Struktur dan Metabolisme Karbohidrat

By   December 14, 2014

Mengenal Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa karbon yang mengandung banyak gugus fungsi hidroksil (-OH). Karbohidrat paling sederhana terdiri dari dua struktur dasar yakni polyhidroksialdehid dan polihidroksiketon (Gambar 1). Seluruh karbohidrat dikelompokkan menjadi tiga grup yakni monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida. Monosakarida adalah karbohidrat  sederhana dengan satu unit molekul. Contoh dari monosakarida adalah glukosa (sebagai penghasil energi utama makhluk hidup), fruktosa, dan galaktosa. Sedangkan oligosakarida adalah molekul karbohidrat yang terdiri dari dua hingga sepuluh monosakarida yang terangkai dengan ikatan glikosidik. Contoh dari oligosakarida adalah sukrosa (gula tebu, disakarida dengan monomer fruktosa dan glukosa), laktosa (gula susu, disakarida dengan monomer fruktosa dan galaktosa) Polisakarida adalah polimer karbohidrat paling panjang dengan ratusan unit monomer.

Pembentukan ikatan-ikatan tersebut dimudahkan oleh gugus hidroksil yang memungkinkan karbohidrat untuk berinteraksi dengan air dan membentuk ikatan (interaksi) hidrogen, baik dalam rantai karbohidrat itu sendiri atau antara beberapa rantai karbohidrat lainnya. Beberapa biomolekul lain dapat diturunkan dari molekul karbohidrat. Molekul turunan karbohidrat antara lain glukosamin, molekul glukosida dengan gugus amina; glokolipid, molekul oligosakarida yang berikatan dengan lemak atau glikoprotein, suatu protein yang berikatan dengan karbohidrat rantai pendek.

Sistem Penamaan Karbohidrat

Struktural dari karbohidrat dalam tubuh didominasi oleh dua struktur karbohidrat yang berdasar pada molekul aldotriosa, gliseraldehid dan ketotriosa, dihidroksiaseton. Seluruh molekul karbohidrat memiliki setidaknya satu struktur asimetris yang disebut struktur chiral dari atom-atom karbon yang memiliki simetri optis. Oleh karena itu, karbohidrat umumnya memiliki dua konformasi yang ditentukan oleh orientasi dari gugus hidroksil pada urutan atom karbon asimetris tersebut. Masing-masing molekul tersebut memiliki konformasi cermin yang disebut enantiomer. Struktur karbohidrat yang aktif secara biologis adalah konformasi D. Sedangkan lainnya adalah konformasi L (Gambar 2).

Struktur Entantiomer Karbohidrat

Struktur Entantiomer Dari gliseraldehid

Monosakarida dan Klasifikasi Karbohidrat

Monosakarida adalah karbohidrat yang paling melimpah ditubuh makhluk hidup. Monosakarida diklasifikasikan menjadi bebrapa kelompok berdasarkan jumlah atom karboh yang menyusun masing-masing molekul. sebagian besar dari monosakarida memiliki enam atom karbon. Berikut tabel klasifikasi karbohidrat berdasarkan jumlah atom karbon yang telah kami rangkum.

# Carbons Category Name Relevant examples
3 Triose Glyceraldehyde, Dihydroxyacetone
4 Tetrose Erythrose
5 Pentose Ribose, Ribulose, Xylulose
6 Hexose Glucose, Galactose, Mannose, Fructose
7 Heptose Sedoheptulose
9 Nonose Neuraminic acid, also called sialic acid

Gugus fungsi aldehid dan keton dengan jumlah atom karbon lima atau enam dapa bereaksi dengan gugus alkohol dari atom karbon didekatnya dan membentuk ikatan intramolekul hemisetal (bila dibentuk oleh gugus aldehid) dan hemiketal (apabila dibentuk oleh gugus keton). Ikatan intrastruktural tersebut akan menyebabkan struktur karbohidrat lurus berubah menjadi menjadi cincin dengan lima atau enam atom karbon (Gambar 3).

Pembentukan ikatan intramolekul monosakarida

Pembentukan ikatan intramolekul monosakarida

Karbohidrat yang diturunkan dari monosakarida beratom karbon lima disebut furanosa, berasal dari kata furan. Sedangkan untuk cincin karbohidrat beratom karbon enam disebut piran dan turunannya disebut piranosa. Cincin tersebut dapat dibuka dan ditutup kembali. hal tersebut memungkinkan rotasi dari atom karbon yang menyangga gugus karbonil.

