karbohidrat

MATERI  KULIAH  BIOKIMIA

KARBOHIDRAT

    

NAMA  : RULI FAJAR AFRIANTO

NIM  : 125050100111021

KELAS  : A

FAKULTAS PETERNAKAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2012/2013

KARBOHIDRAT

A.  Pengertian Karbohidrat

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. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur). Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.

Secara biokimia, karbohidrat adalah senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Terdiri atas unsur C, H, O dengan perbandingan 1 atom C, 2 atom H, 1 atom O. karbohidrat banyak terdapat pada tumbuhan dan binatang yang berperan struktural & metabolik. sedangkan pada tumbuhan untuk sintesis CO2 + H2O yang akan menghasilkan amilum / selulosa, melalui proses fotosintesis, sedangkan Binatang tidak dapat menghasilkan karbohidrat sehingga tergantung tumbuhan. sehingga tergantung dari tumbuhan. karbohidrat merupakan sumber energi dan cadangan energi, yang melalui proses metabolisme.

Karbohidrat mempunyai beberapa fungsi bagi tubuh antara lain sebagai berikut:

a. Sumber energi utama dan tidak dapat diganti dengan sumber energi yang lain pada    beberapa organ, yaitu otak, lensa mata, dan sel saraf.
b. Menjaga keseimbangan asam dan basa dalam tubuh.
c. Membantu proses penyerapan kalsium.
d. Bahan pembentuk senyawa kimia yang lain, misalnya lemak dan protein.
e. Berperan penting dalam penurunan sifat, misalnya karbohidrat dengan atom C lima buah merupakan komponen asam nukleat (DNA, RNA).

Penyusun Karbohidrat

Jika diuraikan, ternyata karbohidrat hanya terdiri dari 3 unsur, yaitu karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Senyawa yang termasuk karbohidrat sangat banyak mulai dari senyawa sederhana hingga senyawa dengan berat molekul 500.000 atau lebih.

Makanan yang Mengandung Karbohidrat

Karbohidrat mempunyai fungsi yang sangat penting yaitu sebagai sumber energi utama bagi tubuh. Dengan mengonsumsi karbohidrat yang cukup kita bisa memperoleh energi untuk melakukan berbagai aktivitas sehari-hari. Oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan karbohidrat maka kita harus mengonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat

Banyak sekali makanan yang kita makan sehari hari adalah suber karbohidrat seperti : nasi/ beras,singkong, umbi-umbian, gandum, sagu, jagung, kentang, dan beberapa buah-buahan lainnya, dll.

Rumus umum karbohidrat yaitu Cn(H2O)m, sedangkan yang paling banyak kita kenal yaitu glukosa : C6H12O6, sukrosa : C12H22O11, sellulosa : (C6H10O5)n

B.  Klasifikasi Karbohidrat

Sebagai suatu molekul polimer seperti protein dan asam nukleat, maka karbohidrat dapat juga digolongkan berdasarkan jumlah monomer penyusunnya. Ada tiga jenis karbohidrat berdasarkan penggolongan ini yaitu: Monosakarida, disakarida (oligosakarida), dan polisakarida.

1. Monosakarida

Monosakarida, adalah senyawa karbohidrat yang paling sederhana yang tidak dapat dihidrolisis lagi. Umumnya senyawa ini adalah aldehida atau keton yang mempunyai dua atau lebih gugus hidroksil. Beberapa molekul karbohidrat juga mengandung unsur nitrogen dan sulfur. Rumus kimia empiris karbohidrat adalah (CH₂O)_n dimana n = 3 atau lebih. Jika gugus karbonil pada ujung rantai monosakarida adalah turunan aldehida, maka monosakarida ini disebut aldosa. Dan bila gugusnya merupakan turunan keton maka monosakarida tersebut dinamakan ketosa. Monosakarida yang paling kecil n = 3 adalah gliseraldehida dan dihidroksiaseton. Gliseraldehida adalah monosakarida sederhana yang mengandung gugus aldosa . Sedangkan dihidroksiaseton adalah monosakarida sederhana yang mengandung gugus ketosa .Aldosa dengan 4, 5, 6, dan 7 atom karbon disebut tetrosa, pentosa, heksosa, dan pentosa. Dua heksosa yang umum adalah D-glukosa (aldosa) dan D- fruktosa (ketosa).

