KARBOHIDRAT

Monosakarida

Disakarida

Oligosakarida

Polisakarida

KIMIA KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi aldehid atau polihidroksiketon. Oleh karena itu karbohidrat mempunyai dua gugus fungsional yang penting :

* Gugus hidroksil

* Gugus keton/aldehid

Penggolongan Karbohidrat

• Monosakarida :

Karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut

• Disakarida

Karbohidrat yang mengandung 2 satuan monosakarida

• Oligosakarida

Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan 3 – 8 satuan monosakarida

• Polisakarida

Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan banyak satuan monosakarida

Monosakarida

• Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus C_nH_2nO_n dimana n = 3 – 8 C₃H₆O₃ : triosa C₄H₈O₄ : tetrosa dan seterusnya.
• Macam-macam monosakarida

a. Aldosa : monosakarida yang mengandung

gugus aldehid

Contoh : Gliseraldehid

Monosakarida

• Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus C_nH_2nO_n dimana n = 3 – 8 C₃H₆O₃ : triosa C₄H₈O₄ : tetrosa C₅H₁₀O₄ : pentosa C₆H₁₂O₄ : heksosa

• Macam-macam monosakarida

a. Aldosa : monosakarida yang mengandung

gugus aldehid. Contoh : Gliseraldehid

​

b. Ketosa : monosakarida yang mengandung � gugus keton

Contoh: Dihidroksiaseton

Contoh : Gliseraldehida

b. Ketosa : monosakarida yang mengandung � gugus keton

Contoh : Dihidroksiaseton

Penamaan Monosakarida D, L

• Monosakarida diberi nama D jika gugus -OH pada atom C* yang letaknya paling jauh dari gugus

terletak disebelah kanan.

​

• Monosakarida diberi nama L jika gugus OH pada atom C* tersebut berada disebelah kiri.

atau

Contoh

Turunan D-aldosa

Turunan D-ketosa

Atom C kiral pada ketopentosa (proyeksi Fisher): C no 3 dan 4

Jumlah stereo isomer pada ketopentosa (proyeksi Fisher) . . .

Heksosa yang paling banyak di alam

Enansiomer and epimer

Dua buah aldotetrosa ini enansiomer, suatu stereoisomer yang merupakan bayangan cermin satu sama lain.

Kedua aldoheksosa ini adalah epimer C-4, perbedaan hanya pada posisi OH pada sebuah atom C asimetri yaitu Carbon 4

​

​

​

Representasi Struktur Gula

Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain

dapat digambarkan dalam 3 bentuk

stereokimia sebagai berikut:

• Proyeksi Fisher: rantai lurus (linier)
• Proyeksi Haworth: siklik/cincin sederhana
• Konformasi: konfigurasi kursi dan perahu

Struktur Siklis Monosakarida

• Aldehid / keton dapat bereaksi dengan alcohol membentuk hemiasetal / hemiketal.

+

-

..

• Hemiasetal atau hemiaketal siklis terbentuk jika gugus keton/aldehid dan alkohol terdapat dalam 1 molekul. Contoh : 4 – hidroksipentanal

• Monosakarida dapat membentuk struktur siklik

karena dalam molekulnya terdapat ……..

- atom C* - gugus aldehid

- carbonyl dan hidroksil - gugus keton

- gugus hidroksil

Contoh :

Pembentukan hemiasetal

pada glukosa

C

C

• Pada glukosa, hemiasetal siklis terbentuk antara gugus aldehid pada C₁ dengan gugus OH pada C₅ sehingga membentuk cincin-6 yang stabil.
• Dalam bentuk hemiasetal siklis: atom C₁ bersifat kiral → C anomerik sehingga memberikan 2 kemungkinan struktur isomer D-glukosa :

1. α - D – glukosa

2. β - D – glukosa

keduanya merupakan senyawa berbeda dengan sifat

yang sangat berbeda.

