Karbohidrat TA

8/16/2019 Karbohidrat TA

http://slidepdf.com/reader/full/karbohidrat-ta 1/58

KARBOHIDRAT

* DEFINISI,FUNGSI,KLASIFIKASI

KARBOHIDRAT

* MONOSAKARIDA* IKATAN GLIKOSIDA DAN

DISAKARIDA

* POLISAKARIDA



KARBOHIDRAT

Biomolekul yang palingbanyak ditemukan di alam

Dari namanya molekulyang terdiri dari carbon (C)dan hydrate (air H2O)

Mempunyai rumus molekul

(CH2O)n untuk monosakarida Disintesis dari CO2 dan H2O

dlm proses fotosintesis

Dikenal juga sebagai

sakarida Definisi : Polihidroksi aldehid

atau polihidroksi keton atausenyawa yang menghasilkansenyawa tsb bila dihidrolisis



FUNGSI KARBOHIDRAT

Didalam organisme memiliki berbagai peranan:

Simpanan energi, bahan bakar dan senyawa antara

metabolisme

Pati, glikogen dgn cepat dpt diubah mjd glukosa

Bagian dr kerangka struktural pembentuk RNA dan DNA gula ribosa dan deoksiribosa

Elemen struktural pd dinding sel tanaman, bakteri &

eksoskleleton Arthropoda polisakarida (selulosa,kitin)

Identitas sel berikatan dgn protein atau lipid danberfungsi dlm proses pengenalan antar sel (cell-cell

recognition) oligosakarida



KLASIFIKASI

Berdasar kompleksitasnya,

dapat dibagi menjadi 3

golongan Monosakarida

karbohidrat tunggal, terdiri

dari satu unit polihidroksi

aldehid/polihidroksi keton.

Tidak dapat dihidrolisis.

Oligosakarida karbohidrat

yg tersusun dr bbrp unit

monosakarida dihubungkan

mlli ik glikosida, dapatdihidrolisis

Polisakaridakarbohidrat

yang tersusun dr lebih dari

10 monosakarida,dapat

dihidrolisis



MONOSAKARIDA

Memiliki atom karbon 3 sampai 7

Setiap atom karbon memiliki gugus

hidroks i l , keton atau aldehida .

Setiap molekul monosakarida memiliki1 gugus keton atau 1 gugus aldehida

Gugus aldehida selalu berada di atom C

pertama Gugus keton selalu berada di atom C kedua



MONOSAKARIDA DAPAT DIKELOMPOKKAN

BERDASAR JUMLAH CARBON PENYUSUNNYA :

n Category

3 Triose

4 Tetrose

5 Pentose

6 Hexose7 Heptose

8 Octose





MONOSAKARIDA

Aldosa (mis: glukosa) memiliki

gugus aldehida pada salah satuujungnya.

Ketosas (mis: fruktosa) biasanya

memiliki gugus keto pada atomC2.

C

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-glucose

OH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

C O

D-fructose



NOTASI D VS L

Notasi D & L dilakukan

karena adanya atom C

dengan konfigurasi

asimetris seperti pada

gliseraldehida.

CH O

C

CH2OH

H OH

CH O

C

CH2OH

HO H

CH O

C

CH2OH

HO H

L-gliseraldehidaD-glyceraldehyde

L-gliseraldehida

CH O

C

CH2OH

H OH

D-gliseraldehida

Penampilan dalambentuk gambar

bagian bawah disebut

Proyeksi Fischer.



PENAMAAN GULA

Gula dengan atom C

asimetrik lebih dari 1,

notasi D atau L

ditentukan oleh atom C

asimetrik terjauh dari

gugus aldehida atau

keto.

Gula yang ditemui di

alam adalah dalam

bentuk isomer D.