Berikut adalah contoh monosakarida :

Triosa (C3)      : Gliserosa, Gliseraldehid, dan Dihidroksi aseton
Tetrosa (C4)   : threosa, Eritrosa, dan xylulosa
Pentosa(C5)                : Lyxosa, Xilosa, Arabinosa, Ribosa, dan Ribulosa
Hexosa(C6)    : Galaktosa, Glukosa, Mannosa, dan fruktosa
Heptosa (C7)   : Sedoheptulosa

Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 6-rantai atau cincin karbon. Atom-atom hidrogen dan oksigen terikat pada rantai atau cincin ini secara terpisah atau sebagai gugus hidroksil (OH). Ada tiga jenis heksosa yang penting dalam ilmu gizi, yaitu glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga macam monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen

Glukosa

Glukosa dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Tubuh hanya dapat menggunakan glukosa dalam bentuk D. glukosa murni yang ada di pasar biasanya diperoleh dari hasil olahan pati. Glukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi. Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi. Dalam keadaan normal sistem saraf pusat hanya dapat menggunakan glukosa sebagai sumber energi. Glikosa dalam bentuk bebas hanya terdapat dalam jumlah terbatas dalam bahan makanan. Glukosa dapat dimanfaatkan untuk diet tinggi energi. Tingkat kemanisan glukosa hanya separuh dari sukrosa, sehingga dapat digunakan lebih banyak untuk tingkat kemanisan yang sama.

Fruktosa

Fruktosa dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis. Fruktosa mempunyai rumus kimia ang sama dengan glukosa, CHO, namun strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosa merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis. Gula ini terutama terdapat dalam madu bersama glukosa, dalam buah, nektar bunga, dan juga didalam sayur. Sepertiga dari gula madu madu terdiri atas fruktosa. Fruktosa dapat diolah dari pati dan digunakan secara komersial sebagai pemanis. Minuman ringanbanyak menggunakan sirup jagung-tinggi-fruktosa sebagai bahan pemanis. Di dalam tubuh, fruktosa meupakan hasil pencernaan sakarosa.

Galaktosa

Galaktosa tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.
Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di i\Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.

Pentosa

Pentosa merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi. Ribosa dan deoksiribosa merupakan bagian asam nukleat dalam inti sel. Karena dapat disintesis oleh semua hewan, ribosa dan deoksiribosa tidak merupakan zat gizi esensial.

2. Disakarida

Karbohidrat yang terbentuk dari dua sampai sepuluh monosakarida digolongkan dalam kelompok oligosakarida. Termasuk kelompok ini adalah disakarida, trisakarida dan seterusnya sesuai dengan jumlah satuan monosakaridanya. Disakarida terdiri dari dua monosakarida yang terikat dengan 0-glikosidik. Tiga senyawa disakarida utama yang penting dan melimpah ruah dialam adalah sukrosa, laktosa dan maltosa. Ketiga senyawa ini memiliki rumus molekul yang sama (C₁₂H₂₂O₁₁) tetapi struktur molekul berbeda.

Sukrosa atau sakarosa

Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dari kedua macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi. Gula merah yang banyak digunakan di indonesia dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui proses penyulingan tidak sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran, dan madu. Bila dicernakan atau dihidrolisis, sukrosa pecah menjadi satu unit glukosa dan satu unit fruktosa. Pada pembuatan sirup sebagian sukrosa (gula pasir) akan terurai menjadi glukosa dan fruktosa, yang disebut gula invert. Gula invert secara alami terdapat di dalam madu dan rasanya lebih manis daripada sukrosa.

Maltosa (gula malt)

Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltosa terbentuk pada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan bila benih atau bijian berkecambah dan di dalam usus manusia pada pencernaan pati. Dalam proses berkecambah pati yang terdapat dalam padi-padian pecah menjadi maltosa, untuk kemudian diuraikan menjadi unit-unit glukosa tunggal sebagai makanan bagi benih ang sedang tumbuh. Produksi bir terjadi bila maltosa difermentasi menjadi alkohol. Bila dicernakan atau dihidrolisis, maltosa pecah menjadi dua unit glukosa.

Laktosa (gula susu)

Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kadar laktosa pada susu sapi adalah 6,8 gram per 100 ml, sedangkan pada air susu ibu (ASI) 4,8 gram per 100 ml. banyak orang, terutama yang berkulit berwarna (termasuk orang indonesia) tidak tahan tehadap susu sapi, karena kekurangan enzim laktase yang dibentuk di dalam dinding usus dan diperlukan untuk pemecahan laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorganisme yang tumbuh, yang menybabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua. Laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.

