Transcription
BAHAN AJARMATA KULIAH BIOKIMIAKARBOHIDRAToleh :A. A. PUTU PUTRA WIBAWAPROGRAM STUDI PETERNAKANFAKULTAS PETERNAKANUNIVERSITAS UDAYANA20171
2KATA PENGANTARPuji dan syukur di sampaikan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa /Tuhan Yang Maha Esa karena berkat asung waranugraha-Nya, diktat BiokimiaDasar ini bisa diselesaikan. Diktat ini tentunya masih jauh dari sempurna, namunbesar harapan kami diktat ini bisa dipakai sebagai dasar untuk mempelajari ilmuBiokimia lebih lanjut. Kalau ingin mempelajari lebih dalam lagi, tentunya bisadibaca, dipelajari dari buku-buku text book Biokimia yang ada .Diktat ini dibuat hanya dipakai untuk kalangan sendiri. Kamimengharapkan adanya kritik dan saran untuk lebih menyempurnakan isi diktat ini.Atas tersusunnya diktat ini, kami tak lupa mengucapkan terima kasihkepada semua pihak yang ikut membantu .Denpasar Januari 2017Penyusun
3DAFTAR ISIHalamanKATA PENGANTARiDAFTAR somer monosakarida3Struktur monosakarida5Formula proyeksi Haworth6Beberapa monosakarida lainnya9Sifat-sifat ISME KARBOHIDRAT23Pendahuluan23Glikolisa23Tahap-tahap Glikosida26Rangkuman31Lingkaran Pentosa Phosphat genolisis41Glukoneogenesis41
4PENDAHULUANBiokimia dapat diberi batasan sebagai ilmu yang mempelajari tentang :1. Kimia dan sifat-sifat dari senyawa-senyawa yang terdapat di dalam tubuhmahluk hidup dan/atau dihasilkan oleh mahluk hidup (biomolekul).2. Perubahan-perubahan kimia yang dialami oleh senyawa-senyawa tersebut didalam mahluk hidup.3. Perubahan energi yang timbul sebagai akibat dari perubahan-perubahan kimiatersebut (bioenergetik).4. Senyawa-senyawa yang berfungsi sebagai pengatur dalam proses perubahanperubahan kimia tersebut (enzim dan hormon).Dalam batasan tersebut diatas dapat dilihat adanya faktor mahluk hidup, yangmenduduki tempat utama dalam Biokimia, sehingga secara singkat dapatdikatakan bahwa Biokimia adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat kimia yangterdapat dalam jasad hidup, senyawa yang diproduksinya, mempelajari fungsitransformasi zat kimia itu serta menelaah tranformasi tersebut sebelumnya denganaktivitas kehidupan.Biokimia sering juga disebut sebagai “The Chemystry Of Living Thing“hal ini menyangkut pengertian dimana benda hidup, baik bersel satu maupunlebih, terdiri dari sekumpulan zat-zat yang tidak hidup. Jadi jasad hidupmerupakan sekumpulan zat tidak hidup yang dapat berbaur dan bereaksi sertaberinteraksi satu sama lain dengan cara dan susunan yang sangat rumit namundiatur dengan baik.Ilmu Biokimia yang diberi pengertian mendasar mengenai aktivitas kimiadalam segala jasad, penting dalam menunjang pengetahuan di bidang kedokterandan pertanian. Dalam bidang kedokteran ilmu biokimia menunjang penentuandiagnosis suatu penyakit sampai pengobatannya. Dalam bidang pertanian ilmubiokimia berkembang demikian pesat , bukan saja sebagai dasar pengetahuantentang teknologi produksi dan pasca panen, pemikiran-pemikiran baru dalampengembangan peternakan dan perikanan, termasuk juga pemikiran tanaman danhewan.Bioteknologi yang sekarang sedang berkembangdi Indonesia perlu
5dilandasi oleh pengetahuan ilmu Biokimia, seperti dalam hal mensintesis,mengisolasi serta memurnikan zat-zat yang digunakan sebagai obat atau zatpencegah penyakit tertentu yang sulit ditentukanMengingat pentingnya ilmu dasar Biokimia dalam bidang pertaniandimana didalamnya termasuk ilmu peternakan, maka mahasiswa Peternakan perludiajarkan Biokimia sebagai mata kuliah wajib yang akan melandasi ilmu-ilmuterapannya
