KIMIA KARBOHIDRAT

KIMIA KARBOHIDRAT

I. KEISOMERAN 

Keisomeran adalah senyawa kimia yang mempunyai rumus molekul yang sama tetapi berbeda sifat kimia atau fisikanya. Keisomeran dibagi menjadi dua bagian, keisomeran struktural dan keisomeran ruang (stereo).

1. Keisomeran struktural, merupakan  senyawa yang rumus molekulnya sama, tetapi kedudukan masing-masing atom atau gugusan berbeda.

Keisomeran struktural dibagi menjadi :

a. Keisomeran rantai, perbedaan terletak pada ikatan atom karbonnya, misalnya C₄H₁₀  adalah CH₃CH₂CH₂CH₃ (butana) atau (CH₃)₂CHCH₃ (2-metil propana)

b. Keisomeran kedudukan, perbedaan terletak pada kedudukan gugusan substitusinya, misalnya n-propialkohol dan isopropilalkohol; asam a, b dan ¶ hidroksi butirat, orto-, meta- dan para-nitrofenol.

c.      Keisomeran gugusan fungsional, misalnya C₂H₆O adalah etanol dan dimetil eter; C₃H₆O adalah aseton dan propionaldehida.

2. Keisomeran stereo, merupakan senyawa yang bentuk ikatan molekulya sama, tetapi susunan atau konfigurasi atomnya dalam ruang berbeda.

Keisomeran stereo dibagi menjadi :

a.  Keisomeran geometrik (keisomeran sis-trans), perbedaannya pada letak atom atau gugusan terhadap ikatan kembar atau bidang. 

b.   Keisomeran optik

Keisomeran optik spesifik untuk senyawa yang mempunyai struktur sama, tetapi konfigurasi berbeda dan mempunyai atom C-asimetri atau karbon chiral yaitu ke-empat tangan atom C mengikat empat atom atau gugus yang berlainan. Senyawa ini mempunyai sifat “optik aktif” yaitu senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi ke kanan (sesuai dengan jalan jarum jam) atau ke kiri (berlawanan dengan jalan jarum jam).

Senyawa optik aktif yang dapat memutar bidang polarisasi ke kanan diberi tanda d atau (+) dan yang memutar bidang polarisasi ke kiri diberi tanda l atau (-). Penggunaan huruf D dan L adalah kesepakatan (convention) untuk model molekul yang menunjukkan ditempatkan di kiri atau di kanan sesuai “convention rule”. Sebagai dasar untuk ketentuan ini adalah senyawa gliseraldehida yang mempunyai satu atom C-asimetri, dengan demikian mempunyai dua isomer (benda dan bayangannya cerminnya). Senyawa isomer disebut sepasang enansiomer (Yunani : enantios “berlawanan”)

Bentuk molekul gliseraldehida dalam ruang diproyeksikan sedemikian rupa, sehingga – H dan – OH dalam satu bidang dan gugusan – CHO dan – CH₂OH di atas dan di bawah bidang itu.  Gambar ini merupakan hasil kesepakatan tersebut, jika gugusan –OH yang terikat pada atom C asimetrik dari gliseraldehida terletak disebelah kanan adalah bentuk D dan yang terletak disebelah kiri (atau banyangan cerminnya) adalah bentuk L. Tanda “D” dan “L” bukan menunjukkan arah perputaran bidang polarisasi. Semua senyawa yang konfigurasinya dapat disesuaikan dengan D-gliseraldehida termasuk dalam golongan D. Contoh senyawa yang mempunyai konfigurasi D dan L adalah asam D(-) laktat dan asam L(+) laktat, asam L(-) tartrat dan asam D(+) tartrat.

