Staff Site Universitas Negeri Yogyakarta KD Bio.KARBOHIDRAT
KARBOHIDRAT II
* Reaksi monosakarida
* Ikatan glikosida
* Fungsi karbohidrat
Disampaikan oleh : Dr. Sri Handayani
2013
Monosakarida
Memiliki atom karbon 3 sampai 7
Setiap atom karbon memiliki gugus
hidroksil, keton atau aldehida.
Setiap molekul monosakarida memiliki
1 gugus keton atau 1 gugus aldehida
Gugus aldehida selalu berada di atom C
pertama
Gugus keton selalu berada di atom C kedua
Monosakarida
Ketosas (mis: fruktosa) biasanya
Aldosa (mis: glukosa) memiliki
gugus aldehida pada salah satu memiliki gugus keto pada atom
C2.
ujungnya.
O
H
CH2OH
C
C
O
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
CH2OH
CH2OH
D-glucose
D-fructose
Notasi D vs L
CH O
Notasi D & L dilakukan
karena adanya atom C
H C OH
dengan konfigurasi
CH2OH
asimetris seperti pada
D-gliseraldehida
gliseraldehida.
CH O
HO
H
C
OH
CH2OH
D-glyceraldehyde
H
CH2OH
L-gliseraldehida
CH O
Penampilan dalam
bentuk gambar
bagian bawah disebut
Proyeksi Fischer.
C
CH O
HO
C
H
CH2OH
L-gliseraldehida
Penamaan Gula
Untuk gula dengan
atom C asimetrik lebih
dari 1, notasi D atau L
ditentukan oleh atom
C asimetrik terjauh
dari gugus aldehida
atau keto.
Gula yang ditemui di
alam adalah dalam
bentuk isomer D.
O
H
C
H – C – OH
HO – C – H
H – C – OH
H – C – OH
CH2OH
D-glukosa
O
H
C
HO – C – H
H – C – OH
HO – C – H
HO – C – H
CH2OH
L-glukosa
Gula dalam bentuk D
merupakan bayangan
cermin dari gula dalam
bentuk L.
Kedua gula tersebut
memiliki nama yang
sama, misalnya Dglukosa & L-glukosa.
O
H
C
H – C –OH
HO – C –H
H – C – OH
H – C – OH
CH2OH
D-glukosa
O
H
C
HO – C – H
H – C – OH
HO – C – H
HO – C – H
CH2OH
L-glukosa
Stereoisomers lainnya memiliki names yang unik,
misalnya glukosa, manosa, galaktosa, dll.
Jumlah stereoisomer adalah 2n, dengan n adalah jumlah
pusat asimetrik.
Aldosa dengan 6-C memiliki 4 pusat asimetrik, oleh
karenanya memiliki 16 stereoisomer (8 gula berbentuk D
dan 8 gula berbentuk L).
Pembentukan hemiasetal & hemiketal
Aldehida dapat
bereaksi
dengan alkohol
membentuk
hemiasetal.
Keton dapat
bereaksi
dengan alkohol
membentuk
hemiketal.
H
C
H
O
+
R'
OH
R'
O
R
OH
R
aldehida
alkohol
hemiasetal
R
C
C
R
O
+
"R
OH
R'
keton
"R
O
C
R'
alkohol
hemiketal
OH
Pentosa dan
heksosa dapat
membentuk struktur
siklik melalui reaksi
gugus keton atau
aldehida dengan
gugus OH dari atom
C asimetrik terjauh.
Glukosa membentuk
hemiasetal intramolekular sebagai
hasil reaksi aldehida
dari C1 & OH dari
atom C5, dinamakan
cincin piranosa.
1
H
HO
H
H
2
3
4
5
6
CHO
C
OH
C
H
D-glukosa
C
OH
(bentuk linier)
C
OH
CH2OH
6 CH2OH
6 CH2OH
5
H
4
OH
H
OH
3
H
O
H
H
1
2
OH
-D-glukosa
OH
5
H
4
OH
H
OH
3
H
O
OH
H
1
2
H
OH
-D-glukosa
Penampilan dalam bentuk gula siklik disebut proyeksi Haworth.