6KARBOHIDRATKarbohidrat adalah Polihidroksi aldehida dan Polihidroksi keton atau zatzat yang bila dihidrolisis akan menghasilkan derivat senyawa-senyawa tersebut.Suatu kharbohidrat tergolong aldehida ( CHO ), jika oksigen karbonil berikantandengan suatu atom karbon terminal dan suatu keton ( C O ) jika oksigenkarbonil berikatan dengan suatu karbon internal.Pada umumnya karbohidrat merupakan zat padat berwarna putih, yangsukar larut dalam pelarut organik, tetapi larut dalam air ( kecuali beberapasakarida ). Sebagian besar karbohidrat dengan berat melekul yang rendah, manisrasanya. Karena itu, juga digunakan istilah gula untuk zat-zat yang tergolongkarbohidrat.Terdapat tiga golongan karbohidrat yang utama yaitu : monosakarida,oligosakarida dan polisakharida. Kata sakarida diturunkan dari bahasa Yunaniyang berarti gula. Monosakarida atau gula sederhana, terdiri dari hanya satu unitpolisakharida aldehida atau keton. D-glukosa adalah monosakarida yang palingbanyak dijumpai di alam. Oligosakarida (bahasa Yunani oligos yang artinyasedikit ) terdiri dari rantai pendek unit monosakarida yang digabungkan bersamasama oleh ikatan kovalen. Diantaranya yang paling dikenal adalah disakaridayang mempunyai dua unit monosakarida. Teristimewa adalah sukrosa (gula tebu)yang terdiri gula D-glukosa dan D-fruktosa yang digabungkan oleh ikatankovalen. Kebanyakan oligo sakarida yang mempunyai tiga atau lebih unitmonosakarida tidak terdapat secara bebas, tetapi digabungkan sebagai rantaisamping polipeptida pada proteoglikan . Polisakharida terdiri dari rantai panjangyang mempunyai ratusan atau ribuan unit monosakarida. Beberapa polisakharidaseperti selulosa, mempunyai rantai lenier, sedangkan yang lain seperti amilum(pati) dan glikogen mempunyai rantai yang bercabang.Polisakharida yang palingbanyak dijumpai pada dunia tanaman yaitu pati dan selulosa . Nama semuamonosakarida dan disakarida berakhiran -Osa
7MONOSAKARIDAMonosakarida sering disebut gula sederhana (Simple Sugars) adalahkarbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhanalagi. Monosakarida tidak berwarna merupakan kristal padat, yang mudah larutdalam air, tetapi tidak larut dalam pelarut non polar. Kebanyakan monosakaridamempunyai rasa manis, dengan rumus emperis (CH2O) n, dimana n 3 , ataujumlah yang lebih besar lainnya.CHO H – C – OH CH2OHCHO HO – C – H CH 2OHD- GliserosaL- GliserosaCH2OH C O CH2OHDihidroksiasetonBerdasarkan banyaknya atom karbon (C) di dalam melekulnya,monosakarida dapat dibedakan menjadi triosa (3 atom C), tetrosa (4 atom C),pentosa (5 atom C), heksosa (6 atom C) dan heptosa (7 atom C). Berdasarkangugus karbonil fungsionalnya, maka monosakarida dibedakan menjadi aldosa,jika mengandung gugus aldehida dan ketosa, jika mengandung gugus keton.Contoh :Nama GenerikTriosa ( C3H6O3 )AldosaGliserosaKetosaDihidroksiasetonTetrosa ( C4H8O4 )EritrosaEritrulosaPentosa ( C5H10O5 )RibosaRibulosaHeksosa (C6H12O6)GlukosaFruktosaNama generik untuk ketosa adalah dengan menambahkan kata ul di depan akhiranosa, seperti triulosa, tetrulosa, pentulosa dan heksulosa.Masing-masing senyawa monosakarida ada dalam dua kelompok yaitu:aldotriosa dan ketotriosa, aldotetrosa dan ketotetrosa, aldopentosa danketopentosa dan sebagainya. Golongan heksosa yang mencangkup aldoheksosa,yaitu D-glukosa dan ketoheksosa yaitu, D-fruktosa adalah monosakarida yangpaling banyak dijumpai di alam. Golongan aldopentosa, yaitu D-ribosa dan 2deoksi-D-ribosa, adalah komponen asam nukleat.