O H O H

C C

H –

C –

OH HO –

C –

H

HO – C – H H – C – OH

H – C – OH HO – C – H

H – C – OH HO – C – H

CH2OH CH2OH

D-glukosa L-glukosa



Gula dalam bentuk D

merupakan bayangan

cermin dari gula dalam

bentuk L.O H O H

C C

H – C – OH HO – C – H

HO – C – H H – C – OH

H – C – OH HO – C – H

H – C – OH HO – C – H

CH2

OH CH2

OH

D-glukosa L-glukosa

Stereoisomers ?lainnya

Jumlah stereoisomer

adalah 2n, dengan n

adalah jumlah atom C

pusat asimetrik.

Aldosa dengan 6-C

memiliki 4 pusat

asimetrik, oleh karenanya

memiliki 16 stereoisomer

(8 gula berbentuk D dan 8

gula berbentuk L).



STRUKTUR PIRAN DAN FURAN D-GLUKOSA



PEMBENTUKAN HEMIASETAL & HEMIKETAL

Aldehida dapatbereaksi

dengan alkohol

membentukhemiasetal.

Keton dapat

bereaksidengan alkoholmembentuk

hemiketal.

C

R

R'

O

keton

aldehida

C

H

R

O

hemiasetal

O C

H

R

OHR'

alkohol

R' OH

hemiketal

O C

R

R'

OH" R

+

+ " R OH

alkohol



Pentosa dan heksosa

dapat membentuk

struktur siklik melalui

reaksi gugus ketonatau aldehida dengan

gugus OH dari atom C

asimetrik terjauh.

Glukosa membentuk

hemiasetal intra-

molekular sebagai

hasil reaksi aldehida

dari C1 & OH dari

atom C5, dinamakancincin piranosa.

Penampilan dalam bentuk gula siklik disebut proyeksi Haworth.

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

H H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

H

OH

a-D-glukosa b-D-glukosa

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

H

CHO

C OH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

1

5

2

3

4

6

D-glukosa

(bentuk linier)



Fruktosa dapat membentuk

Cincin piranosa, melalui reaksi antara gugus keto

atom C2 dengan OH dari C6.

Cincin furanosa, melalui reaksi antara gugus keto

atom C2 dengan OH dari C5.

CH2OH

C O

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

HOH2C

OH

CH2OH

H

OH H

H HO

O

1

6

5

4

3

2

6

5

4 3

2

1

D-fruktosa(linear) a-D-fruktofuranosa



Pembentukan cincin siklik glukosa menghasilkan pusat

asimetrik baru pada atom C1. Kedua stereoisomer disebut

anomer, a & b.

Proyeksi Haworth menunjukkan bentuk cincin dari gula dengan

perbedaan pada posisi OH di C1 anomerik :

a (OH di bawah struktur cincin)

b (OH di atas struktur cincin).

H O

OH

H

OHH

OH

C H2OH

H

a-D-glukosa

OH

H H O

OH

H

OHH

OH

C H2OH

H

H

OH

b-D-glukosa

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2



Karena sifat ikatan karbon yang berbentuk

tetrahedral, gula piranosa membentuk konfigurasi

“kursi" atau “perahu", tergantung dari gulanya.

Penggambaran konfigurasi kursi dari glukopiranosa di

atas lebih tepat dibandingkan dengan proyeksi

Haworth.

O

H

HO

H

HO

H

OH

OHHH

OH

O

H

HO

H

HO

H

H

OHHOH

OH

a-D-glukopiranosa b-D-glukopiranosa

1

6

5

4

32



TURUNAN GULA

Gula alkohol – tidak memiliki gugus aldehida atau ketone;

misalnya ribitol.

CH2OH

C

C

C

CH2OH

H OH

H OH

H OH

D-ribitol

COOH

C

C

C

C

H OH

HO H

H OH

Asam D-glukonat Asam D-gluk Oronat

CH2OH

OHH

CH O

C

C

C

C

H OH

HO H

H OH

COOH

OHH



OKSIDASI GULA ALDEHIDA

C

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-glucose

OH

Oksidator

Asam D-glukonat

COOH

C

C

C

C

H OH

HO H

H OH

CH2O H

OHH



APAKAH SEMUA MONOSAKARIDA GULA

PEREDUKSI

Gula yang dapat dioksidasi adalah senyawa

pereduksi. Gula yang demikian disebut sebagai

gula pereduksi.gu

la pereduksi.

