KARBOHIDRAT
Makalah Ini Di susun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Kimia Organik 2
Disusun Oleh:
Lita Lilia 2. Ida Elwy Nurrochmah 3. Ariani Anggita Mawarsari 4. Eka Fitriani Putri 1.
4301409039 4301409061 43014090 4301409075
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2010
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah
Dalam kehidupan sehari-hari, kita tidak dapat lepas dengan karbohidrat. Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hidrogen, dan oksigen yang terdapat dalam alam. Banyak karbohidrat mempunyai rumus empiris CH 2O, misalnya rumus molekul glukosa ialah C 6H12O6 (enam kali CH2O). Senyawa ini pernah disangka “hidrat dari karbon”, sehingga disebut karbohidrat. Pada tahun 1880 disadari bahwa “hidrat dari karbon” merupakan penamaan yang salah, karbohidrat sebenarnya adalah polihidroksi aldehida dan polihidroksi keton atau turunan mereka. Karbohidrat sangat beraneka ragam sifatnya. Misalnya sukrosa (gula pasir) dan kapas, keduanya adalah karbohidrat. Salah satu perbedaan utama antra berbagai tipe karbohidrat ialah ukuran molekulnya. Monosakarida (sering disebut gula sederhana) adalah satuan karbohidrat tersederhana, mereka tak dapat dihidrolisis menjadi molekul karbohidrat yang lebih kecil. Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer, trimer, dan sebagainya dan akhirnya polimer. Dimer-dimer disebut dilisakarida. Sukrosa adalah suatu disakarida yang dapat dihidrolisis menjadi satu satuan glukosa dan satu satuan fruktosa. Monosakarida dan disakarida larut dalam air dan umumnya terasa manis. Karbohidrat yang tersusun dari dua sampai delapan satuan monosakarida dirujuk sebagai oligosakarida (Yunani, oligo-, = beberapa). Jika lebih dari delapan satuan monosakarida diperoleh dari hidrolisis, maka karbohidrat itu disebut polisakarida. Contoh polisakarida adalah pati, yang dijumpai dalam gandum dan tepung jagung, dan selulosa, penyusun yang bersifat serat dari tumbuhan dan komponen utama dari kapas. Sekarang kita dapat mendefinisikan karbohidrat lebih cermat dari segi struktur organik. Karbohidrat ialah polihidroksialdehida, polihidroksiketon, atau zat yang memberikan senyawa seperti itu jika di hidrolisis. Kimiawi karbohidrat pada dasarnya merupakan kimia gabungan dari dua gugus fungsi, yaitu gugus hidroksil dan gugus karbonil.Karbohidrat biasanya digolongkan menurut strukturnya sebagai monosakarida, oligosakarida, atau polisakarida. Istilah sakarida berasal dari kata latin ( sakarum, gula ) dan merujuk pada rasa manis dan beberapa karbohidrat sederhana. Ketiga golongan karbohidrat ini berkaitan satu dengan lainnya lewat hidrolisis.
B. Rumusan Masalah Berdasarkan ulasan yang telah dipaparkan di atas, maka masalah yang timbul dalam
makalah ini terfokus pada : 1.
Apa sajakah monosakarida yang lazim beserta klasifikasi dan konfigurasinya ?
2.
Bagaimana siklisasi monosakarida terjadi dan terbentuknya ikatan glikosida?
3.
Bagaimana reaksi oksidasi dan reduksi monosakarida dapat terjadi ?
A. Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dari rumusan masalah tersebut adalah : 1.
Untuk mengetahui berbagai macam monosakarida yang lazim beserta klasifikasi dan konfigurasinya.
2.
Mendeskripsikan siklisasi monosakarida dan terbentuknya ikatan glikosida.
