Struktur dan Fungsi Karbohidrat

MAKALAH

KARBOHIDRAT

OLEH

KELOMPOK 1

BIMA FIRDA PUTRA

PUTRI  ISLAMI  SUCI

RANI  RATNASARI SYOFYAN

WIDIA RAHAYU SAFITRI

YUDISTIA ARIANI

Dosen          : Dr.Violita,S.Si,M,Si

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2015

KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah molekul yang sangat penting bagi makhluk hidup. Karbohidrat terdapat pada semua jenis sel sebagai komponen membran sel, dinding sel, membran organel, dan sumber energi bagi sel. Tumbuhan membentuk karbohidrat melalui fotosintesis dengan bantuan sinar matahari, sedangkan hewan dapat mensintesis karbohidrat dari lemak dan protein.

Karbohidrat yaitu Senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Terdiri atas unsur C, H dan 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 atau selulosa melalui proses fotosintesis.Sedangkan binatang tidak dapat menghasilkan karbohidrat sehingga tergantung tumbuhan.Karbohidrat merupakan sumber energi dan cadangan energi  melalui proses metabolisme. 

Karbohidrat adalah turunan aldehida atau keton yang memiliki rumus umum (CH₂O)_n misalnya glukosa dengan rumus molekul C₆H₁₂O₆.Karbohidrat merupakan zat padat berwarna putih yang sukar larut dalam pelarut organik (misal alkohol, eter), tetapi larut dalam air (kecuali beberapa polisakarida). Sebagian besar karbohidrat memiliki rasa yang manis, sehingga digunakan istilah “gula” untuk sebutannya.

A.  Struktur,sifat dan fungsi karbohidrat

Ada tiga jenis representasi struktural karbohidrat :

1. struktur rantai terbuka.

2. Struktur Hemi-asetal.

3.  struktur Haworth.

Struktur rantai terbuka ini merupakan bentuk rantai lurus panjang karbohidrat.
contoh:

Struktur Hemi-asetal Berikut karbon 1 glukosa mengembun dengan gugus -OH dari karbon ke-5 untuk membentuk struktur cincin.

Struktur Haworth ini merupakan adalah adanya struktur cincin piranosa.

Sifat Karbohidrat :

a.    Monosakarida

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. Perbedaannya hanya terletak pada cara penyusunan atom-atom hidrogen dan oksigen di sekitar atom-atom karbon. Perbedaan dalam susunan atom inilah yang menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut, dan sifat lain ketiga monosakarida tersebut. Monosakarida yang terdapat di alam pada umumnya terdapat dalam bentuk isomer dekstro (D). gugus hidroksil ada karbon nomor 2 terletak di sebelah kanan. Struktur kimianya dapat berupa struktur terbuka atau struktur cincin. Jenis heksosa lain yang kurang penting dalam ilmu gizi adalah manosa. Monosakarida yang mempunyai lima atom karbon disebut pentosa, seperti ribosa dan arabinosa.

b.    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. Glukosa juga 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 karbihidrat yang beredar didalam tubuh dan didalam sel merupakan sumber energi.

c.    Fruktosa

Fruktosa dinamakan juga levulosa atau gula buah adalah gula paling manis.Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa (C6H12O) namun strukturnya berbeda.  Susunan atom dalam fruktosda merangsang  jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis.

d.  Galaktosa

Galaktosa tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.

e.    Manosa

Manosa jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.

f.    Pentosa

Pentosa merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi.

Fungsi Karbohidrat

• Karbohidrat  adalah sumber energi utama dalam banyak hewan mereka adalah sumber energi instan. Glukosa dipecah oleh siklus glikolisis/Kreb untuk menghasilkan ATP.
• Glukosa adalah sumber penyimpanan energi. Hal ini disimpan sebagai glikogen pada hewan dan pati pada tanaman.
• Karbohidrat disimpan bertindak sebagai sumber energi bukan protein.
• Karbohidrat adalah zat dalam biosintesis lemak dan protein.
• Karbohidrat membantu dalam regulasi jaringan saraf dan merupakan sumber energi bagi otak.
• Karbohidrat akan berhubungan dengan lipid dan protein untuk membentuk anti gen permukaan, molekul reseptor, vitamin dan antibiotik.
• Mereka membentuk struktur dan pelindung komponen, seperti dalam dinding sel tanaman dan mikroorganisme.
• Pada hewan mereka konstituen penting dari jaringan ikat.
• Mereka berpartisipasi  dalam biologi transportasi, komunikasi sel-sel dan aktivasifaktor  pertumbuhan.
• Karbohidrat yang kaya akan kandungan serat membantu mencegah sembelit.
• Mereka juga membantu dalam modulasi dari sistem kekebalan tubuh.

