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