Karbohidrat Apr 13, '09 9:35 PMfor everyone

KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah senyawa yang menyimpan energi kimia yang juga merupakan sumber

energi utama bagi makhluk hidup. Pada hewan dan manusia energi tersebut disimpan dalam

bentuk glikogen sedangkan pada tumbuhan dalam bentuk pati. Selain itu, karbohidrat dapat

disimpan dalam bentuk selulosa, hemiselulosa, pektin, khitin, dan lignin yang merupakan

kerangka makhluk hidup (misalnya; selulosa yang terdapat pada dinding sel hewan berperan

sebagai komponen utama dinding sel tumbuhan, dan peptidoglikan terdapat di dinding sel

bakteri). Secara umum, karbohidrat digolongkan menjadi tiga yaitu monosakarida, oligosakarida,

dan polisakarida. Namun, seringkali oligosakarida digolongkan ke dalam polisakarida.

 

A.     FUNGSI KARBOHIDRAT

1.      Sumber energi

Karbohidrat merupakan sumber energi terbesar bagi tubuh. Satu karbohidrat menghasilkan 4

kilokalori. Sebagian karbohidrat di dalam tubuh berada dalam sirkulasi darah sebagai

glukosa untuk keperluan energi segera, sebagiannya disimpan sebagai glikogen dalam hati

dan jaringan otot, dan sebagian lagi diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan

sebagai cadangan energi di dalam jaringan lemak.

2.      Pemberi rasa manis pada makanan

Karbohidrat, khususnya monosakarida dan disakarida berfungsi untuk memberi rasa manis

pada makanan. Fruktosa merupakan gula yang paling manis.

3.      Penghemat protein

Jika karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein digunakan untuk memenuhi

kebutuhan energi dan protein tersebut tidak lagi berfungsi sebagai zat pembangun.

Sebaliknya, bila karbohidrat makanan mencukupi, protein terutama akan digunakan sebagai

zat pembangun.

4.      Pengatur metabolisme lemak

Karbohidrat dapat mencegah terjadinya oksidasi lemak yang tidak sempurna sehingga dapat

menghasilkan bahan-bahan keton berupa asam asetoasetat, aseton, dan asam beta-hidroksi-

butirat. Bahan-bahan tersebut dibentuk dalam hati dan dikeluarkan melalui urine dengan

mengikat basa berupa ion natrium. Proses pengeluaran ini dapat menyebabkan

ketidakseimbangan natrium dan dehidrasi, serta pH cairan tubuh menurun. Keadaan ini

menimbulkan ketosis atau asidosis yang dapat merugikan tubuh. Oleh karena itu, kita

membutuhkan karbohidrat antara 50-100 gram perhari untuk mencegah ketosis.

5.      Membantu pengeluaran feses

Karbohidrat membantu pengeluaran feses dengan mengatur peristaltik usus dan memberi

bentuk pada feses.  Selulosa dalam makanan mengatur peristaltik usus, sedangkan

hemiselulosa dan pektin mampu menyerap banyak air dalam usus besar sehingga memberi

bentuk pada sisa makanan yang akan dikeluarkan.

 

B.     PENGGOLONGAN  KARBOHIDRAT

1.      MONOSAKARIDA

Pembagian Monosakarida

Monosakarida merupakan gula sederhana yang tidak dapat dihidrolisis menjadi menjadi

bagian yang lebih kecil. Kebanyakan monosakarida rasanya manis, tidak berwarna, berupa

kristal padat yang bebas larut dalam air tetapi tidak larut dalam pelarut nonpolar. Monosakarida

terdiri dari satu unit polihidrosi aldehida atau keton.

Kerangka monosakarida berupa rantai karbon berikatan tunggal yang tidak bercabang.

Satu diantara atom karbon berikatan ganda terhadap suatu atom oksigen, membentuk gugus

karbonil; masing-masing atom karbon lainnya berikatan dengan gugus hidroksil. Berdasarkan

gugus fungsi inilah monosakarida digolongkan menjadi dua jenis yaitu aldosa dan ketosa. Suatu

monosakarida disebut aldosa jika gugus karbonilnya berada pada ujung rantai karbon, dan

disebut ketosa jika gugus karbonnya berada pada tempat lain. Contoh monosakarida yang sering

dijumpai adalah heksosa.