Senyawa stereoisomer yang tidak merupakan benda dan bayangan cerminnya disebut diastereomer (Yunani, dia, “berseberangan/across”). Sifat senyawa diastereomer sangat berbeda dengan enansiomernya, baik sifat fisika maupun sifat kimianya. Senyawa optik aktif yang mempunyai campuran enansiomer 50 % L dan 50 % D disebut campuran rasemik. Contoh senyawa rasemik adalah DL-tartrat (titik leleh 206^oC) yang dapat terurai dalam larutan menjadi D dan L. Banyaknya isomer suatu senyawa organik optik aktif sama dengan 2ⁿ (n = jumlah atom C asimetrik). Misalnya jumlah atom C asimetrik asam tartrat sama dengan 2, maka jumlah isomer asam tartrat adalah 2² sama dengan 4.

II.  KARBOHIDRAT

Karbohidrat merupakan senyawa kimia yang terdapat di alam dan merupakan sumber energi yang utama untuk manusia. Karbohidrat yang kita makan ialah beras, kentang, gandum dan padi-padian lainnya, buah-buahan dan sayur-sayuran.

Karbohidrat dibagi menjadi monosakarida, disakarida, trisakarida, oligosakarida dan polisakarida. Sebagian karbohidrat (mono, di dan trisakarida) berbentuk kristal yang larut dalam air dan rasanya manis dan bersifat optik aktif. Polisakarida tidak larut dalam air dan tidak mempunyai rasa. Semua monosakarida yang terdapat dialam biasanya mempunyai gugusa hidroksil yang terdapat pada atom tetrahidral berbentuk rantai.                 

Kombinasi aldehid-polialkohol disebut aldosa, keton-polialkohol disebut ketosa, misalnya monosakarida yang mempunyai 6 atom C dengan gugusan aldehid disebut aldoheksosa dan 6 atom C dengan gugusan keton ketoheksosa. Dengan dasar konfigurasi karbon khiral D dan L gliseraldehid, karbohidrat dapat digolongkan menjad seri D dan seri L. Semua golongan D-monosakarida yang mempunyai gugusan hidroksil dari atom karbon khiral paling bawah diproyeksi ke kanan pada proyeksi Fischer. Untuk L-monosakarida, gugusan hidroksil pada atom karbon khiral paling bawah diproyeksikan ke kiri.

A. MONOSAKARIDA

Monosakarida yang mempunyai enam atom karbon disebut heksosa; dalam bentuk aldehida disebut aldoheksosa dan dalam bentuk keton disebut ketoheksosa. Aldoheksosa dan ketoheksosa yang umum dijumpai :

        CHO                           CHO                           CHO                        CH₂OH

 H – C – OH                 H – C – OH             HO – C – H                       C = O

         

                      HO – C – H                 HO – C – H                HO – C – H             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                       CH₂OH                       CH₂OH                    CH₂OH

D-glukosa             D-galaktosa                   D-mannosa        D-fruktosa

a.     Epimer

Dua monosakarida yang konfigurasinya hanya berbeda pada satu karbon kiral disebut epimer. Epimerisasi : perubahan dari epimer dengan bantuan epimerase, misalnya galaktosa menjadi glukosa. Contohnya adalah D-glukosa dan D-galaktosa adalah diastereomer yang epimer, karena dalam proyeksi gugus hidroksil pada atom C-4 yang berbeda.

b.  Siklik monosakarida

Monosakarida seperti glukosa mengandung gugus aldehid dan gugus hidroksil yang dapat menghasilkan hemiasetal dalam air dalam bentuk segi enam (piranosa) dan segi lima (furonosa). Hemiasetal menghasilkan karbon khiral baru C-1, dengan demikian membentuk dua senyawa baru.

