KARBOHIDRAT

Endah Wulandari

Modul Kimia Dasar Integrasi

2008

STRUKTUR SENYAWA UTAMA TUBUH

Terdiri dari: KH, Protein, Lemak, nukleotida, vitamin

Monosakarida KH Asam amino protein Asam lemak Lipid

KARBOHIDRAT Fungsi:

Sumber Energi (glukosa, pati, glikogen) Membentuk struktur sel (glikoprotein) Struktur penunjang tanaman (selulosa) Cangkang crustacea (Chitin) Komponen asam nukleat

KARBOHIDRAT (KH)

KH atau sakarida adalah: Komponen esensial semua organisme dan zat

yang paling banyak yang terdapat pada molekul biologis.

Nama karbohidrat Arti kata: Karbon hidrat berdasarkan

komposisi kimiawinya Rumus Empirik:

(C.H2O)n, n 3

Sintesis KH: Glukoneogenesis fotosintesis

KARBOHIDRAT

Klasifikasi: Monosakarida (gula sederhana) terdiri dari : aldosa & ketosa (aldehid atau

keton) Disakarida 2 molekul monosakarida ( sama

atau tidak) dengan ikatan glikosidat Contoh: Sukrosa, laktosa, maltosa Oligosakarida 3-12 molekul monosakarida Polisakarida puluhan ribu molekul

monosakarida dengan ikatan glikosidat Bentuk : lurus atau bercabang

Gugus karbonil/Pereduksi

AldehidO H

C

KetonCH2OH

C O

Glukosa

KARBOHIDRAT – ISOMERASI (1)

Isomerisasi struktur sama tapi konfigurasi beda Syarat: punya CHIRAL (atom karbon asimetrik). Jumlah isomer = 2n (n = kiral) Contoh : Glukosa punya 4 kiral punya 16 isomer Macam isomer:

1. Piranosa & Furanosa Aldosa -D Glukopiranosa -D Glukofuranosa Ketosa -D Fruktopiranosa -D Fruktofuranosa

PIRAN & FURAN

KARBOHIDRAT – ISOMERASI (2)

2. D & L bayangan cermin : orientasi H & OH di ujung

sebelum terminal C alkohol primer.

Mamalia hampir semua

punya konfigurasi D

Bila: gugus OH ada di kanan D (Dextra) gugus OH ada di kiri L (Levo)

KARBOHIDRAT – ISOMERASI (3)

3. & anomer. Struktur cincin

aldosa = Hemiacetal

Struktur cincin ketosa = Hemiketal

Mutarotasi:

H-OH pada atom C1 bertukar tempat

KARBOHIDRAT – ISOMERASI (4)

Pembentukan cincin HEMIACETAL

KARBOHIDRAT – ISOMERASI (5)

Pembentukan cincin HEMIKETAL

KARBOHIDRAT – ISOMERISASI (6)

4. Epimer : Isomer yg berbeda konfigurasi H-OH pd atom C2, C3 & C4

Epimerasi glukosa

KARBOHIDRAT – ISOMERISASI (7)

5. ALDOSA – KETOSA Contoh: Glukosa-Fruktosa

MONOSAKARIDA

Klasifikasi: Aldosa Aldehida Ketosa Keton Triosa Tetrosa Pentosa heksosa

Jumlah atom C

Karbohidrat ALDOSA KETOSA

Triosa (C3H6O3) Gliserosa dihidroksiaseton

Tetrosa (C4H8O4) Eritrosa Eritrulosa

Pentosa (C5H10O5) Ribosa Ribulosa

Heksosa (C6H12O6) Glukosa Fruktosa

MONOSAKARIDA

Triosa Tetrosa Heksosa Pentosa

MONOSAKARIDA

Keluarga ALDOSA

MONOSAKARIDA

Keluarga KETOSA

DISAKARIDA

Bermakna fisiologis penting = maltosa, sukrosa, laktosa

Maltosa gukosa + glukosa Sukrosa glukosa + fruktosa Laktosa glukosa + galaktosa

POLISAKARIDA

Pati ikatan -glikosidat. Homopolimer GLUKOSAN/GLUKAN

Sumber: sereal, kentang legum 2 unsur utama: Amilosa & amilopektin

AMILOSA AMILOPEKTIN

POLISAKARIDA

Glikogen polisakarida cadangan pd hewan. Lebih bercabang dari amilopektin Tiap rantai: 12-14 residu -D-glukopiranosa Contoh: Inulin fruktosan Dekstrin