3. Dapat menjelaskan reaksi oksidasi dan reduksi monosakarida.
BAB II PEMBAHASAN Pengertian Karbohidrat
Kata karbohidrat berasal dari kata karbon (C) dan air (H2O). Secara sederhana karbohidrat didefinisikan sebagai polimer sakar (polimer gula). Karbohidrat adalah senyawa karbon yang mengandung sejumlah besar gugus hidroksil (-OH). Karbohidrat
paling sederhana bisa berupa aldehid (disebut polihidroksialdehid atau aldosa) atau berupa keton (disebut polihidroksiketon atau ketosa). Berdasarkan pengertian di atas berarti
diketahui bahwa karbohidrat terdiri atas atom C, H dan O . Adapun rumus umum dari karbohidrat adalah (CH2O)n
atau
CnH2nOn
Fungsi karbohidrat
Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka pendek (gula merupakan sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan manusia).
Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel . Klasifikasi karbohidrat
Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula, ukuran dari rantai karbon, lokasi gugus karbonil (-C=O), serta stereokimia. Berdasarkan jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 4 golongan utama yaitu: 1. Monosakarida (terdiri atas 1 unit gula) 2. Disakarida (terdiri atas 2 unit gula) 3.
Oligosakarida (terdiri atas 3-8 unit gula)
4.
Polisakarida (terdiri atas lebih dari 8 unit gula)
Pembentukan rantai karbohidrat menggunakan ikatan glikosida. Berdasarkan lokasi gugus –C=O , monosakarida digolongkan menjadi 2 yaitu: 1. Aldosa (berupa aldehid) 2. Ketosa (berupa keton)
Klasifikasi karbohidrat menurut lokasi gugus karbonil
Berdasarkan jumlah atom C pada rantai , monosakarida digolongkan menjadi: 1. Triosa (tersusun atas 3 atom C)
2. Tetrosa (tersusun atas 4 atom C) 3. Pentosa (tersusun atas 5 atom C) 4. Heksosa (tersusun atas 6 atom C) 5. Heptosa (tersusun atas 7 atom C) 6. Oktosa (tersusun atas 8 atom C)
Klasifikasi karbohidrat menurut jumlah atom C
Contoh monosakarida
Contoh pertama di atas (sebelah kiri) menunjukkan sebuah monosakarida triosa (memiliki 3 atom C), aldosa (berstruktur aldehid/-COH) sehingga dinamakan gula aldotriosa. Sedangkan
contoh kedua (sebelah kanan) menunjukkan sebuah monosakarida heksosa (memiliki 6 atom C), ketosa (berstruktur keton/R-CO-R) sehingga dinamakan gula ketoheksosa.
Konfigurasi Monosakarida
Berdasarkan stereokimia , monosakarida terbagi menjadi beberapa golongan. Stereokimia adalah studi mengenai susunan spasial dari molekul. Salah satu bagian dari stereokimia adalah stereoisomer. Stereoisomer mengandung pengertian: 1. memiliki kesamaan order dan jenis ikatan 2. memiliki perbedaan susunan spasial 3. memiliki perbedaan properti (sifat). Enantiomer merupakan pasangan dari stereoisomer. Dalam hal ini terdapat aturan yaitu: 1. Diberi awalan D dan L 2. Keduanya merupakan gambar cermin yang tak mungkin saling tumpang tindih
Gambar-gambar berikut memberikan penjelasan mengenai perbedaan susunan spasial dalam enantiomer.
Ilustrasi untuk enantiomer (perhatikan perbedaan susunan spasial yang ada)
Contoh enantiomer dari gula triosa (perhatikan perbedaan susunan spasial yang ada) Notasi D & L dilakukan karena adanya atom C dengan konfigurasi asimetris seperti pada gliseraldehida.
Gula dalam bentuk D merupakan bayangan cermin dari gula dalam bentuk L. Kedua gula tersebut memiliki nama yang sama, misalnya D-glukosa & 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). Monosakarida-monosakarida penting Beberapa monosakarida penting bagi tubuh kita di antaranya adalah D-gliseraldehid, Dglukosa, D-fruktosa, D-galaktosa serta D-ribosa. 1. D-gliseraldehid (karbohidrat paling sederhana) Karbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa), berupa aldehid (aldosa) sehingga dinamakan aldotriosa.
