Makalah Karbohidrat

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 .     Latar Belakang

          Karbohidrat merupakan salah satu makromolekul penting yang dibutuhkanoleh manusia.Karbohidrat dalam bentuk gula dan pati melambangkan bagian utamakalori total yang dikonsumsi manusia dan kebanyakan hewan.Karbohidrat juga merupakan pusat metabolisme tanaman hijau dan organisme fotosintetik lainnya yang menggunakan energi cahaya untuk melakukan sintesa karbohidrat dari CO2dan H2O (Lehninger 1982).

          Zat gizi ini banyak dimiliki dalam beberapa jenis bahan makanan sebagai komponen utamanya. Oleh karena itu, bukan hal yang sulit untuk dapat menemukan bahan menu utama setiap hidangan ini.Karbohidrat dapat diperoleh dari banyak jenis pangan, misalnya serealia, umbi-umbian, buah, dll. Di Indonesia, padi merupakan sumber karbohidrat yang dijadikan sebagai makanan pokok yang masih belum tergantikan. Hal itulah yang mendasari pentingnya pengetahuan mengenai karbohidrat yang sangat kompleks ini.

1.2 .     Perumusan Masalah

  

Dari persoalan di atas, rumusan masalahnya adalah:

a.    Apa karbohidrat dan fungsinya itu?

b.    Apa macam karbohidrat?

c.    Apa kegunaan karbohidrat?

1.3.    Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:

a.    Mengetahui apa yang disebut dengan karbohidrat

b.    Mengetahui macam-macam karbohidrat

c.    Mengetahui berbagai kegunaan dari karbohidrat

BAB  II

PEMBAHASAN 

 2.1.     Definisi  Karbohidrat

          Karbohidrat berasal dari kata karbon dan hidrat sehingga disebut hidrat darikarbon.

Karbohidrat memiliki rumus umum Cn(H2O)m (yang  pada umumnya harga n =harga m)

          Karbohidrat merupakan kelompok besar senyawa polihidroksildehida dan polihidroksiketon atau senyawa-senyawa yang dapat dihidrolisis menjadi polihidroksialdehida atau polihidroksiketon (Wahyudi,dkk., 2003:94).

          Karbohidratterususun atas dua sampai delapan monosakarida yang dikenal sebagai oligosakarida.Karbohidrat memiliki rumus struktur dari Fisher dan Haworth. Struktur Fisher merupakan struktur rantai terbuka sedangkan struktur Haworth merupakan struktur tertutup (siklik). Misalnya untuk glukosa yang memiliki rumus molekul C6H12O6.

          Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka pendek (gula merupakan sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan manusia). Fungsi lainnya adalah sebagai komponen structural sel.

          Pembentukan rantai karbonidrat menggunakan ikatan glikosida. Berdasarkan lokasi gugus –C=O monosakarida digolongkan menjadi 2 yaitu:

a.        Aldosa (berupa aldehid)

b.        Ketosa (berupa keton)

            

(Klasifikasi karbohidrat menurut jumlah atom C)

2.2.    Macam – Macam Karbohidrat

          Karbohidrat terdapat dalam berbagai golongan. Berdasarkan jumlah unit monosakarida penyusunnya, terdapat tiga kelompok penting yaitu:

a.        Monosakarida

b.        Oligosakarida dan

c.         Polisakarida

.

a.             Monosakarida

         Monosakarida merupakan karbohidrat sederhana terdiri atas satu unit polihidroksi aldehida atau keton. Monosakarida adalah ribose yang tidak dapat dihidrolisis dan tidak kehilangan sifat gulanya. Contoh dari monosakarida adalah ribosa, arabinosa, fruktosa, glukosa, dan lainnya. Golongan monosakarida ini biasanya dikelompokkan dalam triosa, tetrafosfat, pentosaheksosa,dan heptosa.

         Monosakarida merupakan senyawa pereduksi karena akan segera mereduksi senyawa – senyawa pengoksidasi seperti ferisianida, hidrogen peroksida, atau ion kupri(Cu2+). Pada reaksi seperti ini, gula dioksidasi pada gugus karbonil dan senyawa pengoksidasi menjadi tereduksi. Sifat ini berguna dalam analisis gula.