8CHO H – C – OH H – C – OH H – C – OH CH2OHCHO C – OH HO – C – H H – C – OH H – C – OH CH2OHD-Ribosa, suatuAldopentosaD-Glukosa, suatuAldoheksosaCH2OH C O HO – C – H H – C – OH H – C – OH CH2OHD-Fruktosa, suatuKetoheksosaSterioisomer MonosakaridaSenyawa-senyawa yang mempunyai rumus bangun sama tetapi berbedadalam konfigurasi keruangan, dikenal sebagai sterioisomer. Adanya atom-atomkarbon tidak setangkup atau atom akarbon asimetris (atom karbon yang terikatpada 4 atom atau gugus yang berbeda) pada molekul monosakarida,memungkinkan pembentukan isomer optik, sehingga dapat membentuk 2 senyawayang merupakan bayangan cermin dari yang lain. Contohnya D-gliseraldehidadan L-gliseraldehida, D-glukosa dan L-glukosa. Dua senyawa yang merupakanpasangan bayangan cermin disebut enansiomer dan mempunyai sifat yang hampirsama. Misalnya : Pentosa, gula lima atom karbon memiliki tiga atom karbonasimetris didalam melekulnya, memiliki isomer sebanyak 23 8 yakni D Arabinosa, D - Ribosa , D - Xilosa , D - Lykosa dan empat lainnya dalam bentukL.Gula dengan kofigurasi D, disebut gula D, sedangkan gula dengankonfigurasi L disebut gula L. Suatu gula konfigurasi D, kalau gugus OH yangterikat pada atom C yang berdekatan dengan atom C alkohol primer terletakdisebelah kanan, dan berkonfigurasi L, kalau gugus OH ini, terletak disebelahkiri.
9CHO H – C – OH HO – C – H H – C – OH H – C – OH CH2OHD- GlukosaCHO HO – C – H H – C – OH HO – C – H H– C–H CH2OHL-GlukosaJumlah isomer yang mungkin terdapat pada monosakarida,tergantung pada jumlah atom C yang tak setangkup atau asimetris (n ) , yaitu : 2 n.Glukosa memiliki 4 atom C asimetris, memiliki 24 16 isomer, yaitu 8 bentuk Ddan 8 bentuk L. Ke 16 isomer tersebut yaitu : D-glukosa, D-monosa, D- alosa, Daltrosa, D-glukosa, D-idosa, D-galaktosa, D-tolosa dan 8 lagi masing-masingdalam bentuk L.Adanya atom-atom karbon yang asimetris menyebabkan aktivitas optikpada senyawa monosakarida, yaitu memutar bidang polarisasi cahaya kekanan(dekstrorotasi) ( ) atau kekiri (levorotasi) (-). Zat semacam ini disebutmempunyai keaktivan optik. Suatu senyawa dapat diberi tanda D (-), D ( ), L (-),L( ) yang menunjukkan hubungan struktural dengan D atau L campuran isomer( ) dan isomer (-) dalam jumlah yang sama, tidak menunjukkan keaktivan optik ,karena pemutaran ke kanan dikombinasi oleh pemutaran kekiri., campuransemacam ini disebut dengan campuran rasemis, sebab kemungkian pembentukanmasing-masing isomer optik adalah sama. Semua monosakarida mempunyaiaktivitas optik, tetapi tidak semua senyawa yang mempunyai otom C asimetrisberaktivitas optik. Suatu melekul bisa saja mempunyai aktivitas optik walaupuntidak mempunyai atom C asimetris.Dua monosakarida yang berbeda pada konfigurasi satu atom C disebutepimer, misalnya D-galaktosa dan D-glukosa merupakan satu pasang epimer yangberbeda pada atom C-4. Demikian pula D-manosa dan D-glukosa, yang berbedapada atom C-2 . Perubahan suatu monosakarida menjadi epimernya disebutepimerisasi.
101H–HO –H–H–CHO 2C – OH 3C–H 4C – OH 5C – OH 6CH2OHCHO H – C – OH HO – C – H HO – C – H H – C – OH CH2OHD-GlukosaD-GalaktosaCHO HO – C – H HO – C – H HO – C – H H – C – OH CH2OHD- MonosaStruktur monosakaridaRumus bangun monosakarida (aldosa dan ketosa) menurut Fischer,merupakan rantai lurus. Beberapa reaksi dan sifat-sifat karbohidrat tidak dapatditerangkan dengan rumus bangun ini, misalnya adanya dua isomer dari Dglukosa. Haworth (1925) mengajukan suatu rumus bangun yang berbentuk cincindengan ikantan hemiasetal antara gugus aldehida pada posisi C-1 dan gugushidroksil (alkohol) dari C-4 atau C-5.O//R1 – C HO – R2HAldehidaAlkoholR1 – C – R2 HO – R3 OKetonAlkoholOH R1 – C – OR2 HHemiasetalOH R1 – C – R2 OR3HemiketalPembentukan hemiasetal atau hemiketal menciptakan suatu atom karbon asimetristambahan (C-1) dalam molekul, menjadi lima, dan dengan demikian terdapat duabuah isomer, yaitu α dan β dari struktur cincin. Dua isomer D-glukosa adalah αD-glukosa, dengan gugus OH pada C-1 berturut-turut disebelah kanan dan kiridari rantai C. Pusat asimetris yang baru disebut karbon anomerik, dan isomer αdan β disebut anomer.
