UJIAN AKHIR SEMESTER

Nama                  : Fefri Perrianty

NIM                   : RRA1C112006

Mata kuliah            : Kimia Organik 2

Dosen Pengampu       : Dr.Syamsurizal, M.Si

1.     Dari cara kerja hormon insulin , Jelaskan apa idenya membuat hormone insulin buatan yang cara kerjanya sama ?

Penyelesaian :

Insulin adalah hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen, dan berfungsi mengatur kadar gula darah bersama hormon glukagon. Kekurangan insulin karena cacat genetik pada pankreas, menyebabkan seseorang menderita diabetes melitus (kencing manis) yang berdampak sangat luas terhadap kesehatan, mulai kebutaan hingga impotensi.

Kemajuan di bidang bioteknologi yang lain diantaranya adalah sintesis insulin dengan bantuan bakteri yang biasa terdapat di usus besar, namanya Escherichia coli. Teknologi dasar proses ini disebut dengan teknologi plasmid.

Sebelum ditemukan teknik sintesis insulin, hormon ini hanya bisa diperoleh dari ekstraksi pankreas babi atau sapi, dan sangat sedikit insulin bisa diperoleh. Setelah ditemukan teknik sintesis insulin di bidang bioteknologi inilah, harga insulin bisa ditekan dengan sangat drastis sehingga bisa membantu para penderita diabetes melitus.
1. Pada proses pembuatan insulin ini, langkah pertama adalah mengisolasi plasmid dari E. coli. Plasmid adalah salah satu bahan genetik bakteri yang berupa untaian DNA berbentuk lingkaran kecil. Selain plasmid, bakteri juga memiliki kromosom. Keunikan plasmid ini adalah: ia bisa keluar-masuk ‘tubuh’ bakteri, dan bahkan sering dipertukarkan antar bakteri.
2. Pada langkah kedua ini plasmid yang telah diisolir dipotong pada segmen tertentu menggunakan enzim restriksi endonuklease. Sementara itu DNA yang di isolasi dari sel pankreas dipotong pada suatu segmen untuk mengambil segmen pengkode insulin. Pemotongan dilakukan dengan enzim yang sama.
3. DNA kode insulin tersebut disambungkan pada plasmid menggunakan bantuan enzim DNA ligase. Hasilnya adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang disebut DNA rekombinan.
4. DNA rekombinan yang terbentuk disisipkan kembali ke sel bakteri.
5. Bila bakteri E. coli berbiak, maka akan dihasilkan koloni bakteri yang memiliki DNA rekombinan.

2.     Jelaskan protein yang berperan penting dalam pertumbuhan rambut, factor apa yang menyebabkan terjadinya kerontokan ?

Penyelesaian :

       Protein yang berperan penting dalam pertumbuhan rambut yaitu keratin .Keratin pada rambut berbentuk agak lentur lentur dan mudah di ulur disebabkan adanya ikatan hydrogen yang terjalin menjadi satu membentuk selembar tali.Beberapa lembar tali bergabung menjadi satu membentuk rambut.

Dimana Proses Pertumbuhan rambut dimulai dengan pembentukan sel-sel baru di bagian akar rambut . Sel-sel tersebut kemudian membentuk batang yang kemudian tumbuh ke luar kulit. Saat tumbuh ke luar, sel-sel itu berhenti menyerap dan mulai menghasilkan keratin ( sejenis protein) . Proses ini di namain keratinisasi. Saat keratinisasi, sel-sel rambut pun mati. Bersama keratin, sel-sel mati itu kemudian membentuk batang rambut.

       Berbagai factor yang menyebabkan terjadinya kerontokan , bias factor eksternal dan factor internal, yaitu :

Penyebab kerontokan rambut dari factor eksternal yaitu :

ü  Perawatan yang kurang baik, terutama bagi rambut yang sering terkena bahan kimia saat penataan rambut.contohnya saja pewarnaan, pelurusan , pengeritingan semua menggunakan bahan kimia yang dapat merusak rambut .

ü  Radikal bebas.

ü  Asap kendaraan dan polusi udara yang bias menyebabkan rambut lepek dan mudah rusak.

Penyebab kerontokan rambut dari factor internal , yaitu :

ü  Factor keturunan

Bias menyebabkan kerontokan pada rambut jika orang tua menurunkan gen yang dapat menyebabkan rambut rontok.

