bbc slide karbohidrat

KARBOHIDRAT

PENDAHULUAN




Kimia Organik
Senyawa/bahan dari makhluk hidup
(1977)
Teori Vital Force = Vis Vitalis
Daya/Gaya hidup
Senyawa Organik
(1800)

Sekarang sudah dibuat sintetis dari bahan
anorganik
 Wohler (1828)
Ureum DR (NH4), SA4 + KCN


Kalbe (1845)
Asam Asetat DR GRM ORG.

Unsur Utama Zat Organik
C, H, O – N, S, P
 Banyak Senyawa
 Banyak Reaksi

EMELIN (1843)
 Kimia Karbon
 Unsur Utamanya karbon = C

Sel Hidup




Kumpulan zat tidak hidup yang
bercampur, bereaksi dan berinteraksi
Susunan yang rumit, tetapi terorganisir

baik
Zat hidup

Biomolekul zat hidup berbeda dengan
senyawa kimia lain (O2 – Co2 – N2 – GRM
Anorgion Logam, dan sebagainya),
karena :
 BM >>>
 Strukturnya Kompleks

Bakteri E.Coli


Mengandung 5000 macam senyawa
organik, termasuk 3000 macam Protein
dan 1000 macam Asam Nukleat

Manusia





Ada 5.000.000 macam protein yang tidak
satupun mempunya struktur yang sama
dengan Protein E.Coli, misalnya meskipun
fungsinya bisa sama.
Dibumi ada 1.200.000 Species Organisme,
dari yang bersel Satu yaitu Manusia.
Dari seluruh organisme itu didapat 1010 –
1012 macam Protein dan 1010 macam Asam
Nukleat.





Molekul pembentuk adalah senyawa
sederhana dari Biomolekul
Molekul pembentuk Protein yaitu Asam

Amino yang jenisnya 20 buah.
Asam Amino tersusun beriwatan satu
dengan yang lain
Rantai Polimer
yang Panjang, disebut Molekul Protein.




3.000 macam Molekul Protein dalam E.Coli
dibentuk hanya oleh 20 macam Asam Amino.
Karbohidrat & Lipid, Komponen lain
biomolekul sel hidup juga merupakan Molekul
besar yang dibentuk satuan pembentuknya
Karbohidrat
Monosakia
Lipid
Asam Lemak





Karbohidrat
- Sumber Energi
- Energi Cadangan (Elikogen)
- Struktur membran Sel
Lipid
- Pembentuk Membran Sel
- Sebagai Hormon
- Sebagai Sumber Energi



Protein
- Sebagai Enzim
- Alat Transport (HB)
- Sebagai Anti Bodi
- Sebagai Hormon
- Pembentuk membran Sel



Asam Nukleat
- Faktor Genetika (RNA, DNA)
- Senyawa KO – ENZIM
- Pembawa/Penyimpan Energi
- Biosintetis Protein

Glukosa
Darah

Glukosa
Glikagen
Otot

Glikogen
Hati

Makanan

Glukagenic
Substance

Asam Laktat
(Darah)

Hormon







Adrenalio
Mempercepat Reaksi 1 & 3
Menghambat Reaksi 2
Insulin
Mempercepat Reaksi 2

Menghambat Reaksi 1, 3 & 4
Glukagon
Gluko kartikoid

 Karbohidrat seperti juga lemak dan protein merupakan
bahan yang penting untuk metabolisme tubuh manusia dan
hewan.
 Karbohidrat terdapat dalam jumlah besar di alam , terutama
dalam dunia tumbuh - tumbuhan dimana mereka terbentuk
secara fotosintesa.
 Karbohidrat dipergunakan dalam lapangan yang luas, di
bidang sandang, pangan, bahan kertas , bahan pakaian,
bahan peledak dan sebagainya.
 Nama karbohidrat didasarkan dari rumus umumnya Cn
(H2O)m (karbohidrat), jadi diduga mereka berasal dari hidrat
dan karbon.