11H – C – OHH – C – OHHO – C – HH – C – OHO H2O-H2OH–CCH2OHCHOH – C – OH-H2OHO – C – OH H2OH – C – OHHO – C – HH – C – OHH – C – OHH – C – OHH–CCH2OHD-Glukosaα-D-GlukosaHO – C – HOCH2OHβ-D-GlukosaBentuk α dan β dari D-glukosa dapat saling dikonversikan, bila dilarutkan dalamair, sehingga reaksi optiknya berubah sanpai mencapai nilai tertentu. Penomenaspontan ini disebut mutarotasi , yang disebabkan oleh perubahan bentuk αmenjadi β atau sebaliknya.Formula Proyeksi HaworthJika D-glukosa dikristalkan dari air, dihasilkan bentuk yang disebut α-Dglukosa yang mempunyai rotasi spesifik 112,20. Jika D-glukosa dikristalkan daripiridin dihasilkan β-D-glukosa dengan rotasi spesifik 1870, kedua bentukmemiliki komposisi kimia yang sama. Dari berbagai pertimbangan kimia, telahdisimpulkan bahwa isomer α dan β dari D-glukosa bukan merupakan strukturrantai lurus, tetapi dua senyawa berbentuk cincin beranggotakan 6 atom C. Gulaberbentuk lingkaran demikian disebut piranosa, karena senyawa ini menyerupaisenyawa cincin dengan 6 anggota yang disebut piran. Nama sistematik bagi keduabentuk cincin D-glukosa adalah α-D-glukopiranosa dan β-D-glukopiranosa.Ikatan hemiketal internal antara gugus keto dari C-2 dan gugus ukansuatucincinberanggotakan lima, mirip dengan furan. Jenis struktur cincin ini disebut furanosadari suatu gula.Dua isomer dari D-fruktosa yaitu α-D-fruktofuranosa dan β-Dfruktofuranosa. Menurut Haworth, rumus bangun piranosa dan furanosa ditulissebagai segi 6 atau segi 5 yang letaknya tegak lurus dengan bidang gambar.
CHatauOCHCHCHHCFuranFuranCH2OHOHHHHO OHH OHHCH2OHOH HOHHO H2HHOHCH2OHHOOHHα-D-FruktofuronosaHOCH2HHOHOHHO CH2OHHβ-D-Fruktofuronossa
13Bagian yang digambarkan lebih tebal, letaknya lebih dekat dengan pembaca.Gugus OH dan H terletak diatas dan dibawah bidang cincin. Gugus pada rumusFischer ditulis disebelah kiri, pada rumus bangun Haworth terletak diatas bidangcincin, sedangkan yang pada rumus bangun Fischer ditulis disebelah kanan, padaHaworth terletak dibawah bidang cincin.Formula Haworth beberapa monosakarida yang lainCH2OHOHOCHH OHCH2OHOOHHHH OHOHH OHOHHOHHHOHH OHHHH OHOHH – C – H2OHHHO OHHOOHOHHHO HHβ-D-FruktopiranosaOH HOHOHHO CH OHHOCH2H OHHOHα-D-RibofuranosaOHHHHOHOHβ-D-Ribofuranosa
14Beberapa monosakarida lainya1. Gula DeoksiGula deoksi adalah monosakarida yang lebih sedikit mengandung atom Odaripada atom C misalnya Deoksiribosa pada asam nukleat yang berbentukfuranosa (2-Deoksi-D-ribofuranosa).CHOH–C–HH – C – OHOHOCH2HH – C – OHCH2OH2-Deoksi-D-ribosaHHH OHHOHα-2-Deoksi-D-ribofuranosaDua gula dioksi lainnya terdapat dialam sebagai komponen dinding sel yaituL-ramnosa dan L-fukosaCHOH – C – OHH – C – OHHO – C – HHO – C – HCH3L-ramnosa(6-Deoksi-L-Monossa)CHOHO – C – HH – C – OHH – C – OHHO – C – HCH3L-fukosa(6-Deoksi-L-galatosa)2. Gula AminaKalau gugus OH suatu monosakarida diganti oleh gugus NH2, terbentukgula amina. Gula amina banyak dijumpai sebagai komponen utama polisakharidastruktursl, misalnya D-glukosamin (2-amina-β-D-glukopiranosa) yang terdapatpada polisakharida khitin pada insekta dan krustasea dan juga didalam musin darisaliva, sedangkan D-galaktosamin (2-amina-β-D-galaktopiranosa ) merupakankomponen utama tulang rawan.