         Dengan mengukur jumlah dari senyawa pengoksidasi yang tereduksi oleh suatu larutan gula tertentu, dapat dilakukan pendugaan konsentrasi gula. Dengan cara ini, darah dan air seni dapat dianalisa kandungan gulanya pada diagnosa diabetes mellitus. Penyakit inimenunjukkan tingkat gula darah yang tinggi dan pengeluaran gula pada air seni yang berlebih (Lehninger 1982).

         Monosakarida penting yaitu glukosa, galaktosa dan fruktosa. Glukosa merupakan bahan bakar utama bagi kebanyakan mahkluk hidup. Pada hewan, glukosa merupakan sumber energi utama untuk sel otak dan sel lainnya yang hanya sedikit atau tidak memiliki mitokondria, seperti sel darah merah. Sel yang pasokanoksigennya terbatas juga memerlukan glukosa dalam jumlah besar sebagai sumber energinya, misalnya sel pada bola mata (Roswiem Anna,et alI 2006).

         Di dalam tubuh manusia, sejumlah glukosa diubah menjadi glikogen dan disimpan di hati dan di otot untuk cadangan energi.Galaktosa merupakan aldoheksosa yang tidak terdapat bebas di alam. Galaktosa berperan penting sebagai penyusun membran sel otak dan sistem saraf, terutamadibutuhkan untuk membuat beberapa fosfolipid, peptidoglikan, dan glikoprotein tertentu, dan laktosa pada kelenjar kambing. Galaktosa sudah terdapat di dalamtubuh, sehingga jika tidak ada pasokan dari luar, tubuh tinggal mensintesisnya dariglukosa-1-fosfat dengan bantuan enzim epimerase.

         Galaktosemia merupakan suatu gangguan genetik yang menyebabkan tidak adanya enzim yang diperlukan untuk mengubah galaktosa menjadi glukosa sehingga terjadi akumulasi galaktosa, galaktosa-1-fosfat, dan galaktitol dalam darah dan jaringan yang dapat menimbulkan katarak, retardasi mental, dan sirosis hati. Fruktosa digunakan untuk diet karena mempunyai kemanisan dua kali lipat dari sukrosa sehingga jumlah yang digunakan relatif lebih sedikit dan menyebabkan makanan tersebut rendah kalori. Fruktosa akan diubah bentuk isomernya menjadi glukosa setelah memasuki aliran darah. Pada hewan, sejumlah besar sukrosadisentesis di dalam saluran reproduksi jantan untuk digunakan oleh sperma sebagai sumber energi. Fruktosa dapat ditemukan di dalam buah dan madu.

       Karbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa), berupaaldehid (aldosa)   sehingga dinamakan aldotriosa.

D-gliseraldehid (perhatikan bahwa gula ini hanya memiliki 3 atom C  sehingga disebut paling sederhana)

D-glukosa (karbohidrat terpenting dalam diet)

       Glukosa merupakan aldoheksosa, yang sering kita sebut sebagai dekstrosa. Gula anggur ataupun gula darah. Gula ini terbanyak ditemukan dialam.

D-glukosa (perhatikan bahwa glukosa mengalami siklisasi membentuk  struktur cincin)

D-fruktosa (termanis dari semua gula)

       Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa.

D-fruktosa (perhatikan bahwa fruktosa mengalami siklisasi membentuk  struktur cincin)

     D-galaktosa (bagian dari susu)

Gula ini tidak ditemukan tersendiri pada sistem biologis,namun merupakan bagian dari disakarida laktosa

D-galaktosa (perhatikan bahwa galaktosa mengalami siklisasimembentuk struktur cincin)

Perbedaan pokok antara D-glukosa dan D-galaktosa (perhatikan daerahberarsis lingkaran)

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 akanmenjadi deoksiribosa yang merupakan penyusuna kerangka DNA.

D-ribosa (perhatikan gula ini memiliki 5 atom C)

b.             Oligosakarida

         Oligosakarida merupakan karbohidrat yang terdiri atas rantai pendek unit monosakaridayang digabungkan bersama-sama oleh ikatan kovalen dan bila di hidrolisis menghasilkan beberapa monosakarida. Contohnya adalah raffinosa yang dihidrolisis menghasilkan glukosa, fruktosa, galaktosa, sukrosa, dan sebagainya.

           

         Kebanyakan oligisakarida yang mempunyai tiga atau lebih unit monosakarida tidak terdapat secara bebas, tetapi digabungkan sebagai rantai samping polipeptidapadaglikoprotein dan proteoglikan (Lehninger 1982).