Karbohidrat terdiri dari tiga golongan
I. MONOSAKARIDA = MANOSA
-

Rumus umumnya : Cn (H2O)m
Dengan hidrolisa tidak dapat diuraikan lagi menjadi
karbohidrat yang lebih sederhana.
Umumnya praktis terdiri dari 5 atau 6 atom karbon, sebagai
pentosa dan heksosa.
Tidak berwarna, bentuk kristal, manis.
Contoh : ribosa, arabinosa, ksilosa, glukosa, fruktosa,
galaktosa, manosa, dsb.

II. OLIGOSAKARIDA
- Oligos = sedikit
Pada hidrolisa menghasilkan 2 – 6 molekul monosakarida.
Kalau pada hidrolisa terjadi 2 molekul disebut disakarida; 3
molekul disebut trisakarida; 4 molekul disebut tetrasakarida,
dst
- Tidak berwarna, bentuk kristal, manis.
- Contoh : sakarosa (sukrosa, gula tebu) laktosa, maltosa, selobiosa,
dsb.

-

III. POLISAKARIDA
- Rumus umumnya :

(C5H8O4)x.H2O
(C6H10O5)x.H2O
x = sangat besar sekali
- Pada hidrolisa yang sempurna polisakarida dapat diubah
menjadi monosakarida (pentosa atau heksosa).
- Tidak mempunyai rasa apa – apa, amorf, sukar larut.
- Contoh : sellulosa, amilum (pati), glikogen, dsb.

MONOSAKARIDA




Yang terpenting adalah yang mempunyai 5 atau 6 atom C
- Aldehida : aldopentosa, aldoheksosa

- Keton
: ketopentosa, ketoheksosa
Aldoheksosa yang terpenting adalah glukosa, sedangkan
ketoheksosa yang terpenting adalah fruktosa.

BANGUN DARI GLUKOSA DAN FRUKTOSA
a. Glukosa dan fruktosa kedua – duanya dapat dianggap sebagai
senyawa karbonil karena kesanggupannya mereduksi larutan
Fehling.
b. Glukosa dan fruktosa bereaksi dengan anhidrida asam asetat
dan memberikan kristal penta – asetat. Berarti keduanya dapat
dianggap tersusun sebagai lima gugus hidroksil dan satu gugus
karbonil.
Rumus dapat dituliskan : C5(OH)5 – H7 – C = O
c. Bagaimana bentuk gugusan karbonil dan hidroksil daripada
glukosa ditetapkan oleh KILIANI (1886).

Kiliani menunjukkan heksosa dapat
mengaddisi HCN sebagai berikut :
HCN
C5(OH)5H7C = O ----------- C5(OH)5H7C – OH CN =

HO
C6(OH)6H7C = O2 ----------- C6(OH)6H7CO2H --------------- C6H13CO2H
(reduksi)
= CH3(CH2)5 – COOH (asam heptanoat)

Berarti atom karbon dari addisi HCN terdapat pada akhir rantai lurus
yang terdiri dari 6 atom karbon dan gugusan karbonil pada ujung rantai
(karena itu bersifat aldehisa).
Sedang gugus hidroksil mesti terbagi rata pada 5 atom C yang lain agar
terdapat bangun yang stabil.
CHO
Dengan demikian rumus glukosa haruslah :
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH

Killani juga membuktikan bahwa rumus untuk fruktosa adalah :
CH2OH
C=O
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH

KONFIGURASI
Glukosa mempunyai 4 atom yang tidak setangkup  kemungkinan
isomernya adalah 24 = 16
 Fruktosa mempunyai 3 atom yang tidak setangkup  kemungkinan
isomernya adalah 23 = 8
 Isomer dari aldoheksosa yang terpenting disamping glukosa adalah
manosa dan galaktosa, sedang isomer dari ketoheksosa yang
penting hanyalah fruktosa saja.
 Istilah D dan d serta L dan l :
- D konfigurasi dari suatu persenyawaan hanya menyatakan bahwa
gugusan OH dari C – atom yang asimetris (tidak setangkup) dan
terbawah berada disebelah kanan.
- L konfigurasi, bila OH pada C – atom yang asimetris dan sebelah
bawah berada disebelah kiri.
- d atau (+); l atau (-) diketahui dari pengukuran dengan polarimeter.
d atau (+)  memutar bidang polarisasi kekanan
l atau (-)  memutar bidang polarisasi kekiri


Tugas :

1. Buatlah serta berikan nama ke16 isomer dari glukosa.
2. Buatlah ke8 isomer dari fruktosa.
3. Yang manakah dari isomer glukosa tersebut yang
merupakan
epimer, diastereoisomer dan enansiomer
dari glukosa.

