TUGAS MAKALAH KIMIA

“KARBOHIDRAT”

OLEH

KELOMPOK 9

ASMASARI_H12111282

MUH. NURSALAM B._H12111283

LISA_H12111284

RIAL BAHTIAR ASHARI_12111285

RASMIWATI ASWA_H12111286

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN

2011

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah Tuhan semesta alam. Shalawat serta salam semoga dilimpahkan kepada Rosullah SAW. Penulis bersyukur kepada Ilahi Rabbi yang telah memberikan hidayah serta taufiknya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan makalah dengan judul ”KARBOHIDRAT” sesuai dengan waktu yang ditetapkan.

Dalam menyelesaikan makalah ini, penulis telah banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada orang tua yang telah memberikan dukungan dan motivasi terhadap penulis selama pembuatan makalah ini, dan juga kepada Ibu selaku dosen yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, serta saran hingga terselesainya pembuatan makalah ini.

Seperti pepatah tak ada gading yang tak retak, demikian pula dalam pembuatan makalah ini, penulis menyadari bahwa masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan guna perbaikan makalah ini selanjutnya.

Akhir kata, semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Makassar, 21 November 2011Kelompok 9

BAB I PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu zat gizi yang

fungsi utamanya sebagai penghasil energi, dimana setiap

gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak menghasilkan

energi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak di konsumsi

sehari-hari sebagai bahan makanan pokok, terutama pada

negara sedang berkembang. Di negara sedang berkembang

karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori, bahkan

pada daerah-daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada

negara maju karbohidrat dikonsumsi hanya sekitar 40-60%. Hal

ini disebabkan sumber bahan makanan yang mengandung

karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan sumber bahan

makanan kaya lemak maupun protein.

Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras,

gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian

yang tersebar luas di alam. Karbohidrat termasuk penyusun sel

karena penyusun sel terdiri dari molekul organik, yaitu molekul

yang mengandung atom karbon (C), hidrogen (H), dan aksigen

(O). Secara biologis, karbohidrat memiliki fungsi sebagai bahan

baku sumber energi baik pada hewan, manusia dan tumbuhan.

Sumber karbohidrat nabati dalam bentuk glikogen,

hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk

laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan,

karbohidrat di bentuk dari basil reaksi CO2 dan H2O melalui

proses foto sintese 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.

Manusia membutuhkan karbohidrat dalam jumlah tertentu

setiap harinya. Walaupun tubuh tidak membutuhkan dalam

jumlah yang khusus, kekurangan karbohidrat yang sangat parah

akan menimbulkan masalah. Diperlukan sekitar 2 gram

karbohidrat per Kg berat badan sehari untuk mencegah

terjadinya ketosis. Secara keseluruhan tubuh harus

mempertahankan keseimbangan tertentu dalam utilisasi

karbohidrat, lemak dan protein sebagai sumber energi.

Makalah yang berisi tentang karbohidrat ini disusun untuk

memenuhi tugas kimia dasar, serta disusun untuk

mengembangkan materi mengenai karbohidrat yang dapat

mendorong berkembangnya kompetensi pembaca tentang

karbohidrat. Pembaca juga dapat menggunakan makalah ini

sebagai rujukan pelajaran mengenai karbohidrat.

BAB IIPEMBAHASAN

Klasifikasi karbohidrat

Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula,ukuran dari rantai karbon, lokasi gugus karbonil (-C=O), sertastereokimia.

Berdasarkan BM dan panjang pendeknya rantai hidrokarbonnya serta kompleksisasi makromolekulnya jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 4 golongan utama yaitu:a) Monosakarida (terdiri atas 1 unit gula)

Gula sederhana, unit kerangka terkecil, polimer karbohidrat, atom C3 –C7 tapi banyak C5 – C6.

b) Disakarida (terdiri atas 2 unit gula)Mengandung 2 residu monosakarida.

c) Oligosakarida (terdiri atas 3-10 unit gula)Contoh : Dextrin

d) Polisakarida (terdiri atas lebih dari 10 unit gula)Contoh : pati, selulosa, glukosa, amillopektin.