                                          D-Glukosa, suatu aldoheksosa

                                            D- Fruktosa, suatu ketoheksosa

Gambar 1. Contoh aldosa dan ketosa(http://www.steve.gb.com/science/carbohydrates.html )

Rumus umum monosakarida sesuai dengan nama karbohidrat yaitu (CH2O)n, di mana

jumlah n sesuai dengan jumlah atom karbon yang dimiliki. Berdasarkan jumlah atom karbon

tersebut, monosakarida dibagai menjadi beberapa bagian yaitu, triosa (C3H6O3), tetrosa (C4H8O4),

pentosa (C5H12O5), heksosa (C6H12O6), dan heptosa (C7H12O7).

Sifat-Sifat Monosakarida

1.         Reaksi dengan basa dan asam

Apabila glukosa dilarutkan ke dalam basa encer, beberapa jam kemudian dihasilkan

campuran yang terdiri dari fruktosa, manosa, dan sebagian glukosa semula. Sedangkan, dalam

basa encer, monosakarida sangat stabil, tetapi jika aldoheksosa dipanaskan dalam asam kuat,

akan mengalami dehidrasi dan diperoleh bentuk hidroksimetil furtural. Dalam bentuk yang sama,

pentose juga akan berubah menjadi bentuk furtural.

2.        Gula pereduksi

Sebagian karbohidrat  bersifat gula pereduksi. Sifat gula pereduksi ini disebabkan adanya

gugus aldehida dan gugus keton yang bebas, sehingga dapat mereduksi ion-ion logam. Gugus

aldehida pada aldoheksosa mudah teroksidasi menjadi asam karboksilat dalam pH netral oleh zat

pengoksidasi atau enzim. Dalam zat pengoksidasi kuat, gugus aldehida dan gugus alkohol primer

akan teroksidasi membentuk asam dikarboksilat atau asam ardalat. Gugus aldehida atau gugus

keton monosakarida dapat direduksi secara secara kimia menjadi gula alkohol, misalnya D-

sorbito yang berasal dari D-glukosa.

3.        Pembentukan glikosida

Monosakarida dapat membentuk glikosida dan asetal. Jika gugus hidroksil pada sebuah

molekul gula bereaksi dengan hidroksil dari hemiasetal atau hemiaketal molekul gula yang lain,

maka akan terbentuk glikosida yang disebut disakarida. Ikatan ini dinamakan ikatan glikosida

yang berfungsi untuk menghubungkan sejumlah besar unit monosakarida menjadi polisakarida.

4.        Pembentukan ester

Semua monosakarida atau polisakarida dapat terasetilasi oleh asam asetat anhidrida yang

berlebihan membentuk O-asetil-α-D-glukosa. Gugus asetil yang berikatan secara ester ini bisa

dihidrolisis oleh asam atau basa. Sifat ini sering juga digunakan untuk penentuan struktur

karbohidrat. Senyawa ester yang penting dalam dalam metabolisme adalah ester fosfat.

5.        Fenilosazon dan Osazon

Monosakarida dapat bereaksi dengan larutan fenil hidrazin dalam suasana asam pada

suhu 100oC, membentuk ozazon. Senyawa ini tidak larut dalam air dan mudah mengkristal.

Glukosa, fruktosa, dan manosa akan menghasilkan fenolsazon yang sama, selanjutnya, akan

terbentuk asazon yang berwarna, mengkristal secara khas, dan dapat digunakan untuk

menentukan jenis karbohidrat.

Struktur Monosakarida

Struktur monosakarida ada yang ditulis dalam bentuk rantai lurus, ada pula dalam bentuk

cincin. Monosakarida yang memiliki lima atau lebih atom karbonnya biasanya berada dalam

struktur cincin, di mana gugus karbonil membentuk ikatan kovalen dengan atom oksigen dari

gugus hidroksil pada atom karbon lainnya. Struktur cincin piranosa (turunan dari piran)

terbentuk karena aldehida bereaksi dengan alkohol dan membentuk senyawa turunan yang

disebut hemiasetal. Reaksi ini terjadi antara atom karbon aldehida no 1 dengan gugus hidroksil

bebas pada atom karbon ke-5 sehingga terbentuk struktur cincin bersudut 6. Hanya aldosa yang

memiliki 5 atau lebih atom karbon yang dapat membentuk cincin piranosa yang stabil. Ada pula

reaksi yang membentuk cincin 5 sudut beranggotakan lima furan yang disebut furanosa. Pada

ketoheksosa gugus hidroksil pada atom karbon 5 bereaksi dengan gugus karbonil pada atom

karbon 2, membentuk cincin furanosa yang mengandung suatu ikatan hemiaketal. Penggambaran

struktur piranosa dan furanosa karbohidrat biasanya dilakukan dengan menggunakan proyeksi

Haworth. Pinggir cincin yang dekat dengan pembaca ditulis lebih tebal. Cincin piranosa terdapat

dalam dua bentuk yaitu bentuk kapal dan bentuk kursi. Bentuk yang paling umum adalah bentuk

kursi karena bentuk ini lebih stabil daripada bentuk kapal.