Dalam karbohidrat atom kiral yang dihasilkan dari reaksi siklisasi disebut karbon anomerik. Pada glukosa karbon anomerik adalah karbon-1 dan pada fruktosa adalah karbon-2. a-D-glukosa dan b-D-glukosa merupakan diastereomer dan bukan enansiomer. Enansiomer b-D-glukosa adalah b-L-glukosa
c.      Anomer
Dalam  karbohidrat, diastereomer yang dihasilkan dari reaksi siklisasi karbon anomerik disebut anomer. Anomer berbeda hanya dalam konfigurasi satu karbon. Epimer juga berrbeda konfigurasi pada satu karbon (lihat keterangan pada a), dengan demikian a-Dglukosa dan b-glukosa selain epimer juga anomer

d.     Rumus Haworth
Untuk merubah rumus glukosa dari rumus Fischer menjadi rumus Haworth, tiap gugusan yang diproyeksikan ke kana dalam rumus Fischer menjadi di bawah permukaan dari cincin dalam rumus Haworth
e. Monosakarida yang lain
1)    Aldopentosa
Aldopentosa yang banyak terdapat dialam adalah D-ribosa dan 2-deoksi-D-ribosa. D-ribosa suatu furanosa adalah gula yang ditemukan dalam rantai polimer RNA (asam ribonukleat). Deoksi ribosa juga suatu furanosa yang ditemukan dalam DNA (asam deoksi ribonukleat). DNA adalah pembawa kode genetik dan RNA terlibat dalam pemindahan (translasi) kode itu kedalam protein.

2)    Gula amino
Contoh gula amino ialah D-glukosamin (2-amino-2deoksi-D-Glukosa) terdapat dalam khitin, kepiting dan kulit lobster dan D-galaktosamin, (2-amino-2-deoksi-D-galaktosa).

MONOSAKARIDA YANG PENTING DAN BANYAK DIJUMPAI DI ALAM

a.   Aldopentosa

·        L-arabinosa : banyak dijumpai di alam sebagai pentosan, misalnya gom arab

·        D-arabinosa : dijumpai dalam beberapa glikosida

·        D-ribosa : hasil hidrolisa asam nukleat, juga merupakan bagian dari vitamin B-2 (Riboflavin)

·        L-xilosa : dijumpai sebagai pentosan (xilan) dalam gom kayu dan dipakai sebagai bahan awal pembuatan vitamin C

Keto pentosa tidak dijumpai di alam.

b.  Heksosa

1)  Glukosa

·        D-glukosa disebut juga dekstrosa, gula anggur, gula darah. Kadar gula darah kira-kira 100 mg %, merupakan sumber energi utama manusia. Diperoleh dari hasil hidrolisa amilum, selulosa (dalam tumbuh-tumbuhan) dan glikogen (dalam tubuh manusia dan hewan)

Larutan glukosa 75 % dipakai dalam produk farmasi, makanan dan minuman

Ca-glukonat digunakan untuk menjaga kadar Ca dalam darah. Asam glukuronat digunakan tubuh untuk detoksikasi fenol

2) D-galaktosa terdapat dalam macam-macam polisakarida galakton dan laktosa. Juga dijumpai dalam gliko lipid dan gliko protein. Disintesa juga dalam “glandula mammae”

3)  D-fruktosa disebut juga levulosa (gula buah-buahan). Merupakan gula yang paling manis. Diperoleh dari hidrolisa sukrosa dan inulin (polisakarida yang banyak dijumpai dalam tumbuh-tumbuhan). Dapat diubah menjadi glukosa dalam tubuh

4) D-mannosa merupakan diastereomer D-glukosa. Diperoleh dari hidrolisa polisakarida mannosan. Dapat diubah menjadi glukosa dalam tubuh. Terdapat juga didalam muko protein

c.   Gula deoksi

Gula deoksi adalah gula yang gugusan hidroksilnya tidak mengandung oksigen.  Dijumpai antara lain dalam asam nukleat, misalnya DNA terdapat 2 deoksi-alfa-D-ribofuranosa.

d.   Gula amino

Gula yang dijumpai dialam adalah :

·        Glukosamin : terdapat antara lain dalam khitin, asam hialuronat, heparin

·        Galaktosamin : terdapat pada khondroitin

·        Mannosamin : terdapat pada muko protein

Beberapa antibiotika juga mengandung gula amino, misalnya streptomisin dan eritromisin.

