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
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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.
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
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
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
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.
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.
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
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
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