Senyawa yang sering digunakan sebagai

pengoksidasi adalah ion Cu

+2

, yang berwarna biru

cerah, yang akan tereduksi menjadi ion Cu

+

, yang

berwarna merah kusam. Hal ini menjadi dasar

bagi pengujian Benedict yang digunakan untuk

menentukan keberadaan glukosa dalam urin,

suatu pengujian bagi diagnosa diabetes.



OKSIDASI GULA ALDEHIDA

Glukosa + Cu

++

Gluconic acid + Cu2O endapan merah

Glukosa + O2

Asam glukonat + H2O2

(H2O2 nya diukur)

Glukosa + ATP

Glukosa-6-P + ADP (G-6-Pnya diukur)

panas & alk . pH

glukosa oksidase

heksokinase



TURUNAN GULA

Gula amino - gugus amino menggantikan gugus

hidroksil. Sebagai contoh glukosamina.

Gugus amino dapat mengalami asetilasi, seperti pada

-asetilglukosamina.

H O

OH

H

OH

H

NH 2H

OH

CH2OH

H

a-D-glukosamina

H O

OH

H

OH

H

NH

OH

CH2OH

H

a-D- N -asetilglukosamina

C CH 3

O

H



IKATAN GLIKOSIDA

Gugus hidroksil anomerik dan gugus hidroksil gula atau senyawa

yang lain dapat membentuk ikatan yang disebut ikatan glikosidadengan membebaskan air :

R-OH + HO-R' R-O-R' + H2O

Misalnya methanol bereaksi dengan gugus OH anomerik dari

glukosa membentuk metil glukosida (metil-glukopiranosa).

O

H

HO

H

HO

H

OH

OHHH

OH

a-D-glukopiranosa

O

H

HO

H

HO

H

OCH3

OHHH

OH

Metil-a-D-glukopiranosa

CH3- OH+

metanol

H2O



H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O H

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

HH

1

23

5

4

6

1

23

4

5

6

maltose

Disakarida (Maltosa)

Maltosa, produk pemecahan pati (oleh amilase), adalahdisakarida dgn ikatan glikosida a(1 4) antara C1 - C4OH dari 2 glukosa.

Nama lain? a-D-glukopiranosil-(1 4)--D-

glukopiranosa.

D



DISAKARIDA (SELOBIOSA)

Cellobiose, merupakan produk pemecahan selulosa (oleh

selulase) terdiri dari dua molekul glukosa yang

dihubungkan melalui ikatan glikosida b(1 4) seperti zig-zag

Nama lain? b-D-glukopiranosil-(1 4)--D-glukopiranosa

Merupakan gula pereduksi? Mengapa?

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O OH

H

H

OHH

OH

CH2OH

H

H

H

O1

23

4

5

6

1

23

4

5

6

cellobiose



SELOBIOSA



LAKTOSA

Laktosa, gula susu terdiri dari galactosa &

glucosa, dgn ikatan glikosida b(14) dari OHanomer galactosa.

Disebut b-D-galactopiranosil(1 4)-a-D-

glukopiranosa. Gula pereduksi?.



SUKROSA

Sukrosa, merupakan gula tebu, memiliki ikatanglikosida dari hidroksil anomer dari glukosa& fruktosa.

Karena atom karbon anomer kedua unit monosakaridasaling berikatan dg OH glukosa konf a (O di bawahbidang), ikatannya a(12). Bukan gula pereduksi.

Nama lain : a-D-glukopiranosil-(12)-b-D-

fruktopiranosa.



POLISAKARIDA

Homopolisakarida : terdiri dari satu jenis monomer

pembangun. Pati,glikogen,selulosa,kitin,inulind ll).