REAKSI – REAKSI PENTING DARI
MONOSAKARIDA ( berlaku untuk
aldosa dan ketosa )
1. Reaksi dengan HCN (- hydrogen sianida = sian hydrogen =
formonitril = metananitril)
Dapat dilihat dari reaksi dibawah ini bahwa terjadi pemanjangan
rantai karbon. Sintesa KILIANI untuk memperpanjang rantai C
dari suatu monosakarida, berdasarkan reaksi dengan HCN
ini(sintesa sianohidrol).
CHO
CN
COOH
HCN
Asam Encer
(HCOH)4 ------------------ CHOH--------------------

CHOH

CH2OH

(CHOH)4

(CHOH)4

CH2OH
Sianohidrol

CH2OH
Asam Aldonat

Glukosa
(Aldosa)
C= 6

C= 7

Contoh : Aldotetrosa  Aldopentosa
CHO

CN

COOH

CO

- H 2O
Asam Encer
HCN COH ----------------------CHOH ----------COH ------------CHOH
Hidrolisa
CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

CHOH

CHOH

CH

Aldotetrosa

CH2OH
Sianohidrol

CH2OH
Asam Aldonat

CH2OH
 - Lakton

O

CHO

CHOH
NaHg
reduksi

CHOH
CHOH
CH2OH

2. Reaksi dengan hidroksil amina  OKSIMA
H–C=0
Asam encer
(CHOH)3 ---------------hidrolisa
CH2OH

H – C = NOH
(CHOH)3
CH2OH
Oksima

+H2O

3. Reaksi dengan fenil hidrazin  OSAZON
Fenil Hidrazin = C6H5 – NH – NH2 =

HC = N – NH – C6H5

H–C = O
H–C–OH+2NH2–NH–C6H5
(CHOH)3
CH2OH
Glukosa
(aldosa)

- NH – NH2

CH3COOH
C=N–NH–C6H5+H2O+CH3COONH4
(CHOH)3
CH2OH
Glukosazon

HC = N – NH – C6H5

CH2OH

C=O

+ 2NH2 – NH – C6H5

CH3COOH

C=N–NH–C6H5+H2O+CH3COONH4

(CHOH)3

(CHOH)3

CH2OH
Fruktosa
(Ketosa)

CH2OH
Fruktosazon

Reaksi dengan fenilhidrazine baik dengan ketosa ataupun dengan aldosa
hanya melibatkan C atom 1 dan 2 dengan demikian gula yang hanya
berbeda pada konfigurasi C atom 1 dan 2 ini akan menghasilkan osazon
yang sama, misalnya : glukosa, fruktosa dan manosa’ sedangkan
galaktosa akan memberikan osazon yang berbeda.
Glukosa, fruktosa dan manosa hanya berbeda pada konfigurasi C atom 1
dan 2, sedangkan C atom 3 dan 6 konfigurasinya sama. (Coba tuliskan
rumus bangun gula – gula ini).
Osazon – osazon ini merupakan :
a. Berbentuk kristal/hablur tertentu
b. Berwarna kuning
c. Tidak larut dalam air

Dengan berbagai bentuk osazon dari berbagai jenis gula, kita dapat mengenal
secara kualitatif beberapa dari gula tadi. Osazon dari berbagai gula berbeda
dalam:
- Bentuknya
- Titik leburnya
- Waktu terbentuknya

Bila osazon dipanaskan dengan HCI(p) akan terbentuk OSON
(ketoaldehida)
HC = N – NH – C6H5
C = N – NH – C6H5
(CHOH)3

CH2OH
Glukosazon

HC = O
HCI(P)