Fungsi Karbohidrat

Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka pendek (gula merupakan sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan manusia). Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel.

Pembentukan rantai karbohidrat menggunakan ikatan glikosida. Berdasarkan lokasi gugus –C=O , monosakarida digolongkan menjadi 2 yaitu :1) Aldosa (berupa aldehid)2) Ketosa (berupa keton)

Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida). Berdasarkan jumlah atom C pada rantai, monosakaridadigolongkan menjadi:1. Triosa (tersusun atas 3 atom C)2. Tetrosa (tersusun atas 4 atom C)3. Pentosa (tersusun atas 5 atom C)4. Heksosa (tersusun atas 6 atom C)5. Heptosa (tersusun atas 7 atom C)6. Oktosa (tersusun atas 3 atom C)

Klasifikasi karbohidrat menurut jumlah atom C

Contoh monosakaridaContoh pertama di atas (sebelah kiri) menunjukkan sebuah

monosakarida triosa (memiliki 3 atom C), aldosa (berstruktur aldehid/-COH) sehingga dinamakan gula aldotriosa. Sedangkan contoh kedua (sebelah kanan) menunjukkan sebuah monosakarida heksosa (memiliki 6 atom C), ketosa (berstruktur keton/R-CO-R) sehingga dinamakan gula ketoheksosa. Berdasarkan stereokimia , monosakarida terbagi menjadi beberapa golongan. Stereokimia adalah studi mengenai susunan spasial dari molekul. Salah satu bagian dari stereokimia adalah stereoisomer.Stereoisomer mengandung pengertian:1. memiliki kesamaan order dan jenis ikatan2. memiliki perbedaan susunan spasial3. memiliki perbedaan properti (sifat).Enantiomer merupakan pasangan dari stereoisomer. Dalam hal initerdapat aturan yaitu:

1. Diberi awalan D dan L2. Keduanya merupakan gambar cermin yang tak mungkin saling

tumpang tindihGambar-gambar berikut memberikan penjelasan mengenai

perbedaan susunan spasial dalam enatiomer.

Ilustrasi untuk enantiomer (perhatikan perbedaan susunan spasial yang

ada)

Contoh enantiomer dari gula triosa (perhatikan perbedaan susunan

spasial yang ada)

Monosakarida

Monosakarida merupakan karbohidrat dalam bentuk gula sederhana. Sebagaimana disakarida, monosakarida berasa manis, larut air, dan bersifat kristalin. Monosakarida digolongkan berdasarkan jumlah atom karbon yang dikandungnya (triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, dan heptosa) dan gugus aktifnya, yang bisa berupa aldehida atau keton. Ini kemudian bergabung, menjadi misalnya aldoheksosa dan ketotriosa. Selanjutnya, tiap atom karbon yang mengikat gugus hidroksil (kecuali pada kedua

ujungnya) bersifat optik aktif, sehingga menghasilkan beberapa karbohidrat yang berlainan meskipun struktur dasarnya sama. Sebagai contoh, galaktosa adalah aldoheksosa, namun memiliki sifat yang berbeda dari glukosa karena atom-atomnya disusun berlainan.

Pembentukan HemasetalKarbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa), berupa

aldehid (aldosa) sehingga dinamakan aldotriosa.

D-gliseraldehid (perhatikan bahwa gula ini hanya memiliki 3 atom C

sehingga disebut paling sederhana)

D-glukosa (karbohidrat terpenting dalam diet)Glukosa merupakan aldoheksosa, yang sering kita sebut

sebagai dekstrosa, gula anggur ataupun gula darah. Gula ini terbanyak ditemukan di alam.

D-glukosa (perhatikan bahwa glukosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)

D-fruktosa (termanis dari semua gula)

Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa.

D-fruktosa (perhatikan bahwa fruktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)

D-galaktosa (bagian dari susu)Gula ini tidak ditemukan tersendiri pada sistem biologis, namun merupakan bagian dari disakarida laktosa.