ü  Hormon.

Hormone yan tidak seimbang juga bias menyebabkan kerontokan pada rambut, hal ini sering terjadi pada ibu hamil.

ü  Tingkat stress yang tinggi

Saat stress, rambut biasannya rontok lebih banyak dari biasaanya ketika tidak stress.

3.     Bagaimana mengkonversi lemak majemuk menjadi lemak sederhana ?

Penyelesaian :

Lemak majemuk ialah senyawa yang tersusun atas lemak dan senyawa bukan lemak, seperti fosfat, protein, dan glukosa. Contoh lemak jenuh adalah fosfolipid, fosfatid, dan lipoprotein.

Lemak sederhana ialah lemak yang tersusun atas trigliserida, yaitu suatu senyawa trimester yang terbentu dari satu gliseroldan tiga asam lemak.

Misalnya : lemak daging dan minyak ( contohnya minyak jagung )

       mengkonversi lemak majemuk menjadi lemak sederhana

Dengan proses hidrolisis lemak akan terurai menjadi asam lemak gliserol. Proses ini dapat berjalan dengan menggunakan asam, basa, atau enzim tertentu. Proses hidrolisis yang menggunakan basa menghasilkan gliserol dan garam asam lemak atau sabun. Oleh karena itu, proses hidrolisis yang menggunakan basa disebut proses penyabunan.

Oksidasi asam lemak tidak jenuh akan menghasilkan peroksida dan selanjutnya akan terbentuk aldehida.

4.     Konformasi protein sangat menentukan fungsi biologis protein tersebut, Bila suatu protein terdenaturasi , Jelaskan dampak penurunan biologis protein tersebut !

Penyelesaian :

Dampak yang di Timbulkan

Denaturasi akan menyebabkan perubahan struktur protein dimana pada keadaan terdenaturasi penuh , hanya struktur primer protein saja yang tersisa, protein tidak lagi memiliki struktur sekunder, tersier dan kuartener. Akan tetapi belum terjadi pemutusan ikatan peptide pada kondisi terdenaturasi penuh . Denaturasi protein yang berlebihan dapat menyebabkan insolubilitasi yang dapat mempengaruhi sifat-sifat fungsional protein yang tergantung pada kelarutannya.

Dari sisi gizi, denaturasi parsial protein sering meningkatkan daya cerna dan ketersediaan biologisnya. Pemanasan yang moderat dapat meningkatkan daya cerna protein tanpa menghasilkan senyawa toksik.

Pada protein yang mengalami denaturasi, proteinnya akan mengendap  karena gugus-gugus yang bermuatan positif dan negative dalam jumlah yang sama atau dalam keadaan titik isoelektrik (netral) . Pada denaturasi terjadi pemutusan ikatan hydrogen , interaksi garam hingga molekul protein tidak punya lipatan lagi.Garam- garam seperti misalnya natrium klorida dalam konsentrasi tertentu dapat menyebabkan denaturasi .Protein yang telah mengalami denaturasi akan mengalami beberapa perubahan biologis seperti :

1)     Viskositas naik ( karena mol menjadi asimetris dan lipatan hilang )

2)    Rotasi optis larutan protein meningkat.

           Contohnya : Denaturasi pada telur, pada protein telur mudah terdenaturasi oleh adanya panas  dan tegangan muka bila telur tersebut terus di aduk sampai menjadi buih.

5.     Bagaimana menggunakan energy dari lemak untuk berolahtaga ? Jelaskan secara kimia !

Penyelesaian :

Penggunaan Lemak Dalam Olahraga

Lemak keberadaannya dalam tubuh dianggap sebagai  sistem biologik terutama untuk cadangan energi dalam sel dan sebagai komponen membran sel. Lemak mempunyai komposisi yang mirip dengan karbohidrat kecuali perbandingan oksigen terhadap hidrogen berbeda.

Lemak merupakan zat gizi penghasil energi terbesar, besarnya lebih dari dua kali energi yang dihasilkan karbohidrat. Namun, lemak merupakan sumber energi yang tidak ekonomis pemakaiannya. Oleh karena metabolisme lemak menghabiskan oksigen lebih banyak dibanding karbohidrat.