D-gliseraldehid (perhatikan bahwa gula ini paling sederhana karena memiliki 3 atom C saja) 2. D-glukosa (karbohidrat terpenting dalam diet) Glukosa merupakan aldoheksosa, yang sering kita sebut sebagai dekstrosa, gula anggur ataupun gula darah. Gula ini terbanyak ditemukan di alam.
D-glukosa (perhatikan bahwa glukosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin) 3. D-fruktosa (termanis dari semua gula) Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa.
D-fruktosa (perhatikan bahwa fruktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin) 4. D-galaktosa (bagian dari susu) Gula ini tidak ditemukan tersendiri pada sistem biologis, namun merupakan bagian dari disakarida laktosa.
D-galaktosa (perhatikan bahwa galaktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
Perbedaan pokok antara D-glukosa dan D-galaktosa (perhatikan daerah berarsis lingkaran) 5. D-ribosa (digunakan dalam pembentukan RNA) Karena merupakan penyusun kerangka RNA maka ribosa penting artinya bagi genetika bukan merupakan sumber energi. Jika atom C nomor 2 dari ribosa kehilangan atom O, maka akan menjadi deoksiribosa yang merupakan penyusuna kerangka DNA.
D-ribosa (perhatikan gula ini memiliki 5 atom C)
Siklisasi Monosakarida
Glukosa mempunyai suatu gugus aldehid pada karbon 1 dan gugus hidroksil 4 dan 5 (seperti juga pada karbon 2,3, dan 6 ). Suatu reaksi umum antara alkohol dan aldehida adalah pembentukan hemiasetal
Dalam larutan air, glukosa dapat bereaksi intramolekul untuk menghasilkan
hemiasetal siklik. Baik hemiasetal cincin lima-anggota (digunakan gugus hidroksil pada
+
karbon 4) atau hemiasetal cincin enam-angg ota (digunakan gugus hidroksil pada karbon 5) dapat terbentuk. Meskipun proyeksi Fischer berguna dalam pembahasan karbohidrat rantai-terbuka, tetapi untuk senyawa siklik proyeksi ini janggal. KarbonAnomerik;Mutarotasi
Pada bentuk aldehida asiklik dari glukosa, C-1 adalah akiral, tetapi pada struktur siklik, karbon ini menjadi kiral. Akibatnya, dua struktur hemiasetal dimungkinkan, bergantung pada konfigurasi pada pusat kiral yang baru. Karbon Hemiasetal, yaitu karbon yang membentuk pusat stereogenik, disebut karbon anomerik. Dua monosakarida yang berbeda hanya pada konfigurasi dipusat anomeriknya ialah pasangan anomer (sejenis epimer khusus). Pasangan anomer ini dinamakan α atau β, bergantung pada posisi gugus hidroksil. Untuk monosakarida dalam deret D, gugus hidroksil terletak di bawah pada anomer α dan di atas pada anomer β. Bentuk α dan β dari D-glukosa memiliki konfigurasi yang identik pada setiap pusat stereogeniknya kecuali pada C-1, yaitu karbon anomeriknya. Bagaimana kita mengetahui bahwa monosakarida berada terutama sebagai heniasetal siklik? Ada bukti fisik yang berlangsung. Contonya, jika D-glukosa dikristalkan dari metanol, diperoleh bentuk murni α. Sebaliknya, kristalisasi dari asam asetat menghasilkan bentuk β. Bentuk α dan β dari D-glukosa ialah pasangan diastereomer. Oleh karena merupakan pasangan diastereomer, keduanya memiliki sifat fisis berbeda, keduanya memiliki titik leleh dan rotasi optis spesifik yang berbeda. Bentuk α dan β dari D-glukosa berinterkonversi dalam larutan berair. Contohnya, jika kristal α-D-glukosa di larutakan didalam air, rotasi spesifik berangsur-angsur turun dari nilai awal +112o kenilai kesetimbangan +52o. Jika dimulai dengan bentuk kristal murni β dihasilkan peningkatan rotasi spesifik secara berangsur dari semula +19 o menjadi nilai kesetimbangan yang sama, yaitu +25o. Perubahan rotasi optis ini disebut mutarotasi. Ingat bahwa pembentukan hemiasetal ialah proses kesetimbangan reversibel. Dimulai dengan bentuk murni hemiasetal apa pun, cincin dapat membuka menjadi aldehida asiklik, yang kemudian
mengulang siklisasi menjadi bentuk α dan β. Akhirnya di peroleh campur kesetimbangan. Pada kesetimbangan, larutan berair dari D-glukosa mengandung 35,5% bentuk α dan 64,5% bentuk β. Hanya ada sekitar 0,002% bentuk aldehida rantai terbuka.