B.  Sumber-sumber karbohidrat

Sumber karbohidrat yang utama ada di dalam makanan yang berasal dari jenis tumbuh-tumbuhan dan hanya sedikit yang berasal dari bahan makanan jenis hewani. Di dalam tumbuhan, karbohidrat memiliki 2 fungsi yang utama yaitu sebagai tempat peyimpanan energi dan juga sebagai untuk menguatkan struktur tumbuhan itu sendiri. Yang merupakan sumber energi terutama terdapat dalam bentuk zat tepung (amilum) dan zat gula (mono dan disakarida). Timbunan zat tepung terdapat di dalam biji, akar dan batang. Gula terdapat di dalam daging buah atau di dalam cairan tumbuhan di dalam batang (tebu).

1.Sumber Karbohidrat dalam Bentuk Glukosa

Glukosa dibuat secara komersial dari pati (starch) dan ditemukan pada sebagian buah, terutama pada anggur.

2.Sumber Karbohidrat dalam Bentuk Fruktosa

Fruktosa ditemukan dalam madu dan buah-buahan. Kadang-kadang fruktosa disebut ‘gula buah’.

3.Sumber Karbohidrat dalam Bentuk Sukrosa

Sukrosa merupakan gula pasir yang biasa kita pakai. Bentuk gula ini diperoleh dari tanaman tebu serta bit, dan terdapat pula pada sebagian buah serta sayuran.

4.Sumber Karbohidrat dalam Bentuk Laktosa

Laktosa adalah gula yang ditemukan di dalam susu.

5.Sumber Karbohidrat dalam Bentuk Galaktosa

Galaktosa tidak terdapat secara alami tetapi dihasilkan melalui proses pencernaan laktosa.

6.Sumber Karbohidrat dalam Bentuk Maltosa

Maltosa ditemukan pada biji yang berkecambah dan terbentuk saat pembuatan bir.

7.Sumber Karbohidrat dalam Bentuk Starch (Pati)

Starch atau pati merupakan karbohidrat simpanan yang dihasilkan oleh tanaman. Dalam jumlah yang cukup besar, pati ini ditemukan pada semua jenis biji-bijian, buah-buahan mentah dan sayuran seperti kentang, kacang polong, buncis dan miju-miju (lentil)

8.Sumber Karbohidrat dalam Bentuk Glikogen

Hewan menyimpan karbohidrat dalam bentuk glikogen pada hati dan otot. Daging bukan makanan sumber karbohidrat karena glikogen akan rusak selama proses penggantungan daging.

9.Sumber Karbohidrat dalam Bentuk Selulosa

Selulosa merupakan komponen dinding sel tanaman. Bentuk ini ditemukan dalam sereal, sayuran serta buah-buahan, dan umumnya dikenal sebagai serat (fiber) Bagi tubuh manusia, serat tidak tersedia sebagai makanan karena sekresi pencernaan pada manusia tidak mampu memecahkan serat. Namun serat tetap merupakan unsur penting dalam diet karena menambah massa ke dalam isi usus, merangsang gerakan peristaltik usus dan membantu pengeluaran faeses.

Pada hewan herbivora, selulosa dapat menjadi makanan karena adanya bakteri tertentu dalam usus hewan tersebut yang mengubah selulosa menjadi zat-zat yang dapat diserap dan dimanfaatkan tubuhnya. karbohidrat nabati di dalam makanan manusia terutama berasal dari timbunan, yaitu biji, batang dan akar. Dan karbohidrat hewani berbentuk glikogen, terutama terdapat di dalam otot (daging) dan hati.