         Glikolisis berlangsung didalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses pemecahan glukosa menjadi:

a.     Asam piruvat, pada suasana, pada suasana aerob (tersedia oksigen)

b.     Asam Laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia  oksigen)

       Glikolus merupakan jalur utama metabolism 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:

Secara rinci, tahap-tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut :

(pada setiap tahap lihat dan hubungkan dengan gambar  Lintasan  detail metabolisme karbohidrat)

Penjelasan Gambar Di Atas :

a.         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 kompleksMg-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

    

b.      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

   

c.     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 tahapini 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

  

d.      Fruktosa 1,6-bifosfatdipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat yaitu gliserahdehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat Reaksi inidikatalisir oleh enzim aldolase(fruktosa 1,6-bifosfat aldolase).D-fruktosa 1,6-bifosfatD-gliseraldehid 3-fosfat + dihidroksiasetonfosfa

e.      Gliseraldehid 3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi asetonfosfat dan sebaliknya (reaksi interkonversi). Reaksi bolak-balik inimendapatkan katalisator enzim fosfotriosa isomerase D-gliseraldehid 3-fosfatdihidroksiaseton fosfat

f.    Glikolisis berlangsung melalui oksidasi Gliseraldehid 3-fosfat Menjadi  1,3-bifosfogliserat, dan karena aktivitas enzim fosfo triosaisomerase, senyaw  dihidroksi aseton fosfat juga dioksidasi menjadi1,3-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 bergantungkepada 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 memiliki 3 atom C, dengan demikian terbentuk 2 molekul gula yg masing masing beratom C tiga (triosa). Jika molekul dihidroksi asetofosfat juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, maka dari 1 molekul glukosa pada bagian awal, sampaidengan tahap ini akan menghasilkan 2 x 3P = 6P.(+6P)

g.      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 1,3bifosfogliserat, maka energy yangdihasilkan adalah 2 x 1P = 2P.(+2P)

h.         3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat dengan dikatalisir oleh enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3bifosfogli serat (difosfogliserat, DPG)  merupakan intermediate dalam reaksi ini.3-fosfogliserat↔2-fosfogliserat

i.               2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase. Reaksi ini melibatkan dehidrasi serta endistribusian kembali energi di dalam molekul, menaikkan valensifosfat dari posisi 2 ke status berenergi tinggi. Enolase dihambat oleh fluoride, suatu unsure yang dapat digunakan jika glikolisis di dalam darah perlu dicegah sebelum kadar glukosadarah diperiksa. Enzim ini bergantung pada keberadaan Mg2+atauMn2+2-fosfogliseratfosfoenol piruvat + H2O

j.     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 + ATPCatatan:Karena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvatsehingga total hasil energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P.(+2P)

k.       Jika keadaan bersifat anaerob (tak tersedia oksigen), reoksidasi NADH melalui pemindahan sejumlah unsure ekuivalen pereduksiakan dicegah. Piruvat akan direduksi oleh NADH menjadi laktat. Reaksi inidikatalisir oleh enzim laktat dehidrogenase.Piruvat + NADH + H+L(+)-Laktat + NAD.Dalam keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dan setelahkonversi 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 olehmitokondria untuk oksidasi melalui salah satu dari reaksi ulang alik (shuttle).Kesimpulan:Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci,sbb ;  

Hasil tingkat substrat      : + P .

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

c.              Polisakarida

         Kelompok karbohidrat yang terakhir adalah polisakarida yang merupakan polimer monosakarida yang memiliki bobotmolekul yang tinggi. Bila dihidrolisis akan menghasilkan lebih dari sepuluhmonosakarida. Contohnya adalah amilum, dekstrin, glikogen, selulosa dan lainnya

         Polisakarida merupakan campuran dari molekul dengan berat molekul tinggi. Polisakarida terbagi menjadi dua jenis, yaitu homoplisakarisa dan heteropolisakarida. Homopolisakarisa hanya mengandung satu jenis unit monomer, contohnya pati,glikogen, selulosa, dan kitin.

         Sedangkan heteropolisakarida mengandung dua atau lebih jenis unit monosakarida yang berbeda, contohnya asam hialuronat,glikosaminoglikan, dan murein.Pati merupakan suatu bentuk simpanan glukosa pada tumbuhan yangdidapatkan sebagai granulyang tidak larut dalam beras, gandum, kentang, kacang-kacangan, dan serealia. Pati dibentuk oleh 20% amilosa dan 80% amilopektin. Jika kentang direbus, kandungan amilosanya terekstrak oleh air panas, sehingga terlihatseperti susu. Amilopektin yang tertinggal menjadi bagian utama kandungan pati pada kentang rebus.