C = O + 2NH2 – NH – C6H5
(CHOH)3

CH2OH
Glukoson

4. Oksidasi
a.
Oksidasi dengan CU++ (Fehling,
Benedict)
CHO
(CHOH)4
CH2OH
Glukosa

COOH
H

(CHOH)4 + Cu+ 
CH2OH
Asam Glukonat

b. Reaksi dengan cermin perak (larutan Ag-amoniaksi)
CHO

COOH
AgOH

(CHOH)4
H2O

(CHOH)4

+ 2 Ag  +

Ag(NH3)2OH
CH2OH
Glukosa

CH2OH
Asam Glukonat

c. Oksidasi dengan air broom (ketosa
tidak bereaksi)
Air Broom
Glukosa ---------------- Asam Glukonat

d. Oksidasi dengan HNO3
CHO

COOH
HNO3

(CHOH)4

(CHOH)4

CH2OH
Aldosa
Glukosa

COOH
Asam Sakharat
Asam Glukarat

CH2OH

COOH

COOH

HNO3

C=O
(CHOH)3
CH2OH
Ketosa

(CHOH)3 + (COOH)4 + CO2 + H2O
COOH

COOH

E. Oksidasi dengan enzim (dalam tubuh)
CHO

CHO
Dalam Tubuh

(CHOH)4

(CHOH)4
Enzim

CH2OH
Aldosa
(Glukosa)

COOH
Asam Uronat
Asam Glukuronat

5. Reduksi  memberi senyawa
polihidroksi
Pentosa ------------ pentitol
Heksosa ----------- heksitol
CHO
(CHOH)4
CH2OH
Glukosa

CH2OH
H

(CHOH)2
CH2OH
Glukitol

6. Pemecahan monosakarida oleh asam
dan basa kuat.
a. Dengan HCI(p)
- Pentosa  furfural
- Heksosa  campuran hidroksi
metil furfural dan asam levulinat.

H

CHO

HCOH = HO C
HCOH
HCOH

H

H-C -----CH

H
C OH

CH

C

OH

OH

H

HCI
COH

H-

C-----CHO + 3 H2O

O
Furfural

b. Dengan basa
Dengan basa pekat, karbohidrat yang
mempunyai sifat reduksi akan stabil,
sedangkan karbohidrat yang
mempunyai sifat reduksi akan
membentuk raksi pendamaran
(caramelizing) dimana terjadi suatu zat
warna kuning sampai coklat.

7. Dekradasi dari WOHL
Terjadi pengurangan rantai karbon,
jadi kebalikan dari sintesa sianohidrol.
Heksosa (D – Glukosa) ---------------------- Pentosa (D - Arabinosa
CHO

CH = NOH

CN

COH

COH

COH

COH

H2NOH COH

COH

CHO
AgO

CHOH

COH

COH + HNC

COH

COH

COH

COH

COH

COH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

D - Glukosa

Oksima

Hidrolisa

Arabinosa

Disamping rumus bangun yang diberikan oleh
KILIANI untuk monosakarida ini, TOLLENS
mengemukakan rumus Laktol = Hemiasetala
Siklik = Semi Asetalum dari glukosa ini.
HO – CH3

O
R-C
H
Aldehida

O – CH3
R - CH

+
HO – CH3
Alkohol

Asetal

+ H2O
O – CH3

Glukosa membentuk rumus yang hampir sama
dengan asetala ini dan dikenal sebagai
hemiaseta-siklik.
H – C - HO
Rumus laktol dari glukosa

COH
HOC

(Hemiasetala - siklik
O

COH
H-C
CH2OH
C atom yang pertama adalah C atom yang asimetrik baru. Hal ini mengakibatkan
adanya keisomeran alfa () dan beta ()  -D-Glukosa dan -D-Glukosa.

Isomer  dan  dari satu seri (D atau L) disebut :
Anomer. Anomer hanya berbeda pada konfigurasi
C atom yang 1 (C-asetala)
1.  : Bila OH pada C-asetala terletak pada
pihak yang sama dengan lingkar
oksigen.
: Kalau berlawanan

H – C - OH
COH
HO - C

O

CHO

HO – C - H

COH

COH

HO - C

COH
H-C
CH2OH
 - D Glukosa
 - D Glukopiranosa

COH
COH
CH2OH
Aldosa

HO - C

O

COH
H-C

CH2OH
 - D Glukosa
 - D Glukopiranosa

2. Pada seri – D :  memutar lebih kuat kekanan dan  memutar
lebih sedikit kekanan.
Pada seri – L :  memutar lebih kuat kekiri dan  memutar lebih
sedikit kekiri.
3. Pada penyelidikan TANRET dikenal 2 jenis glukosa berdasarkan
daya polarisasinya.
a. Yang daya putarnya makin lama makin turun   glukosa
b. Yang daya putarnya makin lama makin naik   glukosa