CH2OH
1
HO
H
H
2C
O
C
H
C
OH
C
OH
3
4
5
HOH2C 6
6 CH2OH
D-fruktosa (linear)
H
5
H
1 CH2OH
O
4
OH
HO
2
3
OH
H
-D-fruktofuranosa
Fruktosa dapat membentuk
Cincin piranosa, melalui reaksi antara gugus keto
atom C2 dengan OH dari C6.
Cincin furanosa, melalui reaksi antara gugus keto
atom C2 dengan OH dari C5.
6 C H OH
6 C H2OH
5
H
4
OH
H
OH
3
H
2
O
H
H
1
2
OH
-D-glukosa
OH
5
H
4
OH
H
OH
3
H
O
OH
H
1
2
H
OH
-D-glukosa
Pembentukan cincin siklik glukosa menghasilkan pusat
asimetrik baru pada atom C1. Kedua stereoisomer disebut
anomer, & .
Proyeksi Haworth menunjukkan bentuk cincin dari gula
dengan perbedaan pada posisi OH di C1 anomerik :
(OH di bawah struktur cincin)
(OH di atas struktur cincin).
H OH
H OH
4 6
H O
HO
HO
H O
HO
H
HO
5
3
H
H
2
H
OH 1
OH
-D-glukopiranosa
H
OH
OH
H
-D-glukopiranosa
Karena sifat ikatan karbon yang berbentuk
tetrahedral, gula piranosa membentuk konfigurasi
“kursi" atau “perahu", tergantung dari gulanya.
Penggambaran konfigurasi kursi dari
glukopiranosa di atas lebih tepat dibandingkan
dengan proyeksi Haworth.
Turunan gula
CH O
COOH
CH2OH
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH
D-ribitol
CH2OH
Asam D-glukonat
COOH
Asam D-glukuronat
Gula alkohol – tidak memiliki gugus aldehida atau ketone;
misalnya ribitol.
Gula asam –gugus aldehida pada atom C1, atau OH pada
atom C6, dioksidasi membentuk asam karboksilat;
misalnya asam glukonat, asam glukuronat.
Oksidasi gula aldehida
O
H
C
CO O H
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
H
C
OH
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
OH
CH2OH
D-glucose
Oksidator
CH2 O H
Asam D-glukonat
Oksidasi gula aldehida
• Gula yang dapat dioksidasi adalah senyawa
pereduksi. Gula yang demikian disebut
sebagai gula pereduksi.
• Senyawa yang sering digunakan sebagai
pengoksidasi adalah ion Cu+2, yang
berwarna biru cerah, yang akan tereduksi
menjadi ion Cu+, yang berwarna merah
kusam. Hal ini menjadi dasar bagi pengujian
Benedict yang digunakan untuk
menentukan keberadaan glukosa dalam
urin, suatu pengujian bagi diagnosa
diabetes.
Oksidasi gula aldehida
Glukosa +
Cu++
panas & alk . pH
Gluconic acid + Cu2O (Cu2O is insol ppt)
glukosa oksidase
Glukosa + O2
Asam glukonat + H2O2
(H2O2 nya diukur)
Glukosa + ATP
heksokinase
Glukosa-6-P + ADP (G-6-Pnya diukur)
Turunan gula
CH 2OH
CH2OH
O
H
H
OH
H
H
OH
H
OH
OH
H
O
H
NH 2
H
H
O OH
OH
H
N
C
CH 3
H
-D-glukosamina
-D-N-asetilglukosamina
Gula amino - gugus amino menggantikan
gugus hidroksil. Sebagai contoh glukosamina.
Gugus amino dapat mengalami asetilasi,
seperti pada N-asetilglukosamina.
Ikatan Glikosida
Gugus hidroksil anomerik dan gugus hidroksil gula atau
senyawa yang lain dapat membentuk ikatan yang disebut
ikatan glikosida dengan membebaskan air :
R-OH + HO-R' R-O-R' + H2O
Misalnya methanol bereaksi dengan gugus OH anomerik dari
glukosa membentuk metil glukosida (metil-glukopiranosa).
H OH
H OH
H2O
H O
HO
HO
H
H
H
+
CH3- OH
H O
HO
HO
H
OH
H
OH
-D-glukopiranosa
metanol
H
OH
OCH3
Metil- -D-glukopiranosa
Disaccharides:
Maltose, a cleavage
product of starch
(e.g., amylose), is a
disaccharide with an
(1 4) glycosidic
link between C1 - C4
OH of 2 glucoses.