15CH2OHCH2OHOHHHO OHHOHOHOHHHH NH2D-galaktosamin(2-amino-β-D-galaktopiranosa)3. Asam GulaSalah satu asam gula yang sangat penting adalah asam askorbat atau vitaminC yang memiliki struktur lakton dari asam heksonat. Asam gula yang banyakterdapat dalam buah-buahan ini, mempunyai struktur enediol pada atom ke-2 danke-3, dan sifatnya sangat tidak stabil mudah teroksidasi membentuk asamdehidroaskorbatO CHO – CO COOksidasiHO – CHCHO – C – HCH2OHAsam L-askorbatO COO CH–CHO – C – HCH2OHAsam L-dehidroaskorbaat4. Gula AlkoholGugus aldehida atau keton dari monosakharida dapat direduksi secara kimiaatau enzimatis menjadi gula alkohol, misalnya, D-sorbitol yang berasal dari Dglukosa dan D-manitol yang berasal dari, D-manosa. Kedua senyawa tersebutmudah larut dalam air dan rasanya manis
16CH2OH H – C – OH HO – C – H H – C – OH H – C – OH CH2OHCH2OH HO – C – H HO – C – H H – C – OH H – C – OH CH2OHD - sarbitolD - monitolGula alkohol lainnya adalah gliserol yang banyak dijumpai sebagai komponenlipida dan inositol yang banyak terdapat sebagai bagian dari lipida mejemuk yaitufosfatidil inositolOH OHH2 – C – OH H – C – OH H2 – C – OHHHHOH HOHHHGliserolOHOHMio InositolSifat-sifat monosakharida1. Reaksi dengan basa dan asamBila glukosa dilarutkan dalam basa encer / basa lemah Ba (OH)2 atauCa(OH)2 setelah beberapa jam akan dihasilkan campuran yang terdiri darifruktosa, manosa dan sebagian glukosa semula. Hal ini terjadi karena enolisasiglukosa. Perubahan aldosa menjadi ketosa ini disebut transformasi Bruyn-AlberdaVan Ekenstein. Trasnformasi ini tidak terjadi dalam larutan basa pekat amudahteroksidasi,terdegrasidan
17Dalam asam encer, monosakharida sangat stabil tetapi jika aldoheksosadipanaskan dalam asam kuat, maka akan mengalami dehidrasi membentukhidroksimetil lukosaCHO 3H2O5-hidroksimetil furfuralDalam kondisi yang sama pentosa akan mengalami dehidrasi menjadi bentukfurfuralOHOH2CHHOHOHHOH2SO4PanasCHO 3H2OHOHβ-D-ribosaFurfural2. Gula PereduksiAdanya sifat pereduksi dari gula disebabkan oleh adanya gugus aldehidaatau gugus keton yang bebas, sehingga dapat mereduksi ion-ion logam sepertitembaga (Cu) dan perak (Ag) dalam larutan basa. Dalam mereduksi Benedictyang terbuat dari campuran CuSO4, NaOH dan Na-sitrat , gula tersebut akanmereduksi CU2 yang berupa Cu(OH)2 menjadi CU sebagai CuOH,selanjutnyamenjadi Cu2O yang tidak larut, berwarna kuning atau merah bata / coklat.O//R – C Cu2 2OH\HR–O//C Cu2O H2O\warna coklatOH
183. OksidasiOksidasi secara kimia terhadap aldosa pada umumnya menghasilkan asamAldonat (misalnya, asam glukonat dari glukosa ). Oksidator kuat seperti NHO3,akan mengoksidasi gugus aldehida dan gugus alkohol primer menjadi asamaldarat suatu asam dikarboksilat (misalnya asam glukarat dari glukosa ). Dalambeberapa hal asam aldonat membentuk suatu ester, atao lakton.Asam monokarboksilat yang terjadi jika hanya gugus alkohol primer sajayang teroksidasi disebuat asam uronat, misal asam glukoronat.CHO H – C – OH HO – C – H oksidasi H – C – OH H – C – OH CH2OHD - glukosaCOOH H –C – OH HO – C – H H – C – OH H – C – OH COOHAsam D - glukaratCOOH H – C – OH HO – C – H H – C – OH H – C – OH CH2OH-H2OOAsam D - glukonatO C H – C –OH HO – C – H OH – C – OH H–C CH2OH - GlukonolaktonCHO H – C – OH HO – C – H H – C – OH H – C – OH COOHAsam D - glukoronat4. Pembentuk GlikosidaSalah satu sifat monosakharida yang sangat penting ialah kemampuanuntuk membentuk glikosida dan asetal. Apabila larutan D-glukosa diberi metanoldan HCl maka akan segera terbentuk dua senyawa, yaitu α dan β-metil-Dglukosida. Dua bentuk yang diastomer ini labil dalam asam tetapi stabil dalambasa
19HOHCHOOH HHHOHβ-metil-D-glukopiranosaHO – C – OHHO – C – HCH2OHOOCH3HHCl CH3OHH – C – OHH – C – kopiranosaJika gugus hidroksil pada sebuah melekul gula bereaksi dengan hidroksilhemiasetal hemiketal melekul gula yang lain, terbentuklah glikosida yang disebutdisakharida. Ikatan antara kedua melekul itu dinamakan Ikatan glikosida.Polisakharida terdiri dari sejumlah besar unit monosakharida yang dihubungkanoleh iakatan glikosida.5. Pembentuk EsterSemua monosakharida dapat terasetilasi oleh asam asetat anhidrida yangberlebihan membentuk O-asetil-α-D-glukosa. Gugus asetil yang berikatan secaraester ini bisa dihidrolisis oleh asam atau basa . Sifat ini sering juga digunakanuntuk penentuan struktur kharbohidratSenyawa ester yang penting dalam metabolisme adalah ester fosfat.Senyawa ini terjadi karena berlangsungnya reaksi antara kharbohidrat denganadenosin trifosfat (ATP) yang dikatalis oleh enzim yang sesuai.