Perubahan daya putar suatu zat perlahan – lahan sampai terjadi
daya putar yang tetap dikenal sebagai MUTAROTASI.
Larutan glukosa yang baru dibuat mempunyai putaran sebesar +
1130, tetapi kalau dibiarkan lama – lama daya putar ini menurun
sedikit demi sedikit sampai + 520
 - D Glukosa --------- bentuk aldehida ---------  - D Glukosa
+ 1130 (menurun)
+ 190 (naik)
Pada keadaan setimbang daya putar ini menetap sampai + 520,
pada saat mana didapati 37%  - D - glukosa dan 63% -D glukosa.

Zat masih mempunyai gugusan OH pada Casetala (gugusan OHlaktol) akan menunjukkan mutarotasi ini disamping juga sifat
reduksi.

4. HAWORTH
Rantai tertutup terletak pada satu bidang, sedang gugus H dan OH
terletak diatas atau dibawah bidang ini :
O
Bentuk lingkar 6:Piranosa

Bentuk lingkar 5:furanosa

O

Kalau gugus OH pada C-1, terletak dibawah bidang : 
Kalau gugus OH pada C-1, terletak diatas bidang : 

6CH

H-1C-OH

C5

H-2COH
O
HO-3C -H
H-4COH
H-5C
 - D - Glukosa
6CH

2OH

2OH

O
C

4C
3C

2C

OH

OH
3C

H

H
4C

5CH

6CH

2OH

O
H

6CH

2C

H
1C
OH

OH
- D – Glukosa
 - D - Glukopiranosa

H
Aldehida

5C

2OH

O

OH

1C
C4 OH
H
2C
OH
H
C3
H
OH
 - D – Glukosa
 - D - Glukopiranosa

1CH2OH

6CH

2OH

O

1CH

2COH

HO – 3C - H
H–

4C

- OH

H – 5C
6CH

2OH

Fruktosa

2C

C5

O

H

2OH

H
C4

OH

OH

H

C3

OH

 - D - Fruktofuranosa

BEBERAPA MONOSAKARIDA YANG PENTING
1

Glukosa ( Dekstrosa, Gula anggur)
- Paling terkenal
- Banyak didapat dialam, dalam buah anggur, buah – buahan yang
manis, madu.
- Komponen pembentuk : maltosa, sakarosa, laktosa, amilum,
sellulosa, glikogen, glukosida, dll.
- Merupakan sumber energi utama bagi tubuh disamping lemak dan
proteina.
- Umumnya semua karbohidrat diserap oleh usus dalam bentuk
glukosa juga.

-

Karbohidrat disimpan dalam hati dan otot sebagai glikogen (=
polisakarida)

-

Dalam sel – sel tubuh glukosa dipecah dengan bantuan
insulin (satu hormon dari pancreas). Bila kadar insulin ini
menurun, misalnya pada penderita diabetes mellitus
(kencing
manis), glukosa sebagian tidak dapat dipecah.
Akibatnya kadar
glukosa meninggi dalam darah =
hiperglikemi (normal kadar
gula darah = 120
mg%). Jika kadar gula dalam darah meningkat,
maka
kadarnya dalam urine juga naik, sehingga
glukosa
ini
dapat diteksi dalam urine (reaksi apa ?). Gula dalam urine
ini
dikenal
sebagai
glukosuri.