Heteropolisakarida : terdiri lebih dari satu jenis

monomer pembangun. Gum arab,zat gol. Darah)

Pati : terdapat pada tumbuhan, terdiri dari amilosa

dan amilopektin, merupakan polimer glucosa.

Amylose merupakan polimer glukosa dg ikatan a(14)

dan struktur helix.

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O H

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

HH H O

OH

OHH

OH

CH2OH

HH H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

HH O

OH

OHH

OH

CH2OH

H

O

H

1

6

5

4

3

1

2

amylose



H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O H

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

HH H O

O

H

OHH

OH

CH2

H

H H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

HH O

O

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

H

O

1 4

6

H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

H H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

H

O

1

OH

3

4

5

2

amylopectin

Amylopectin merupakan polimer glukosa dgn ikatan

a(14) dan memiliki titik cabang yaitu ikatan a(16)..

Percabangan menghasilkan struktur yang kompak danmenguntungkan sehingga memungkinkan pemecahanreaksi enzimatik dapat terjadi.

Pati dgn I2 menghasilkan warna biru tua,hilang dg

pemanasan, muncul pada pendinginan



STRUKTUR SPIRAL PATI



Glikogen, merupakan polimer glukosa yang terdapat

pada hewan, dgn struktur yang serupa dgn

amilopektin tetapi memiliki titik cabang ikatan

a(16) lebih banyak.

Glikogen mudah terhidrolisis dgn melepas glukosanya

terutama pada saat otot bekerja keras (Glikogenolisis).

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O H

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

HH H O

O

H

OHH

OH

CH2

H

H H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

HH O

O

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

H

O

1 4

6

H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

H H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

H

O

1

OH

3

4

5

2

glycogen



STRUKTUR GLIKOGEN



GLIKOGEN DAN PATI



HIDROLISIS PATI

Dengan asam kuat dan pemanasan glukosa

Dengan enzim

amilase glukosa, maltosa, dextrin.

Memotong ik. a(14)

alfa glukosidasemenghidrolisis ikatan

a(16)

o Cara membedakan pati dengan dextrin?

o Bagaimana memantau proses hidrolisis?

uji iod dan Benedict

CH OH CH OH CH OH CH OHCH OH6



Selulosa, bagian terbesar dari dinding sel tanaman,terdiri dari rantai lurus panjang dari glukosa dgn ikatan

b(14).

Terdapat ikatan hidrogen intra dan antar rantai serta

cellulose

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

H H O

O H

OHH

OH

CH2OH

H

H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

H

OHH O

O H

OHH

OH

CH2OH

HO

H H H H

1

6

5

4

3

1

2

Interaksi van der Waalsinteractions, shg struktur

selulosa kompak danpadat

Schematic of arrangement of

cellulose chains in a microfibril.



SERAT SELULOSA



IDENTIFIKASI KARBOHIDRAT

Uji Molish

Untuk menguji ada tidaknya karbohidratsecara umum, positif ditandai dgterbentuknya cincin warna ungu,

merupakan senyawa kompleks hasil reaksikondensasi furfural atau turunannya dg alfanaphthol. Furfura atau turunannya adalahhasil dehidrasi monosakarida.

Bagaimana terbentuknya furfural daripentosa (arabinosa)?







Uji Benedict

uji gula pereduksi, mengandung CuSO4,Na2CO3 dan Na Sitrat. Reaksi positif bila

terbentuk endapan merah bata.

Contoh gula pereduksi dan non pereduksi?

o Uji Barfoed

uji untuk membedakan monosakarida dandisakarida, mengandung Cu acetat dan asam

asetat glasial. Monosakarida bereaksi lebihcepat dibandingkan disakarida pereduksi dgmembentuk endapan merah bata.




Uji Seliwanof

spesifik untuk karbohidrat golongan ketosa.

reaksi positif membentuk warna merah

hasil kondensasi hidroksimetil furfural (dr

dehidrasi karbohidrat dg HCl) dgn

resorsinol.