D-galaktosa (perhatikan bahwa galaktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)

Perbedaan pokok antara D-glukosa dan D-galaktosa (perhatikan daerah berarsis lingkaran)

D-ribosa (digunakan dalam pembentukan RNA)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.

D-ribosa (perhatikan gula ini memiliki 5 atom)Disakarida

Beberapa disakarida penting bagi tubuh kita di antaranya adalah β- maltosa, β-laktosa serta sukrosa.

Selulosa dan maltosa β maltosaDisakarida ini tak ditemukan di alam kecuali pada

kecambah padi-padian. Maltosa merupakan gabungan dari 2 molekul glukosa.

β-maltosa (ikatan antara kedua monosakarida merupakan ikatan C1-4. Atom C nomor 1 yang tak berikatan dengan glukosa lain

dalam posisi beta)

SelulosaSelulosa (C6H10O5)n adalah polimer berantai panjang

polisakarida karbohidrat, dari beta-glukosa. Selulosa merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan tidak dapat dicerna oleh manusia.

Pati (polisakarida)Pati atau amilum (CAS# 9005-25-8) 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, dalam komposisi yang berbeda-beda. Amilosa memberikan sifat keras (pera) sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Amilosa memberikan warna ungu pekat pada tes iodin sedangkan amilopektin tidak bereaksi. Penjelasan untuk gejala ini belum pernah bisa tuntas dijelaskan. Dalam bahasa sehari-hari (bahkan kadang-kadang di khazanah ilmiah), istilah "pati" kerap dicampuradukkan dengan "tepung" serta "kanji". "Pati" (bahasa Inggris starch) adalah penyusun (utama) tepung. Tepung bisa jadi tidak murni hanya mengandung pati, karena ter-/dicampur dengan protein, pengawet, dan sebagainya. Tepung beras mengandung pati beras, protein, vitamin, dan lain-lain bahan yang terkandung pada butir beras. Orang bisa juga mendapatkan tepung yang merupakan campuran dua atau lebih pati. Kata 'tepung lebih berkaitan dengan komoditas ekonomis. Kerancuan penyebutan pati dengan kanji tampaknya terjadi karena penerjemahan. Kata 'to starch' dari bahasa Inggris memang berarti 'menganji' ('memberi kanji') dalam bahasa Melayu/Indonesia, karena yang digunakan memang tepung kanji.

Pati digunakan sebagai bahan yang digunakan untuk memekatkan makanan cair seperti sup dan sebagainya. Dalam industri, pati dipakai sebagai komponen perekat, campuran kertas dan tekstil, dan pada industri kosmetika.

β-laktosaLaktosa sering disebut sebagai gula susu. Disakarida ini

tersusun atas glukosa dan galaktosa. Kita tidak dapat menggunakan galaktosa secara langsung, tetapi harus diubah menjadi glukosa.

β-laktosa (ikatan antara kedua monosakarida merupakan ikatan C1-4)

SukrosaSukrosa merupakan gula terbanyak yang bisa didapatkan

dari tumbuhan. Tumbuhan yang banyak dimanfaatkan karena kandungan sukrosa adalah tebu dan bit.

Sukrosa (berbeda dengan maltosa dan laktosa, ikatan yang menghubungkan kedua monosakarida adalah ikatan C1-2

Polisakarida-polisakarida pentingBeberapa polisakarida penting bagi tubuh kita di antaranya

adalah amilum (pati), glikogen dan selulosa.Amilum / pati + ko3Pati merupakan polisakarida yang berfungsi sebagai

cadangan energi bagi tumbuhan. Pati merupakan polimer α-Dglukosa 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 bercabangcabang). Sebagian besar pati merupakan amilopektin.

Struktur amilosa (perhatikan bahwa amilosa tidak bercabang)

Struktur amilopektin (bandingkan dengan amilosa)

Glikogen + ko3

Glikogen merupakan polimer glukosa dengan ikatan α (1-6). Polisakarida ini merupakan cadangan energi pada hewan dan manusia yang disimpan di hati dan otot sebagai granula. Glikogen serupa dengan amilopektin.