                                           D-Glucose, Fischer projection

                                     β-D-glucopyranose, Haworth projection

                                          β-D-glucopyranose, bentuk kapal.

Gambar 2. Contoh pembentukan struktur piranosa (http://www.steve.gb.com/science/carbohydrates.html)

 

2.      OLIGOSAKARIDA

Disakarida

Disakarida merupakan gabungan dua unit monosakarida yang berikatan kovalen terhadap

sesamanya. Ikatan ini disebut ikatan glikosida yang dibentuk jika gugus hidroksil pada salah satu

gula bereaksi dengan karbon anomer pada gula yang kedua. Disakarida yang banyak ditemukan

di alam yaitu laktosa, sukrosa, dan maltosa.

a.      Laktosa

Laktosa sering juga disebut gula susu karena hanya terdapat dalam susu. Bila dihidrolisis,

laktosa akan menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa. Laktosa memiliki satu atom karbon

hemiasetal dan mempunyai gugus karbonil yang berpotensi bebas pada residu glukosa

sehingga laktosa termasuk disakarida pereduksi.

b.      Sukrosa

Sukrosa atau gula tebu merupakan disakarida yang paling manis yang terdiri dari glukosa

dan fruktosa. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi karena sukrosa tidak mempunyai

atom karbon hemiasetal dan hemiaketal. Sukrosa tidak memilliki atom karbon monomer

bebas karena karbon anomer glukosa dan fruktosa berikatan satu dengan yang lain. Sukrosa

juga mudah dihidrolisis menjadi D-glukosa dan D-fruktosa. Sumber-sumber sukrosa yang

terdapat di alam antara lain: tebu (100% mengandung sukrosa), bit, gula nira (50%), dan

jelly.

c.       Maltosa

Maltosa merupakan disakarida yang paling sederhana. Maltosa terdiri dari dua residu D-

glukosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Sebuah molekul glukosa dihubungkan

melalui atom karbonnya yang pertama dengan gugus hidroksil atom karbon keempat pada

molekul glukosa yang lainnya. Kedua residu glukosa tersebut berada dalam bentuk piranosa.

Maltosa memilliki gugus karbonil yang berpotensi bebas yang dapat dioksidasi, sehingga

maltosa mempunyai sifat gula pereduksi. Di dalam tubuh, maltosa didapat dari hasil

pemecahan amilum yang lebih mudah dicerna. Maltosa banyak terdapat kecambah, susu dan

pada serealia, misalnya beras.

3.      POLISAKARIDA

Polisakarida adalah senyawa karbohidrat kompleks. Bila dihidrolisis, polisakarida akan

menghasilkan banyak unit monosakarida. Polisakarida terdiri atas dua jenis yaitu

homopolisakarida (mengandung hanya satu jenis unit monomer) dan heteropolisakarida

(mengandung dua atau lebih jenis unit monosakarida yang berbeda). Polisakarida biasanya tidak

berasa, tidak larut dalam air, dan memiliki berat molekul yang tinggi. Contoh homopolisakarida

adalah pati yang hanya mengandung unit-unit D-glukosa, sedangkan asam hialuronat pada

jaringan pengikat mengandung residu dari dua jenis unit gula secara berganti-ganti merupakan

contoh dari heteropolisakarida.

Fungsi Polisakarida

Beberapa polisakarida berfungsi sebagai bentuk penyimpan bagi monosakarida dan yang lainnya

berfungsi sebagai unsur struktural di dalam dinding sel dan jaringan pengikat. Glikogen dan pati

merupakan polisakarida simpanan yang terdapat pada tumbuhan dan manusia sedangkan selulosa

merupakan polisakarida strukural yang berfungsi sebagai tulang semu bagi tumbuhan. Pati dan

glikogen  dihidrolisa di dalam saluran pencernaan oleh amilase, sedangkan selulosa tidak dapat

dicerna. Namun, selulosa mempunyai peran penting bagi manusia karena merupakan sumber

serat dalam makanan manusia.

