Biokimia Online

Karbohidrat

Karbohidrat yaitu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Terdiri atas unsur C,H, O dengan perbandingan 1 atom C, 2 atom H, 1 atom O. Karbohidrat banyak terdapat pada tumbuhan dan binatang yang berperan struktural dan metabolik. Rumus umum karbohidrat yaitu Cn(H2O)n, sedangkan yang paling banyak kita kenal yaitu glukosa : C6H12O6, sukrosa C12H22O11, selulosa (C6H10O5)n.

Karbohidrat merupakan senyawa yang mengandung gugus fungsi keton atau aldehid, dan gugus hidroksi.
Ditinjau dari gugus fungsi yang diikat karbohidrat dibagi 2 :
1. Aldosa: karbohidrat yang mengikat gugus aldehid. Contoh: glukosa, galaktosa, ribosa
2. Ketosa: karbohdrat yang mengikat gugus keton. Contoh: fruktosa

KLASIFIKASI KARBOHIDRAT :

 MONOSAKARIDA

Gula ini adalah karbohidrat terkecil yang berfungsi sebagai sumber energi dan karbon. Glukosa (C6H12O6) merupakan monosakarida yang paling umum ditemukan. Pada glukosa dapat ditemukan ciri khas gula yaitu meemiki gugus karbonil (COH, CO) dan gugus hidroksil (-OH).

1. Glukosa
Glukosa dapat diperoleh dari hidrolisis sukrosa (gula tebu) atau pati (amilum). Di alam glukosa terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Dalam alam glukosa dihasilkan dari reaksi antara karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun serta mempunyai sifat:
- Memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan (+52.70)
- Dapat mereduksi larutan fehling dan membuat larutan merah bata
- Dapat difermentasi menghasilkan alkohol (etanol) dengan reaksi sebagai berikut:
C6H12O6 ==> 2C2H5OH + 2CO2
- Dapat mengalami mutarotasi

2. Fruktosa
Fruktosa adalah suatu ketoheksosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kiri dan karenanya disebut juga levulosa. Fruktosa mempunyai rasa lebih manis dari pada gula tebu atau sukrosa. Fruktosa dapat dibedakan dari glukosa dengan pereaksi seliwanoff, yaitu larutan resorsinol (1,3 dhidroksi-benzena) dalam asam clorida. Disebut juga sebagai gula buah, dperoleh dari hdrolisis sukrosa; dan mempunyai sifat:
- Memutar bidang polarisasi cahaya ke kiri.
- Dapat mereuksi larutan fehling dan membentuk endapan merah bata
- Dapat difermentasi

3. Galaktosa
Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai sifat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kanan. Pada proses oksidasi oleh asam nitrat pekat dan dalam keadaan panas galaktosa menghasilkan asam musat yang kurang larut dalam air bila dibandingkan dengan asam sakarat yang dihasilkan oleh oksidasi glukosa. Dapat diperoleh dari hidrolisis gula susu (laktosa), dan mempunyai sifat:
- Dapat mereduksi larutan fehling membentuk endapan merah bata
- Tidak dapat difermentasi

DISAKARIDA

Gula ganda dibentuk oleh dua molekul gula sederhana yang saling berikatan. Ikatan antara kedua gula sederhana ini dikenal sebagai ikatan glikosidik yang merupakan ikatan kovalen yang terbentuk melalui proses dehidrasi. Disakarida yang umum ditemukan adalah maltosa (glukosa dan glukosa), sukrosa (glukosa dan fruktosa), laktosa (glukosa dan galaktosa).

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. Berikut ini beberapa disakarida yang banyak terdapat di alam.

1. Maltosa
Maltosa adalah suatu disakarida dan merupakan hasil dari hidrolisis parsial tepung (amilum). Maltosa tersusun dari molekul α-D-glukosa dan β-D-glukosa.

Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antarunit yaitu menghubungkan C 1 dari α-D-glukosa dengan C 4 dari β-D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu α karena maltosa terhidrolisis oleh α-glukosidase. Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa.

2.Sukrosa
Sukrosa terdapat  dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2 –α.

Struktur sukrosa

Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan α-D-glukosa dan β-D-fruktosa. Campuran gula ini disebut gula inversi, lebih manis daripada sukrosa.

Jika kita perhatikan strukturnya, karbon anomerik (karbon karbonil dalam monosakarida) dari glukosa maupun fruktosa di dalam air tidak digunakan untuk berikatan sehingga keduanya tidak memiliki gugus hemiasetal.

Akibatnya, sukrosa dalam air tidak berada dalam kesetimbangan dengan bentuk aldehid atau keton sehingga sukrosa tidak dapat dioksidasi. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi.

3.Laktosa
Laktosa adalah komponen utama yang terdapat pada air susu ibu dan susu sapi. Laktosa tersusun dari molekul  β-D-galaktosa dan α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-β.

Struktur laktosa

Hidrolisis dari laktosa dengan bantuan enzim galaktase yang dihasilkan dari pencernaan, akan memberikan jumlah ekivalen yang sama dari α-D-glukosa dan β-D-galaktosa. Apabila enzim ini kurang atau terganggu, bayi tidak dapat mencernakan susu. Keadaan ini dikenal dengan penyakit galaktosemia yang biasa menyerang bayi.

