Biokimia Karbohidrat

42
KARBOHIDRAT RIZALDI AL-FAUZAN WITA HERYANA 2017 UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

Transcript of Biokimia Karbohidrat

Page 1: Biokimia Karbohidrat

KARBOHIDRAT

RIZALDI AL-FAUZAN WITA HERYANA

2017UNIVERSITAS NEGERI

JAKARTA

Page 2: Biokimia Karbohidrat

KARBOHIDRAT

• Karbohidrat merupakan persenyawaan antara karbon, hidrogen dan oksigen yang terbentuk di alam dengan rumus umum Cn(H2O)n.

DEFINISI KARBOHIDRAT

Page 3: Biokimia Karbohidrat

KARBOHIDRAT• Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi

aldehid atau polihidroksiketon. Oleh karena itu karbohidrat mempunyai dua gugus fungsional yang penting :

• * Gugus hidroksil• * Gugus keton/aldehid

DEFINISI KARBOHIDRAT

Page 4: Biokimia Karbohidrat

Penggolongan Karbohidrat• Monosakarida :

Karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut

• DisakaridaKarbohidrat yang mengandung 2 satuan monosakarida

• OligosakaridaKarbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan 3 – 10 satuan monosakarida

• PolisakaridaKarbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan banyak satuan monosakarida

Page 5: Biokimia Karbohidrat

Monosakarida• Satuan karbohidrat yang paling sederhana

dengan rumus CnH2nOn dimana n = 3 – 8 C3H6O3 : triosa C4H8O4 : tetrosa dan seterusnya.

• Macam-macam monosakaridaa. Aldosa : monosakarida yang mengandung

gugus aldehid Contoh : Glukosa, Galaktosa,Manosa

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 6: Biokimia Karbohidrat

b. Ketosa : monosakarida yang mengandung gugus keton

• Contoh : fruktosa

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 7: Biokimia Karbohidrat

H

CHO

OH

H OH

CH2OH

H OH

HO

CHO

H

H OH

CH2OH

H OH

H

CHO

OH

HO H

CH2OH

H OH

HO

CHO

H

HO H

CH2OH

H OH

H

C

OH

CH2OH

H OHHO

C

H

CH2OH

H OH

H

CHO

OH

H OH

H OH

H OH

CH2OH

HO

CHO

H

H OH

H OH

H OH

CH2OH

H

CHO

OH

HO H

H OH

H OH

CH2OH

HO

CHO

H

HO H

H OH

H OH

CH2OH

H

CHO

OH

H OH

HO H

H OH

CH2OH

HO

CHO

H

H OH

HO

H OH

CH2OH

H

CHO

OH

HO H

HO H

H OH

CH2OH

HO

CHO

H

HO H

HO H

H OH

CH2OH

H

C

OH

CH2OH

O

H

O

HO

OH

D-(-)-eritrosa D-(-)-tetrosa

D-(+)-gliseraldehida

D-(-)-ribosa D-(-)-arabinosa D-(+)-xilosa D-(-)-liksosa

D-(+)-alosa D-(+)-altrosa D-(+)-glukosa D-+)-manosa D-(-)-gulosa D-(-)-idosa D-(+)-galaktosa D-(-)-talosa

Turunan D-aldosaSTRUKTUR ALDOSA DAN TURUNAN GLUKOSA, GALAKTOSA, MANOSA

Page 8: Biokimia Karbohidrat

CH2OH

O

CH2OH

H OH

CH2OH

O

HO H

CH2OH

H OH

CH2OH

O

HO H

H OH

H OH

CH2OH

CH2OH

O

HO H

HO H

H OH

CH2OH

CH2OH

O

H OH

H OH

H OH

CH2OH

CH2OH

O

H OH

HO H

H OH

CH2OH

CH2OH

O

CH2OH

CH2OH

O

H OH

CH2OH

H OH

Dihidroksiaseton

D-eritulosa

D-ribulosa D-xilulosa

D-psikosa D-sorbosa D-fruktosa D-tagatosa

Turunan D-ketosa

STRUKTUR KETOSA DAN TURUNAN FRUKTOSA

Page 9: Biokimia Karbohidrat

Heksosa yang paling banyak di alam :CHO

CH OH

CHO H

CH OH

CH OH

CH2OH

CHO

CH OH

CHO H

CHO H

CH OH

CH2OH

CH2OH

CHO H

CH OH

CH OH

CH2OH

O

D - glukosa D-galaktosa D - fruktosa

D - aldoheksosa D - ketoheksosa

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 10: Biokimia Karbohidrat

Struktur siklis Monosakarida • Aldehid dan keton dapat bereaksi dengan

alcohol membentuk hemiasetal atau hemiketal.

R CO

HH3C O H C

OH

R OCH3

H

Hemiasetal

CR R'

O

H3C O H C

OH

R OCH3

R'

Hemiketal

Aldehid

Keton

+

+

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 11: Biokimia Karbohidrat

Struktur siklis Monosakarida• Hemiasetal atau hemiaketal siklis terbentuk

jika gugus keton/aldehid dan alkohol terdapat dalam 1 molekul.

• Contoh : 4 – hidroksipentanal

CHH3C OH

CH2 CH2

CHO

CH

H2C

H3C OCH

CH2

OHhemiasetal siklis

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 12: Biokimia Karbohidrat

Struktur siklis Monosakarida

• Monosakarida mempunyai gugus carbonil (aldehid/keton) dan gugus hidroksil dalam tiap molekulnya. Oleh karena itu monosakarida dapat membentuk hemiasetal atau hemiketal siklis.

• Misal : glukosa

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 13: Biokimia Karbohidrat

COH

C OHH

CHHO

C OHH

C OHH

CH2OH

C OHH

C OHH

CHO

C OHH

C

C HHO

C OHH

C

C OH

C

HHO

CH2OH CH2OH

**

- glukosa]= + 112o

- glukosa]= + 19o

karbon anomerik

OO

Contoh : GlukosaKLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 14: Biokimia Karbohidrat

Struktur siklis Monosakarida

• Pada glukosa, hemiasetal – siklis terbentuk antara gugus aldehid pada C - 1 dengan gugus – OH pada C – 5 sehingga membentuk cincin – 6 yang stabil.

• Dalam bentuk hemiasetal siklis atom C – 1 bersifat kiral karbon anomerik sehingga memberikan 2 kemungkinan struktur isomer D – glukosa : - D – glukosa dan - D – glukosa dimana sifat keduanya sangat berbeda.

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 15: Biokimia Karbohidrat

Sifat Fisik - D – glukosa - D – glukosa• - kristal - padat > 98C• - m.p. 146 - m.p. = 150C• - []D = + 112C - []D = + 19C

• - D – glukosa - D – glukosa []D = + 52• - D – galaktosa - D – galaktosa• + 151 + 84 - 53• - D – fruktosa - D – fruktosa• + 21 -92 -133

dalam air

Mutarotasi

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 16: Biokimia Karbohidrat

Stereokimia Monosakarida

• Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain dapat digambarkan dalam 3 bentuk stereokimia : Proyeksi Fisher Struktur Haworth Konformasi kursi

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 17: Biokimia Karbohidrat

Proyeksi Fisher dan Struktur Haword

O

OH OH ()

OH

OH

CH2OH

*

O

OH

OH

H

OH

OH

CH2OH

*Struktur Haworth()

C OH

C OHH

C HHO

C OHH

C

CH2OH

H C O

C OHH

C HHO

C OHH

C

CH2OH

H

H OH

C H

C OHH

C HHO

C OHH

C

CH2OH

HO

O

- D - glukosa proyeksi Fisher - D - glukosa

O

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 18: Biokimia Karbohidrat

Struktur Haworth dan Konformasi Kursi

O

OH OH ()

OH

OH

CH2OH

*

O

OH

OH

H

OH

OH

CH2OH

*Struktur Haworth

HOO

HO

OH ()

OH

HOH2C

*HO

O

HO

H

OH

HOH2C

OH*

( a )

( e )

Konformasi kursi

()

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 19: Biokimia Karbohidrat

Sifat-sifat Fisik Monosakarida

Padatan kristal tidak berwarna Larut dalam air ikatan hidrogen Sedikit larut dalam alkohol Tidak larut dalam eter, kloroform, benzena Rasanya manis. Diantara monosakarida fruktosa yang paling manis

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 20: Biokimia Karbohidrat

Beberapa Reaksi Monosakarida1. Reaksi Oksidasi• Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi

senyawa/pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan :

Gula pereduksiGula non pereduksi

• Kemampuan monosakarida untuk mereduksi pereaksi-pereaksi tersebut di atas didasarkan pada adanya gugus aldehid atau gugus -hidroksi keton, dimana dengan adanya pereaksi-pereaksi tersebut gugus aldehid atau -hidroksi keton akan teroksidasi menjadi karboksilat/keton.

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 21: Biokimia Karbohidrat

HC

CHO

OH

CHO

C OH

C OH

CH2OH

+ Cu2+

C

O

OH

C OH

CHO

C OH

C OH

CH2OH

+ Cu2O

merah bata

D - glukosa asam- D - glukonat

Semua monosakarida adalah Gula Pereduksi

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 22: Biokimia Karbohidrat

• Oksidasi aldosa oleh pereaksi Fehling’s, Benedict’s atau Tohlen’s membentuk asam monokarboksilat Asam Aldonat.

• Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat (HNO3 panas) menghasilkan asam dikarboksilat karena HNO3 selain mengoksidasi gugus aldehid juga mampu mengoksidasi gugus CH2OH terminal

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 23: Biokimia Karbohidrat

C

CHO

OH

CHO

C OH

C OH

CH2OH

C

COOH

OH

CHO

C OH

C OH

COOH

HNO3

D - glukosa asam D - glukarik

C

CHO

OH

C

C OH

C OH

CH2OH

HO + Ag+

C

COOH

OH

C

C OH

C OH

CH2OH

HO + Ag

Cermin perak

Reaksi dg HNO3

Reaksi dg Tohlens

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 24: Biokimia Karbohidrat

2. Gugus karbonil dari monosakarida dapat direduksi menjadi alcohol dengan beberapa pereaksi menghasilkan alditol

C

CHO

OH

C

C OH

C OH

CH2OH

D - glukosa

HO katalislogam

C

CH2

OH

C

C OH

C OH

CH2OH

D -glukitol (sorbitol)

HO

OH

+ H2

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 25: Biokimia Karbohidrat

3. Pembentukan Glikosida

• Reaksi monosakarida hemiasetal atau hemiketal siklis dengan 1 molekul alcohol lagi membentuk asetal atau ketal. Pada reaksi ini gugus – OH pada C – anomerik digantikan oleh gugus – OR dari alcohol.

O

OH

OH

H

OH

OH

CH2OH

* + CH3OH

O

OH

OCH3

H

OH

OH

CH2OH

* + H2OH+

-D-glukopiranosa metil--D-glukopiranosidaIkatan glikosida

Gula Non Pereduksi

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 26: Biokimia Karbohidrat

Ikatan Glikosidik

• Asetal/ketal seperti ini dinamakan Glikosida dan ikatan dari karbon anomerik dengan gugus OR disebut ikatan glikosidik.

• Glikosida dinamai berdasarkan nama monosakaridanya, dengan mengganti akhiran –a dengan –ida.

• Misal: glukosa glukosida manosa manosida

KLASIFIKASI MONOSAKARIDA

Page 27: Biokimia Karbohidrat

DISAKARIDA• Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari

2 satuan monosakarida. • Dua monosakarida dihubungkan dengan ikatan

glikosidik antara C-anomerik dari satu unit monosakarida dengan gugus –OH dari unit monosakarida yang lainnya.

• Beberapa disakarida yang sering dijumpai : • Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa

KLASIFIKASI DISAKARIDA

Page 28: Biokimia Karbohidrat

MALTOSAO

OH

H

O

OH

OH

CH2OH

*

H O OH

H

OH

OH

CH2OH

*1'4

Ikatan -1',4 glikosidik

HOO

HO

OOH

HOH2C

O

HO

H

OH

HOH2C

OH

1'

4

Karbon glikosidik

()

4-O-( D-glukopiranosil)- D-glukopiranosa(Maltosa)

KLASIFIKASI DISAKARIDA

Page 29: Biokimia Karbohidrat

IKATAN PADA MALTOSA

• Pada maltosa, ikatan glikosidik terjadi pada atom C-1’ dari satu glukosa dengan atom C-4 dari glukosa yang lain, sehingga ikatannya disebut ikatan 1’,4-glikosidik

• Karbon anomerik di unit glukosa sebelah kanan pada maltosa dalam bentuk hemiasetal, sehingga akan dapat berkesetimbangan dengan struktur terbuka. Oleh karena itu maltosa dpt bereaksi + dg Tohlens

KLASIFIKASI KARBOHIDRAT

Page 30: Biokimia Karbohidrat

SELOBIOSA

O

OH

o

OH

OH

CH2OH

*

H O OH

H

OH

OH

CH2OH

*

1'4

Ikatan -1',4 glikosidik

HOO

HO

HOH

HOH2C

O

CH2OHO

1' 4()

4-O-( D-glukopiranosil)- D-glukopiranosa(Selubiosa)

H

OH

H

HO

H

H

OH

KLASIFIKASI DISAKARIDA

Page 31: Biokimia Karbohidrat

LAKTOSA

• Merupakan gula utama pada ASI dan susu sapi (4-8 % laktosa).• Karbon anomerik pada unit galaktosa mempunyai

konfigurasi pada C-1 dan berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit glukosa

• Galaktosemia adalah penyakit yang disebabkan karena tidak memiliki enzim yang dpt mengisomerisasi galaktosa menjadi glukosa, sehingga tidak dapat mencerna susu.