Lemak atau trigliserida di dalam tubuh diubah menjadi asam lemak dan gliserol. Selain penghasil energi, lemak merupakan alat pengangkut vitamin yang larut dalam lemak dan sebagai sumber asam lemak yang esensial, misalnya asam lemak linoleat. Olahraga endurance merupakan olahraga yang dilakukan dengan intensitas rendah sampai sedang (submaksimal) dan berlangsung dalam waktu lama. Lemak merupakan sumber energi yang penting untuk kontraksi otot selama olahraga endurance.

Sumbangan lemak sebagai energi untuk kontraksi otot tergantung dari intensitas dan lamanya latihan olahraga. Olahraga dengan intensitas rendah dan sedang serta dilakukan dalam jangka waktu lama, energi yang dibebaskan selain karbohidrat, kebanyakan berasal dari lemak.

Metabolisme Lemak

Lemak atau trigliserida di dalam tubuh diubah menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak yang terbentuk dapat secara langsung digunakan sebagai sumber energi oleh banyak sel, kecuali sel darah merah dan sel susunan saraf pusat hanya dapat menggunakan glukosa. Sedangkan metabolisme asam lemak rantai panjang memerlukan sistem karier untuk pengangkutan ke dalam mitokondria sel.

Lemak yang dapat dioksidasi sebagai sumber energi terdiri atas trigliserida, asam lemak bebas dan trigliserida intra muskular. Asam lemak bebas yang terikat dengan albumin di dalam darah hasil metabolisme  dari jaringan lemak merupakan sumbangan yang besar pada metabolisme lemak saat otot berkontraksi. Sedangkan asam lemak bebas yang terikat dengan albumin di dalam darah hasil metabolisme dari trigliserida intra muskular dan trigliserida plasma selama kontraksi otot tidak diketahui secara jelas.

Kontraksi otot terjadi karena adanya energi hasil beta oksidasi asam lemak bebas dan reaksi biokimiawi dalam jalur Kreb’s yang berasal dari lipolisis jaringan lemak. Otot mendapatkan asam lemak bebas dan menggunakannya dalam bentuk energi biasanya ditentukan oleh konsentrasi lemak dalam darah dan kemampuan otot untuk oksidasi asam lemak. Peningkatan kadar asam lemak bebas dalam darah dan penggunaannya oleh otot dapat mengurangi penggunaan glokogen dan glukosa darah. Kadar asam lemak biasanya memuncak setelah 2-4 jam aktifitas olahraga.

Trigliserida intra muskular dapat juga digunakan oleh otot untuk berkontraksi. Trigliserida intra muskular dipercaya lebih penting pada awal kontraksi otot dan selama olahraga dengan intensitas tinggi, dimana lipolisis jaringan lemak untuk pembentukan energi masih terhambat.

 LEMAK
lemak adalah ikatan organic yang terdiri atas unsur-unsur Karbon (C), Hydrogen (H) dan Oksigen (O), yang mempunyai sifat dapat larut dalam zat-zat peralut tertentu dalam perlarut lemak (zat peralut lemak). Lemak yang memiliki titik lebur tinggi bersifat padat pada suhu kamar, sedangkan yang mempunyai titik lebur rendah bersifat cair. Lemak yang padat pada suhu kamar disebut lemak gaji sedangkan yang cair pada suhu kamar disebut minyak.

Lemak adalah ester asam lemak dan gliserin. Biasanya zat tersebut tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut lemak. Adapun pelarut lemak tersebut adalah eter, kloroform, benzena, karbon tetraklorida (CCl4), xylena, alkohol panas, dan aseton panas. Lipida dalah zat yang menyerupai lemak, sangat penting karena merupakan simpanan tenaga yang amat besar dan sebagai pelarut vitamin A, D, E, dan K. Bagi hewan dan manusia lipida selain sebagian.