POLISAKARIDA

Polisakarida
Polisakarida adalah makromolekul, polimer yang tersusun dari ratusan atau bahkan ribuan monosakarida yang terikat melalui ikatan glikosidik. Beberapa polisakarida meemilki fungsi sebagai cadangan makanan dan ada pula yang berperan sebagai struktur yang melindungi sel atau tubuh suatu organisme secara keseluruhan. Contoh dari polisakarida adalah pati, selulosa dan glikogen.

Analisa kualiatif karbohidrat

1. Uji Molisch
- Prinsip reaksi ini adalah dehidrasi senyawa karbohidrat oleh asam sulfat pekat.
- 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.

2. Uji Seliwanoff
- merupakan uji spesifik untuk karbohidrat yang mengandung gugus keton atau disebut juga ketosa
- Jika dipanaskan karbohidrat yang mengandung gugus keton akan menghasikan warna merah pada larutannya.

3. Uji Benedict
- merupakan uji umum untuk karbohidrat yang memiliki gugus aldehid atau keton bebas
- Uji benedict berdasarkan reduksi Cu2+ menjadi Cu+ oleh gugus aldehid atau keton bebas dalam suasana alkalis
- biasanya ditambahkan zat pengompleks seperti sitrat atau tatrat untuk mencegah terjadinya pengendapan CuCO3
- uji positif ditandai dengan terbentuknya larutan hijau, merah, orange atau merah bata serta adanya endapan.

4. Uji Barfoed
- Digunakan untuk menunjukkan adanya monosakarida dalam sampel
- Uji positif ditunjukkan dengan terbentuknya endapan merah orange

5. Uji Iodin
- Digunakan untuk menunjukkan adanya polisakarida
- Amilum dengan iodine dapat membentuk kompleks biru
- Amilopektin dengan iodin akan memberi warna merah ungu
- sedangkan dengan glikogen dan dekstrin akan membentuk warna merah coklat

6. Uji Fehling

- Digunakan untuk menunjukkan adanya karbohidrat pereduksi (monosakarida, laktosa, maltosa, dll)

- Uji positif ditandai dengan warna merah bata

 

Metabolisme Pada Karbohidrat

Metabolisme adalah semua proses kimiawi yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup. Metabolisme berasal dari bahasa Yunani yaitu dari kata metabole yang artinya berubah. Berubah di sini memiliki dua pengertian. Pertama, berubah menjadi senyawa yang lebih kompleks disebut anabolisme, asimilasi, atau sintesis. Kedua, berubah menjadi senyawa yang lebih sederhana disebut katabolisme atau disimilasi. Dengan demikian metabolisme meliputi dua macam reaksi, yaitu anabolisme dan katabolisme.

Proses metabolisme ini melibatkan berbagai reaksi kimia dengan sejumlah energi yang menyertainya. Metabolisme dalam makhluk hidup dapat dibedakan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme.

Katabolisme merupakan proses penguraian atau pemecahan senyawa organik kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Pada Proses katabolisme ini terjadi pelepasan energi yang merupakan hasil dari pemecahan senyawa-senyawa organik kompleks tersebut. Pada makhluk hidup, proses katabolisme ini meliputi respirasi dan fermentasi. Misalnya pengubahan karbohidrat menjadi CO₂ dan H₂O dalam proses respirasi. Proses ini menghasilkan energi bebas sehingga disebut reaksi eksergonik.

Respirasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu respirasi aerob dan anaerob.

Respirasi aerob terdiri dari beberapa tahapan yaitu:

• glikolisis merupakan proses yang mengubah glukosa menjadi asam piruvat,
• siklus Krebs merupakan proses yang mengubah asam piruvat menjadi CO₂ dan Adenosin trifosfat, ATP, dan
• sistem transpor elektron.

Fermentasi atau respirasi anaerob merupakan pemecahan molekul tanpa bantuan oksigen bebas. Pada umumnya fermentasi dilakukan dengan bantuan mikroorganisme. Fermentasi terdiri dari  tiga macam, yaitu fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat, dan fermentasi asam cuka.

Sedangkan anabolisme merupakan proses pembentukan atau penyusunan atau sintesis senyawa organik sederhana menjadi senyawa makromolekul yang lebih kompleks. Jadi, proses dasarnya, Proses anabolisme merupakan kebalikan dari proses katabolisme. Makromolekul yang dimaksud misalnya komponen sel seperti protein, karbohidrat, lemak, dan asam nukleat. Oleh karena proses pembentukannya memerlukan energi bebas maka reaksinya disebut reaksi endergonik. Anabolisme dapat terjadi melalui proses fotosintesis dan kemosintesis.

Sintesis dari zat makanan memerlukan bahan dasar yaitu karbon dioksida, CO₂, air, H₂O, dan energi. Jika energinya berasal dari cahaya, prosesnya disebut sebagai fotosintesis, sedangkan, jika energinya berasal dari zat kimia, maka prosesnya disebut sebagai kemosintesis.

Proses Fotosintesis pada tumbuhan melibatkan dua tahapan, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Pada reaksi terang terjadi lintas elektron siklik atau lintas elektron nonsiklik. Hal ini tergantung pada panjang gelombang cahaya yang mengenai kloroplas.

Pada reaksi terang dihasilkan ATP dan Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate, NADPH, yang disertai dengan terjadi pemecahan air. Sedangkan Pada reaksi gelap akan terjadi pengikatan gas karbon dioksida yang disertai dengan dihasilkannya karbohidrat.