Upload
yuni-wijayanti-elf
View
219
Download
7
Embed Size (px)
DESCRIPTION
a
Citation preview
K A R B O H I D R A T
Karbohidrat merupakan bagian yang paling penting di dalam proses
kimia kehidupan. Karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan terbentuk melalui
proses fotosintesis. Oleh Karena itu karbohidrat merupakan hasil utama
dari proses dimana molekul anorganik dengan adanya tenaga matahari
dirubaha menjadi benda hidup. Selulosa anorganik dengan adanya tenaga
matahari merupakan suatu molekul mempunyai berat molekul yang tinggi,
dan merupakan struktur komponen (makro molekul) dari glukosa sebagai
unit terkecilnya. Dalam hewan karbohiodrat merupakan sumber energi yang
sangat penting. Asam nukleat, yang merupakan modearator proses replikasi
(membuat duplikatnya) di dalam sel adalah senyawa polimer dimana setiap
segmennya (penggulangan satuan) mengandung satu molekul gula
(pentosa), oleh karena itu asam nukleat sangat erat hubungannya denga
karbohidrat. Dari kenyataan di atas dapat dipahami bahwa karbohidrat
adalah merupakan senyawa organic alami yang tergolong besar
Karbohidrat memegang peranan penting dalam alam karena
merupakan sumber energi utama bagi manusia dan hewan yang harganya
relatif murah. Semua karbohidrat berasal dari tumbuh-tumbuhan. Melalui
fotosintesis, klorofil tanaman dengan bantuan sinar matahari mampu
membentuk karbohidrat dari karbondioksida (CO2)
1. Struktur dan Nama
Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari
bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar
senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Secara biokimia, karbohidrat
adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang
menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.
1
Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau
keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan
untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-
senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air.[3] Namun
demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada
pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.
Anggota yang paing sederhana dari monosakarida adalah triosa yaitu
mempunyai tiga atom karbon, namun anggota yag paling penting adalah yang
mempunyai lima dan enam atom karbon yang masing-masing disbut pentosa dan
heksosa. Nama yang lebih spesifik misalnya untuk pentosa adalah aldopentosa
atau ketopentosa, yang menunjukkan macam gugus karbonil yang dimiliki oleh
monosakarida tersebut. Sebagai contoh, perhatikan struktur aldopentosa dan
aldoheksosa untuk gula yang mempunyai lima dan enam atom karbon dengan
gugus karbonil aldehida. Yang lain adalah ketopentosa dan ketoheksosa yang
mempunyai lima dan enam atom karbon dengan gugus karbonil keton.
CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CHO
Aldopentosa
(pentosa)
2
O
CH2(OH) - CH(OH) - CH(OH) - C - CH2(OH)
Ketopentosa
(pentulosa)
CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CHO
Aldoheksosa
(heksosa)
O
CH2(OH)- CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-C-CH2
Ketoheksosa
(heksulosa)
Atom karbon yang terdapat dalam kerangka monosakarida diidentifikasi
dengan penomoran. Penomoran tersebut secara umum dimulai dari gugus karbonil
atau atom karbon yang paing dekat dengan karbonil. Sebagai contoh perhatikan
struktur di bawah ini:
Aldosa Ketosa
(Aldoheksosa) (Ketoheksosa)
Heksosa
Pemberian nama pada monosakarida pada umumnya adalah secara
trivial. Anggota yang paling sederhana adalah gliseraldehida yan terdir dari tiga
3
atom C (triosa) dengan satu pusat khiral. Berdasarka perubahan posisi gugus OH
pada pusat khiral, maka untuk tetrosa ada dua isomer yang masing-masing
dinamakan eritrosa dan treosa.
Gliseraldehida
Eritrosa
Treosa
Dari contoh-contoh struktur di atas terlihat bahwa somer pada tetrosa,
pentosa atau heksosa ditentukan oleh perbedaan posisi gugus OH yang terikat
pada pusat khiral, sehingga aldopentosa mempunyai 4 isomer yaitu ribosa,
arabinosa, ksilosa, dan liksosa, sedangkan aldoheksosa mempunyai 8 isomer,
dengan namanya masing-masing.
4
Rumus Proyeksi Fischer
Rumus proyeksi Fischer terhadap D-glukosa dapat digambarkan sebagai berikut
Karbon anomerik
Karbon anomerik
H- -OH C=O HO- -H
H- -OH H- -OH HO- -H
HO- -H HO- -H HO- -H
H- -OH H- -OH H- -OH
H- H- -OH H-
CH2OH CH2OH CH2OH
α-D-glukosa (siklik) D-glukosa β-D-glukosa (siklik)
(rantai terbuka)
Gambar Proyeksi Fischer
Perlu diketahui bahwa sudut-sudut proyeksi Fisher tidak menunjukkan
adanya atom karbon, tapi pada titik temu dua garis potong vertikal dan horizontal
menunjukkan adanya atom karbon. Atom karbon (1) sebagai atom anmerik jelas
terlihat pada proyeksi Fischer.
5
2. Jenis dan Klasifikasi
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)
Monosakarida merupakan molekul karbohidrat yang tidak dapat dipecah
menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi. Molekul ini merupakan molekul
pembentuk oligosakarida dan polisakarida. Glukosa, fruktosa dan galaktosa
merupakan beberapa jenis karbohidrat yang termasuk ke dalam kelompok
monosakarida. Glukosa dan fruktosa biasa digunakan sebagai pemanis. Gula
pereduksi (glukosa, fruktosa) yang bereaksi dengan gugus amino pada suhu
tinggi/water activity rendah akan menimbulkan warna kecoklatan. Reaksi ini
disebut reaksi maillard (berguna dalam pembuatan roti/bread). Pada proses
pemanasan suhu tinggi dengan katalis asam atau basa, gula pereduksi akan
mengalami karamelisasi. Beberapa turunan monosakarida adalah
D-glucitol/sorbitol (pemberi kesan dingin pada candies), D-mannitol (non sticky
coating pada candies) dan D-xylitol (pemberi kesan dingin). Reaksi pyrolitik yang
terjadi pada maltol dan isomaltol akan menghasilkan warna dan aroma yang khas.
Polyols adalah istilah untuk menyebutkan gula-gula alkohol. Polyols
menimbulkan efek/sensasi dingin saat senyawa tersebut larut di dalam mulut.
Semakin kecil ukuran partikel, maka akan semakin cepat larut dan efek dinginnya
lebih terasa.
Xylitol dan sorbitol memberikan cooling effect yang lebih baik jika
dibandingkan dengan maltitol, manitol atau sukrosa. Polyols tidak menyebabkan
pengikisan gigi. Bahkan, xylitol dilaporkan dapat menghambat pertumbuhan
Streptococcus (bakteri yang sering dijumpai pada plak gigi). Selain itu, xylitol
juga dapat membuat plak menjadi mudah dihilangkan, membantu menghambat
demineralisasi pada lapisan enamel, dan menstimulasi keluarnya kelenjar saliva
untuk menetralisir asam. Energi yang dihasilkan oleh polyols antara 2 - 4 kkal/g
(rata-rata : 2,4 kkal/g). Polyols memiliki efek laksatif. Sorbitol dan maltitol
6
mempunyai efek humektan yang sangat bagus. Kedua polyol ini sangat mudah
menyerap air pada RH tinggi. Pada RH rendah, sorbitol dan maltitol akan
melepaskan air ke udara dan membentuk keseimbangan kadar air yang baru.
@ Berdasarkan lokasi gugus –C=O , monosakarida digolongkan menjadi 2 yaitu:
1. Aldosa (berupa aldehid)
2. Ketosa (berupa keton)
Klasifikasi karbohidrat menurut lokasi gugus karbonil
7
Contoh lain Aldosa dan ketosa
@ 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)
8
6. Oktosa (tersusun atas 3 atom C)
Klasifikasi karbohidrat menurut jumlah atom C
Contoh monosakarida
Pentosa merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami.
Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi.
1.2.DisakaridaAda empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa, maltosa,
laktosa, dan trehaltosa.Trehaltosa tidak begitu penting dalam milmu gizi, oleh
9
karena itu akan dibahas secara terbatas. Disakarida terdiri atas dua unit
monosakarida yang terikat satu sama lain melalui reaksi kondensasi.
Kedua monosakarida saling mengikat berupa ikatan glikosidik melalui
satu atom oksigen (O). ikatan glikosidik ini biasanya terjadi antara atom C nomor
1 dengan atom C nomor 4 dan membentuk ikatan alfa, dengan melepaskan satu
molekul air. hanya karbohidrat yang unit monosakaridanya terikat dalam bentuk
alfa yang dapat dicernakan. Disakarida dapat dipecah kembali mejadi dua molekul
monosakarida melalui reaksi hidrolisis. Glukosa terdapat pada ke empat jenis
disakarida; monosakarida lainnya adalah fruktosa dan galaktosa.
@ 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
10
Contoh enantiomer dari gula triosa (perhatikan perbedaan susunan spasial yang ada)
# Monosakarida - Monosakarida Penting
Beberapa monosakarida penting bagi tubuh kita di antaranya adalah :
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 hanya memiliki 3 atom C sehingga disebut paling
sederhana)
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. terutama
pada buah-buahan, sayur-sayuran, madu, sirup jagung dan tetes tebu. Di dalam
tubuh glukosa didapat dari hasil akhir pencemaan amilum, sukrosa, maltosa dan
laktosa.
11
D-glukosa (perhatikan bahwa glukosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
Glukosa dijumpai di dalam aliran darah (disebut Kadar Gula Darah) dan
berfungsi sebagai penyedia energi bagi seluruh sel-sel dan jaringan tubuh. Pada
keadaan fisiologis Kadar Gula Darah sekitar 80-120 mg %. Kadar gula darah
dapat meningkat melebihi normal disebut hiperglikemia, keadaan ini dijumpai
pada penderita Diabetes Mellitus.