GLIKOGEN

Ikatan Glikosida (1)

Kondensasi antara gugus hidroksil (atom monomerik) dari suatu sakarida dengan senyawa kedua yang berupa monosakarida lain atau non-monosakarida

Glikon : sama-sama monosakarida Aglikon : bukan monosakarida Bila gugus kedua berupa :

Ikatan asetal → O-glikosidik BondAmina → N-glikosidik Bond (Pada Adenin dan ribosa pada nukleotida ATP)

Ikatan Glikosida (2)

Aglikon dapat berupa : metanol, gliserol, sterol, fenol, basa purin dan protein

Glikosida ditemukan dari ekstraksi tumbuh-tumbuhan → Kardiak glikosda → pengobatan syaraf

Pada antibiotik : treptomisin & Karbomisin

POLISAKARIDA PENTING

Dibentuk oleh monosakarida yang dihubungkan oleh cabang-cabang 1-4 atau 1-6 melalui suatu O-glikosidik Bond

AMILUM SELULOSA PEKTIN MUKOPOLISAKARIDA KHITIN PEPTIDOGLIKAN GLIKOPROTEIN LEKTIN

AMILUM (1)

Merupakan molekul energi pada tumbuh-tumbuhan → glikogen (pada hewan)

Tersimpan dalam sitoplasma → bentuk granula

Pada tumbuhan diperoleh dari Energi Fotosintesis, banyak pada kentang

Glikogen banyak pada hati dan otot sel manusia dan hewan

Mempunyai banyak gugus hidroksil → timbul ikatan Hidrogen dengan air (setiap gram glikogen hati/otot mengandung 2 g air)

AMILUM(2)

Amilum terdiri 2 bagian polimer glukosaa. Amilosa

bagian yang lurus atau tidak bercabang dihubungkan dengan ik.1-4 O-glikosidikkeistimewaan: pada ujung-ujungnya mempunyai sifat berbeda terhadap pereduksi (C1 → ujung pereduksi, C4 → non-pereduksi)

b. Amilopektinbagian yang bercabang dihubungkan dengan ik.1-6 O-glikosidikPada glikogen cabang 1-6 jauh lebih banyak daripada amilumCabang amilum pada C25 dan glikogen pada C10

AMILUM (3)

Sifat pereduksi pada amilum (amilosa dan amilopektin) hanya pada C1 → C1 yang mempunyai gugus keton dan aldehid yang bebas

Keistimewaan antara ikatan polisakarida a. dapat mengikat iodium → birub. enzim amilase dalam mulut yang memutus ikatan amilum rantai lurus (1-4)

dan cabang (1-6)

SELULOSA (1)

Polisakarida banyak pada dinding tumbuh-tumbuhan → Selulosa

Pada manusia → reseptor membran untuk menentukan ligan yang akan diikat (glikoprotein)

Selulosa → polimer tidak bercabang dengan O-glukosida (β 1-4 glikosidik)

Mengandung 2000-15.000 residu glukosa

SELULOSA (2)

Bisa membentik fibril yang kuat dengan pencernaan → hanya dapat dicerna oleh rayap/ruminan → mempunyai selulose → tumbuh jamur

PEKTIN

Polisakarida dinding sel tumbuhan Polimer O-glukoronat Pada C6 dioksidasi menjadi asam

karboksilat (COOH) Ex. Jam (selai/jelly)

KHITIN

Penyusun Rangka luar tubuh arthropoda → udang, kalajengking

Merupakan polimer N-asetil glukosamin di hubungkan oleh ik. 1-4 glikosidik

MUKOPOLISAKARIDA

Pada jaringan ikat hewan/manusia penyusun tulang rawan dan tendon → mukopolisakarida (glikosaminoglikan = GAG)