20OH2O3POCH2HH HOOH HAsam α-D-frukto 1,6 difosfat6. Ozason.Monosakharida dapat bereaksi dengan larutan fenilhidrazin dalam suasanaasam dalam suhu 1000C, membentuk ozason. Glukosa, fruktosa dan galaktosaamembentuk ozason yang sama, karena C3 – C6 ketiga gula ini sama, tetapigalaktosa membentuk ozason yang lain karena galaktosa berbeda pada padabagian melekul yang tidak berubah pada pembentukan ozason .Tes ozasan penting untuk identifikasi gula karena ozason berbagaikharbohidrat mempunyai bentuk kristal dan titik lebur yang berbeda. Padapembentukan ozason haya C karbonil ( gugus aldehida atau keton ) dan atom Cyang bersebelahan letaknya turut bereaksi.H–C O H – C – O H2N – NH – C6H5 RAldosaFenilhidrazinH2OH – C N – NH – C6H5 H – C – OH N2N – NH – C6H5 RH – C N – NH – C6H5 C O N2N – NH – C6H5 RH – C N – NH – C6H5 H – C – OH RFenilhidrozonNH3C N – NH – C6H5C6H5NH2H2OH – C N – NH – C6H5 C N – NH – C6H5 ROzason
21OLIGOSAKARIDAOligosakharida umumnya didifinisikan sebagai suatu melekul karbohidratyang mengandung 2 sampai 10 unit melekul monosakarida. Oligosakharida yangpaling umum adalah disakharida (Cn (H2O)n-1), yang tersusun dari dua satuanmelekul monosakharida, yang digabungkan oleh ikatan glikosida. Disakharidayang penting, yang banyak terdapat dialam adalah sukrosa, laktosa dan maltosaMaltosa adalah disakharida yang paling sederhana, mengandung duamelekul D-glukosa yang dihubungkan oleh suatu ikatan glikosida antara atom C-1( karbon anomer ) dari melekul glukosa yang pertama dan atom C -4 dari glukosayang kedua. Konfigurasi atom karbon anomer dalam ikatan glikosida diantarakedua melekul D-glukosa adalah bentuk α dan ikatan ini dilambangkan sebagai α(14 ). Kedua molekul glukosa pada multosa berada dalam bentuk piranosa.Maltosa adalah gula pereduksi , karena gula ini memiliki gugus karbonil yangberpotensi bebas yang dapat dioksidasi. Melekul glukosa kedua dari maltosa dapatberbentuk α dan β. Maltosa dihidrolisis menjadi dua melekul D-glikosa olehenzim yang bersifat spesifik bagi ikatan α (14 ). Selubiosa adalah disakaridayang juga mengandung dua residu D-glukosda tetapi senyawa ini dihubungkandalam ikatan β ( 1 – 4 ).CH2OHHCH2OHOH1αHOHH4OHHOOHOHHMaltosa( O - α - D - glukopiranosil - (1CH2OHOHOOHβHHOH4 ) - β - glukopiranosa )CH2OHOHOHHOHHOH1O4 HOHHOHHHHSelobiosa( O - α - D - glukopiranosil - (14 ) - β - D - glukopiranosida )
22Sukrosa ( gula tebu ) merupakan disakharida yang disusun oleh glukosa danfruktosa karena ikatan glikosida terbentuk dari gugus hidroksil anomerik, darikedua satuan monosakharida, maka sukrosa bukanlah gula pereduksi dan tidakmengalami mutarotasi .Sukrosa dapat dihidrolisis baik secara enzimatik dansecara kimia untuk menghasilkan suatu campuran keseimbangan dari glukosa danfruktosa yang lebih manis untuk berat yang sama dari pada sukrosa. Campuran inidisebut gula invert karena hidrolisis disertai dengan pembalikan putaran optik darisearah jarum jam (dektrorotasi) menjadi berlawanan arah jarum jam ( levorotasi ).Madu merupakan bentuk yang terdapat dialam yang terdiri sebagian besar darigula a( O - α - D - glukopiranosil - (1H2 ) - β - D - fruktofuranosa )Laktosa atau gula susu hanya terdapat dalam susu. Laktosa bila dihidrolisisakan menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa berikatan melalui ikatan α (14)glikosida laktosa mempunyai atom karbon hemiasetal sehingga termasuk gulapereduksi.CH2OHCH2OHOHOHOHHHO OH1HO4OHHOHHHOHHOHLaktosaLaktosa ( O - α - D - galaktopiranosil - (14 ) - β - D - glukopiranosa )