Struktur Piranosa dan Furanosa. Bentuk siklik beranggota-enam dari kebanyakan monosakarida merupakan struktur yang disukai. Struktur ini disebut bentuk piranosa berdasarkan heterosiklik oksigen beranggota-enam, yaitu piran. Rumus ini lebih lengkap lagi jika dinamai α-D-glukopiranosa; bagian nama yang terakhir itu menyatakan ukuran cincinnya. Piranosa dibentuk melalui reaksi gugus hidroksil pada C-5, dengan gugus karbonil. Namun, pada beberapa gula, gugus hidroksil pada C-4 juga dapat bereaksi. Dalam kasus dengan C-4 ini; hemiasetal siklik yang terbentuk menghasilkan cincin beranggota-lima. Jenis monosakarida siklik ini dinamakan furanosa; nama berasal dari hereosiklik oksigen beranggota-lima, yaitu Furan. Contohnya, D-glukosa pada dasarnya dapat berada dalam dua bentuk furanosa (α dan β pada C-1) lewat serangan hidroksil C-4 pada karbonaldehida.
Pada praktiknya, kedua bentuk ini hanya ada sebanyak kuran dari 1% dalam larutan glukosa, meskipun bentuk furan penting untuk monosakarida lain. Di dalam larutan, ketosa Dfruktosa, misalnya, terutama berada dalam dua bentuk furanosa. Karbon karbonil pada C_2 dan gugus hidroksil pada C-5 melingkar menghasilkan cincin furanosa.
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).
BAB III PENUTUP
A. KESIMPULAN
Berdasarkan uraian diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa : 1.
Karbohidrat, salah satu makromolekul yang banyak terdapat di alam. “Karbohidrat” diturunkan dari glukosa, yaitu karbohidrat sederhana pertama dengan rumus molekul C6H12O6, disebut “Hidrat dari Karbon” C6(H2O)6.
2.
Karbohidrat yang tersederhana
adalah monosakarida, sedangkan karbohidrat yang
terdiri dari dua satuan monosakarida disebut sebagai disakarida. Untuk karbohirat yang tersusun dari dua sampai delapan satuan monosakarida dirujuk sebagai oligosakarida. Jika lebih dari delapan satuan monosakarida disebut polisakarida 3. Monosakarida yang mengandung gugus aldehid dirujuk sebagai aldosa, contohnya adalah glukosa dan galaktosa. Sedangkan monosakarida yang mengandung gugus keton disebut sebagai ketosa, contohnya adalah fruktosa. 4.
Untuk gula dengan atom C asimetrik lebih dari 1, notasi D atau L ditentukan oleh atom C asimetrik terjauh dari gugus aldehida atau keto.
5. Aldehida dapat bereaksi dengan alkohol membentuk hemiasetal. 6. Keton dapat bereaksi dengan alkohol membentuk hemiketal. 7. Gugus hidroksil anomerik dan gugus hidroksil gula atau senyawa yang lain dapat membentuk ikatan yang disebut ikatan glikosida dengan membebaskan air 8.
Gula yang dapat dioksidasi adalah senyawa pereduksi. Suatu gugus aldehid sangat mudah dioksidasi menjadi gugus karboksil.
9.
Gugus karbonil dari aldosa maupun ketosa dapat direduksi oleh pereduksi karbonil, produknya yaitu polialkohol yang disebut ALDITOL (akhiran nama – ITOL).
DAFTAR PUSTAKA
Fessenden & Fessenden. 1982. Kimia Organik . Jakarta: Erlangga
Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV, Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC Stryer L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah Bagian Biokimia FKUI), Jakarta:
EGC