Klasifikasi lemak/lipida

A. Lemak Sederhana
Lemak ini merupakan zat yang terdiri dari ester asam lemak dengan alkohol. Ada 3 jenis lemak sederhana, yaitu:
1. Lemak yang teksturnya padat dalam suhu kamar.
2. Minyak yang teksturnya cair dalam suhu kamar.
3. Lilin atau malam yang merupakan ester asam lemak dengan alkohol yang BM-nya tinggi (rantai C-nya panjang).
B. Lemak Kompleks (Compound Lipids).
Lemak ini merupakan ester asam lemak yang mengandung gugus lain yang terikat pada alkoholnya.
1. Fosfolipida: ester asam lemak dan gliserol yang mengandung asam fosfat, basa nitrogen atau zat lainnya.
2. Serebrosida (glikolipida): zat yang terdiri dari asam lemak dengan karbohidrat dan mengandung asam fosfat.
3. Lemak kompleks lainnya: kelompok ini termasuk sulfolipida, amino lipida, dan lipoprotein.

c. Derivat Lipida
Derivat lipida adalah zat yang berasal dari hasil hidrolisis zat-zat tersebut di atas yang antara lain:
1. Asam lemak jenuh dan tak jenuh.
2. Alkohol dan gliserol.
3. Sterol.
4. Lemak aldehid.
5. Badan-badan keton (ketone bodies).

● Asam Lemak
Asam lemak ini merupakan hasil hidrolisis dari lemak. Di alam asam lemak yang terbanyak adalah yang mengandung atom C genap dan ikatannya membentuk rantai lurus.
Pembagian asam lemak
1. Asam lemak jenuh (satuated fatty acids)
Contoh: asam butirat, asam laurat, asam palmitat, dan sebagainya.
2. Asam lemak tak jenuh dengan ikatan rangkap tunggal (monounsaturated fatty acids)
Contoh: asam palmitoleat dan asam oleat.
3. Asam lemak tak jenuh dengan ikatan rangkap ganda/lebih dari satu (polyunsaturated fatty acids)
Contoh: asam linoleat, asam linolenat, dan asam arachidonat.
4. Asam lemak yang mengandung gugus hidroksil.
Contoh: asam risinoleat.
5. Asam lemak siklik
Contoh: asam kaulmograf.
● Alkohol
Alkohol merupakan hasil hidrolisis lipida selain asam lemak, misalnya gliserol dan asetil alkohol. Asetil alkohol merupakan hasil hidrolisis lilin/malam. Adanya gliserol dapat dites dengan uji akrolein.
● Steroid
Biasanya terdapat bersama lemak dan dapat dipisahkan dengan cara penyabunan, sebab steroid tidak dapat bereaksi dengan penyabunan. Steroid mempunyai inti derivat siklo pentane perhidro fenantren. Beberapa sterol yang terpenting diantaranya adalah kolesterol. Zat ini banyak terdapat pada sel tubuh terutama jaringan syaraf dan tidak terdapat pada tumbuh-tumbuhan.
● Ergosterol
Banyak terdapat pada ragi dan tumbuhan ergot. Zat ini merupakan prekursor vitamin D.
● Koprosterol
Terdapat di faeses sebagai hasil reduksi dari kolesterol.
● Sterol lainnya
Yang termasuk sterol lainnya ini adalah asam empedu, hormon korteks adrenal, hormon kelamin, vitamin D, dan sebagainya.
● Badan-Badan Keton (Ketone Bodies)
Zat ini merupakan hasil dari metabolisme asam lemak dalam tubuh. Beberapa keton bodies yang terdapat pada tubuh antara lain aseton, asam aseto asetat, dan beta hidroksi
asam butirat.
● Trigliserida
Trigliserida merupakan ester dari asam lemak dan gliserol. Zat ini banyak diperoleh dari alam. Asam lemak yang sering kdapatan, diantaranya aitu asam palmitat, asam stearat, dan asam oleat.
● Lilin dan Malam
Lilin merupakan ester dari asam lemak dengan alkohol yang mempunyai BM tinggi selain gliserol. Zat ini banyak diproduksi oleh lebah dan beberapa tanaman misalnya daun talas muda.
● Fosfolipid
Nama lain golongan senyawa ini adalah fosfogliserida atau gliserol fosfatidat. Senyawa ini terdiri dari gliserol-3-fosfat dan sebagai kerangka dasarnya asam lemak dan alkohol. Sebagai alkoholnya antara lain yaitu kolin, serin, etanolamin, inositol, dan gliserol. Senyawa induk fosfolipida disebut asam fosfatidat. Khusus untuk sphingomyelin terdapat pada jaringan saraf otak dan plasmalogen sebanyak 10% dari fosfolipida yang terdapat pada otak dan otot.
● Lesitin
Zat lesitin mengandung gliserol, asam lemak, asam fosfat, dan kholin. Adapun fungsinya untuk struktur sel metabolit.
● Chepalin
Zat ini susunannya hampir sama dengan lesitin, anya perbedaannya kholin diganti dengan etanolamin.
● Serebrosida (glikolipid)
Serebrosida mengandung galaktosa, asam lemak yang beratom C banyak dan spingosin (pada hidrolisis didapatkan asam lemak, asam fosfat, kholin, dan kompleks amino alkohol). Zat ini banyak terdapat pada jaringan selain otak.
● Sulfatid
Sulfatid adalah derivat sulfat dari galatosil residu dari serebrosida.
● Gangliosid
Gangliosida adalah glikolipida yang banyak terdapat pada otak. Zat ini mengandung asam N-asetil neuraminat, asam lemak, spingosin, dan tiga molekul heksosa (glukosa dan galaktosa).