         Glikogen merupakan sumber polisakarida utama pada sel hewan, disimpan dihati dan di otot. Glikogen dihidrolisis dalam sel hewan untuk memelihara atau mempertahankan kadar glukosa darah dan menyediakan energi di antara saat makan.Di dalam sel hati, glikogen ditemukan dalam granula besar-besar yang merupakan molekul glikogen bercabang dan berat molekul rata-rata tinggi.

         Selulosa adalah senyawa seperti serabut, liat, ditemukan di dalam dinding sel pelindung tumbuhan, dan merupakan bahan struktural utama dari kayu dantumbuhan. Kitin merupakan selulosa yang hamper murni. Selulosa disusun olehikatan isomer yang berbaris paralel dan berikatan dengan ikatan hidrogen antar gugus ±OH yang berdekatan, menyebabkab struktur yang kaku pada dinding sel kayudan serat yang lebih tahan terhadap hidrolisis daripada pati.

         Struktur dan fungsi kitin hampir sama dengan selulosa, bedanya rantai yangterbentuk tidak tersusun paralel, tetapi tersusun dalam tiga macam bentuk miofibril berikatan hidrogen.Glikosaminoglikan atau mukopolisakarida terdiri dari unit-unit disakarida berulang, masing-masing mengandung aminoheksosa, biasanya

D-glukosamin dan D-galaktosamin

    Beberapa polisakarida penting bagi tubuh kita di antaranya adalah amilum (pati), glikogen dan selulosa.

Amilum / pati + ko3

     Pati merupakan polisakarida yang berfungsi sebagai cadangan energi bagi tumbuhan. Pati merupakan polimer α-D-glukosa dengan ikatan α (1-4). Kandungan glukosa pada pati bisamencapai 4000 unit.

        

       Ada 2 macam amilum yaitu amilosa (pati berpolimer lurus) dan amilopektin (pati berpolimer bercabang-cabang). Sebagian besar pati merupakan amilopektin

Gambar 1. Struktur amilosa (perhatikan bahwa amilosa tidak bercabang)

Gambar 2. Struktur amilopektin (bandingkan dengan amilosa)

Struktur amilosa (perhatikan bahwa amilosa tidak bercabang)Struktur amilopektin (bandingkan dengan amilosa)

Glikogen + ko3

Glikogen merupakan polimer glukosa dengan ikatan α  Polisakarida ini merupakan cadangan energi pada hewan danmanusia yang disimpan di hati dan otot sebagai granula. Glikogenserupa dengan amilopektin.

Struktur glikogen (bandingkan dengan amilum)

Selulosa

       Selulosa tersusun atas rantai glukosa dengan ikatan β (1-4).Selulosa lazim  disebut sebagai serat dan merupakan polisakaridaterbanyak.

Struktur selulosa yang merupakan polimer dari glukosa(bandingkan dengan pati)

2.3.    Karbohidrat – karbohidrat lain :

       Beberapa karbohidrat bergabung dengan komponen lain. Sebagaicontoh adalah mukopolisakarida, suatu materi tipis, kental, menyerupai jelly dan melapisi sel. 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, pembekuandarah, pengenalan sel-sel, serta interaksi dengan bahan kimia lain.

(Stuktur dari mukopolisakarida)

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

3.1.      Kesimpulan

          Karbohidrat merupakan suatu makromolekul penting bagi mahkluk hidup. Dibutuhkan oleh mahkluk hidup sebagai sumber energi dan untuk menjalankan fungsi biologi penting lainnya, yaitu sebagai penyedia sementaraglukosa, unit struktural dan penyangga dalam dinding sel bakteri, tanaman dan perekat antar sel,penyusun membran sel otak dan sistem saraf, dan juga sebagai gula pereduksi.

3.2.    Saran

          Karbohidrat sangat diperlukan oleh tubuh, sehingga pasokan karbohidrat yang cukup harus diperhatikan. Karbohidrat dapat diperoleh dari kentang,  serealia, madu,  buah-buahan ataupun nasi.

 DAFTAR   PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Karbohidrat

http://id.wikipedia.org/wiki/Karbohidrathttp://www.pssplab.com/journal/03.pdf http://www.pdf-search-engine.com/