C.  Klasifikasi karbohidrat

Karbohidrat merupakan suatu polimer yang tersusun atas monomer-monomer (satuan gula) yang disatukan dengan ikatan glikosidik. Berdasarkan jumlah gulanya, karbohidrat dapat dibagi menjadi 4 golongan yaitu monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida.

Monosakarida

Merupakan karbohidrat yang tersusun atas satu monomer (satu molekul gula). Monosakarida mudah larut dalam air, memiliki rasa manis, dan merupakan gula yang umum ditemukan pada buah dan madu. Jenis-jenis monosakarida yang penting adalah glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis monosakarida tersebut memiliki tingkat kemanisan yang berbeda-beda, dimana fruktosa lebih manis dibandingkan glukosa, dan glukosa lebih manis dibandingkan galaktosa.

Disakarida

Merupakan karbohidrat yang tersusun atas 2 monomer (2 molekul gula yang berikatan). Disakarida mudah larut dalam air, berasa manis, dan merupakan gula yang paling banyak diproduksi dalam industri.

• Sukrosa (gula meja) merupakan disakarida yang digunakan dalam minuman, dan hampir ada di setiap rumah di Indonesia. Sukrosa tersusun atas molekul fruktosa dan glukosa yang berikatan dengan ikatan glikosidik.
• Maltosa merupakan disakarida yang umum terdapat pada umbi, tersusun atas 2 molekul glukosa yang saling berikatan.
• Laktosa merupakan gula yang terdapat pada susu, tersusun atas molekul glukosa dan galaktosa.

Berdasarkan tingkat kemanisannya, sukrosa memiliki rasa yang lebih manis dari maltosa, dan maltosa memiliki rasa lebih manis dari laktosa.

Oligosakarida

Oligosakarida adalah karbohidrat yang tersusun atas sedikit molekul gula (umumnya 3 hingga 10 molekul). Gula penyusun oligosakarida dapat berupa glukosa, fruktosa, maupun galaktosa. Oligosakarida dapat ditemukan dalam umbi-umbian seperti ubi rambat. Karena sifatnya yang sulit dicerna, oligosakarida akan menjadi medium pertumbuhan bakteri sehingga banyak menghasilkan gas-gas yang keluar dalam bentuk kentut. Contoh oligosakarida adalah rafinosa (3 molekul gula) yang tersusun atas molekul galaktosa, glukosa, dan fruktosa.

Gambar 3. Rafinosa

Polisakarida

Merupakan kerbohidrat yang tersusun atas banyak monomer (banyak molekul gula), dan umumnya tidak berasa manis. Amilum, selulosa, dan glikogen adalah polisakarida yang umum dalam kehidupan sehari-hari.

• Amilum atau pati merupakan cadangan makanan tumbuhan yang dapat diperoleh dari batang, biji, maupun umbi. Amilum tersusun atas banyak molekul glukosa yang berikatan dengan ikatan alfa 1,4 glikosidik.
• Selulosa merupakan komponen penyusun dinding sel tumbuhan dan bakteri. Selulosa dalam sayuran dikenal dengan istilah serat makanan. Selulosa tersusun atas molekul glukosa yang disatukan dengan ikatan beta 1,4 glikosidik.
• Glikogen merupakan cadangan makanan pada hewan, yang disimpan dalam hati dan otot. Glikogen tersusun atas molekul glukosa yang diatukan dengan ikatan alfa 1,4 glikosidik.

Gambar 4. Amilum

Gambar 5. Selulosa

Gambar 6. Glikogen

Glikogen dan amilum tersusun atas glukosa dengan jenis ikatan yang sama, perbedaan antara kedua karbohidrat ini adalah pada bentuk polimernya. Dimana polimer glikogen memiliki banyak sekali percabangan sedangkan amilum memiliki lebih sedikit percabangan.

Amilum dan selulosa sama-sama tersusun atas molekul glukosa dengan perbedaan pada jenis ikatan yang terbentuk. Ikatan alfa 1,4 glikosidik pada amilum dapat dicerna oleh enzim amilase dalam sistem pencernaan manusia, sedangkan ikatan beta 1,4 glikosidik pada seulosa tidak dapat dicerna. Oleh sebab itu selulosa pada makanan akan menumpuk di usus besar dan sangat bermanfaat untuk memadatkan feses dan mempermudah keluarnya feses.