KLASIFIKASI DISAKARIDA

Page 32: Biokimia Karbohidrat

OH O o

OH

OH

CH2OH

*

H O H

OH

OH

OH

CH2OH

*

1'4

Ikatan -1',4 glikosidik

4-O-( D-galaktopiranosil)- D-glukopiranosa(Laktosa)

H

HO

HO

OH

HOH2C

O O

HO

OH

OH

HOH2C

H1'

4

(

OH

H

Struktur Laktosa

KLASIFIKASI DISAKARIDA

Page 33: Biokimia Karbohidrat

SUKROSA

• Sukrosa dikenal dengan gula pasir, terdapat pada tumbuhan fotosintetik yang berfungsi sebagai sumber energi. Misal : pada tebu, bit gula

• Pada sukrosa kedua kabon anomerik pada kedua unit monosakarida terlibat dalam ikatan glikosidik. Ikatan glikosidik terjadi antara C-1 pada unit glukosa dan C-2 pada unit fruktosa, sehingga tidak mempunyai gugus hemiasetal.

KLASIFIKASI DISAKARIDA

Page 34: Biokimia Karbohidrat

OH O

OH

OH

CH2OH

* 1'

konfigurasi

D-glukopiranosil- D-fruktofuranosida(Sukrosa)

H

H

O

HOOH

HOH2C

CH2OH H

CH2OHO

1'

2

HO

O

OH

OH

CH2OH

CH2OH

OO

()

H

OHOH

H

2

Struktur Sukrosa

KLASIFIKASI DISAKARIDA

Page 35: Biokimia Karbohidrat

Oligosakarida• Contoh oligosakarida adalah rafinosa

(3 molekul gula) yang tersusun atas molekul galaktosa, glukosa, dan fruktosa.

KLASIFIKASI OLIGOSAKARIDA

Page 36: Biokimia Karbohidrat

POLISAKARIDA• Karbohidrat yang mengandung banyak

monosakarida dan mempunyai berat molekul yang besar

• Hidrolisis polisakarida secara sempurna akan menghasilkan satu jenis monosakarida

• Unit monosakarida dapat dihubungkan secara linier atau dapat bercabang

• Jenis Polisakarida : Pati dan Glikogen

KLASIFIKASI POLISAKARIDA

Page 37: Biokimia Karbohidrat

PATI• Polisakarida yang tersimpan dalam tumbuhan.• Merupakan komponen utama pada biji-bijian,

kentang, jagung dan beras• Tersusun atas unit D-glukosa yang

dihubungkan oleh ikatan 1,4--glikosidik• Rantai cabang dihubungkan oleh ikatan 1,6--

glikosidik

KLASIFIKASI POLISAKARIDA

Page 38: Biokimia Karbohidrat

JENIS PATI• AMILOSA : 20 % bagian pati, tersusun atas 50 – 300

unit glukosa melalui ikatan 1,4 glikosidik• Amilosa larut di dalam air• AMILOPEKTIN : 80 % bagian pati, tersusun atas 300 –

5.000 unit glukosa melalui ikatan 1,4 glikosidik dan 1,6.

• Setiap 25-50 unit glukosa dihubungkan oleh ikatan 1,4 . Rantai-rantai tesebut dihubungkan dengan ikatan 1,6 sehingga menghasilkan struktur yang bercabang

• Karena strukturnya bercabang sehingga sangat besar, maka dari itu amilopektin tidak larut dalam air

KLASIFIKASI KARBOHIDRAT

Page 39: Biokimia Karbohidrat

GLIKOGEN• Karbohidrat penyimpan energi yang tersimpan dalam

hewan• Mr Glikogen > pati• Tersusun lebih dari 100.000 unit glukosa• Strukturnya bercabang melalui ikatan 1,4 dan 1,6

glikosidik• Tidak larut dalam air• Larut dalam pelarut organik non polar : eter,

kloroform, heksana.

KLASIFIKASI KARBOHIDRAT

Page 40: Biokimia Karbohidrat

POLISAKARIDA LAIN• Selulosa : polimer tidak bercabang dari

glukosa melalui ikatan 1,4--glikosidik• Kitin : polisakarida yang mengandung

nitrogen, membentuk cangkang krustasea dan kerangka luar serangga

• Pektin : polimer linier dari D-galakturonat melalui ikatan 1,4--glikosidik. Terdapat pada buah-buahan dan buni-bunian

KLASIFIKASI POLISAKARIDA

Page 41: Biokimia Karbohidrat

PEMANFAATAN

INDUSTRI PANGAN INDUSTRI FARMASI

INDUSTRI KIMIA

APLIKASI KARBOHIDRAT

Page 42: Biokimia Karbohidrat

TERIMA KASIH