Fungsi lemak/lipida

Adapun fungsi lemak/lipida adalah sebagai berikut:
a) Sumber Energi
Lemak dan minyak merupakan sumber energy paling padat, yang menghasilkan 9 kkal untuk tiap gram, yaitu 2.5 kali besar energy yang dihasilkan oleh karbohidrat dan protein dalam jumlah yang sama.
Sebagai simpanan lemak, lemak merupakan cadangan energy tubuh paling besar. Simpanan ini berasal dari konsumsi berlebihan salah satu atau kombinasi zat-zat energy: karbohidrat, lemak, dan protein. Lemak tubuh pada umumnya disimpan sebagai berikut: 50% dijaringan bawah kulit (subkutan), 45% di sekeliling organ dalam rongga perut, dan 5 % dijaringan intramuskuler.
b) Sumber Asam Lemak Essesial
 Lemak merupakan sumber asam lemak essensial, asam linoleat dan linolenat.
c) Alat Angkut Vitamin Lemak
Lemak mengandung vitamin larut lemak tertentu. Lemak susu dan minyak ikan laut tertentu mengandung vitamin A dan D dalam jumlah berarti. Hampir semua minyak nabati merupakan sumber vitamin E. minyak kelapa sawit mengandung bayak karotenoid (provit. A). lemak membantu transportasi dan absorpsi vitamin lemak yaitu A, D, E, K.
d) Penghemat Protein
Lemak menghemat penggunaan protein untuk sintesis protein, sehingga protein tidak digunkan sebagai sumber energy.
e) Member Rasa Kenyang Dan Kelezatan
Lemak memperlambat sekresi asam lambung dan memperlambat pengosongan lambung, sehingga lemak memberi rasa kenyang lebih lama. Disamping itu lemak member tekstur yang disukai dan member kelezatan khusus dalam makanan.
f) Sebagai Pelumas
 Lemak merupakan pelumas dan membantu pengeluaran sisa pencernaan.
g) Memelihara Suhu Tubuh
Lapisan lemak dibawah kulit mengisolasi tubuh dan mencegah kehilangan panas tubuh secara cepat, dengan demikian lemak berfungsi juga dalam memelihara suhu tubuh.
h) Pelindung Organ Tubuh
 Lapisan lemak yang menyelubungi organ-organ tubuh, seperti jantung, hati, dan ginjal membantu menahan organ-organ tersebut tetap ditempatnya dan melindunginya terdapat benturan dan bahaya lain.

 Sumber lemak/lipida

Menurut sumbernya kita membedakan lemak nabati dan lemak hewani. Lemak nabati berasal dari bahan makanan tumbuh-tumbuhan, sedangkan lemak hewani berasal dari binatang, termasuk ikan, telur dan susu. Kedua jenis lemak ini berbeda dalam jenis asam lemak yang menyusunnya. Lemak nabati mengandung lebih banyak asam lemak tak jenuh yang menyebabkan titik cair yang lebih rendah dan suhu kamar berbentuk cair, disebut lemak. Lemak mengandung terutama asam lemak jenuh, khususnya mempunyai rantai karbon panjang, yang mengakibatkan dalam suhu kamar terbentuk padat.
Dengan demikian sumber utama lemak adalah minyak tumbuh-tumbuhan (minyak kelapa, kelapa sawit, kacang tanah, kacang kedelai, jagung dan sebagainya), mentega, margarine, dan lemak hewan (lemak daging dan ayam) sumber lemak lain adalah kacang-kacangan, biji-bijian, daging, dan ayam gemuk, krim, susu, keju, dan kuning telur, serta makanan yang dimasak dengan lemak atau lemak atau minyak. Sayur dan buah (kecuali adpokat) sangat sedikit mengandung lemak.