B. DISAKARIDA

Dua molekul monosakarida membentuk disakarida. Disakarida dapat terbentuk dari hidrolisa (dengan katalisator asam atau enzim) oligosakarida yang lebih tinggi dan polimerisasi merupakan kristal padat yang larut dalam air, dibagi dua golongan yang dapat mereduksi (reducing-sugar) dan gula yang tidak dapat mereduksi (nonreducing-sugar). Disakarida yang dijumpai dialam antara lain sukrosa, maltosa dan laktosa.

a.   Sukrosa

Molekul sukrosa terdiri dari ikatan glukosa dan fruktosa, tidak mempunyai sifat reduksi.

Hasil hidrolisa sukrosa yang terdiri dari campuran glukosa fruktosa disebut gula invert. Disebut gula invert, karena terjadi inversi pada putaran sinar terpolarisasi oleh campuran hasil hdirolisa dibandingkan dengan larutan asal sukrosa. Putaran spesifik sukrosa +66,5 (putaran ke kanan). Putaran optik dari campuran hasil hidrolisa mempunyai harga negatif (putaran ke kiri) yang didapat dari jumlah putaran optik glukosa (+52^o) dan fruktosa (-92,4^o). Sukrosa digunakan sebagai pemanis, pengawet makanan. Gula invert digunakan sebagai bahan makanan yang dipakai secara intravenous. Karamel yang berwarna coklat tua digunakan untuk mewarnai makanan dan minuman.

Rumus molekul sukrosa :

b.   Maltosa

Maltosa diperoleh dari hidrolisa amilum atau glikogen. Sumber utama maltosa adalah hasil hidrolisa amilum dengan enzim diastase.

Rumus molekul a-maltosa : 4-O-a-D-glukopiranosil-D-glukopiranosa

c.   Laktosa

Laktosa (gula susu) diperoleh dari susu mammalia. Didalam perdagangan diperoleh dari hasil tambahan (by-product) pembuatan keju. Dapat dihidrolisa oleh asam encer atau enzim laktase menjadi D-glukosa dan D-galaktosa. D-galaktosa dalam tubuh dapat dirubah menjadi glukosa. Beberapa organisme tertentu dapat menguraikan laktosa secara fermentasi menjadi asam butirat dan asam laktat. Laktosa digunakan sebagai makanan bayi, dalam bidang farmasi sebagai bahan tambahan pembuatan tablet.

   C.   POLISAKARIDA

Polisakarida adalah polimer monosakarida yang mempunyai berat molekul beberapa ribu sampai beberapa juta. Senyawa kimia yang termasuk golongan ini antara lain amilum (tepung), selulosa, glikogen, dekstrin, gom, pektin dan sebagainya.

Polisakarida dapat dibagi menjadi dua golongan berdasarkan ikatan :

I.       Sebagai karbohidrat cadangan yang mudah dihidrolisa, mempunyai ikatan alfa-glikosidik, misalnya amilum dan glikogen

II.    Sebagai karbohidrat struktural yang memberi kekuatan pada dinding sel, tidak mudah dihidrolisa, mempunyai ikatan beta-gliosidik, misalnya selulosa dan khitin.

Contoh polisakarida

1.  Amilum

Amilum adalah sumber energi karbohidrat yang utama dalam tanaman. Amilum polimer glukosa yang terdiri dari dua komponen amilosa (10 – 20%) dan amilopektin (80 –80 %). Amilosa larut dalam air panas, sedangkan amilokpektin tidak larut. Amilosa dengan yodium berwarna biru dan amilopoektin berwarna violet. Amilosa terdiri dari unit glukosa rantai panjang tidak bercabang, antara 100 – 100.000 unit glukosa. Amilopektin sama seperti amilosa, tetapi mempunyai cabang. Panjang tiap cabang 20 – 50 unit glukosa. Panjang rantai utama sampai 400.000 unit. Penggunaan amilum sebagai makanan, sumber glukosa, bahan perekat, bahan tambahan untuk tablet dalam farmasi, bahan kosmetik dan sebagainya.

2.   Glikogen

Glikogen merupakan karbohidrat cadangan bagi manusia dan binatang. Glikogen disimpan terutama dalam hati dan diotot. Glikogen dapat diubah menjadi glukosa untuk menjaga kadar gula darah dan sebagai sumber energi untuk aktifitas otot.  Struktur sama dengan amilopektin, merupakan polimer dari glukosa. Berat molekulnya sekitar 270.000 – 100.000.000. Dengan yodium memberikan warna merah.

3.   Inulin

Inulin adalah suatu polisakarida fruktosa, terdapat banyak dalam tumbuh-tumbuhan (akar dan umbi). Inulin dengan yodium tidak memberi warna.

4.   Selulosa

Selulosa merupakan struktur polisakarida utama tumbuh-tumbuhan, merupakan senyawa organik yang tersebar luas dan  merupakan sumber utama katun (90 % katun terdiri dari selulosa) dan kayu (disamping mengandung selulosa juga mengandung lignin yang bukan suatu polisakarida).

Selulosa terdiri dari polimer glukosa. Selulosa tidak dicerna oleh manusia, karena tidak mempunyai enzim yang dapat mencernakannya.

5.   Polisakarida yang berfungsi sebagai penunjang seperti selulosa

1)    Khitin

Khitin sama dengan selulosa dalam strukturnya,  suatu polisakarida yang terikat bersama dengan ikatan b-1-4-glikosidik. Perbedaannya dengan selulosa adalah khitin terbentuk dari N-asetilglukosamin, sedangkan selulosa dari glukosa. Terdapat antara lain dalam kulit kapur kepiting, kerang, udang dan serangga.

2)    Asam hialuronat

Zat ini termasuk golongan mukopolisakarida, yang mengandung gula amino dan asam uronat, yang disebut juga glikosaminoglikan.

Asam hialuronat terdapat antara lain pada jaringan pengikat yang berfungsi sebagai pelumas persendian.

3)    Heparin

Terdapat dalam hati dan paru-paru. Digunakan sebagai “antibloodcoagulant” (pencegah pembekuan darah). Dapat digunakan pada “thrombophlebitis”. Senyawa ini terdiri dari polimer D-glukuronat dan D-glukosamin, yang terikat dengan ikatan 1-4glikosidik.

    

D.  GLIKOSIDA

Glikosida adalah senyawa yang bila dihidrolisa menghasilkan karbohidrat dan aglikon. Karbohidratnya dalam bentuk mono, di atau trisakarida. Aglikon adalah senyawa yang mempunyai hidrogen aktif, biasanya alkohol atau fenol. Glikosida banyak dijumpai dalam tumbuh-tumbuhan dan hewan.

Beberapa contoh glikosida :

1) Amigdalin, dijumpai antara lain dalam amandel pahit, biji apel, singkong.  Glikosida yang ada dalam beberapa singkong dapat menyebabkan keracunan HCN (termasuk golongan glikosida sianofonik)

2) Salisin, jika dihidrolisa menghasilkan glukosa dan saligenin  (salisil alkohol). Senyawa ini yang terdapat pada pohon Salix dan Populus. Digunakan sebagai antipiretik dan antireumatik. .

3) Glikosida jantung, terdapat pada tumbuh-tumbuhan, misalnya pada Digitalis Purpureae yang mengandung digitoxin dan aglikon. Aglikon mempunyai aktifitas farmakologi pada jantung. Digunakan untuk mengobati panyakit jantung tertentu, sebagai racun panah dan sebagainya.

Posted by Unknown on - Rating: 4.5

Title : KIMIA KARBOHIDRAT
Description : KIMIA KARBOHIDRAT I. KEISOMERAN   Keisomeran adalah senyawa kimia yang mempunyai rumus molekul yang sama tetapi berbeda sifat kimia a...

Tweet