- Secara teknis dibuat dari zat pati (amilum) dengan penambahan
asam encer.
Asam
asam
asam
(C6H10O5)x.H2O -------- Dekstrin--------Maltosa ----------Glukosa
(polisak)

- Dapt diragi  etanol dan asam karbonat  CO2 + H2O
ragi
C6H12O6 ----------- 2 C2H5OH +CO2 +H2O
- Pada pengobatan dipakai sebagai cairan intra vena dengan kadar
5 – 50%
- Garam kalsium dari asam glukonat dipergunakan sebagai bahan
penambah kadar kalsium darah.
- L – glukosa tidak didapat pada makhluk hidup

2. Galaktosa
- Terdapat pada hidrolisa dari laktosa dan raffinosa.
- Pada tumbuh – tumbuhan didapati sebagai polisakarida yang
disebut galaktan
- Dapat diubah menjadi glukosa dalam hati.
- Dengan HNO3  asam musat (Mucic Acid) yang tidak larut.
- Didapati juga dalam mukoproteina dari plasma.
- Disintesa dalam kelenjar susu (Glandula Mammae)

3. Fruktosa
- Didapati dalam buah – buahan yang manis dan madu.
- Inulin (polisakarida) jika dihidrolisa akan menghasilkan fruktosa
- Sakarosa jika dihidrolisa akan menghasilkan glukosa dan
fruktosa
- Dapat diragi
- Dapat diubah menjadi glukosa dalam hati dan usus
- Lebih manis daripada gula tebu.

4. Manosa

-

Didapat jika suatu manosan (polisakarida) dihidrolisa
Dalam tubuh dapat diubah menjadi glukosa
Terdapat dalam mukoproteina

GULA DEOKSI (DEOXY SUGAR)


Yaitu gula yang mengandung atom O lebih sedikit dari atom C
Contoh :
1. Asam nukleat yang didapati dalam DNA (Deoksi Nucleic
Acid) adalah 2 – deoksi -  - D – ribofuranosa.
COH

COH

COH

CH2

COH

COH

COH

C

CH2OH

CH2OH

O

2 – Deoksi -  - D - Ribofuranosa

2. Pada bagian polisakarida dari mukoproteina plasma terdapat L –
Fukosa
(6-deoksi-  - L – galaktopiranosa)
HO = C – H

HO – C – H

HO – C – H

HO – C – H

H – C – OH

O

H – C – OH
HO – CH
CH2OH
L - Galaktosa

O

H – C – OH
H – COH
CH
CH3

6 – Deoksi -  - Galaktopiranosa

HEKSOAMINA



Adalah gula yang mengandung gugusan amino sebagai
pengganti OH
Contoh yang dapat ditemukan dialam :
1. Glukosamina = 2 – Amino – 2 – Deoksi – D – Gukosa
CHO
H – C – NH2

HO – C – H
H – C – OH
H – C – OH

CH2OH

- Terdapat pada chitine yaitu bagian badan
serangga dan bagian yang keras dari
bangsa udang

2. Galaktosamina = 2 – Amino -  - D – galaktopiranosa
HO – C – H
H – C – NH2
HO – C – H

O

HO – C – H
H–C
CH2OH
3. Manosamina
- Terdapat dalam mukoproteina.

VITAMIN C = ASAM L – ASKORBAT




Turunan dari heksosa
Larut dalam air
Optis aktif + 490

O
C
C – OH
C – OH
H-C

HO – C – H
CH2OH

O

DISAKARIDA


Rumus umum : Cn (H2O)n-1



Dapat dianggap sebagai glikosida – glikosida


disakarida
berlainan.

Pada hidrolisa dengan asam encer atau enzim,
diubah menjadi 2 molekul heksosa yang sama atau

 Pemecahan mudah terjadi, maka dianggap sisa heksosa dalam
disakarida dihubungkan oleh sebuah atom O

 Terdiri dari :
1. Disakarida yang tidak mempunyai sifat reduksi dan mutarotasi karena
tidak mempunyai OH laktol bebas.
- disebut : Glikosil aldosida, Glikosil ketosida.
2. Disakarida yang mempunyai sifat reduksi dan mutarotasi, mempuyai OH
laktol bebas.
- disebut : Glikosil aldosa, Glikosil ketosa

BEBERAPA DISAKARIDA YANG PENTING
1.

Sakarosa (Sukrosa, Gula tebu)
- Terdiri dari molekul glukosa dan fruktosa
H–C

CH2OH
O

C
C

O

C
C

O

C

C

C

C

CH2OH

CH2OH

Sisa  - Glukosa

Sisa  - Fruktossa

-

Gula tebu bila dihidrolisa akan pecah menjadi glukosa dan fruktosa
Sakarosa ---------------- Glukosa
+
Fruktosa
(Putar Kanan)
(Putar Kanan)