Protein adalah penyusun kurang lebih 50% berat kering organisme.Protein bukan hanya sekedaar bahan simpanan atau baha struktural,seperti karbohidrat dan lemak.Tetapi juga berperan penting dalam fungsi kehidupan.

STRUKTUR KIMIA PROTEIN

Protein adalah senyawa organik kompleks yang tersusun atas unsur Karbon(C),Hidrogen(H),Oksigen(O),Nitrogen(N) dan kadang-kadang mengandung zat Belerang(S),dan Fosfor(P).

Protein merupakan makromolekul yang terdiri dari satu atau lebih polimer.Setiap Polimer tersusun atas monomer yang di sebut asam amino.Masing-masing asam amino mengandung satu atom Karbon(C) yang mengikat satu atom Hidrogen(H),satu gugus amin(NH₂),satu gugus karboksil(-COOH),dan lain-lain(Gugus R).

Berbagai jenis asam amino membentuk rantai panjang melalui ikatan peptida.Ikatan Peptida adalah ikatan antara gugus karboksil satu asam amino dengan gugus amin dari asam amino lain yang ada di sampingnya.Asam amino yang membentuk rantai panjang ini disebut protein (Polipeptida).Polipeptida di dalam tubuh manusia disintesis di dalam ribosom.Setelah disintesis,protein mengalami”pematangan”menjadi protein yang lebih kompleks.

Asam amino yang diperlukan tubuh ada 20 macam.sepuluh diantaranya sangat penting bagi pertumbuhan sel-sel tubuh manusia dan tidak dapat dibuat dalam tubuh,sehingga harus didapatkan dari luar tubuh.Asam amino itu disebut asam amino esensial.selain asam amino esensial terdapat juga asam emino non-esensial.Asam amino non-esensial merupakan asam amino yang dapat dibuat dalam tubuh manusia.Bahan bakunya berasal dari asam amino lainnya.Namun ada juga yang mengatakan bahwa asam amino terbagi menjadi 3,ditambah dengan asam amino semiesensial.Asam amino semiesensial adalah asam amino yang dapat menghemat pemakaian beberapa asam amino esensial.

Manfaat Protein Bagi Tubuh Manusia

1. Sebagai enzim
Protein memiliki peranan yang besar untuk mempercepat reaksi biologis.

2. Sebagai alat pengangkut dan penyimpan.
Protein yang terkandung daam hemoglobin dapat mengangkut oksigen dalam eritrosit.Protein yang terkandung dalam mioglobin dapat mengangkut oksigen dalam otot.

3. Untuk penunjang mekanis
Salah satu protein yang berbentuk serabut yang disebut kolagen memiliki fungsi untuk menjaga kekuatan dan daya tahan tulang dan kulit.

4. Sebgai pertahanan tubuh dan imunisasi pertahanan tubuh
Proteun ini biasa digunakan dalam bentuk antibodi

5. Sebaga Media perambatan impuls syaraf

6. Sebagai pengendalian pertumbuhan
Jika kekurangan protein,bisa menyebabkan terganggunya pertumbuhan pada anak-anak.

7. Membentuk jaringan pada tubuh dengan kandungan asam aminonya

8. Mencegah penyakit kwashiorkor dan marasmus
Dimana kedua penyakit ini diakibatkan oleh kekurangan protein.

9. Asupan protein yang cukup juga dapat membantu dalam proses penyembuhan luka, regenerasi sel hingga mengatur kerja hormon dan enzim dalam tubuh.

KARBOHIDRAT

"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 polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis. Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air. Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandungnitrogen, fosforus, atau sulfur.

Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida). 

Karbohidrat adalah kelompok besar senyawa yang umumnya disebut gula, pati, dan selulosa (yang semuanya adalah gula atau polimer gula). Umumnya gula merupakan sumber penyimpanan energi. Dengan memecah gula turun menjadi karbon dioksida dan air, organisme hidup dapat melepaskan energi yang terkunci di dalamnya digunakan untuk kebutuhan energi.