23POLISAKHARIDAPolisakharida merupakan karbohidrat yang dijumpai di alam dalam jumlahyang paling besar.Polisakharida dapat berfungsi sebagai bentuk energi simpanandan sebagai fungsi struktur di dalam dinding sel dan jaringan pengikat. Hidrolisissempurna terhadap polisakharida oleh asam atau enzim spesifik, menghasilkanmonosakharida atau turunannya.Polisakharida dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu :1. onosakharida. Polisakharida yang pada hidrolisis menghasilkan heksosadisebut heksosan , contohnya glikogen, pati dan selulosa. Polisakharidayang menghasilkan pentosa disebut pentosan , contohnya gummiarabikum.2. Hetropolisakarida , yang mengandung dua atau lebih jenis monosakharidayang berbeda misalnya asam hialuronat pada jaringan pengikat, yangmengandung N-asetil glukosamin dan asam glukoronat.Pati (C6 H10 O5 )nPolisakharida ini merupakan cadangan makanan dalam tumbuh-tumbuhan,terutama terdapat dalam jumlah banyak pada golongan umbi-umbian, sepertikentang dan pada biji-bijian seperti jagung. Tetapi kemampuan membentuk patidijumpai hampir pada semua sel tanaman. Pati terdiri dari dua bagian yaituamilosa (15–29%) yang merupakan rantai panjang tidak bercabang yang terdiridari melekul α-D-glukopiranosa yang bersambungan dengan ikatan α (14)dan amilopektin (80–85%) yang merupakan rantai bercabang sebanyak 24–30melekul α-D-glukopiranosa yang bersambungan dengan ikatan α ( 1dengan titik percabangan dengan ikatan α (1panah 6 )4)
24CH2OHCH2OHOHOH1HOHCH2OHOH4 HOHOH1H4 H2OHOHHHH1HOORantai cabangO6CH2CH2OHOHOH1OCH2OHH4OOH14ORantai utamaAmilopektinHidrolisis pati akan terjadi pada pemanasan dengan asam encer, dimana berturutturut akan terbentuk amilodekstrin yang memberi warna biru dengan iodium,eritrodekstrin yang memberi warna merah dengan iodium serta berturut-turutakhrodekstrin, maltosa dan glukosa yang tidak memberi warna dengan iodium.GlikogenGlikogen merupakan sumber polisakharida utama pada hewan seperti patipada sel tanaman. Glikogen merupakan polisakharida bercabang dari D-glukosadengan ikatan α (14), tetapi memiliki percabangan yang lebih banyakdengan struktur yang lebih kompak dibandingkan dengan amilopektin. Ikatanpada percabangan adalah α (16 ). Glikogen terutama banyak terdapat dalamO
25hati. Glikogen tidak mereduksi larutan Benedict dan dengan iodium memberiwarna merah.SelulosaSelulosa adalah unsur utama pembentuk kerangka tumbuh-tumbuhan . Iatidak memberi warna pada iodium dan tidak larut dalm pelarut biasa. Selulosaterdiri atas β-D-Glukopiranosa yang dihubungkan oleh ikatan β (14 ) untukmembentuk rantai panjang dan lurus yang diperkuat oleh ikatan hidrogen. Karenaselulosa merupakan homopolisakharida linear tidak bercabang, terdiri dari 10.000atau lebih unit D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan14 glikosida,senyawa ini akan kelihatan sama dengan amilosa dan rantai utama glikogen.Tetapi terdapat perbedaan yang amat penting yaitu pada selulosa, ikatan 14berada dalam konfigurasi β , sedangkan pada amilosa, amilopektin dan glikogen,ikatan 14 nya berbentuk α.CH2OHCH2OHOOO1OO41βO41β4OCH2OHRantai SelulosaOCH2OHSelulosa tidak dapat dicerna oleh kebanyakan binatang menyusui,termasuk manusia, karena tidak adanya hidrolase yang menyerang ikatan β.Binatang ruminansia dan herbivora lain memiliki mikroorganisme dalam ususnyayang dapat menyerang ikatan ( β-linkage ), membuat selulosa terpakai sebagaisumber kalori utama. Enzim yang dapat menghidrolisis selulosa disebut selulase.Rayap mudah mencerna selulosa, karena saluran ususnya memiliki suatuorganisme parasit. Trichonympha yang mengeluarkan selulase yang menyebabkanrayap mampu mencerna kayu. Jamur dan bakteri pembusuk pada kayu jugamemproduksi selulase.O