It is the anomer
(C1 O points down).
6 CH 2OH
6 CH 2OH
H
5
O
H
OH
4
OH
3
H
H
H
1
H
4
4
OH
5
H
OH
H
OH
maltose
H
H
1
OH
OH
6 CH2OH
H
H
O
1
4
5
O
H
OH
H
H
3
H
2
3
O
H
OH
O
O
2
6 CH2OH
H
5
2
OH
3
cellobiose
H
OH
1
2
OH
Cellobiose, a product of cellulose breakdown, is the
otherwise equivalent anomer (O on C1 points up).
The (1 4) glycosidic linkage is represented as a
zig-zag, but one glucose is actually flipped over
H
Other disaccharides include:
Sucrose, common table sugar, has a glycosidic bond
linking the anomeric hydroxyls of glucose & fructose.
Because the configuration at the anomeric C of glucose is
(O points down from ring), the linkage is (1 2).
The full name of sucrose is -D-glucopyranosyl-(1 2)- -Dfructopyranose.)
Lactose, milk sugar, is composed of galactose & glucose,
with (1 4) linkage from the anomeric OH of galactose. Its
full name is -D-galactopyranosyl-(1 4)- -Dglucopyranose
Polysaccharides
CH 2OH
H
O
H
OH
H
H
H
1
O
OH
6CH OH
2
5
O
H
4 OH
3
H
OH
H
H
H
H 1
O
O
H
OH
CH 2OH
CH 2OH
CH 2OH
H
H
H
O
O
H
OH
H
2
OH
H
OH
H
OH
H
H
O
O
H
OH
H
H
OH
H
OH
amylose
Plants store glucose as amylose or amylopectin,
glucose polymers collectively called starch. Glucose
storage in polymeric form minimizes osmotic effects.
Amylose is a glucose polymer with (1 4) linkages.
It adopts a helical conformation.
The end of the polysaccharide with an anomeric C1
not involved in a glycosidic bond is called the
reducing end.
* Reaksi monosakarida
* Ikatan glikosida
* Fungsi karbohidrat
Disampaikan oleh : Dr. Sri Handayani
2013
Monosakarida
Memiliki atom karbon 3 sampai 7
Setiap atom karbon memiliki gugus
hidroksil, keton atau aldehida.
Setiap molekul monosakarida memiliki
1 gugus keton atau 1 gugus aldehida
Gugus aldehida selalu berada di atom C
pertama
Gugus keton selalu berada di atom C kedua
Monosakarida
Ketosas (mis: fruktosa) biasanya
Aldosa (mis: glukosa) memiliki
gugus aldehida pada salah satu memiliki gugus keto pada atom
C2.
ujungnya.
O
H
CH2OH
C
C
O
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
CH2OH
CH2OH
D-glucose
D-fructose
Notasi D vs L
CH O
Notasi D & L dilakukan
karena adanya atom C
H C OH
dengan konfigurasi
CH2OH
asimetris seperti pada
D-gliseraldehida
gliseraldehida.
CH O
HO
H
C
OH
CH2OH
D-glyceraldehyde
H
CH2OH
L-gliseraldehida
CH O
Penampilan dalam
bentuk gambar
bagian bawah disebut
Proyeksi Fischer.
C
CH O
HO
C
H
CH2OH
L-gliseraldehida
Penamaan Gula
Untuk gula dengan
atom C asimetrik lebih
dari 1, notasi D atau L
ditentukan oleh atom
C asimetrik terjauh
dari gugus aldehida
atau keto.
Gula yang ditemui di
alam adalah dalam
bentuk isomer D.
O
H
C
H – C – OH
HO – C – H
H – C – OH
H – C – OH
CH2OH
D-glukosa
O
H
C
HO – C – H
H – C – OH
HO – C – H
HO – C – H
CH2OH
L-glukosa
Gula dalam bentuk D
merupakan bayangan
cermin dari gula dalam
bentuk L.
Kedua gula tersebut
memiliki nama yang
sama, misalnya Dglukosa & L-glukosa.
