Dengan demikian heksosa-heksosa menghasilkan hidroksimetilfulfural. Oleh karena furfular apabila direkasikan dengan  naftol atau timol, reaksi ini dapat dijadikan reaksi pengenal untuk karbohidrat.

c.  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. Hal ini sangat penting artinya karena dapat digunakan untuk mengindentifiksi karbohidrat dan merupakan salah satu cara untuk membedakan beberapa monosakarida, misalnya antara glukosa dan galaktosa yang terdapat dalam urin wanita yang sedang dalam masa manyusui.

d.  Pembentukan Ester

Adanya gugus hidroksil pada karbohidrat memungkinkan terjadinya ester apabila direaksikan dengan asam. Monosakarida mempunyai beberapa gugus –OH dan dengan asam fosfat dapat menghendakinya menghasilkan ester asam fosfat.

e.  Isomerisasi

Dalam larutan asam encer monosakarida dapat stabil, tidak demikian halnya apabila monosakarida dilarutan dalam basa encer. Glukosa dalam larutan basa encer akan berubah sebagian menjadi fruktosa dan manosa. Ketiga monosakarida ini ada dalam keadaan keseimbangan. Demikian pula, apa bila dilarutkan itu fruktosa atau manosa, keseimbangan antara ketiga monosakarida akan tercapai juga. Reaksi ini dikenal sebagai transformasi Lobry de Briun Van Eckenstein yang berlangsung melalui proses enolisasi.

f.  Pembentukan glikosida

Apabila glukosa direaksikan dengan metilalkohol, menghasilkan 2 senyawa. Kedua senyawa ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduannya tidak memiliki sifat aldehida. Keadaan ini membuktikan bahwa yang menjadi pusat reaksi adalah gugus –OH yang terikat pada atom karbon nomor 1. Senyawa yang terbentuk adalah suatu asetal dan disebit secara umum glokosida. Ikatan yang terjadi diantara gugus metil dengan monosakarida disebut ikatan glikosida dan gugus –OH yang bereaksi disebut gugus –OH glikosidik. Glikosida banyak terdapat dalam alam yaitu pada tumbuhan. Bagian yang bukan karbohidrat dalam glikosida ini dapat berupa metil alcohol, gliserol atau lebih kompleks.

BAB III

PENUTUP

3.1     Kesimpulan

a.  karbohidrat adalah senyawa organik yang mangandung atom Karbon, Hidrogen, dan Oksigen , dan pada umumnya unsur Hidrogen dan Oksigen dalam komposisi menghasilkan H₂O.

b.  Karbohidrat digolongkan menjadi monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida.

c.  Monosakarida yang terdiri dari glukosa, fruktosa, dan galaktosa mempunyai rumus molekul yang sama yaitu, C₆H₁₂O₆ namun memiliki struktur yang berbeda. Disakarida yang terdiri dari laktosa, maltose, dan sukrosa mempunyai rumus molekul yang sama yaitu, C₁₂H₂₂O₁₁ namum memiliki struktur yang berbeda.

d.  Glikosida adalah senyawa yang terdiri atas gabungan dua bagian senyawa, yaitu gula dan bukan gula.

e.  Amilum dan selulosa termasuk ke dalam polisakarida.

f.  sifat-sifat karbohidrat diantaranya bersifat mereduksi, pembentukan furfural, pembentukan osazon, pembentukan ester, isomerisasi, dan pembentukan glikosida.

3.2     Saran

Karbohidrat sangatlah dibutuhkan oleh tubuh manusia. Dalam kehidupan sehari-hari, karbohidrat sering kita jumpai. Bagi Anda para pembaca yang ingin mengetahui lebih banyak lagi mengenani karbohidrat, hendaknya mencari dan memperdalam lagi mengenani materi karbohidrat ini.

DAFTAR PUSTAKA

Alvian. 2012. Tugas Biokimia. Perbedaan Struktur Amilosa dan Selulosa. https://www.scribd.com/doc/129441607/Amilum-Dan-Selulosa. Diakses pada tanggal 22 Februari 2016

Anonim. 2009. Thesis. http://media.unpad.ac.id/thesis/230110/2009/230110090080_2_5870.pdf. Diakses pada tanggal 23 Februari 2016.

Deny. 2012. Makalah GLIKOSIDA. https://www.scribd.com/doc/115436009/Makalah-GLIKOSIDA, diakses pada tanggal 23 Februari 2016.

Husnaeni, K. 2014. Makalah Karbohidrat Revisi. https://www.academia.edu/8921505/Makalah_Karbohidrat_Revisi. Diakses pada tanggal 19 Februari 2016

Hutagalung, Halomoan. 2004. Karbohidrat. http://library.usu.ac.id/download/fk/gizi-halomoan.pdf. Diakses pada tanggal 19 Februari 2016.

Fara. 2012. Kimia Organik-kh. http://www.slideshare.net/TheWhie/kimia-organikkh. Diakses pada tanggal 20 Februari 2016.