Trehalosa
Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai gula ja-mur. Sebanyak 15% bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa juga terdapat dalam serangga.

3. Oligosakarida
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 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 besar di dalam usus besar difermentasi.

Karbohidrat kompleks
Karbohidrat kompleks terdiri atas :
Polisakarida yang terdiri atas lebih dari 2 ikatan monosakarida
Serat yang dinamakan juga polisakarida nonpati

4.  Polisakarida

Polisakarida merupakan karbohidrat bentuk polimer dari satuan monosakarida yang sangat panjang. Polisakarida berfungsi sebagai : bahan bangunan, bahan makanan, dan sebagai zat spesifik. Contoh polisakarida adalah selulosa, pati (amilum), asam hialuronik, glikogen dan lain sebagainya.

 Macam-macam polisarida : 

1. AMILUM/TEPUNG 
rantai a-glikosidik (glukosa)n : glukosan/glukan  Amilosa (15 – 20%) : helix, tidak bercabang 

Amilopektin (80 – 85%) : bercabang 

Terdiri dari 24 – 30 residu glukosa, 

Simpanan karbohidrat pada tumbuhan, 

Tes Iod : biru 

ikatan C1-4 : lurus 

ikatan C1-6 : titik percabangan 

2. GLIKOGEN   

Simpanan polisakarida binatang 

Glukosan (rantai a) - Rantai cabang banyak 

Iod tes : merah 

3. INULIN   

pati pada akar/umbi tumbuhan tertentu, 

             Fruktosan      

Larut air hangat 

Dapat menentukan kecepatan filtrasi glomeruli. 

Tes Iod negatif 

4. DEKSTRIN  dari hidrolisis pati


5. SELULOSA   (serat tumbuhan) 

Konstituen utama framework tumbuhan 

tidak larut air - terdiri dari unit b 

Tidak dapat dicerna mamalia (enzim untuk memecah ikatan beta tidak ada) - Usus ruminantia, herbivora ada mikroorganisme dapat memecah ikatan beta : selulosa dapat sebagai sumber karbohidrat. 

6. KHITIN 

polisakarida invertebrata 

7. GLIKOSAMINOGLIKAN 

karbohidrat kompleks 

merupakan (+asam uronat, amina) 

penyusun jaringan misalnya tulang, elastin, kolagen 

Contoh : asam hialuronat, chondroitin sulfat 

8. GLIKOPROTEIN 

 di cairan tubuh dan jaringan 

terdapat di membran sel 

merupa            kan Protein + karbohidrat 

C.  Metabolisme Karbohidrat

Berikut Penjelasan Singkat langkah-langkah dalam metabolisme karbohidrat

1.GLIKOLISIS yaitu: dimana glukosa dimetabolisme menjadi piruvat (aerob)  menghasilkan energi (8 ATP)atau laktat (anerob)menghasilkan (2 ATP).
selanjutnya Asetil-KoA --> siklus Krebs --> fosforilasi oksidatif --> rantai respirasi --> CO2 + H2O (30 ATP.
2. GLIKOGENESIS yaitu: proses perubahan glukosa menjadi glikogen. Di Hepar/hati berfungsi: untuk mempertahankan kadar gula darah. sedangkan di Otot bertujuan: kepentingan otot sendiri dalam membutuhkan energi.
3. GLIKOGENOLISIS yaitu : proses perubahan glikogen menjadi glukosa. atau kebalikan dari GLIKOGENESIS.
4. JALUR PENTOSA FOSFAT yaitu : hasil ribosa untuk sintesis nukleotida, asam nukleat dan equivalent pereduksi (NADPH) (biosintesis asam lemak dan lainnya.)
5. GLUKONEOGENESIS : senyawa non-karbohidrat (piruvat, asam laktat, gliserol, asam amino glukogenik) menjadi --> glukosa.
6. TRIOSA FOSFAT yaitu: bagian gliseol dari TAG (lemak)
7. PIRUVAT & SENYAWA ANTARA SIKLUS KREBS : untuk sintesis asam amino --> Asetil-KoA --> untuk sintesis asam lemak & kolesterol --> steroid