O
H
C
H – C –OH
HO – C –H
H – C – OH
H – C – OH
CH2OH
D-glukosa
O
H
C
HO – C – H
H – C – OH
HO – C – H
HO – C – H
CH2OH
L-glukosa
Stereoisomers lainnya memiliki names yang unik,
misalnya glukosa, manosa, galaktosa, dll.
Jumlah stereoisomer adalah 2n, dengan n adalah jumlah
pusat asimetrik.
Aldosa dengan 6-C memiliki 4 pusat asimetrik, oleh
karenanya memiliki 16 stereoisomer (8 gula berbentuk D
dan 8 gula berbentuk L).
Pembentukan hemiasetal & hemiketal
Aldehida dapat
bereaksi
dengan alkohol
membentuk
hemiasetal.
Keton dapat
bereaksi
dengan alkohol
membentuk
hemiketal.
H
C
H
O
+
R'
OH
R'
O
R
OH
R
aldehida
alkohol
hemiasetal
R
C
C
R
O
+
"R
OH
R'
keton
"R
O
C
R'
alkohol
hemiketal
OH
Pentosa dan
heksosa dapat
membentuk struktur
siklik melalui reaksi
gugus keton atau
aldehida dengan
gugus OH dari atom
C asimetrik terjauh.
Glukosa membentuk
hemiasetal intramolekular sebagai
hasil reaksi aldehida
dari C1 & OH dari
atom C5, dinamakan
cincin piranosa.
1
H
HO
H
H
2
3
4
5
6
CHO
C
OH
C
H
D-glukosa
C
OH
(bentuk linier)
C
OH
CH2OH
6 CH2OH
6 CH2OH
5
H
4
OH
H
OH
3
H
O
H
H
1
2
OH
-D-glukosa
OH
5
H
4
OH
H
OH
3
H
O
OH
H
1
2
H
OH
-D-glukosa
Penampilan dalam bentuk gula siklik disebut proyeksi Haworth.
CH2OH
1
HO
H
H
2C
O
C
H
C
OH
C
OH
3
4
5
HOH2C 6
6 CH2OH
D-fruktosa (linear)
H
5
H
1 CH2OH
O
4
OH
HO
2
3
OH
H
-D-fruktofuranosa
Fruktosa dapat membentuk
Cincin piranosa, melalui reaksi antara gugus keto
atom C2 dengan OH dari C6.
Cincin furanosa, melalui reaksi antara gugus keto
atom C2 dengan OH dari C5.
6 C H OH
6 C H2OH
5
H
4
OH
H
OH
3
H
2
O
H
H
1
2
OH
-D-glukosa
OH
5
H
4
OH
H
OH
3
H
O
OH
H
1
2
H
OH
-D-glukosa
Pembentukan cincin siklik glukosa menghasilkan pusat
asimetrik baru pada atom C1. Kedua stereoisomer disebut
anomer, & .
Proyeksi Haworth menunjukkan bentuk cincin dari gula
dengan perbedaan pada posisi OH di C1 anomerik :
(OH di bawah struktur cincin)
(OH di atas struktur cincin).
H OH
H OH
4 6
H O
HO
HO
H O
HO
H
HO
5
3
H
H
2
H
OH 1
OH
-D-glukopiranosa
H
OH
OH
H
-D-glukopiranosa
Karena sifat ikatan karbon yang berbentuk
tetrahedral, gula piranosa membentuk konfigurasi
“kursi" atau “perahu", tergantung dari gulanya.
Penggambaran konfigurasi kursi dari
glukopiranosa di atas lebih tepat dibandingkan
dengan proyeksi Haworth.
Turunan gula
CH O
COOH
CH2OH
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH
D-ribitol
CH2OH
Asam D-glukonat
COOH
Asam D-glukuronat
Gula alkohol – tidak memiliki gugus aldehida atau ketone;
misalnya ribitol.
Gula asam –gugus aldehida pada atom C1, atau OH pada
atom C6, dioksidasi membentuk asam karboksilat;
misalnya asam glukonat, asam glukuronat.