Jenis-jenis Polisakarida

a.        Pati

Pati adalah polisakarisa simpanan yang terdapat pada tumbuhan. Hampir semua sel tanaman

mampu menghasilkan pati. Pati banyak terdapat dalam golongan umbi seperi kentang dan pada

biji-bijian seperti jagung. Pati mengandung dua jenis polimer glukosa yaitu, α-amilasi (amilosa)

dan amilopektin. Amilosa merupakan polisakarida linear dari rantai unit-unit D-glukosa yang

panjang, tidak bercabang yang dihubungkan oleh ikatan α (1-4)-glukosida dengan berat molekul

yang bervariasi. Amilopektin memiliki berat molekul yang tinggi, memiliki banyak cabang, yang

terdiri dari beberapa unit glukosa berantai lurus. Unit tersebut dihubungkan oleh ikatan

glikosidik pada ikatan α (1-4) tetapi titik percabangannya merupakan ikatan α (1-6). Amilosa

memberi warna biru dengan adanya iodium sedangkan amilopektin akan menghasilkan warna

jingga sampai merah bila ditambahkan larutan iodium.

b.        Glukogen

Glikogen adalah polisakarisa simpanan pada hewan dan manusia. Strukturnya serupa dengan

amilopektin, namun jumlah percabangannya lebih banyak. Glikogen bercabang dari D-glukosa

dalam ikatan α (1-4) dan ikatan pada percabangannya adalah α (1-6). Glikogen banyak diemukan

di dalam hati dan urat daging.

c.         Selulosa

Selulosa atau polisakarida struktur adalah polisakarida yang banyak terdapat dalam

tumbuhan, terutama pada bagian dinding sel. Selulosa berfungsi untuk menjaga strukur sel

tersebut. Selulosa berupa rantai lurus homopolisakarida yang disusun oleh unit-unit D-

glikopiranosa melalui ikatan β (1-4)-glikosida. Selulosa tidak dapat dipecahkan oleh α atau β-

amilase dan tidak dapat dicerna oleh vertebrata kecuali oleh hewan ruminan (seperti sapi,

kambing, dan domba) yang mengandung bakteri penghasil selulosa. Bakteri selulosa ini dapat

memecahkan selulosa menjadi D-glukosa sehingga dapat digunakan sebagai makanan pada

organisme tingkat tinggi lainnya.

C.     METABOLISME KARBOHIDRAT

1.      Glikolisis

Glikolisis merupakan proses pemecahan glukosa menjadi piruvat melalui suatu rantai reaksi.

Glikolisis terjadi dalam sitoplasme sel secara anaerobik (tidak membutuhkan oksigen). Reaksi

yang terjadi pada glukolisis terbagi menjadi dua fase. Pada awal glikolisis, glukosa yang

diaktifkan oleh mulekul ATP diubah menjadi glukosa fosfat. Kemudian, glukosa fosfat diubah

menjadi asam piruvat melalui reaksi oksidasi. Hasil akhir glikolisis adalah pemecahan glukosa

yang mempunyai 6 atom karbon menjadi dua ikatan yang mengandung tiga atom karbon yaitu

piruvat/asam piruvat. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

2.      Siklus Krebs

Asam piruvat hasil glikolisis dioksidasi melalui siklus krebs sehingga menghasilkan CO2

dan asetil KoA. Asetil KoA teroksidasi sempuna menghasilkan atom hidrogen berenergi tinggi

serta melepaskan O2 dan energi dalam bentuk ATP, NADH, dan FADH2.

                            Gambar 3. siklus krebs

     (http://free.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/0117%20Bio%203-

1f.htm)

3.      Sistem Transport Elektron

Atom hidrogen berenergi tinggi hasil siklus krebs akan berpisah menjadi proton berupa ion

hidrogen (H+) dan elektron berenergi tinggi. Ion H+ akan menangkap elektron dari oksigen bebas

membentuk senyawa H2O, sedangkan elektron berenergi tinggi akan berpindah ke dalam

molekul pembawa elektron, yaitu NAD dan FAD. Selanjutnya, NAD dan FAD akan masuk ke

dalam rantai transport elektron dan fosfolirasi oksidatif yang akhirnya menghasilkan energi

dalam bentuk ATP. Keseluruhan proses tersebut dibantu oleh enzim sitokom oksidase.

Daftar pustaka

Almatsier, S. (2005). Prinsip dasar ilmu gizi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

Aryulina, D., dkk. (2004). Biologi SMA untuk kelas XI. Jakara: Erlangga

Girindra, A. (1993). Biokimia 1. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

Lehninger. (). Dasar-dasar biokimia jilid 1 [Principles of Biochemistry]. Jakarta: Erlangga.

(Original work published: Worh Publisher).

Nursanyo, H., dkk. (1992). Ilmu Gizi :zat gizi utama. Jakarta: Golden terayon Press.

Carbohydrates: Monosaccharides. Retrieved: 17 June 2008 from: http://www.steve.gb.com/science/carbohydrates.html

Respirasi, from: http://free.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/0117%20Bio%203-1f.htm

Tags: karbohidratPrev: Ciri-ciri Protozoa