Uji Tauber

uji yang spesifik untuk jenis pentosa.

Benzidin 2 % dalam asam asetat glasial.

Reaksi positif merah cherry.

Uji Bial sama

Reksi positif bila membentuk warna biru

hijau dari reaksi kondensasi furfural dengan

orsinol (3,5-dihidroksi benzen) dan dengan

adanya ion-ion feri.




Uji asam mukat

uji spesifik untuk galaktosa danlaktosa.Galaktosa dioksidasi dgn HNO3

membentuk kristal asam mukat /asamdikarboksilat yang tidak larut (kristal).

Uji osazon

Aldosa, ketosa,gula pereduksi dapatmembentuk kristal osazon dengan fenilhidrazin.

Fenilhidrazin bereaksi dengan gugus karbohil gulamembentuk fenilhidrazon, yang selanjutnyabereaksi lebih lanjut dengan molekul Fenilhidrazinmembentuk osazon.







Hyaluronate is a glycosaminoglycan with a repeating

disaccharide consisting of 2 glucose derivatives,glucuronate (glucuronic acid) & N-acetyl-glucosamine.

The glycosidic linkages are b(13) & b(14).

H O

H

H

OHH

OH

COO-

H

H O

OH H

H

NHCOCH3H

CH2OH

H

OO

D-glucuronate

O

1

23

4

5

61

23

4

5

6

N -acetyl-D-glucosamine

hyaluronate



Proteoglycans

are glycosaminoglycans that are

covalently linked to specific core proteins.Some proteoglycans of the extracellular matrix in turn

link non-covalently to hyaluronate via protein domains

calledlink modules

.

H O

H

H

OHH

OH

COO-

H

H O

OH H

H

NHCOCH3H

CH2OH

H

OO

D-glucuronate

O

1

23

4

5

61

23

4

5

6


hyaluronate

CH2OHl



For example, in cartilage multiple copies of theaggrecan proteoglycan bind to an extended hyaluronatebackbone to form a large complex.

Versican, another proteoglycan that binds tohyaluronate, is in the extracellular matrix of looseconnective tissues.

See web sites on aggrecan and aggrecan plus versican.

H O

H

H

OHH

OH

COO-

H

H O

OH H

H

NHCOCH3H

2

H

OO

D-glucuronate

O

1

23

4

5

61

23

4

5

6


hyaluronate

iduronate-2-sulfate N-sulfo-glucosamine-6-sulfate

http://www.cmb.lu.se/ctb/html/Aggrecan.htm

http://www.glycoforum.gr.jp/science/word/proteoglycan/PGA03E.html





http://www.cmb.lu.se/ctb/html/Aggrecan.htm



Heparan sulfate is initially synthesized on a membrane-embedded core protein as a polymer of alternating

-acetylglucosamine and glucuronate residues.

Later, in segments of the polymer, glucuronateresidues may be converted to the sulfated sugariduronic acid, while N-acetylglucosamine residues maybe deacetylated and/or sulfated.

H O

H

OSO3-

H

OH

H

COO-

O H

H

NHSO3-

H

OH

CH2OSO3-

H

H

H

O

O

heparin or heparan sulfate - examples of residues

iduronate 2 sulfate N sulfo glucosamine 6 sulfate

PDB 1RID



Heparin, a soluble glycosaminoglycan

found in granules of mast cells, has a

structure similar to that of heparansulfates, but is more highly sulfated.

When released into the blood, it

inhibits clot formation by interacting

with the protein antithrombin.

Heparin has an extended helical

conformation.

heparin: (IDS-SGN)5

C O N S

Charge repulsion by the many negatively chargedgroups may contribute to this conformation.

Heparin shown has 10 residues, alternating IDS

(iduronate-2-sulfate) & SGN (N-sulfo-glucosamine-6-



Some cell surface heparan sulfate

glycosaminoglycans remain covalently linked to core

proteins embedded in the plasma membrane.