3. D-fruktosa (termanis dari semua gula)
Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa. Disebut
juga gula buah ataupun levulosa. Merupakan jenis sakarida yang paling manis,
banyak dijjumpai pada mahkota bunga, madu dan hasil hidrolisa dari gula tebu. Di
dalam tubuh fruktosa didapat dari hasil pemecahan sukrosa.
D-fruktosa (perhatikan bahwa fruktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
4. D-galaktosa (bagian dari susu)
12
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.
13
D-ribosa (perhatikan gula ini memiliki 5 atom C)
2. Disakarida (terdiri atas 2 unit gula)
1. â-maltosa
Disakarida ini tak ditemukan di alam kecuali pada kecambah padi-padian.
Maltosa merupakan gabungan dari 2 molekul glukosa.
Di dalam tubuh maltosa didapat dari hasil pemecahan amilum, lebih mudah
dicema dan rasanya lebih enak dan nikmat. Dengan Jodium amilum akan
berubah menjadi warna biru. Peranan perbandingan amilosa dan amilo pektin
terlihat pada serelia; Contohnya beras, semakin kecil kandungan amilosa atau
semakin tinggi kandungan amilopektinnya, semakin lekat nasi tersebut.
Pulut sedikit sekali amilosanya (1-2%), beras mengandung amilosa > 2%
Berdasarkan kandungan amilosanya, beras (nasi) dapat dibagi menjadi 4
golongan:
-amilosa tinggi 25-33%
-amilosa menengah 20-25%
-amilosa rendah 09-20%
-amilosa sangat rendah < 9%
β-maltosa (ikatan antara kedua monosakarida merupakan ikatan C1-4. Atom C nomor 1 yang tak
berikatan dengan glukosa lain dalam posisi beta)
2. â-laktosa
14
Laktosa sering disebut sebagai gula susu. Disakarida ini tersusun atas glukosa
dan galaktosa. Kita tidak dapat menggunakan galaktosa secara langsung, tetapi
harus diubah menjadi glukosa.
Laktosa kurang larut di dalam air. Sumber hanya terdapat pada susu sehingga
disebut juga gula susu. Susu sapi (4-5%), asi (4-7%)
Laktosa dapat menimbulkan intolerance (laktosa intolerance) disebabkan
kekurangan enzim laktase sehingga kemampuan untuk mencema laktosa
berkurang. Kelainan ini dapat dijumpai pada bayi, anak dan orang dewasa,
baik untuk sementara maupun secara menetap. Gejala yang sering dijumpai
adalah diare, gembung, flatus dan kejang perut. Defisiensi laktase pada bayi
dapat menyebabkan gangguan pertumbuhan, karena bayi sering diare. Terapi
diit dengan pemberian formula rendah laktosa seperti LLM, Almiron, Isomil,
Prosobee dan Nutramigen, dan AI 110 bebas Laktosa. Formula rendah laktosa
tidak boleh diberikan terlalu lama (maksimum tiga bulan), karena laktosa
diperlukan untuk pertumbu ban sel-sel otak.
β-laktosa (ikatan antara kedua monosakarida merupakan ikatan C1-4)
3. Sukrosa
Sukrosa merupakan gula terbanyak yang bisa didapatkan dari tumbuhan. Sukrosa
adalah gula yang kita pergunakan sehari-hari, sehingga lebih sering disebut gula
meja (table sugar) atau gula pasir dan disebut juga gula invert. Mempunyai 2
(dua) molekul monosakarida yang terdiri dari satu molekul glukosa dan satu
molekul fruktosa. Sumber: tebu (100% mengandung sukrosa), bit, gula nira
(50%), jam, jelly.
15
Sukrosa (berbeda dengan maltosa dan laktosa, ikatan yang menghubungkan kedua monosakarida
adalah ikatan C1-2)
3. Oligosakarida (terdiri atas 3-10 unit gula)
Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida.
Oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida, dst. Sebagian besar
oligosakarida dihasilkan dari proses hidrolisa polisakarida dan hanya beberapa
oligosakarida yang secara alami terdapat di alam. Oligosakarida yang paling
banyak digunakan dalam industri pangan adalah maltosa, laktosa dan sukrosa.
Maltosa terdiri dari 2 molekul glukosa. Maltosa diperoleh dari hasil hidrolisa pati.
Kegunan maltosa yang paling menonjol adalah sebagai bahan pemanis. Laktosa
terdiri dari 1 molekul glukosa dan 1 molekul galaktosa.
Secara alami, laktosa terdapat pada air susu. Laktosa yang terfermentasi
akan berubah menjadi asam laktat. Laktosa dapat menstimulasi penyerapan
kalsium. Lactose intolerance merupakan gangguan ketidakmampuan tubuh
mencerna laktosa akibat kurang/tidak adanya enzim lactase. Sukrosa merupakan
gabungan dari α-D-glukopyranosil/glukosa dan β-D-fruktofuranosil/fruktosa.
Sukrosa biasa diperoleh di alam sebagai gula tebu dan gula bit (dalam ekstrak gula
bit, sukrosa bercampur dengan rafinosa dan stakiosa)..Oligosakarida terdiri atas
polimer dua hingga sepuluh monosakarida.
Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa adalah oligosakarida yang terdiri
atas unit-unit glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis
oligosakarida ini terdapat du dalam biji tumbuh-tumbuhan dan
16
kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah oleh enzim-enzim
perncernaan.
Fruktan adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas
beberapa unit fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa.
Fruktan terdapat di dalam serealia, bawang merah, bawang putih,
dan asparagus. Fruktan tidak dicernakan secara berarti. Sebagian
ebsar di dalam usus besar difermentasi.
4. Polisakarida (terdiri atas lebih dari 10 unit gula)
Merupakan senyawa karbohidrat kompleks, dapat mengandung lebih dari
60.000 molekul monosakarida yang tersusun membentuk rantai lurus ataupun
bercabang. Polisakarida rasanya tawar (tidak manis), tidak seperti monosakarida
dan disakarida. Di dalam Ilmu Gizi ada 4 jenis yang ada hubungannya yaitu
amilum, dekstrin, glikogen dan selulosa. Polisakarida merupakan polimer dari
monosakarida yang tersusun dalam rantai bercabang atau lurus. Derajat
polimerisasi polisakarida dinyatakan dalam DP (Degree of Polymerization),
contoh : DP selulosa sebesar 7000 – 15000. Polisakarida juga biasa disebut
sebagai glikan. Berdasarkan unit pembentuknya, glikan terbagi menjadi 2
kelompok : homoglikan (selulosa, pati, amilopektin) dan heteroglikan (algin, guar
gum). Polisakarida yang sering digunakan dalam industri pangan adalah agar,
alginate, carragenan, LBG, pectin, CMC, modified starch dan xanthan gum.
1. Amilum
Pati merupakan polisakarida yang berfungsi sebagai cadangan energi bagi
tumbuhan. Pati merupakan polimer á-D-glukosa dengan ikatan á (1-4).
Kandungan glukosa pada pati bisa mencapai 4000 unit. Ada 2 macam amilum
yaitu amilosa (pati berpolimer lurus) dan amilopektin (pati berpolimer bercabang-
cabang). Sebagian besar pati merupakan amilopektin.
Pati tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin, dalam
komposisi yang berbeda-beda. Amilosa memberikan sifat keras (pera) sedangkan
amilopektin menyebabkan sifat lengket. Amilosa memberikan warna ungu pekat
17
pada tes iodin sedangkan amilopektin tidak bereaksi. Penjelasan untuk gejala ini
belum pernah bisa tuntas dijelaskan.
Struktur amilosa (perhatikan bahwa amilosa tidak bercabang)
Struktur amilopektin (bandingkan dengan amilosa)
Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan
merupakan karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruh dunia. Pati
terutama terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian.
Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain,
bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk butiran pati ini berbeda satu sama lain
18
dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya mengentalkan, dan rasa.
Amilosa merupakan rantai panjang unit glukosa yang tidak bercabang, sedangkan
amilopektin adfalah polimer yang susunannya bercabang-cabang dengan 15-30
unit glukosa pada tiap cabang.
2. Glikogen
Glikogen merupakan polimer glukosa dengan ikatan á (1-6). Polisakarida ini
merupakan cadangan energi pada hewan dan manusia yang disimpan di hati dan
otot sebagai granula. Glikogen serupa dengan amilopektin.
Glikogen merupakan “pati hewani”, terbentuk dari ikatan 1000 molekul, larut
di dalam air (pati nabati tidak larut dalam air) dan bila bereaksi dengan iodium
akan menghasilkan warna merah. Glikogen terdapat pada otot hewan, manusia
dan ikan. Pada waktu hewan disembelih, terjadi kekejangan (rigor mortis) dan
kemudian glikogen dipecah menjadi asam laktat selama post mortum. Sumber
banyak terdapat pada kecambah, serealia, susu, syrup jagung (26%).
Struktur glikogen (bandingkan dengan amilum)
3. Selulosa
Selulosa tersusun atas rantai glukosa dengan ikatan β (1-4). Selulosa lazim
disebut sebagai serat dan merupakan polisakarida terbanyak.
Hampir 50% karbohidrat yang berasal dari tumbuh-tumbuhan adalah selulosa,
karena selulosa merupakan bagian yang terpenting dari dinding sel tumbuh-
tumbuhan. Selulosa tidak dapat dicerna oleh tubuh manusia, oleh karena tidak
ada enzim untuk memecah selulosa. Meskipun tidak dapat dicerna, selulosa
19
berfungsi sebagai sumber serat yang dapat memperbesar volume dari faeses,
sehingga akan memperlancar defekasi.