Satu diantara tiga makanan pokok kita adalah karbohidrat. Karbohidrat dihasilkan oleh tumbuhan berklorofil dengan bantuan sinar matahari. Manusia dan hewan memperoleh karbohidrat dari bagian-bagian tertentu tumbuhan. Kita memperoleh karbohidrat dari nasi, roti, tapioka, dan sebagainya.

A. SUSUNAN KARBOHIDRAT

Karbohidrat terdiri dari karbon, hydrogen dan oksigen. Contihnya adalah glukosa (C6H12O6), Sukrosa (C12H22O11) dan selulosa (C6H10O5). Sebagaimana tampak dalam tiga contoh tersebut, karbohidrat mempunyai rumus umum Cn(H2O)m . rumus molekul glukosa misalnya, dapat dinyatakan sebagai C6 (H2O)6 Oleh Karena komposisi demikian, kelompok senyawa ini pernah di sangka sebagai hidrat karbon sehingga diberi nama karbohidrat. Akan tetapi, sejak tahun 1880-an disadari bahwa senyawa tersebut bukanlah hidrat dari karbon. Nama lain dari karbohidrat adalah sakarida. Kata sakarida berasal dari Arab “sakkar” yang artinya manis.

Karbohidrat yang dibangun oleh polihdroksi dan gugus aldehid disebut dengan aldosa, sedangkan yang disusun oleh polihidroksi dan gugus keton dikenal dengan ketosa.

Molekul karbohidrat yang paling sederhana adalah polihidroksi aldehida dan polihidroksi keton yang empunyai tiga hingga enam atom karbon. Atom C memiliki kerangka tetrahedral yang membentuk sudut 105,9oC menyebabkan molekul karbohidrat cukup sulit berbentuk rantai lurus. Berdasarkan kerangka tetrahedral inilah, molekul polihidroksi ini lebih stabil dalam struktur siklik perhatikan Bagan

Bagan Rantai lurus dan bentuk siklik dari karbohidrat

Karbohidrat sederhana dibangun oleh 5 (lima) atom C disebut dengan pentosa. Sedangkan yang dibangun oleh 6 (enam) atom C dikenal dengan heksosa.

Selain dibentuk oleh sejumlah atom C yang mengandung gugus polihidroksi, strukturnya karbohidrat semakin kompleks dengan adanya atom karbon asimetri, yaitu atom karbon yang mengikat empat atom atau molekul yang berbeda pada struktur tetrahedralnya. Kehadiran C asimetri menyebabkan molekul karbohidrat bersifat optik aktif, yaitu mampu memutar bidang cahaya terpolarisasi. Pada karbohidrat juga dijumpai keisomeran optik, molekul-molekul yang komposisinya identik tetapi berbeda orientasinya dalam ruang dan keaktifan optiknya.

Karbohidrat yang paling sederhana ditemukan di alam mengandung tiga atom C disebut triosa. Jika dengan gugus aldehida dinamakan aldotriosa (HOCH2-CHOH-CHO) dan dan dengan gugus keton disebut dengan ketotriosa (HOCH2-CO-CH2OH).

B. KLASIFIKASI KARBOHIDRAT

Karbohidrat biasanya digolongkan menjadi monosakarida, disakarida dan polisakarida. Penggolongan ini didasarkan pada reaksi hidrolisisnya. Monosakarida adalah karbohidrat paling sederhana, tidak dapat dihidrolisis menjadi karbohidrat lebih sederhana; disakarida dapat dihidrolisis menjadi dua monosakarida; sedangkan polisakarida dapat dihidrolisi menjadi banyak molekul monosakarida.

1. Monosakarida

Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus CnH2nOn dimana n = 3 – 8 .Monosakarida sering disebut gula sederhana (simple sugars) adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi. Molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon saja. Monosakarida dapat dikelompokkan berdasarkan kandungan atom karbonnya, yaitu triosa, tetrosa, pentosa, dan heksosa atau heptosa.

C3H6O3 : triosa

C4H8O4 : tetrosa

C5H10O4 : pentose

C6H12O4 : heksosa

Monosakarida atau gula sederhana hanya terdiri atas satu unit polihidroksialdehida atau keton atau hanya terdiri atas satu molekul sakarida. Kerangka monosakarida adalah rantai karbon berikatan tunggal yang tidak bercabang. Satu diantara atom karbon berikatan ganda terhadap suatu atom oksigen membentuk gugus karbonil, masing-masing atom karbon lainnya berikatan dengan gugus hidroksil. Jika gugus karbonil berada pada ujung rantai karbon, monosakarida tersebut adalah suatu aldosa, dan jika gugus karbonil berada pada posisi lain, monosakarida tersebut adalah suatu ketosa. Berbagai jenis monosakarida aldosa dan ketosa.