Senyawa yang dihasilkan tipis, kenyal/kental, berupa gel, dalam kondisi keras → elastis tinggi

Ex. Asam Hyaluronat → N-asetil glukosamin dan asam D-glukoronat berselang seling → pada persendian

Unit penghubung : β 1-4 O-glikosidik dan β 1-3 O-glikosidik

Heteropolimer : Kondroitin sulfat : Nasetil Sulfat dan asam D-glukoronat berselang-seling

PEPTIDOGLIKAN

Terdapat pada bakteri → dinding sel kaku → proteksi fisik

Dibentuk heteropolimer tidak bercabang → antara NA-glukosamin dan asam NA-neumerik

Unit penghubung β 1-4 O-glikosidik Terikat dengan asam amino →

pentapeptida

GLIKOPROTEIN (1)

Protein yang terikat secara kovalen pada unit-unit karbohidrat

Semua glikoprotein penting bagi mahluk hidup, berfungsi :

- Proteksi imunoglobulin- Komunikasi antar sel- Pembekuan darah- Interaksi host atau patogen- Protein membran plasma → transport &

reseptor

GLIKOPROTEIN (2)

Jumlah karbohidrat pada glikoprotein sekitar 30%

Monosakarida dalam glikoprotein : glukosa, manosa, galaktosa, fukosa, N-asetil galaktosa, N-asetil glukosa, asam sialat (N-asetil neumerik) → mengenal sel lain

GLIKOPROTEIN (3)

Menempel pada unit-unit oligosakarida (>1 oligosakarida) sekitar 15 residu sakarida, bisa berpuluh-puluh unit

Unit penghubung :1. O-glikosidik : gugus hidroksil dari

serin/threonin dari protein yang bereaksi dengan karbokidrat

2. N-glikosidik : menggunakan rantai samping amida dari asam amino asparagin yang berikatan dengan karbohidrat

GLIKOPROTEIN (4)

Peran glikoprotein dalam komunikasi antar sel → sel-sel atau sel-molekul → sel Cuper

Pada sel hati (sel hepatosit) → Glikoprotein banyak oligosakarida → mengandung banyak informasi → terdapat pada permukaan sel → ABO inkompatibeliti (ketidakcocokan gugus ABO)

GLIKOPROTEIN (5)

Sel Normal berubah menjadi kanker (abnormal) → glikoprotein berubah pertama disebabkan defisiensi enzim glikosiltransferase → berfungsi menempelkan karbohidrat pada protein membran melalui N-glikosidik atau O-glikosidik

Pada sel normal → ketemu sel lain → kontak inhibition → pertumbuhan terhenti

Pada sel kanker : glikoprotein berubah/mutasi protein yang terikat karbohidrat

GLIKOPROTEIN (6)

Karbohidrat pada protein digunakan untuk menentukan protein baru dan lama

Glikoprotein baru pada serum mempunyai ujung asam sialat pada bagian karbohidratnya ex. Protein serulo plasmin mengkatalisis besi dan transport Cu dalam serum

Serulo mempunyai 10 residu asam sialat, 2 asam sialat dikeluarkan Half live, 54 jam menjadi 2 → cara pengenalam protein serum mengalami degradasi

GLIKOPROTEIN (7)

HIV, Herpes, Influenza → mengandung protein pada permukaannya yang dapat berikatan dengan oligosakarida → Karbohidrat ini dikenal protein pada enzim hospes menghasilkan glikoprotein → virus dapat melewati pos penjagaan imun oleh sel hospes/ sebagai reseptor

Protein selubung virus HIV 91-120 mempunyai 20-25 residu asparagin → tempat potensial berikatan dengan oligosakrida

LEKTIN

Protein yang ditemukan pada tumbuh-tumbuhan yang dapat mengikat suatu karbohidrat tertentu dalam bentuk glikoprotein

Konkanavalin A (kacang merah) → mempunyai afinitas kuat terhadap manosa

Aglutinin (tepung gandum) → dapat mengenali/terikat tri sakarida yang terdapat pada NA-glukosamin

Pada klinik : Diagnosa perubahan bila sel mengalami perubahan karbohidrat ( membuktikan marker baik atau tidak)