Proteins involved in signaling & adhesion at the cell

surface recognize and bind segments of heparan

sulfate chains having particular patterns of sulfation.

heparan sulfateglycosaminoglycan

cytosol

core protein

transmembranea-helix



O-linked oligosaccharide

chains of glycoproteins vary

in complexity.

They link to a protein via a glycosidic bond between asugar residue & a serine or threonine OH.

O-linked oligosaccharides have roles in recognition,

interaction, and enzyme regulation.

H O

OH

O

H

HNH

OH

CH2OH

H

C CH3

O

b-D- N

-acetylglucosamine

CH2 CH

C

NH

O

H

serineresidue

Oligosaccharides

that are covalentlyattached toproteins or tomembrane lipids

may be linear orbranched chains.



H O

OH

O

H

HNH

OH

CH2OH

H

C CH3

O

b-D- N -acetylglucosamine

CH2 CH

C

NH

O

H

serine

residue

N -acetylglucosamine (GlcNAc) is a common O-linkedglycosylation of protein serine or threonine residues.

Many cellular proteins, including enzymes & transcription

factors, are regulated by reversible GlcNAc attachment.Often attachment of GlcNAc to a protein OH alternates withphosphorylation, with these 2 modifications having oppositeregulatory effects (stimulation or inhibition).

CH2OH O HN



-linked oligosaccharides of glycoproteins tend to be

complex and branched. First -acetylglucosamine is linked

to a protein via the side-chain N of an asparagine residue

in a particular 3-amino acid sequence.

H O

OH

HN

H

H

HNH

OH

CH2OH

H

C CH3

O

C CH2 CH

O HN

C

HN

O

HC

C

HN

HC

R

O

C

R

O

Asn

X

Ser or Thr N-acetylglucosamine

Initial sugar in N -linked

glycoprotein oligosaccharide

NAN NAN NAN



Additional monosaccharides are added, and the N-linked

oligosaccharide chain is modified by removal and addition of

residues, to yield a characteristic branched structure.

NAN

Gal

NAG

Man

NAG

Gal

NAN

Man

Man

NAG

Gal

NAN

NAG

NAG

Asn

Fuc

N -linked oligosaccharide

Key:

NAN = N-acetylneuraminate

Gal = galactoseNAG = N-acetylglucosamine

Man = mannoseFuc = fucose



Many proteins secreted by cells have attached N-linked

oligosaccharide chains.

Genetic diseases have been attributed to deficiency of

particular enzymes involved in synthesizing or modifying

oligosaccharide chains of these glycoproteins.

Such diseases, and gene knockout studies in mice, have

been used to define pathways of modification of

oligosaccharide chains of glycoproteins and glycolipids.

Carbohydrate chains of plasma membrane glycoproteins

and glycolipids usually face the outside of the cell.They have roles in cell-cell interaction and signaling , and in

forming a protective layer on the surface of some cells.



Lectins

are glycoproteins that recognize and bind tospecific oligosaccharides. A few examples:

Concanavalin A and wheat germ agglutinin areplant lectins that have been useful research

tools.

Mannan-binding lectin (MBL) is a glycoproteinfound in blood plasma.

It associates with cell surface carbohydrates ofdisease-causing microorganisms, promotingphagocytosis of these organisms as part of theimmune response.

l ti



A cleavage site just outside the transmembrane a-

helix provides a mechanism for regulated release ofsome lectins from the cell surface.

A cytosolic domain participates in regulatedinteraction with the actin cytoskeleton.

transmembrane

a-helix

lectin domainselectin

cytoskeleton binding domain

cytosol

outside

Selectins are integralproteins of mammaliancell plasma membraneswith roles in cell-cellrecognition & binding.

A lectin-like domain is at

the end of an extracellularsegment that extends outfrom the cell surface.

Documents

Karbohidrat TA