Perputaran tersebut menyebabkan terbentuknya dua konfigurasi (α and β) baik untuk struktur hemiacetal dan hemiketal. Atom karbon yang dapat berotasi tersebut disebut karbon anomer, hingga struktur monosakarida yang demikian disebut anomer pula. karbohidrat dapat berubah secara spontan dari konfigurasi α pada β dan sebaliknya. Proses ini disebut mutarotasi (Gambar 4).

Mutarotasi Monosakarida Struktur Karbohidrat

Mutarotasi Monosakarida

Klasifikasi dan Struktur Disakarida

Ikatan kovalen yang dibentuk oleh kondensasi gugus hidroksil monosakarida anomerik dan gugus hidroksil monosakarida kedua akan menyatukan kedua monosakarida tersebut menjadi glikosida dan melepaskan molekul air H2O. Ikatan tersebut disebut ikatan glikosidik. Beberapa contoh disakarida adalah gula tebu (sukrosa), maltosa dan laktosa (gula susu).Sukrosa adalah disakarida dengan nilai ekonomi tinggi yang dibentuk dari molekul glukosa dan fruktosa dengan ikatan α–(1,2)–β-glikosidik (Gambar 5).

Struktur sukrosa

Struktur Sukrosa: Disakarida yang dibentuk oleh fruktosa dan glukosa dengan ikatan glikosidik

Struktur Polisakarida

karbohidrat umumnya ditemukan sebagai molekul  dengan berat molekul yang besar dan terdiri dari ratusan unit monosakarida. Molekul karbohidrat dengan ciri demikian disebu polisakarida.  Polisakarida terbentuk dari beragam monomer monosakarida. Namun, sebagian besar polisakarida dibentuk oleh D-glukosa. Polisakarida dapat tersusun atas satu macam monomer atau beberapa monomer monosakarida yang berbeda. Pilisakarida yang terbentuk  dari satu jenis monomer disebutt homopolisakarida. Sedangkan polisakarida yang disusun oleh lebih dari satu jenis monosakarida disebut heteropolisakarida.

Struktur homopolisakarida dan heteropolisakarida

Struktur homopolisakarida dan heteropolisakarida

Struktur Glikogen dan Selulosa

 Glikogen adalah cadangan karbohidrat utama pada hewan. Molekul ini merupakan salah satu contoh homopolisakarida yang tersusun oleh glukosa dengan ikatan glikosidik α–(1,4); Glikogen adalah polisakarida yang memiliki percabangan pada 8-10 residu monosakarida. Percabangan tersebut dibentuk oleh ikatan α–(1,6). Glikogen merupakan polisakarida dengan struktur kompak, disebabkan oleh adanya coiling pada rantai polimer tersebut. Kompaknya struktur polisakarida ini membuat glikogen dapat tersimpan dalam jumlah besar dalam volume sel yang sempit tanpa mempengaruhi osmolaritas sel secara signifikan

Struktur rantai dan percabangan glikogen

Struktur rantai dan percabangan glikogen

Sedangkan pada tumbuhan, selulosa adalah bagian terpenting yang menyusun dinding sel, sang penjaga rigiditas bentuk sel. Selulosa terbentuk dari glukosa yang tersusun dalam rantai lurus dengan ikatan asetal  beta 1-4 glikosidik, hal ini yang membedakan selulosa dengan glikogen dan pati (yang memiliki ikatan alfa). Hingga umumnya hewan tidak mampu mencerna selulosa.

struktur molekul selulosa

struktur molekul selulosa

Selulosa adalah sumber bioenergi yang potensial. Dengan pengembangan bioteknologi yang makin pesat, selulosa dari limbah agrikultur  dapat dikonversi menjadi berbagai biofuel seperti biodiesel dari limbah tebu, dan biogasoline dari maltosa yang dihasilkan dari hidrolisis selulosa. Baca artikel pemanfaatan selulosa sebagai sumber bahan baku bioenergi disini

Incoming search terms:

  • struktur karbohidrat
  • biokimia karbohidrat
  • karbohidrat biokimia
  • struktur karbohidrat biokimia
  • struktur metabolisme karbohidrat
  • Struktur kimia karbohidrat
  • Biokimia tentang karbohidrat
  • karbohidrat dalam biokimia
  • Struktur dan metabolisme karbohidrat
  • Klasifikasi Karbohidrat
Category: Biokimia

About Lay Namikaze

Mahasiswi Universitas Jember, Calon saintis koplak yang mendambakan kepala botak. Trust me, I'm not good at making joke and socializing with people. But I don't care. It's your problem. Not Mine

2 Comments on “Struktur dan Metabolisme Karbohidrat

  1. Pingback: Fisiologi Sistem Pencernaan Hewan | Fisiologi Hewan

  2. Pingback: Jurnal Cara Menghitung Kandungan Bioethanol | Jurnal Ilmiah

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *