A. KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah senyawa yang mengandung unsur-unsur: C, H dan O, terutama terdapat didalam tumbuh-tumbuhan yaitu kira-kira 75%. Dinamakan karbohidrat karena senyawa-senyawa ini sebagai hidrat dari karbon (C. H2O) ; dalam senyawa tersebut perbandingan antara H dan O sering 2 berbanding 1 seperti air. Jadi C6H12O6 dapat ditulis C6(H2O)6, C12H22O11 sebagai C12 (H2O)11 dan seterusnya, dan perumusan empiris ditulis sebagai CnH2nOn atau Cn (H2O)n. Bentuk dasar dari karbohidrat adalah monosakarida. Proses pembentukan monosakarida bisa berupa reaksi yang disebut gluconeogenesis. Sedangkan yang utama, pembentukan monosakarida melalui fotosintesis. Monosakarida juga merupakan komponen utama dari asam nukleat dan elemen penting dalam molekul lipid. Oligosakarida terdiri dari beberapa monosakarida yang berikatan secara kovalen. Oligosakarida sering ditemukan dalam bentuk berikatan dengan protein (menjadi glikoprotein) ataupun dengan lipid (Glikolipid. Keduanya (glikoprotein dan glikolipid mendukung sebuah fungsi secara bersama-sama yang disebut glikokonjugates. Polisakarida terdiri dari banyak monosakarida yang berikatan secara kovalen yang memiliki molecular masses ranging- sampai dengan jutaan Dalton. Polisakarida memiliki struktur dan fungsi yang sangat beragam dalam tubuh organisme, tetapi khusus pada tumbuhan fungsi utamanya sangat jelas, karena selulosa (salah satu bentuk polisakarida), adalah materi structural utama yang sekitar 80% dari berat kering tumbuhan. Polisakarida (berbentuk pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), memiliki fungsi penting dalam penyediaan nutrisi.

1. MonosakaridaMonosakarida adalah karbohidrat sederhana yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana. Monosakrida adalah turunan dari aldehid atau pun keton yang berupa rantai lurus yang memiliki gugus polihidroksi alcohol sedikitnya pada tiga atom karbonnya. Misalnya, D-glucose dan D- Ribulose. Monosakarida meliputi glukosa, galaktosa, fruktosa, manosa, dan lain-lain.

1. Klasifikasi Monosakarida Monosakarida diklasifikasikan berdasarkan senyawa kimia alami yang terikat pada kumpulan atom karbonnya (carbonyl group) dan jumlah atom C nya. Misalnya jika sebuah aldehid yang berikatan pada glukosa maka dinamakan aldose. Jika carbonyl groupnya adalah berupa keton yang berikatan dengan riboluse maka dinamakan ketose. Monosakarida yang paling kecil yang hanya memiliki 3 atom karbon disebut trioses. Sedangkan yang memiliki atom C 4, 5 atatau 6 dst dinamakan sesuai jumlah atom c nya, misal tetrose, pentose, heksose dst. Penamaaan ini bisa berupa kombinasi misalnya glukosa berupa aldoheksosa atau ribulose berrupa ketopentosa.

a. GlukosaGlukosa merupakan suatu aldoheksosa, disebut juga dekstrosa karena memutar bidang polarisasi ke kanan. Glukosa merupakan komponen utama gula darah, menyusun 0,065- 0,11% darah kita. Glukosa dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa sangat penting bagi kita karena sel tubuh kita menggunakannya langsung untuk menghasilkan energi. Glukosa dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti pereaksi Tollens sehingga sering disebut sebagai gula pereduksi.D-glukosa-D-glukosa-D-glukosa

b. Galaktosa Galaktosa merupakan suatu aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Galaktosa umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan dengan glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa, galaktosa juga merupakan gula pereduksi. D-galaktosa-D-galaktosa-D-galaktosa

c. FruktosaFruktosa adalah suatu heksulosa, disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri. Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat di alam. Fruktosa merupakan gula termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama glukosa.Fruktosa dapat terbentuk dari hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Sama seperti glukosa, fruktosa adalah suatu gula pereduksi.(a)(b)

1. Struktur fruktosa: (a) struktur terbuka (b) struktur siklis

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

Struktur maltosa

Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antar unit yaitu menghubungkan C 1 dari -D-glukosa dengan C 4 dari -D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu karena maltosa terhidrolisis oleh -glukosidase. Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa. b) SukrosaSukrosa 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 .Struktur sukrosa

Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan -D-glukosa dan -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.

c) LaktosaLaktosa adalah komponen utama yang terdapat pada air susu ibu dan susu sapi. Laktosa tersusun dari molekul -D-galaktosa dan -D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-.Struktur laktosa

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

1. PolisakaridaPolisakarida merupakan polimer monosakarida, mengandung banyak satuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap dari polisakarida akan menghasilkan monosakarida. Glikogen dan amilum merupakan polimer glukosa. Berikut beberapa polisakarida terpenting.a) Selulosa Selulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dinding sel pelindung seperti batang, dahan, daun dari tumbuh-tumbuhan. Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4--D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa. Struktur selulosa

Dalam sistem pencernaan manusia terdapat enzim yang dapat memecahkan ikatan -glikosida, tetapi tidak terdapat enzim untuk memecahkan ikatan -glikosida yang terdapat dalam selulosa sehingga manusia tidak dapat mencerna selulosa. Dalam sistem pencernaan hewan herbivora terdapat beberapa bakteri yang memiliki enzim -glikosida sehingga hewan jenis ini dapat menghidrolisis selulosa. Contoh hewan yang memiliki bakteri tersebut adalah rayap, sehingga dapat menjadikan kayu sebagai makanan utamanya. Selulosa sering digunakan dalam pembuatan plastik. Selulosa nitrat digunakan sebagai bahan peledak, campurannya dengan kamper menghasilkan lapisan film (seluloid).

b) Pati / AmilumPati terbentuk lebih dari 500 molekul monosakarida. Merupakan polimer dari glukosa. Pati terdapat dalam umbi-umbian sebagai cadangan makanan pada tumbuhan. Jika dilarutkan dalam air panas, pati dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama, yaitu amilosa dan amilopektin. Perbedaan terletak pada bentuk rantai dan jumlah monomernya. Amilosa adalah polimer linier dari -D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati. Struktur amilosa

Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung -D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6'-.Struktur amilopektin

Hidrolisis lengkap pati akan menghasilkan D-glukosa. Hidrolisis dengan enzim tertentu akan menghasilkan dextrin dan maltosa.

1. GlikoproteinBanyak protein yang ditemukan di alam merupakan glikoprotein, karena mengandung gugus oligosakarida dan polisakarida yang terhubung secara kovalen. Glikoprotein meliputi protein struktural, enzim, reseptor membran, protein transpor dan imunoglobin Gugus karbohidrat dapat terhubung dengan rantai polipeptida melalui gugus hidroksil dari serin, threonin, atau hidroksilisin (dalam sakarida yang terhubung dengan O) atau melalui nitrogen amida dari asparagin (dalam sakarida yang terhubung dengan N). Sakarida yang terhubung dengan O (O-linked saccharides) sering ditemukan pada glikoprotein permukaan sel dan di dalam musin (glikoprotein besar yang melapisi dan melindungi membran mukos dalam daerah pernafasan dan pencernaan.

1. EnolaseEnolase, juga dikenal sebagai hydratase phosphopyruvate, adalah metalloenzyme bertanggung jawab atas katalisis dari konversi 2-phosphoglycerate (2-PG) menjadi phosphoenolpyruvate (PEP), langkah kesembilan dan kedua terakhir dari glikolisis.. Enolase juga dapat mengkatalisis reaksi sebaliknya, tergantung pada konsentrasi substrat lingkungan. PH optimum untuk enzim ini adalah 6,5. enolase hadir di semua jaringan dan organisme mampu glikolisis atau fermentasi. Enzim ini ditemukan oleh Lohmann dan Meyerhof pada tahun 1934, dan sejak itu telah diisolasi dari berbagai sumber termasuk otot manusia dan eritrosit.

Proses glikolisis hanya akan terjadi dengan bantuan beberapa enzim, salah satunya adalah enzim enolase. Enolase mempunyai kofaktor berupa ion Mg2+. Bila terdapat ion fluor, maka ion Mg2+ tersebut akan berikatan dengan ion fluor. Akibatnya, enzim enolase menjadi tidak aktif. Tidak aktifnya enzim enolase ini menyebabkan fosfoenolpiruvat tidak dapat disintesis sehingga proses glikolisis yang merupakan mekanisme pembentukan energi tidak berjalan.