Dahulu serat digunakan sebagai indeks dalam menilai kualitas makanan,
makin tinggi kandungan serat dalam makanan maka nilai gizi makanan
tersebut dipandang semakin buruk. Akan tetapi pada dasawarsa terakhir ini,
para ahli sepakat bahwa serat merupakan komponen penyusun diet manusia
yang sangat penting. Tanpa adanya serat, mengakibatkan terjadinya konstipasi
(susah buang air besar),
Struktur selulosa yang merupakan polimer dari glukosa (bandingkan dengan pati)
4. Dekstrin
Merupakan zat antara dalam pemecahan amilum. Molekulnya lebih sederhana,
lebih mudah larut di dalam air, denganjodium akan berubah menjadi wama merah.
Dekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam makanan lewat pipa (tube
feeding). Cairan glukosa dalam hal ini merupakan campuran dekstrin, maltosa,
glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dari sukrosa dan glukosa,
dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil sehingga tidak mudah
menimbulkan diare.
Menurut Oakenfull et al., (1997) jika protein dan polisakarida berinteraksi
dapat menghasilkan tiga kemungkinan, yaitu:
1) Co-solubility, bila terjadi interaksi yang bersifat tidak nyata karena kedua
molekul primer memiliki eksistensi sendiri-sendiri.
2) Incompatibility, bila kedua tipe polimer saling menolak sehingga
menyebabkan keduanya berada pada fase terpisah.
3) Complexing, yaitu kedua polimer saling berikatan yang menyebabkan
membentuk fase tunggal atau endapan.
20
Karbohidrat - Karbohidrat lain
Beberapa karbohidrat bergabung dengan komponen lain. Sebagai contoh adalah
mukopolisakarida, suatu materi tipis, kental, menyerupai jelly dan melapisi sel.
Stuktur dari mukopolisakarida
Contoh yang lain adalah glikoprotein, suatu protein yang mengikat unit
karbohidrat dengan ikatan kovalen. Struktur ini memainkan beberapa peran
penting di antaranya dalam proses proteksi imunologis, pembekuan darah,
pengenalan sel-sel, serta interaksi dengan bahan kimia lain.
21
Glikoprotein
3. Sifat Kimia
Banyak sifat dan kimia sakarida merupakan akibat struktur siklis
hemiasetal atau hemiketa. Kebanyakan monosakarida terdapat dalam bentuk
cincin heterosiklik beranggotakan enam. Sifat fisik polisakarida yang amat
berbeda konfigurasi pada atom karbon kiral (karbon anometer) ikatan
glukosidaSifat kimia karbohidrat berhubungan erat dengan gugus fungsi yang
terdapat ada molekulnya, yaitu gugus OH, gugus aldehid dan gugus keton.
Sifat mereduksi
Monosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi,
terutama dalam suasana basa. Sifat sebagai reduktor inidapat digunakan untuk
keperluan identifikasi karbohidrat maupun analisi kuantutatif. Sifat mereduksi
ini disebabkan oleh adanya gugus aldehid atua keton bebas dalam molekul
karbohidrat. Sifat ini tampak pada reaksi resksi ion-ion logam misalnya ion
Cu2+ dan ion Ag+ yang terdapat pada pereaksi –peraksi tertentu
22
Pembentukan Furfural
Pembentukan furfural ini adalah reaksi dehidrasi atau pelepasan
molekul air dari suatu senyawa. Pentosa-pentosa hampir secara kuantitatif
semua terhidrasi menjadi furfural. Dengan dehidrasi heksosa-heksosa
m,enghasilkan hidroksimetilfurfural. Oleh karena furfural atau derivatnya
dapat membentuk senyawa apabila direaksikan dengan naftol atau timol,
reaksi ini dapat dijadikan reaksi pengenal untuk karbohidrat.
Pereaksi Molisch terdiri atas larutan naftol dalam alcohol.
Apabila pereaksi ini ditambahkan pada larutan glukosa misalnya, kemudian
secara hati-hati ditambahkan asam sulfat pekat, akan terbentuk dua lapisan zat
cair. Pada batas antara kedua lapisan itu akan terjadi waarna ungu karena
terjadi reaksi kondensasi antara furfural dengan naftol. Walaupun reaksi ini
tidak spesifik untuk karbohidrat, namun dapat digunakan sebagai reaksi
pendahuluan dalam analisis kualitatif karbohidrat. Hasil negative merupakan
suatu bukti bahwa tidak ada suatu karbohidrat
Pembentukan Osazon
Semua karbohidrat yang memiliki gugus aldehida atau keton
bebeas akan membentuk osazon bila dipanaskan bersama fenilhidrazin
berlebih. Osazon yang terjadi memiliki bentuk kristal dan titik lebur yang khas
bagi masing-masing karbohidrat. Hal ini sangat penting artinya karena dapat
digunakan untuk mengidentifikasi karbohidrat dan merupakan salah satu cara
untuk membedakan bebrapa monosakarida, misalnya antara glukosa dan
galaktosa yang terdapat pada urin wanita yang sedang menyusui. Pada reaksi
antara glukosa dengan fenilhidrazin, mula-mula terbentuk D-
glukosafenilhidrazon., kemudian reaksi berlanjut hingga terbentuk D-
glukosazon. Glukosa, fruktoda dan manosa dengan fenilhidrazin
menghasilkan osazon yang sama. Dari struktur ketiga monisakarida tersebut
tampak bahwa posisi gugus OH dan atom H pada atom karbon pada nomor
3,4, dan 5 sama. Dengan demikian osazon yang terbentuk memiliki struktur
yang sama
23
Pembentukan ester
Adanya gugus hidroksil pada karbohidrat memungkinkan
terjadinya ester apabila deireaksikan dengan asam. Monosakarida memiliki
beberapa gugus OH dan dengan asam fosfat dapat menghendakinya
menghasilkan ester asam posfat. Ester yang penting dalam tubuh kita adalah
- D-glukosa-6-fosfat dan -D-fruktosa-1,6-difosfat. Kedua jenis ester ini
terjadi dari reaksi monosakarida dengan adenosintrifosfat atau ATP dengan
bantuan enzim tertentu dalam tubuh kita. Proses esterifikasi dengan asam
fosfat yang berlangsung dalam tubuh kita disebut juga proses fosforilasi. Pada
glukosa dan fruktosa, gugus fosfat dapat terikat pada atom karbon nomor
1,2,3,4 atau 6. pada -D-glukosa-6-fosfat, gugus fosfat terikat pada nomor
atyom omor 6 sedangkan pada -D-fruktosa-1,6-difosfat dua gugus fosfat
terikat pada atom karbon noomor 1 dan 6.
Isomerisasi
Kalau dalam larutan encer monosakarida dapat stabil, tidak
demikian halnya apabila monosakarida dilarutkan dalam basa encer. Glukosa
dalam larutan basa encer akan berubah sebagian mejadi fruktosa dan amnosa.
Ketiga maonosakarida ini ada dalam keseimbangan. Demikian pula apabila
yang dilartkan itu fruktosa atau manosa, keseimbangan antara ketiga
monosakarida akan tercapai juga. Reaksi ini dikenal sebagai transformasi lobri
de bruin fan eckenstein yang berlangsung pada proses enolisasi.
Pembentukan Glikosida
Apabila glukosa direaksikan dengan metil alkohol, menghasilkan
dua senyawa. Kedua senyaw ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan
keduanya tidak memiliki sifat aldehida. Keadaan ini membuktikan bahwa
yang menjadi pusat reaksi adalah gugus OH yang terikat pada atom karbon
nomor 1. senyawa yang terbentuk adalah suatu aserol dan disebut secara
umum glikosida. Ikatan yang terjadi antara gugus metil dengan monosakarida
24
disebut ikatan glikosida dan gugus OH yang bereaksi disebut gugus OH
glikosidik. Metil glikosida yang dihasilkan dari reaksi glukosa dengan metil
alkohol disebut juga metil glukosida. Ada dua senyawa yang terbentuk dari
reaksi ini yaitu metil--D-glukosida atau metil--D-glukopiranosida dan metil
--D-glukosida atau metil --D-glukopiranosida.
Kedua senyawa ioni berbeda dalam hal rotasi optik, kelarutan serta
sifat fisika lainnya. Dengan hidrolisis, metil glikosida dapat diubah menjadi
karbohidrat dan metil alkohol. Glikosida banyak terdapat di alam yaitu pada
tumbuhan. Bagian yang bukan karbohidrat dalam glikosida ini dapat berupa
metil alkoihol, gliserol atau lebih kompleks lagi, misalnya sterol. Disamping
itu antara sesama monosakarida dapat terjadi ikatan -glukosida--fruktosida.
Monosakarida juga larut dalam etanol tetapi tidak larut dalam
pelarut organic (ether, chloroform, benzene).
Monosakarida dan oligosakarida serta gula alcohol memiliki rasa
manis.
β – D Mannose memiliki rasa manis dan pahit.
Beberapa oligosakarida, seperti gentiobiosa, memiliki rasa pahit.
Semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air.
Larutannya bersifat optis aktif.
Larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut
putaran disebut mutarrotasi.
Merupakan kristal padat yang bebas larut di dalam air, tidak larut
dalam pelarut nonpolar
Monosakarida dapat diserap langsung oleh alat pencernaan
monosakaridaMempunyai rumus empiris (CH2O)n, dimana n = 3 –
8. Jumlah atom C: triosa, tetrosa, pentosa dan hesosa
Monosakarida Tidak berwarna
Monosakarida Berasa manis
Monosakarida juga larut dalam etanol tetapi tidak larut
dalam pelarut organic (ether, chloroform, benzene).
25
Monosakarida dan oligosakarida serta gula alcohol
memiliki rasa manis.
β – D Mannose memiliki rasa manis dan pahit. Beberapa
oligosakarida, seperti gentiobiosa, memiliki rasa pahit.
Monosakarida dapat dihidrolisis
Sifat polisakarida sukar larut dalam air, larutannya dalam air be
rupa koloid dan rasanya tidak manis, sering disebut bukan gula.
Laktosa bila hidrolisis akan menghasilkan D-galaktosa dan D-
glukosa, karena itu laktosa adalah suatu disakarida
Laktosa mempunyai sifat mereduksi dan merotasi
Semua monosakarida zat padat putih
Larutannya bersifat optis aktif.
Larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut
putaran disebut mutarrotasi.
Contoh larutan alfaglukosa yang baru dibuat mempunyai putaran
jenis + 113` akhirnya tetap pada + 52,7`.
umumnya disakarida memperlihatkan mutarrotasi, tetapi
polisakarida tidak.
semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula
pereduksi.
26
4. Biosintesis
Kita akan memulai survai kita terhadap biosintetik dengan lintas utama
yang membentuk berbagai karbohidrat dari precursor bukan karbohidrat dari
jaringan hewan. Biosintesis D-glukosa adalah keharusan pada semua hewan
tingkat tinggi, karena otak dan system syaraf, demikian pula jaringan medula
ginjal, testes, eritrosit dan embrio memerlukan D-glukosa dari darah sebagai
sumber bahan bakar utama atau satu-satunya.
Otak manusia sendiri memerlukan lebih dari 120 gram glukosa per hari.
Hewan scara terus menerus membuat D-glukosa dari prekursor yang lebih
sderhana, seperti piruvat dan asam amino tertentu. Dalam serangkaian reaksi
biosintetis yang diatur dengan hati-hati, dan kemudian membawa glukosa ke
dalam darah. Karbohidrat penting lainnya juga dibuat dari precursor bukan
karbohidrat.
Yang paling penting adalah biosintesis glikogen didalam hati dan otot.
Glikogen hati berfungsi sebagai cadangan glukosa dan segera berubah menjadi
glukosa darah, sedangkan glikogen otot adalah sumber energi ATP yang penting
bagi kontraksi otot melalui penguraiannya pada glikolisis. Pada hewan ,
pembentukan D-glukosa dari precursor bukan karbohidrat dinamakan
glukonegenesis (pembentukan gula baru). Precursor penting D-glukosa pada
hewan adalah laktat,piruvat,gliserol,sebagian besar asam amino dan senyawa
antara siklus asam sitrat. Pada hewan, glukoneogenesis terjadi terutama di dalam
hati dan dalam jumlah sedikit di dalam korteks ginjal.
27
Lintas glukoneogenesis memiliki tujuh tahap bersama-sama
dengan lintas glikolisis
Seperti pengubahan glikolitik glukosa menjadi piruvat ang merupakan
lintas utama katabolisme karbohidrat , pengubahan piruvat menjadi glukosa lintas
utama di dalam glukoneogenesis. Lintas-lintas ini tidak identik, walaupun
keduanya dalam beberapa tahap melalui lintan yang sama. Tujuh reaksi enzimatik
pada glikolisis juga berlangsung di dalam glukoneogenesis, ketujuhya berifat
dapat balik
28
Jadi glikolisis dan glukoneogenesis tidak dapat balik dalam sel. Lebih jauh
lagi kita akan melihat bahwa glukoneogenesis dan glikolisis diatur sendiri-sendiri
melalui pengontrolan terhadap tahap-tahap enzimatik speifik yang tidak sama
pada kedua lintas tersebut.
29
Pengubahan piruvatfosfoenolpiuvat memerlukan jalan pintas
Reaksi jalan pintas yang pertama glukoneogenesis adalah perubahan
piruvat menjadi fosoenolpiruvat. Reakisi ini tidak dapat terjadi dengan
membalikkan reaksi piruvat kinase.
Fosfoenolpiruvat + ADP → piruvat + ATP
Dengan perubahan energi bebas baku yang demikian negative dan telah
ditemukan bersifat tidak balik di dalam sel utuh. Sebaliknya, fosforilase piruvat
dicapai oleh urutan reaksi yang berputar, yang pada beberapa hewan memerlukan
kerja sama enzim di dalam sitisol dan di mitokondrion sel hati. Tahap pertama
pada uruta jalan pintas ini dikatalis oleh piruvat karboksilase mitokondrion, suatu
enzim yang mengandung biotin, yang mengkatalisis pembentukan oksaloasetat
dari piruvat, suatu reaksi anaplerotik yang mampu mengisi kumpulan senyawa
antara silus asam sitrat
Piruvat + CO2 + ATP → oksaloastat + ADP + Pi (1)
CO2
+
CH2
C = O Piruvat
COO-
+
ATP
Piruvat Karboksilase
COO-
CH2 Oksaloasetat
C = O
COO-
+
ADP
+
Pi
30
Piruvat karboksilase adalah enzim pengatur, yang hampir tidak aktif tanpa
adanya modulator positif asetil KoA. Oksaloasetat yang dibentuk dari piruvat di
dalam mitokondrion lalu direduksi secara dapat balik menjadi malat oleh malat
dehidrogenase motokondrion dengan memanfaatkan NADH :
NADH + H+ + Oksaloasetat ↔ NAD+ + malat (2)
Malat lalu meninggalkan mitokondrion melalui system dekarboksilat
khusus pad membrane dalam mitokondrion untuk memasuki sitosol, tempat malat
dioksidasi kemabli oleh bentuk sitosol malat dehidrogenasi yang berkaitan dengan
NAD menghasilkan oksaloasetat di luar mitokondrion
Malat + NAD+ → oksaloasetat + NADH + H+ (3)
Okssaloaetat yang terbentuk kemudian dikatalisis oleh fosfoenolpiruvat
karboksikinase menghasilkan fosfoenolpiruvat. Reaksi ini bergantung kepada
Mg2+ dengan guanosin triposfat (GTP) yang berperan sebagai pemberi posfat.
Oksaloasetat + GTP ↔ fosfoenolpiruvat + CO2 + GDP (4)
Reaksi ini bersifat dapat balik pada keadaan intra seluler. Fosfoenol
piruvat karboksikinase ditemukan hanya di dalama sitosol sel hati tikus, tetapi
terjadi di dalam mitokondrion dan sitosol pada hati beberapa spsies lain. Sekarang
kita dapat menuliskan persamaan kesluruhan rangkaian reaksi jalan pintas ini bagi
pembentukan posfoenolpiruvat dari piruvat yaitu jumlah reaksi satu sampai empat
Piruvat + ATP + GTP → fosfoenolpiruvat + ADP + GDP + Pi
Kita lihat bahwa gugus fospat berenergi tingi , satu dari ATP dan satu dari
GTP yang masing-masing menghasilkan -7,3 kkal/mol pada keadaan standar,
31
harus dimanfaatkan unuk melakukan fosforilase 1 molekul piruvat menjadi
pospoenolprivt yang memerlukan inpu sebanyak 14,8 kkal/mol pada keadaan
standar. Sebaliknya bilamana fosfoenolpiruvat diubah menjadi piruvat selama
glikolisis, hanya 1 ATP yang dihasilkan adri ADP
COO-
CH2 Oksaloasetat
C = O
COO-
Fosfofenolpiruvat karboksikinase
CH2 O-
C P O-
COO- O
+
CO2
GDP3-
Walaupun perubahan energi bebas standar ∆Go, reaksi total yang ,menimbulkan
sintesis fosfoenolpiruvat adalah 0,2 kkal/mol, perubahan energi bebas yang
sbenarnya ∆G’ pada keadaan intraselular amat negative, kira-kira -6 kkal : jadi ini
pastilah tidakdapat bersifat balik
Reaksi jalan pintas kedua pada glukoneogenesis adalah pengubahan fruktosa
1,6-difosfat menjadi fruktosa 6 fosfat
32
Reaksi kedua pada urutan glikolipid menurun yang tidak dapat
berpartisipasi pada proses menaik glukoneogenesis adalah poforilase fruktosa 6
posfat olh fosfofruktosakinase.
ATP + fruktosa 6-posfat → ADP + fruiktosa 1,6difosfat
reaksi ini yang bersifat tidak dapat balik di dalam sel utuh, dilampaui oleh enzim
fruktosa difosfatase, yang melangsungkan hidrolisis tidak dapat balik, gugus 1-
fosfat menghasilkan 6 fruktosa.
Fruktosa 1,6 difosfat + H20 → fruktosa 6-fosfat + Pi
Berat molekul fruktosa difosfatase mencapai 150.000 dan memerlukan Mg2+
untuk ativasinya. Enzim tersebut juga merupakan enzim pengatur dan dihambat
kuat oleh modulater negative AMP tetapi dirangsang oleh modulator positif ATP.
Pengubahan Glukosa 6 Fosfat Menjadi Glukosa Bebas Adalah Reaksi Jalan
Pintas Yang Ketiga.
Reaksi jalan pintas ketiga yaitu reaksi akhir pada pembentukan D-glukosa,
merupakan defosforilasi glukosa 6-fosfat menghasilkan glukosa bebas, yang
diangkut dari hati kedalam darah. Ini tidak terjadi dengan membalikan begitu saja
reaksi heksokinase yang bersifat dapat balik di dalam hati, tetapi dilaksanakn oleh
glukosa 6-fosfatase yang menkatalisis reaksi hidrolitik yang tidak dapat balik.
Glukosa 6-Fosfat + H2O → Glukosa + Pi
Enzim ini, yang memerlukan Mg2+ ditemukan di dalam bagian retikulum
edndoplasmik hati vertebrata. Glukosa 6-fosfatase tidak terdapat di dalam otot
atau otak yang karenanya tidak dapat memberikan glukosa bebas kepada darah.
33
Glokogenesis Amat Mahal Harganya
Tabel dibawah ini meringkaskan reaksi biosintetik dari piruvat menjadi
glukosa darah bebas. Jumlah keseluruhan reksai ini adalah
2Piruvat + 4ATP +2GTP + 2NaDH + 2H+ + 4H2O → Glukosa +
2NaD + 4 ADP + 2GDP +6Pi
Bagi setiap molekul glukosa yang terbentuk dari piruvat, diperlukan 6
gugus fosfat berenergi tinggi, 4 dari ATP dan 2 dari GDP. Tambahan pula 2
molekul NADH diperlukan untuk tahap reduksi. Persamaan ini jelaslah bukan
hanya merupakan kebaikan persamaan bagi pengubahan glukosa menjadi piruvat
oleh glikolisis yang menghadilkan 2 molekul ATP .
Glukosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ → 2 Piruvat + 2ATP + 2NADH +
2H+ + 2H =2O
Jadi, sintesis glukosa dari piruvat adalah proses yang relative mahal.
Sekalipun demikian banyak dari harga yang tinggi ini penting untuk menjamin
supaya glukoneogenesis merupakan proses tidak dapat balik. Pada keadaan intra
seluler, dengan ∆Gp bagi ATP yang dapat mencapai setinggi 16 kkal/mol.
Perubahan energi bebas keseluruhan glikolisis sedikitnya 15 kkal/mol. Pada
keadaan yang sama, perubahan energi bebas keseluruhan glokoneogenesis dari
piruvat lebih tinggi. Jadi, glikolosis dan glukoneogenesis keduanya proses tidak
dapat balik pada keadaan normal intars selular.
34
Ringkasan jalur glukoneogenesis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
35
Mikroba mensintesis karbohidrat dalam berbagai mekanisme
Autotrof mampu memfiksasi CO2 menjadi senyawa organik
Energi ATP berasal dari cahaya (Photo) atau oksidasi senyawa kimia (Kemo)
amonia, nitrit, H2S dan thiosulfat
Prinsip fiksasi CO2 oleh autotrof adalah Siklus Kelvin Tiap 6 kali siklus
Kelvin, 6 molekul CO2 terfiksasi dan dihasilkan satu molekul glukosa
6CO2 + 12NADH2 + 18ATP + 12H2O → C6H12O6 + 12NAD +18ADP +18
fosfat
Heterotrof harus disediakan senyawa organic seperti glukosa sebagai sumber
karbon
Glukosa dapat diubah menjadi berbagai bentuk monosakarida lain sebagai
struktur
bangunan senyawa polisakarida
36
5. Biogenesis
Lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori:
1. Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)
Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk
struktur dan mesin tubuh. Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis
protein.
2. Lintasan katabolik (pemecahan)
Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas,
biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi,
seperti rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif.
3. Lintasan amfibolik (persimpangan)
Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan
metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik
dan lintasan katabolik. Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat.
37
Siklus asam sitrat sebagai lintasan amfibolik dalam metabolisme (perhatikan jalur persimpangan
jalur katabolisme dan anabolisme) (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
Sifat diet atau makanan menentukan pola dasar metabolisme di dalam tubuh.
Mamalia, termasuk manusia harus memproses hasil penyerapan produk-produk
pencernaan karbohidrat, lipid dan protein dari makanan. Secara berurutan,
38
produk-produk ini terutama adalah glukosa, asam lemak serta gliserol dan asam
amino. Semua produk hasil pencernaan diproses melalui lintasan metaboliknya
masing-masing menjadi suatu produk umum yaitu Asetil KoA, yang kemudian
akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat.
Ilustrasi skematis dari lintasan metabolik dasar
Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai
katabolisme maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam
sitrat, glikogenesis, glikogenolisis serta glukoneogenesis.
Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:
Karbohidrat Protein Lipid
Gula sederhana (terutama glukosa)
Asam amino Asam lemak + gliserol
+gliserol
Asetil KoA
Siklus asam sitrat
2H ATP
2CO2
Pencernaan dan absorpsi
Katabolisme
39
1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis (dipecah)
menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi
berupa ATP.
2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam
tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam
tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa
tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut
glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi
jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka
karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi
jangka panjang.
5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen
dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti
dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.
6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka
sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur
ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap
lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya
mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.
40
Beberapa jalur metabolisme karbohidrat
Glikolisis
Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah
proses pemecahan glukosa menjadi:
1. asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen)
2. asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)
Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam
piruvat, dan selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat
(Siklus Kreb’s). Selain itu glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme
fruktosa dan galaktosa.
Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:
Glukosa + 2ADP +2Pi 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O
41
Lintasan detail glikolisis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
42
Secara rinci, tahap-tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut (pada
setiap tahap, lihat dan hubungkan dengan Gambar Lintasan detail metabolisme
karbohidrat):
1. Glukosa masuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa-6
fosfat dengan dikatalisir oleh enzim heksokinase atau glukokinase pada sel
parenkim hati dan sel Pulau Langerhans pancreas. Proses ini memerlukan
ATP sebagai donor fosfat. ATP bereaksi sebagai kompleks Mg-ATP.
Terminal fosfat berenergi tinggi pada ATP digunakan, sehingga hasilnya
adalah ADP. (-1P)
Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar berupa kalor,
sehingga dalam kondisi fisiologis dianggap irrevesibel. Heksokinase
dihambat secara alosterik oleh produk reaksi glukosa 6-fosfat.
Mg2+
Glukosa + ATP glukosa 6-fosfat + ADP
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 6-fosfat dengan bantuan enzim
fosfoheksosa isomerase dalam suatu reaksi isomerasi aldosa-ketosa. Enzim
ini hanya bekerja pada anomer -glukosa 6-fosfat.
-D-glukosa 6-fosfat -D-fruktosa 6-fosfat
3. Fruktosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan
enzim fosfofruktokinase. Fosfofruktokinase merupakan enzim yang bersifat
alosterik sekaligus bisa diinduksi, sehingga berperan penting dalam laju
glikolisis. Dalam kondisi fisiologis tahap ini bisa dianggap irreversible.
Reaksi ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat, sehingga hasilnya adalah
ADP.(-1P)
-D-fruktosa 6-fosfat + ATP D-fruktosa 1,6-bifosfat
43
4. Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat yaitu
gliserahdehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dikatalisir
oleh enzim aldolase (fruktosa 1,6-bifosfat aldolase).
D-fruktosa 1,6-bifosfat D-gliseraldehid 3-fosfat +
dihidroksiaseton fosfat
5. Gliseraldehid 3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi aseton fosfat dan
sebaliknya (reaksi interkonversi). Reaksi bolak-balik ini mendapatkan
katalisator enzim fosfotriosa isomerase.
D-gliseraldehid 3-fosfat dihidroksiaseton fosfat
6. Glikolisis berlangsung melalui oksidasi Gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3-
bifosfogliserat, dan karena aktivitas enzim fosfotriosa isomerase, senyawa
dihidroksi aseton fosfat juga dioksidasi menjadi 1,3-bifosfogliserat melewati
gliseraldehid 3-fosfat.
D-gliseraldehid 3-fosfat + NAD+ + Pi 1,3-bifosfogliserat +
NADH + H+
Enzim yang bertanggung jawab terhadap oksidasi di atas adalah
gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung kepada
NAD.
Atom-atom hydrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini dipindahkan
kepada NAD+ yang terikat pada enzim. Pada rantai respirasi mitokondria
akan dihasilkan tiga fosfat berenergi tinggi. (+3P)
Catatan:
Karena fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 atom C dipecah menjadi
Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing
44
memiliki 3 atom C, dengan demikian terbentuk 2 molekul gula yang
masing-masing beratom C tiga (triosa). Jika molekul dihidroksiaseton fosfat
juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, maka dari 1 molekul glukosa pada
bagian awal, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan 2 x 3P = 6P. (+6P)
7. Energi yang dihasilkan dalam proses oksidasi disimpan melalui
pembentukan ikatan sulfur berenergi tinggi, setelah fosforolisis, sebuah
gugus fosfat berenergi tinggi dalam posisi 1 senyawa 1,3 bifosfogliserat.
Fosfat berenergi tinggi ini ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut
dengan ADP, yang dikatalisir oleh enzim fosfogliserat kinase. Senyawa
sisa yang dihasilkan adalah 3-fosfogliserat.
1,3-bifosfogliserat + ADP 3-fosfogliserat + ATP
Catatan:
Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan
adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
8. 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat dengan dikatalisir oleh
enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3-bifosfogliserat (difosfogliserat,
DPG) merupakan intermediate dalam reaksi ini.
3-fosfogliserat 2-fosfogliserat
9. 2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan
enzim enolase. Reaksi ini melibatkan dehidrasi serta pendistribusian
kembali energi di dalam molekul, menaikkan valensi fosfat dari posisi 2 ke
status berenergi tinggi.
45
Enolase dihambat oleh fluoride, suatu unsure yang dapat digunakan jika
glikolisis di dalam darah perlu dicegah sebelum kadar glukosa darah
diperiksa. Enzim ini bergantung pada keberadaan Mg2+ atau Mn2+.
2-fosfogliserat fosfoenol piruvat + H2O
10. Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh enzim piruvat
kinase sehingga menghasilkan ATP. Enol piruvat yang terbentuk dalam
reaksi ini mengalami konversi spontan menjadi keto piruvat. Reaksi ini
disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar sebagai panas dan
secara fisiologis adalah irreversible.
Fosfoenol piruvat + ADP piruvat + ATP
Catatan:
Karena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat sehingga
total hasil energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
11. Jika keadaan bersifat anaerob (tak tersedia oksigen), reoksidasi NADH
melalui pemindahan sejumlah unsure ekuivalen pereduksi akan dicegah.
Piruvat akan direduksi oleh NADH menjadi laktat. Reaksi ini dikatalisir
oleh enzim laktat dehidrogenase.
Piruvat + NADH + H+ L(+)-Laktat + NAD+
Dalam keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dan setelah
konversi menjadi asetil-KoA, akan dioksidasi menjadi CO2 melalui siklus
asam sitrat (Siklus Kreb’s). Ekuivalen pereduksi dari reaksi NADH + H+
yang terbentuk dalam glikolisis akan diambil oleh mitokondria untuk
oksidasi melalui salah satu dari reaksi ulang alik (shuttle).