26Asam hialuronatAsam hialuronat merupakan heteropolisakharida yang merupakan unsurpenting dari jaringan penghubung pada hewan. Struktur satuan pengulang dariasam hialuronat adalah asam D-glukoronat dan N-asetil-D-glukosamin secaraberganti-ganti. Hialuronidase, suatu enzim yang dikeluarkan oleh beberapabakteri patogen (penyebab penyakit) dapat menghidrolisis ikatan glikosida danasam hialuronat, membuat jaringan menjadi lebih rapuh terhadap seranggabakteri.COOHOCH2OHOHOHβHOHOβHOHHHOHOHD - glukoronatHHNHCOCH3 nN - Asetil - D – glukosaminAsam kenyataanbahwaiamukopolisakharida yaitu heterosakharida yang mengandung gula-gula amino.Khitin adalah polisakharida struktural yang penting pada inverteberata. Iadijumpai misalnya pada rangka krustasea dan rangka luar insekta. Khitinmengandunfg unit-unit N-asetil-D-glukosamin yang digabungkan oleh ikatan β(14) glikosida.H2OHCH2OHOOHOHHOHOHHOHHHOHHNHCOCH3HN – asetil glukosaminNHCOCH3N – Asetil glukosaminKhitinn
27KhondroitinMerupakan polisakharida utama pada proteoglikan tulang rawanmengandung unit asam D-glukoronat dan N-asetil D-galaktosamin secaraberganti-ganti. Polisakharida asam yang penting lainnya adalah heparin yangdihasilkan oleh jenis sel tertentu, terutama banyak terdapat pada dindingpembuluh darah arteri. Heparin mengandung unit berulang dari enam residu gula,masing-masing terdiri dari suatu sekuen berganti dari senyawa turunan sulfat Nasetil –D-glukosamin dan D-iduronat. Heparin adalah penghambat ampuhterhadap penggumpalan darah dan membantu mencegah pembentukan gumpalandi dalam aliran darah.OCH2OSO-3OHHH1OH HHOH4 COOHOHHOHNHSO-3Glukosa yangtersulfatasiOHHOSO-3nAsam Indoronatyang tersulfatasiHeparinInulinInulin adalah pati yang ditemukan pada ubi dan dahlia, artichokes danbunga dandelions. Inulin dapat dihidrlisi menjadi fruktosa dan karena itu inulinadalah fruktosan. Tidak memberi warna bila ditambahkan iodium dalam larutaninulin. Inulin dipakai pada penyelidikan fisiologis untuk menetapkan laju filtrasiglomerulurs (glomerular filtration rate).
28METABOLISME KARBOHIDRATPada bab ini akan dibahas proses katabolisme, yang terdiri dari atauglekolis dan fermentasi alcohol, jalur samping katabolisme karbohidrat, lingkaranasam tri karboksilat, dan ligkaran pentosa fosfat, dan untuk proses anabolismemeliputi biosisntesa karbohidrat, glikogenesis, glukoneogenesis, serta yanglainnya, yaitu glikoginolisis. Setelah membaca bab ini pembaca diharapkan akanlebih memahami dan implementasi tentang metabolisme karbohidrat dikaitakanproses linin yang terjadi pada ternak, terutama udara memenuhi energi yangberasal dari pakan utuk kebutuhan ternak.PENDAHULUANMetabolisme adalah proses katabolisme yang menyangkut perombakanmolekul yang besar menjadi molekul yang lebih sederhana, sedangkan prosesanabolisme atau biosentesa, menyangkut pembentukan molekul yang lebih besaryang berasal dari molekul yang lebih sederhana. Semua proses metabolismeadalah bersifat intermediate, yaitu pengubahan satu zat menjadi yang lainbiasanya menyangkut tahap-tahap berurutan yang zat-zat kimianya sudah jelas,dan dapat dikenali; atau intermediate adalah pereaksi dan za
Diktat ini tentunya masih jauh dari sempurna, namun besar harapan kami diktat ini bisa dipakai sebagai dasar untuk mempelajari ilmu Biokimia lebih lanjut. Kalau ingin mempelajari lebih dalam lagi, tentunya bisa dibaca, dipelajari dari buku-buku text book Biokimia yang ada . Diktat ini dibuat hanya dipakai untuk kalangan sendiri. Kami