Struktur glikogen (bandingkan dengan amilum)

SelulosaSelulosa tersusun atas rantai glukosa dengan ikatan β (1-

4). Selulosa lazim disebut sebagai serat dan merupakan polisakarida terbanyak.

Struktur selulosa yang merupakan polimer dari glukosa(bandingkan dengan pati)

KhitinKhitin berasal dari bahasa Yunani yang berarti baju rantai

besi, pertama kali diteliti oleh Bracanot pada tahun 1811 dalam

residu ekstrak jamur yang dinamakan fungiue. Pada tahun 1823 Odins mengisolasi suatu senyawa kutikula serangga janis ekstra yang disebut dengan nama khitin (Neely dan Wiliam, 1969). Khitin merupakan konstituen organik yang sangat penting pada hewan golongan orthopoda, annelida, molusca, corlengterfa, dan nematoda. Khitin biasanya berkonyugasi dengan protein dan tidak hanya terdapat pada kulit dan kerangkanya saja, tetapi juga terdapat pada trachea, insang, dinding usus, dan pada bagian dalam kulit pada cumi-cumi (Neely dan Wiliam, 1969). Adanya khitin dapat dideteksi dengan reaksi warna Van Wesslink. Pada cara ini khitin direaksikan dengan I2-KI yang memberikan warna coklat, kemudian jika ditambahkan asam sulfat berubah warnanya menjadi violet. Perubahan warna dari coklat hingga menjadi violet menunjukan reaksi positif adanya khitin. Khitin termasuk golongan polisakarida yang mempunyai berat molekul tinggi dan merupakan melekul polimer berantai lurus dengan nama lain b-(1-4)-2-asetamida-2-dioksi-D-glukosa (N-asetil-D-Glukosamin) (Hirano, 1986; Tokura, 1995). Struktur khitin sama dengan selulosa dimana ikatan yang terjadi antara monomernya terangkai dengan ikatan glikosida pada posisi b-(1-4). Perbedaannya dengan selulosa adalah gugus hidroksil yangterikat pada atom karbon yang kedua pada khitin diganti oleh gugus asetamida (NHCOCH2) sehingga khitin menjadi sebuah polimer berunit N-asetilglukosamin (The Merck Indek, 1976).

Khitin mempunyai rumus molekul C18H26N2O10 (Hirano, 1976) merupakan zat padat yang tak berbentuk (amorphous), tak larut dalam air, asam anorganik encer, alkali encer dan pekat, alkohol, dan pelarut organik lainnya tetapi larut dalam asamasam mineral yang pekat. Khitin kurang larut dibandingkan dengan selulosa dan merupakan N-glukosamin yang terdeasetilasi sedikit, sedangkan khitosan adalah khitin yang terdeasetilasi sebanyak mungkin.

Karbohidrat-karbohidrat lainBeberapa karbohidrat bergabung dengan komponen lain.

Sebagai contoh adalah mukopolisakarida, suatu materi tipis, kental, menyerupai jelly dan melapisi sel.

Stuktur dari mukopolisakaridaContoh yang lain adalah glikoprotein, suatu protein yang

mengikat unit karbohidrat dengan ikatan kovalen. Struktur ini memainkan beberapa peran penting di antaranya dalam proses proteksi imunologis, pembekuan darah, pengenalan sel-sel, serta interaksi dengan bahan kimia lain.

Glikoprotein

Metabolisme karbohidrat

Pada bagian-bagian terdahulu Anda telah mempelajari berbagai macam karbohidrat, antara lain monosakarida, disakarida, oligosakarida serta polisakarida. Karbohidrat siap dikatabolisir menjadi energi jika berbentuk monosakarida. Energi yang dihasilkan berupa Adenosin trifosfat (ATP). Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran darah, atau ke dalam bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar universal bagijanin. Unsur ini diubah menjadi karbohidrat lain dengan fungsi sangat spesifik, misalnya glikogen untuk simpanan, ribose dalam bentuk asam nukleat, galaktosa dalam laktosa susu, dalam senyawa lipid kompleks tertentu dan dalam bentuk gabungan dengan protein, yaitu glikoprotein serta proteoglikan.

Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis

(dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.

5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.

6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.