Kesimpulan:
46
Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat :+ 4P
- hasil oksidasi respirasi :+ 6P
- jumlah :+10P
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : - 2P
+ 8P
Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat :+ 4P
- hasil oksidasi respirasi :+ 0P
- jumlah :+ 4P
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : - 2P
+ 2P
Oksidasi piruvat
Dalam jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi Asetil-KoA,
yang terjadi di dalam mitokondria sel. Reaksi ini dikatalisir oleh berbagai enzim
yang berbeda yang bekerja secara berurutan di dalam suatu kompleks multienzim
yang berkaitan dengan membran interna mitokondria. Secara kolektif, enzim
tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan analog dengan
kompleks -keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat.
Jalur ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus Kreb’s. Jalur
ini juga merupakan konversi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan
sebaliknya dari senyawa non karbohidrat menjadi karbohidrat.
Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah
sebagai berikut:
1. Dengan adanya TDP (thiamine diphosphate), piruvat didekarboksilasi
menjadi derivate hidroksietil tiamin difosfat terikat enzim oleh komponen
kompleks enzim piruvat dehidrogenase. Produk sisa yang dihasilkan adalah
CO2.
47
2. Hidroksietil tiamin difosfat akan bertemu dengan lipoamid teroksidasi,
suatu kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk
asetil lipoamid, selanjutnya TDP lepas.
3. Selanjutnya dengan adanya KoA-SH, asetil lipoamid akan diubah menjadi
asetil KoA, dengan hasil sampingan berupa lipoamid tereduksi.
4. Siklus ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi oleh flavoprotein,
yang mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase.
Akhirnya flavoprotein tereduksi ini dioksidasi oleh NAD+, yang akhirnya
memindahkan ekuivalen pereduksi kepada rantai respirasi.
Piruvat + NAD+ + KoA Asetil KoA + NADH + H+ + CO2
SIKLUS ASAM SITRAT
Lintasan oksidasi piruvat (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
48
Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus Kreb’s dan siklus asam
trikarboksilat dan berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat
merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein.
Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan
katabolisme asetil KoA, dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang
pada oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan sebagaian besar energi
yang tersedia dari bahan baker jaringan, dalam bentuk ATP. Residu asetil ini
berada dalam bentuk asetil-KoA (CH3-COKoA, asetat aktif), suatu ester
koenzim A. Ko-A mengandung vitamin asam pantotenat.
Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk
oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak
dan banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang
ada dalam siklus tersebut.
49
Siklus asam sitrat sebagai jalur bersama metabolisme karbohidrat, lipid dan protein
(dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk
ekuivalen pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan
enzim dehidrogenase spesifik. Unsur ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki
rantai respirasi tempat sejumlah besar ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi
oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau kekurangan oksigen
(hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.
50
Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria,
baik dalam bentuk bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran
interna mitokondria sehingga memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen
pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi, yang bertempat di dalam
membran interna mitokondria.
Lintasan detail Siklus Kreb’s (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
Reaksi-reaksi pada siklus asam sitrat diuraikan sebagai berikut:
1. Kondensasi awal asetil KoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat,
dikatalisir oleh enzim sitrat sintase menyebabkan sintesis ikatan karbon ke
karbon di antara atom karbon metil pada asetil KoA dengan atom karbon
51
karbonil pada oksaloasetat. Reaksi kondensasi, yang membentuk sitril KoA,
diikuti oleh hidrolisis ikatan tioester KoA yang disertai dengan hilangnya
energi bebas dalam bentuk panas dalam jumlah besar, memastikan reaksi
tersebut selesai dengan sempurna.
Asetil KoA + Oksaloasetat + H2O Sitrat + KoA
2. Sitrat dikonversi menjadi isositrat oleh enzim akonitase (akonitat hidratase)
yang mengandung besi Fe2+ dalam bentuk protein besi-sulfur (Fe:S). Konversi
ini berlangsung dalam 2 tahap, yaitu: dehidrasi menjadi sis-akonitat, yang
sebagian di antaranya terikat pada enzim dan rehidrasi menjadi isositrat.
Reaksi tersebut dihambat oleh fluoroasetat yang dalam bentuk fluoroasetil
KoA mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat untuk membentuk
fluorositrat. Senyawa terakhir ini menghambat akonitase sehingga
menimbulkan penumpukan sitrat.
3. Isositrat mengalami dehidrogenasi membentuk oksalosuksinat dengan
adanya enzim isositrat dehidrogenase. Di antara enzim ini ada yang spesifik
NAD+, hanya ditemukan di dalam mitokondria. Dua enzim lainnya bersifat
spesifik NADP+ dan masing-masing secara berurutan dijumpai di dalam
mitokondria serta sitosol. Oksidasi terkait rantai respirasi terhadap isositrat
berlangsung hampir sempurna melalui enzim yang bergantung NAD+.
Sitrat Sis-akonitat(terikat enzim)
Isositrat
H2O H2O
52
Isositrat + NAD+ Oksalosuksinat –ketoglutarat + CO2 +
NADH + H+
(terikat enzim)
Kemudian terjadi dekarboksilasi menjadi –ketoglutarat yang juga
dikatalisir oleh enzim isositrat dehidrogenase. Mn2+ atau Mg2+ merupakan
komponen penting reaksi dekarboksilasi. Oksalosuksinat tampaknya akan
tetap terikat pada enzim sebagai intermediate dalam keseluruhan reaksi.
4. Selanjutnya –ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif
melalui cara yang sama dengan dekarboksilasi oksidatif piruvat, dengan kedua
substrat berupa asam –keto.
–ketoglutarat + NAD+ + KoA Suksinil KoA + CO2 + NADH +
H+
Reaksi tersebut yang dikatalisir oleh kompleks –ketoglutarat
dehidrogenase, juga memerlukan kofaktor yang idenstik dengan kompleks
piruvat dehidrogenase, contohnya TDP, lipoat, NAD+, FAD serta KoA, dan
menghasilkan pembentukan suksinil KoA (tioester berenergi tinggi). Arsenit
menghambat reaksi di atas sehingga menyebabkan penumpukan –
ketoglutarat.
5. Tahap selanjutnya terjadi perubahan suksinil KoA menjadi suksinat dengan
adanya peran enzim suksinat tiokinase (suksinil KoA sintetase).
Suksinil KoA + Pi + ADP Suksinat + ATP + KoA
Dalam siklus asam sitrat, reaksi ini adalah satu-satunya contoh pembentukan
fosfat berenergi tinggi pada tingkatan substrat dan terjadi karena pelepasan
energi bebas dari dekarboksilasi oksidatif –ketoglutarat cukup memadai
53
untuk menghasilkan ikatan berenergi tinggi disamping pembentukan NADH
(setara dengan 3P.
6. Suksinat dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi yang diikuti
oleh penambahan air dan kemudian oleh dehidrogenasi lebih lanjut yang
menghasilkan kembali oksaloasetat.
Suksinat + FAD Fumarat + FADH2
Reaksi dehidrogenasi pertama dikatalisir oleh enzim suksinat
dehidrogenase yang terikat pada permukaan dalam membrane interna
mitokondria, berbeda dengan enzim-enzim lain yang ditemukan pada matriks.
Reaksi ini adalah satu-satunya reaksi dehidrogenasi dalam siklus asam sitrat yang
melibatkan pemindahan langsung atom hydrogen dari substrat kepada
flavoprotein tanpa peran NAD+. Enzim ini mengandung FAD dan protein besi-
sulfur (Fe:S). Fumarat terbentuk sebagai hasil dehidrogenasi. Fumarase
(fumarat hidratase) mengkatalisir penambahan air pada fumarat untuk
menghasilkan malat.
Fumarat + H2O L-malat
Enzim fumarase juga mengkatalisir penambahan unsure-unsur air kepada ikatan
rangkap fumarat dalam konfigurasi trans.
Malat dikonversikan menjadi oksaloasetat dengan katalisator berupa enzim
malat dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+.
L-Malat + NAD+ oksaloasetat + NADH + H+
Enzim-enzim dalam siklus asam sitrat, kecuali alfa ketoglutarat dan suksinat
dehidrogenase juga ditemukan di luar mitokondria. Meskipun dapat mengkatalisir
reaksi serupa, sebagian enzim tersebut, misalnya malat dehidrogenase pada
kenyataannya mungkin bukan merupakan protein yang sama seperti enzim
54
mitokondria yang mempunyai nama sama (dengan kata lain enzim tersebut
merupakan isoenzim).
Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat
Pada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3 molekul NADH dan
1 FADH2 akan dihasilkan untuk setiap molekul asetil-KoA yang dikatabolisir
dalam siklus asam sitrat. Dalam hal ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan
dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane interna mitokondria (lihat
kembali gambar tentang siklus ini).
Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi NADH
menghasilkan 3 ikatan fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi ADP menjadi
ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Namun demikian FADH2 hanya
menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi selanjutnya
akan dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada tingkat substrat) pada saat
suksinil KoA diubah menjadi suksinat.
Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:
1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P = 9P
2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P = 2P
3. Pada tingkat substrat = 1P
Jumlah = 12P
Satu siklus Kreb’s akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P = 12P.
Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Kreb’s, akan
dapat kita hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan
menghasilkan energi dengan rincian sebagai berikut:
1. Glikolisis : 8P
2. Oksidasi piruvat (2 x 3P) : 6P
3. Siklus Kreb’s (2 x 12P) : 24P
Jumlah : 38P
6. Manfaat
55
Sumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-
umbian, kacang-kacang kering, dan gula. Hasil olah bahan-bahan ini adalah
bihun, mie, roti, tepung-tepungan, selai, sirup, dan sebagainya. Sebagian besar
sayur dan buah tidak banyak mengandung karbohidrat. Sayur umbi-umbian,
seperti wortel dan bit serta kacang-kacangan relatif lebih banyak mengandung
karbohidrat daripada sayur daun-daunan. Bahan makanan hewani seperti
daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali mengandung karbohidrat.
Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan pokok di
Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, dan sagu.
Sumber Energi
Fungsi utama karbohidrat adalah menyediakan energi bagi tubuh.