Oksidasi gula aldehida
O
H
C
CO O H
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
H
C
OH
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
OH
CH2OH
D-glucose
Oksidator
CH2 O H
Asam D-glukonat
Oksidasi gula aldehida
• Gula yang dapat dioksidasi adalah senyawa
pereduksi. Gula yang demikian disebut
sebagai gula pereduksi.
• Senyawa yang sering digunakan sebagai
pengoksidasi adalah ion Cu+2, yang
berwarna biru cerah, yang akan tereduksi
menjadi ion Cu+, yang berwarna merah
kusam. Hal ini menjadi dasar bagi pengujian
Benedict yang digunakan untuk
menentukan keberadaan glukosa dalam
urin, suatu pengujian bagi diagnosa
diabetes.
Oksidasi gula aldehida
Glukosa +
Cu++
panas & alk . pH
Gluconic acid + Cu2O (Cu2O is insol ppt)
glukosa oksidase
Glukosa + O2
Asam glukonat + H2O2
(H2O2 nya diukur)
Glukosa + ATP
heksokinase
Glukosa-6-P + ADP (G-6-Pnya diukur)
Turunan gula
CH 2OH
CH2OH
O
H
H
OH
H
H
OH
H
OH
OH
H
O
H
NH 2
H
H
O OH
OH
H
N
C
CH 3
H
-D-glukosamina
-D-N-asetilglukosamina
Gula amino - gugus amino menggantikan
gugus hidroksil. Sebagai contoh glukosamina.
Gugus amino dapat mengalami asetilasi,
seperti pada N-asetilglukosamina.
Ikatan Glikosida
Gugus hidroksil anomerik dan gugus hidroksil gula atau
senyawa yang lain dapat membentuk ikatan yang disebut
ikatan glikosida dengan membebaskan air :
R-OH + HO-R' R-O-R' + H2O
Misalnya methanol bereaksi dengan gugus OH anomerik dari
glukosa membentuk metil glukosida (metil-glukopiranosa).
H OH
H OH
H2O
H O
HO
HO
H
H
H
+
CH3- OH
H O
HO
HO
H
OH
H
OH
-D-glukopiranosa
metanol
H
OH
OCH3
Metil- -D-glukopiranosa
Disaccharides:
Maltose, a cleavage
product of starch
(e.g., amylose), is a
disaccharide with an
(1 4) glycosidic
link between C1 - C4
OH of 2 glucoses.
It is the anomer
(C1 O points down).
6 CH 2OH
6 CH 2OH
H
5
O
H
OH
4
OH
3
H
H
H
1
H
4
4
OH
5
H
OH
H
OH
maltose
H
H
1
OH
OH
6 CH2OH
H
H
O
1
4
5
O
H
OH
H
H
3
H
2
3
O
H
OH
O
O
2
6 CH2OH
H
5
2
OH
3
cellobiose
H
OH
1
2
OH
Cellobiose, a product of cellulose breakdown, is the
otherwise equivalent anomer (O on C1 points up).
The (1 4) glycosidic linkage is represented as a
zig-zag, but one glucose is actually flipped over
H
Other disaccharides include:
Sucrose, common table sugar, has a glycosidic bond
linking the anomeric hydroxyls of glucose & fructose.
Because the configuration at the anomeric C of glucose is
(O points down from ring), the linkage is (1 2).
The full name of sucrose is -D-glucopyranosyl-(1 2)- -Dfructopyranose.)
Lactose, milk sugar, is composed of galactose & glucose,
with (1 4) linkage from the anomeric OH of galactose. Its
full name is -D-galactopyranosyl-(1 4)- -Dglucopyranose
Polysaccharides
CH 2OH
H
O
H
OH
H
H
H
1
O
OH
6CH OH
2
5
O
H
4 OH
3
H
OH
H
H
H
H 1
O
O
H
OH
CH 2OH
CH 2OH
CH 2OH
H
H
H
O
O
H
OH
H
2
OH
H
OH
H
OH
H
H
O
O
H
OH
H
H
OH
H
OH
amylose
Plants store glucose as amylose or amylopectin,
glucose polymers collectively called starch. Glucose
storage in polymeric form minimizes osmotic effects.
Amylose is a glucose polymer with (1 4) linkages.
It adopts a helical conformation.
The end of the polysaccharide with an anomeric C1
not involved in a glycosidic bond is called the
reducing end.