SIFAT-SIFAT FISIK

[α]

Sifat-sifat Fisik (lanjutan)

α - D – glukosa β - D – glukosa

• - kristal - padat Δ > 98°C
• - m.p. 146 - m.p. = 150°C
• - [α]D = + 112° - [α]D = + 19°

​

​

​

• α - D – glukosa β - D – glukosa

+112^o +52° +19^o

​

• α - D – galaktosa β - D – galaktosa

+ 151° +84° - 53°

​

• α - D – fruktosa β - D – fruktosa

+ 21° -92° -133°

​

dalam air

Mutarotasi

POLARIMETRY

Measurement of optical activity in chiral or asymmetric molecules using plane polarized light

Certain molecules be chiral

- because of certain atoms or

- because of chiral axes or chiral planes

​

Measurement uses an instrument called a polarimeter

Proyeksi Fisher & Struktur Haworh

↔

Struktur Haworth dan Konformasi Kursi

Sifat-sifat Fisik Monosakarida

• Padatan kristal tidak berwarna
• Larut dalam air → ikatan hidrogen
• Sedikit larut dalam alkohol
• Tidak larut dalam eter, kloroform, benzena
• Rasanya manis.

Diantara monosakarida → fruktosa yang

paling manis

• Gugus fungsi yang ada pada monosakarida . .
• Gugus fungsi yang ada pada ketosa . .
• Atom C kiral pada aldoheksosa

​

Tingkat kemanisan monosakarida dan disakarida

Monosakarida Disakarida

• D – fruktosa 174 Sukrosa 100
• D – glukosa 74 Laktosa 0.16
• D – xylosa 0.40
• D – galaktosa 0.22

Beberapa Reaksi Monosakarida

1. Reaksi Oksidasi

• Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan :
• Gula pereduksi
• Gula non pereduksi
• Monosakarida dapat mereduksi TBF karena pada monosakarida terdapat gugus aldehid atau gugus α-hidroksi keton, yang akan dioksidasi oleh TBF menjadi karboksilat/keton.

Semua monosakarida

adalah Gula Pereduksi

​

​

​

​

​

​

• Benedict
• Fehling

• Oksidasi aldosa oleh pereaksi TBF menghasilkan asam monokarboksilat: Asam Aldonat.
• Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat (HNO₃ panas) menghasilkan asam dikarboksilat karena HNO₃ selain mengoksidasi gugus aldehid juga mengoksidasi gugus CH₂OH terminal

Reaksi dg HNO₃

Reaksi dg Tohlens

2. Reaksi reduksi

Gugus karbonil dari monosakarida dapat direduksi menjadi alkohol oleh beberapa pereaksi menghasilkan alditol

Reduksi monosakarida

• Dapat dilakukan dengan:
• Logam + H₂
• enzimatis
• Produknya polyol gula alkohol (alditol)
• glucose membentuk sorbitol (glucitol)
• mannose membentuk mannitol
• fructose membentuk mannitol + sorbitol
• glyceraldehyde membentuk glycerol

​

Sugar alcohols are very useful

• Mannitol is used as an osmotic diuretic
• Glycerol is used as a humectant and can be nitrated to nitroglycerin
• Sorbitol can be dehydrated to tetrahydropyrans and tetrahydrofuran compounds (sorbitans)
• Sorbitans are converted to detergents known as spans and tweens (used in emulsification procedures)
• Sorbitol can also be dehydrated to 1,4,3,6-dianhydro-D-sorbitol (isosorbide) which is nitrated to ISDN and ISMN (both used in treatment of angina)

3. Reaksi pembentukan glikosida

• Reaksi antara monosakarida hemiasetal/hemiketal siklis dengan 1 molekul alkohol membentuk asetal/ketal. Pada reaksi ini gugus OH pada C – anomerik digantikan oleh gugus OR dari alcohol.

(nonpereduksi)

Glikosida terbentuk antara gugus OH pada atom C ….. (kiral/anomer/no 1) monosakarida …… (hemiasetal/hemiketal / asetal/ketal) dengan sebuah molekul alkohol

Ikatan Glikosidik

• Asetal/ketal seperti ini dinamakan glikosida dan ikatan antara karbon anomerik dengan gugus OR disebut ikatan glikosidik.
• Glikosida dinamai berdasarkan nama monosakaridanya, dengan mengganti akhiran –a dengan –ida.
• Misal: glukosa → glukosida

manosa → manosida

DISAKARIDA

• Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari 2 satuan monosakarida.
• Dua monosakarida dihubungkan dengan ikatan glikosidik antara C-anomerik dari satu unit monosakarida dengan gugus –OH dari unit monosakarida yang lainnya.
• Beberapa disakarida yang sering dijumpai :
• Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa

JENIS DISAKARIDA

• Selubiosa → β-D-Glukosa + β-D-Glukosa
• Maltosa → α-D-Glukosa + β-D-Glukosa
• Sukrosa → α-D-Glukosa + β-D-Fruktosa
• Laktosa → α-D-Glukosa + β-D-Galaktosa

MALTOSA

IKATAN PADA MALTOSA

• Pada maltosa, ikatan glikosidik terjadi pada atom C-1’ dari satu glukosa dengan atom C-4 dari glukosa yang lain, sehingga ikatannya disebut ikatan glikosidik-α-1,4

​

• Karbon anomerik di unit glukosa sebelah kanan pada maltosa dalam bentuk hemiasetal, sehingga akan dapat berkesetimbangan dengan struktur terbuka. Oleh karena itu maltosa dpt bereaksi + dg Tohlens

SELOBIOSA

LAKTOSA

• Merupakan gula utama pada ASI dan susu sapi (4-8 % laktosa).
• Karbon anomerik pada unit galaktosa mempunyai konfigurasi β pada C-1 dan berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit glukosa
• Diare setelah minum susu, disebabkan karena tidak memiliki enzim laktase (galaktosidase), sehingga tidak dapat mencerna laktosa dalam susu.
• Galaktosemia adalah penyakit gangguan metabolisme galaktosa, berakibat penumpukan galaktosa dalam darah: sirosis hepatik, hepatomegali, katarak, retardasi mental

Struktur Laktosa

SUKROSA

• Sukrosa dikenal dengan gula pasir, terdapat pada tumbuhan fotosintetik yang berfungsi sebagai sumber energi. Misal : pada tebu, bit gula
• Pada sukrosa kedua kabon anomerik pada kedua unit monosakarida terlibat dalam ikatan glikosidik. Ikatan glikosidik terjadi antara C-1 pada unit glukosa dan C-2 pada unit fruktosa, sehingga tidak mempunyai gugus hemiasetal.

Struktur Sukrosa

POLISAKARIDA

• Karbohidrat yang mengandung banyak monosakarida dan mempunyai berat molekul yang besar
• Hidrolisis polisakarida secara sempurna akan menghasilkan satu/beberapa jenis monosakarida
• Unit-unit monosakarida dihubungkan secara linier atau bercabang
• Jenis polisakarida :
• pati
• selulosa
• Hemiselulosa
• glikogen

P A T I

• Polisakarida yang tersimpan dalam tumbuhan.
• Merupakan komponen utama pada biji-bijian, kentang, jagung dan beras
• Tersusun atas unit D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik α-1,4 Rantai cabang dihubungkan oleh ikatan glikosidik α-1,6

JENIS PATI

• A M I L O S A : 20 % bagian pati, tersusun atas 50 – 300 unit glukosa melalui ikatan α-1,4 glikosidik

larut di dalam air

• AMILOPEKTIN : 80 % bagian pati, Tersusun atas 300 – 5.000 unit glukosa melalui ikatan glikosidik dan α-1,6

Setiap 25-50 unit glukosa dihubungkan oleh ikatan α-1,4. Rantai-rantai berikatan α-1,4 tesebut dihubung-silangkan melalui ikatan α-1,6 sehingga menghasilkan struktur bercabang dengan Mr tinggi

• Strukturnya bercabang → sangat besar (Mr besar) → tidak larut dalam air

​

GLIKOGEN

• Karbohidrat penyimpan energi yang tersimpan dalam hewan
• Mr Glikogen > pati
• Tersusun lebih dari 100.000 unit glukosa
• Strukturnya bercabang melalui ikatan 1,4 dan 1,6 glikosidik
• Tidak larut dalam air
• Larut dalam pelarut organik non polar : eter, kloroform, heksana.

​

POLISAKARIDA LAIN

• Selulosa: polimer tidak bercabang dari glukosa melalui ikatan β-1,4-glikosidik
• Kitin : polisakarida yang mengandung nitrogen, membentuk cangkang krustasea dan kerangka luar serangga
• Pektin : polimer linier dari D-galakturonat melalui ikatan 1,4-α-glikosidik. Terdapat pada buah-buahan dan buni-bunian