Karbohidrat merupakan sumber utama energi bagi penduduk di seluruh
dunia, karena banyak di dapat di alam dan harganya relatif murah. Satu gram
karbohidrat menghasilkan 4 kkalori. Sebagian karbohidrat di dalam tubuh
berada dalam sirkulasi darah sebagai glukosa untuk keperluan energi segera;
sebagian disimpan sebagai glikogen dalam hati dan jaringan otot, dan
sebagian diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan sebagai cadangan
56
energi di dalam jaringan lemak. Seseorang yang memakan karbohidrat
dalam jumlah berlebihan akan menjadi gemuk.
Pemberi Rasa Manis pada Makanan
Karbohidrat memberi rasa manis pada makanan, khususnya mono
dan disakarida. Gula tidak mempunyai rasa manis yang sama. Fruktosa
adalag gula yang paling manis. Bila tingkat kemanisan sakarosa diberi nilai
1, maka tingkat kemanisan fruktosa adalah 1,7; glukosa 0,7; maltosa 0,4;
laktosa 0,2.
Penghemat Protein
Bila karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein akan
digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi, dengan mengalahkan fungsi
utamanya sebagai zat pembangun. Sebaliknya, bila karbohidrat makanan
mencukupi, protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun.
Pengatur Metabolisme Lemak
Karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi lemak yang tidak
sempurna, sehingga menghasilkan bahan-bahan keton berupa asam
asetoasetat, aseton, dan asam beta-hidroksi-butirat. Bahan-bahan ini
dibentuk menyebabkan ketidakseimbangan natrium dan dehidrasi. pH cairan
menurun. Keadaan ini menimbulkan ketosis atau asidosis yang dapat
merugikan tubuh.
Membantu Pengeluaran Feses
Karbohidrat membantu pengeluaran feses dengan cara mengatur
peristaltik usus dan memberi bentuk pada feses. Selulosa dalam serat
makanan mengatur peristaltik usus.Serat makanan mencegah kegemukan,
konstipasi, hemoroid, penyakit-penyakit divertikulosis, kanker usus besar,
penyakiut diabetes mellitus, dan jantung koroner yang berkaitan dengan
kadar kolesterol darah tinggi.Laktosa dalam susu membantu absorpsi
57
kalsium. Laktosa lebih lama tinggal dalam saluran cerna, sehingga
menyebabkan pertumbuhan bakteri yang menguntungkan.
Oligosakarida adalah karbohidrat sederhana, banyak dikonsumsi dalam
bentuk minuman ringan, biskuit, gula-gula/bonbon, dan produk susu.
pertumbuhan bakteri bifidobacteria yang menguntungkan di dalam usus
besar (kolon), sehingga oligosakarida disebut sebagai prebiotik.
Manfaat oligosakarida meningkatkan populasi bifidobacteria dan
menurunkan jumlah bakteri yang merugikan. Penelitian menunjukkan
bahwa
peningkatan jumlah bifidobacteria sesudah mengkonsumsi oligosakarida
akan terjadi dan sebaliknya menurunkan bakteri yang merugikan
Oligosakarida juga berfungsi dalam menurunkan pembentukan metabolit
toksis dan enzim yang merugikan. Hasil penelitian yang dilaporkan
menunjukkan bahwa dengan mengkonsumsi oligosakarida akan mengurangi
metabolit toksis dan enzim-enzim yang merugikan. Dengan konsumsi 3-6 g
Oligosakarida perhari akan mengurangi senyawa-senyawa toksis yang ada
dalam usus dan enzim-enzim yang merugikan sebanyak 44,6 persen dan
40,9
persen masing-masing selama tiga minggu.
Oligosakarida mencegah pertumbuhan bakteri patogen. Konsumsi
oligosakarida atau produk makanan yang mengandung bifidobakteria
seperti yogurt (disebut sebagai probiotik) dapat mencegah bakteri
Oligosakarida juga menurunkan kadar kolesterol dalam serum dan tekanan
darah.
Sukrosa adalah oligosakarida yang berperan penting dalam pengolahan
makanan dan banyak terdapat pada tebu, bit, siwalan, dan kelapa kopyor.
Polisakarida dalam bahan makanan berfungsi sebagai penguat tekstur
(selulosa, hemiselulosa, pati, dan lignin) dan sebagai sumber energi (pati,
dektrin, glikogen, dan fruktan). Polisakarida penguat tekstur ini tidak dapat
58
dicerna tubuh, tetapi merupakan serat-serat (dietary fiber) yang dapat
menstimulasi enzim-enzim pencernaan.
Selulosa merupakan serat-serat panjang yang bersama-sama hemiselulosa,
pektin, dan protein membentuk struktur jaringan yang memperkuat dinding
sel tanaman.
Turunan selulosa yang dikenal dengan carboxymethyl cellulose (CMC)
sering dipakai dalam industri makanan untuk mendapatkan tekstur yang
baik. Misalnya pada pembuatan es krim, pemakaian CMC akan
memperbaiki tekstur dan kristal laktosa yang terbentuk akan lebih halus.
Karagenan didapat dengan mengekstraksi lumut Irlandia dengan air panas.
Dipergunakan sebagai stabilizer pada industri coklat dan hasil produksi susu
Membekalkan tenaga untuk menjalankan aktiviti kehidupan.
Membekalkan tenaga haba untuk mengekalkan suhu badan manusia pada
36.9 oC.
Merupakan makanan simpanan dalam haiwan.
Apabila badan anda memerlukan tenaga, ia akan mencari karbohidrat
terlebih dahulu.
Sekiranya anda tidak mengambil karbohidrat dengan mencukupi, badan
anda akan mencari sumber-sumber tenaga yang lain, seperti protein yang
terdapat dalam tisu otot. Walau bagaimananpun, protein bukanlah sumber
tenaga yang berkesan untuk badan anda.
Karbohidrat juga melindungi otot dan membantu mengawal jumlah gula
yang beredar dalam darah supaya semua sel akan mendapat tenaga yang
diperlukan.
Selulosa berperan sebagai penyusun dinding sel tanaman
Sukrosa adalah oligosakarida yang berperan penting dalam pengolahan
makanan dan banyak terdapat pada tebu, bit, siwalan, dan kelapa kopyor.
Turunan selulosa yang dikenal dengan carboxymethyl cellulose (CMC)
sering dipakai dalam industri makanan untuk mendapatkan tekstur yang
baik. Misalnya pada pembuatan es krim, pemakaian CMC akan
memperbaiki tekstur dan kristal laktosa yang terbentuk akan lebih halus.
59
Karagenan didapat dengan mengekstraksi lumut Irlandia dengan air panas.
Dipergunakan sebagai stabilizer pada industri coklat dan hasil produksi
susu.
Membantu metabolisme protein : bila karbohidrat makanan mencukupi,
protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun, begitu pula
sebaliknya.
Pengatur metabolisme lemak : karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi
lemak yang tidak sempurna, sehingga mengahsilkan bahan-bhan keton
berupa asam asetoasetat dan asam beta-hidroksi-butirat.
Dalam hati berfungsi untuk detoksifikasi zat-zat toksik tertentu.
Menjaga keseimbangan asam dan basa.
Membantu penyerapan kalsium.
Karbohidrat beratom C lima buah (ribose) merupakan komponen asam inti
yang amat penting dalam pewarisan sifat (DNA-RNA)
Anak yang mendapat oligosakarida memperlihatkan kadar igA sekresi
saluran cerna yang lebih tinggi dibandingkan mereka yang tidak
mendapatkan.
Banyak karbohidrat kompleks juga kaya dengan vitamin B yang
diperlukan semasa membebaskan tenaga dalam sel badan. Tambahan
lagi, sumber makanan karbohidrat semula jadi yang pada amnya tidak
diproses, umumnya rendah lemak dan mengandung banyak serat.
60
7. Identifikasi
Analisis Kualitatif
Karbohidrat dengan zat tertentu akan menghasilkan warna tertentu
yang dapat digunakan untuk analisis kualitataif. Bila karbohidrat
direaksikan dengan larutan naftal dan alkohol, kemudian dicampurkan
H2SO4 pekat secara hati-hati pada batas cairan akan terbentuk fultural yang
berwarna ungu reaksi ini disebut reaki mollis dan reaksi umum untuk
karbohidrat
α- naftol
Beberapa reaksi yang lebih menarik dapat membedakan golongan
karbohidrat. Misalnya ketosa, pentosa, dan asam uronat dapat dibedakan
dari aldoheksosa karena reaksi dengan golongan fenol akan menghasilkan
warna yang berbeda. Fenol yang sering dipakai adalah resolsinol (pereaksi
Seliwanoff), flourogusino dan orsino.
Floglusinol Resorsinol
Antron Benzildina
61
Uji Antron
Sebanyak 0,2 larutan contoh di dalam tabung reaksi ditambahkan
ke dalam larutan antron (0,2% dalam H2SO4 pekat) timbulnya warna hijau
atau hijau kebiruan menanadakan adanya karbohidrat dalam larutan
contoh. Uji ini sangat sensitif sehingga juga dapat memberikan hasil
positif jika dilakukan pada kertas saring yang mengandung selulosa. Uji
antron ini telah dikembangkan untuk uji kuantitatif secara kolorimetrik
bagi glikogen, insulin dan gula dalam darah.
Uji Barfoed
Pereaksi terdiri dari kupri asetat dan asam asetat. Ke dalam 5 ml
pereaksi dalam tabung reaksi ditambahkan 1 ml larutan contoh. Kenudian
tabung reaksi ditempatkan ke dalam air mendidih selama 1 menit.
Endapan berwarna merah orange menunjukkan adanya monosakarida
dalam contoh
Uji Benedict
Pereaksi terdiri dari kupri sulfat, natrium sitrat dan natrium
karbonat. Ke dalam 5 ml pereaksi dalam tabung reaksi ditambahkan 8 tetes
larutan contoh, kemudian tabung reaksi ditempatkan ke dalam air
mendidih selama 5 menit. Timbulnya endapan warna hijau, kuning atau
merah orange menunjukkan adanya gula pereduksi dalam contoh.
Uji Orsinal Bial-HCl
Ke dalam 5 ml pereaksi ditambahkan 2 – 3 ml larutan contoh,
kemudian dipanaskan sampai timbul gelembung-gelembung gas ke
permukaan larutan. Timbulnya endapan dan larutan berwarna hijau
menunjukkan adanya pentosa dalam contoh.
Uji Hayati
62
Pereaksi terdiri dari garam Rochelle atau kalium natrium tartat
gliserol, dan kupri sulfat. Uji dan tanda-tanda dilakukan sama seperti uji
benedict.
Uji Iodin
Larutan contoh diasamkan dengan HCl sementara itu dibuat larutan
iodin dalam larutan KI. Larutan contoh sebanyak 1 tetes ditambahkan ke
dalam larutan iodin. Timbulnya warna biru menunjukkan adanya pati
dalam contoh, sedangkan warna merah menunjukkan adanya glikogen atau
eritdokstrin. Uji atau tes ini digunakan untuk memisahkan amilum atau
pati yang terkandung dalam larutan tersebut. Reaksi positifnya ditandai
dengan adanya perubahan warna menjadi biru. Warna biru yang dihasilkan
diperkirakan adalah hasil dari ikatan kompleks antara amilum dengan
iodin.
Sewaktu amilum yang telah ditetesi iodin kemudian dipanaskan,
warna yang dihasilkan sebagai hasil dari reaksi yang positif akan
menghilang. Dan sewaktu didinginkan warna biru akan muncul kembali.
Di dalam amilum sendiri terdiri dari dua macam amilum yaitu amilosa
yang tidak larut dalam air dingin dan amilopektin yang larut dalam air
dingin (Wahyudi,dkk., 2003:116).
Uji Mollisch
Ke dalalam 2 ml larutan contoh dalam tabung reaksi ditambahkan
2 tetes pereaksi α-neftol 10% (baru dibuat) dan dikocok. Secara hati-hati 2
ml H2SO4 pekat ditambahkan ke dalam tabung reaksi tadi sehingga timbul
2 lapisan cairan dalam tabung reaksi dimana larutan contoh akan berada
pada lapisan atas. Cincin berwarna merah ungu pada kedua cairan
menunjukkan adanya karbohidrat dalam contoh.
Uji Sliwanoff
Pereaksi dibuat segera sebelum uji dibuat. Pereaksi ini dibuat
denga mencanmpurkan 3,5 ml resolsinol 0,5 % dengan 12 ml HCl pekat,
63
kemudian diencerkan menjadi 35 ml dengan air suling. Uji dilakukan
dengan menambahkan 1 ml larutan contoh ke dalam 5 ml larutan pereaksi,
kemudian ditempatkan dalam air mendidih selama 10 menit. Warna merah
cery menunjukkan adanya fruktosa dalam contoh. Jika karbohdrat
mengandung gugus keton direaksikan dengan sliwanoff akan
menunjukkan warna merah sebagi reaksi positifnya. Adanya warna merah
merupakan hasil kondensasi dari resossinol yang sbelumnya didahului
dengan pembentukan hidroksi metil furfural. Proses pembentukan hidroksi
meril furfural ini berasal dari konversi dari fruktosa dan asam klorok panas
yang kemudian menghasilkan asam livulenik dan hidroksi metil furfural
(Harrow,1946 : 17)
Uji Tauber
Sebanyak 2 tetes larutan contoh ditambahkan ke dalam 1 ml
larutan benzidina, didihkan dan dinginkan cepat-cepat. Timbulnya warna
ungu menunjukkan adanya pentosa dalam contoh.
Uji Fehling
Pereaksi fehling dapat direduksi selain oleh karbohidrat yang
mempunyai sifat mereduksi, juga dapat direduksi oleh reduktor lain.
Pereaksi Fehling terdiri dari 2 larutan yaitu larutan Fehling A dan Larutan
Fehling B. Larutan Fehling A dalah larutan CuSO4 dalam air, sedangkan
larutan Fehling adalah larutan garam Knartartat dan NaOH dalam air. 2
macam larutan ini disimpan terpisah dan baru dicampur menjelang
digunakan untuk memriksa suatu karbohidrat. Dalam pereaksi ini ion Cu
2+ direduksi menjadi ion Cu+ yang dalam suasana basa akan diendapkan
menjkadi Cu2O.
2Cu+ + 2O- → Cu2O + H2O
Endapan
Dengan larutan glukosa 1% pereaksi Fehling menghasilkan
endapan berwarna merah bata, sedangkan apabila digunakan larutan yang
64
lebih encer misalnya larutan glukosa 0,1 %, endapan yang terjadi berwarna
hijau kekuningan.
Analisa Kualintatif
Karbohidart mempunyai sifat dapat memutar bidang cahaya
terpolarisasi ke kanan (+) atau ke kiri (-) dan setiap gula mempunyai sudut
putaran khas yang berbeda-beda misalnya sukrosa + 66,5o dan glukosa +
90o. Sifat larutan gula dipakai untuk analisa kuantitatif dengan
menggunakan polarimeter. Larutan gula dimasukkan dalam tabung
polariskop yang tertentu panjangnya kemudian dilihat sudut putarannya.
Dari rumus yang ada maka dapat dihitung konsentrasi larutan tersebut
[α]20D = 100 a / 1 x c
a = sudut putar yang diamati
l = panjang gelombang polarimeter (dm)\
c = berat gula (gr/100 ml rutan)
Tabel Sudut Putaran Spesifik, Beberapa gula (derajat) **
Gula Bentuk Campuran Setimbang Bentuk
D-Ribosa 23,1 23,7
L-Aribinosa 54,0 104,5 175,0
D-Xilosa 92,0 19,0 20,0*
D-Glukosa 11,4 52,2 19,0
D-Galaktosa 144,0 80,5 52,0
D-Fruktosa 21,0 * 92,0 133,5
D-Manosa 34,0 14,6 17,0
L-Ram,nosa 7,7 8,9 54,0*
L-Sorbosa 43,4
Laktosa 90,0 55,3 35,0
65
Manosa 68,0* 136,0 118,0
Rafinosa 105,2
Trehalosa 178,3
Sukrosa 66,5
Keterangan
* = harga perhitungan
** = sumber Clark Switser
Cara ini dapat digunakan pada campouran karbohidrat dengan sudut putar
yang berebda. Misalkan untuk mengukur bnayaknya sukrosa yang telah
terhidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa. Sudut putaran harus diukur sesudah
dan sebelum hidrolisis. Karena sudut putaran khas sukrosa dan equimolar
campuran diketahui maka persentase sukrosa dapat dihitung
[α] 20D = sudut putaran spesifik pada 20o C dan menggunakan D-line
dari sumber cahaya sinar natrium
S = persentase sukrosa
P = Sudut putar campuran
66
P1 = Sudut putar sesudah dihidrolisis
T = suhu
K E S I M P U L A NKarbohidrat secara umum dibagi menjadi 4 jenis
1. Monosakarida
2. Disakarida
3. Oligosakarida
4. Polisakarida
Sifat umum karbohidrat adalah dapat mereduksi, dapat melepaskan air dari
senyawa, kemudian dapat berasa manis atau pahit seperti monosakarida berasa
manis dan β – D Mannose memiliki rasa manis dan pahit. Semua
monosakarida merupakan reduktor, larutan bersifat optis aktif, monosakarida
juga larut dalam pelarut organik
reaksi biosintetik dari piruvat menjadi glukosa darah bebas. Jumlah
keseluruhan reksai ini adalah
2Piruvat + 4ATP +2GTP + 2NaDH + 2H+ + 4H2O → Glukosa +
2NaD + 4 ADP + 2GDP +6Pi
Karbohidrat memiliki manfaat yang sangat banyak, seperti sebagai sumber
energi, pemberi rasa manis pada makanan, berfungsi untuk penghemat protein,
pengatur metabolisme lemk, membantu pengeluaran feses, kemudian ada
oligosakarida yang berperan dalam menurunkan pembentukan metabolit toksis
dan enzim yang merugikan dan masih banyak manfaat lainnya dari
karbohidrat
Senyawa karbohidat dapat diidentifikasi denan dua cara :
67
Kualitatif
Uji antron
Uji Barfoed
Uji benedict
Uji orsinal bial-HCl
Uji hayati
Uji iodin
Uji mollisch
Uji sliwanoff
Uji Tauber
Uji fehling
Kuantitatif
Menggunkan alat polarimeter sederhana
68
DAFTAR PUSTAKA
Poedjiaji, Anna.1994. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta : UI Press
Matsjeh, Sabirin, dkk. 1996. Kimia Organik II. Yogyakarta : Depatemen
Pendidikan dan Keudayaan Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Proyk
Pendidikan Tenaga Guru
Lehninger. 1982. Dasar-Dasa Biokimia Jilid II. Jakarta : Erlangga
Fessenden J Fessenden. 1986. Kimia Organik II. Jakarta : Erlangga
http://simonbwidjanarko.wordpress.com/
http://www.fp.unud.ac.id/ind
http://one.indoskripsi.com/judul-skripsi-tugas-makalah/tugas-kuliah-lainnya/
hidrolisis-polisakarida
http://rumah-aliya.blogspot.com/2008/05/manfaat-prebiotik-oligosakarida-
dalam.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Wikipedia_bahasa_Indonesia
http://stefanusrahmat.blog.friendster.com/
69
http://septa-ayatullah.blogspot.com/2008/12/monosakarida.html
http://www.biotech.upm.edu.my/academics/Undergraduates%20Programmes/e-
index.html
http://amnawasalama.blogspot.com/2007/11/karbohidrat-dan-lipid.html
http://yongkikastanyaluthana.wordpress.com/
70