· Macam-macam monosakarida

a. Aldosa: monosakarida yang mengandung gugus aldehid.

Contoh: Gliseraldehid

b. Ketosa: monosakarida yang mengandung gugus keton.

Contoh: Dihidroksiaseton

Contoh beberapa monosakarida :

1. Glukosa

Glukosa merupakan suatu aldoheksosa, disebut juga dekstrosa karena memutar bidang polarisasi ke kanan. Glukosa merupakan komponen utama gula darah, menyusun 0,065- 0,11% darah kita.

Glukosa dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa sangat penting bagi kita karena sel tubuh kita menggunakannya langsung untuk menghasilkan energi. Glukosa dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti pereaksi Tollens sehingga sering disebut sebagai gula pereduksi.

D-glukosa

β-D-glukosa

α-D-glukosa

2. Galaktosa

Galaktosa merupakan suatu aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan dengan glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa, galaktosa juga merupakan gula pereduksi.

D-galaktosa

α-D-galaktosa

β-D-galaktosa

3. Fruktosa

Fruktosa adalah suatu heksulosa, disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri. Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat di alam. Fruktosa merupakan gula termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama glukosa.

Fruktosa dapat terbentuk dari hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Sama seperti glukosa, fruktosa adalah suatu gula pereduksi.

(a)

(b)

Struktur fruktosa: (a) struktur terbuka (b) struktur siklis

2. Disakarida

Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari 2 satuan monosakarida. Dua monosakarida dihubungkan dengan ikatan glikosidik antara C-anomerik dari satu unit monosakarida dengan gugus –OH dari unit monosakarida yang lainnya. Beberapa disakarida yang sering dijumpai: Maltosa, Laktosa, Sukrosa

Jenis disakarida:

1. Maltosa

Maltosa adalah suatu disakarida dan merupakan hasil dari hidrolisis parsial tepung (amilum). Maltosa tersusun dari molekul α-D-glukosa dan β-D-glukosa.

Struktur maltosa

Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antarunit yaitu menghubungkan C 1 dari α-D-glukosa dengan C 4 dari β-D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu α karena maltosa terhidrolisis oleh α-glukosidase. Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa.

2.Sukrosa

Sukrosa terdapat dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2 –α.

Struktur Sukrosa

Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan α-D-glukosa dan β-D-fruktosa. Campuran gula ini disebut gula inversi, lebih manis daripada sukrosa.

Jika kita perhatikan strukturnya, karbon anomerik (karbon karbonil dalam monosakarida) dari glukosa maupun fruktosa di dalam air tidak digunakan untuk berikatan sehingga keduanya tidak memiliki gugus hemiasetal.

Akibatnya, sukrosa dalam air tidak berada dalam kesetimbangan dengan bentuk aldehid atau keton sehingga sukrosa tidak dapat dioksidasi. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi.

3.Laktosa

Laktosa adalah komponen utama yang terdapat pada air susu ibu dan susu sapi. Laktosa tersusun dari molekul β-D-galaktosa dan α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-β.

Struktur laktosa

Hidrolisis dari laktosa dengan bantuan enzim galaktase yang dihasilkan dari pencernaan, akan memberikan jumlah ekivalen yang sama dari α-D-glukosa dan β-D-galaktosa. Apabila enzim ini kurang atau terganggu, bayi tidak dapat mencernakan susu. Keadaan ini dikenal dengan penyakit galaktosemia yang biasa menyerang bayi.

3. Polisakarida

Polisakarida atau glikan tersusun atas unit-unit gula yang panjang. Polisakarida dapat dibagi menjadi dua kelas utama yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida. Homopolisakarida yang mengalami hidrolisis hanya menghasilkan satu jenis monosakarida, sedangkan heteropolisakarida bila mengalami hidrolisis sempurna menghasilkan lebih dari satu jenis monosakarida. Rumus umum polisakarida yaitu C6(H10O5)n.

Jenis polisakarida adalah:

a. Selulosa

Selulosa (C6H10O5)n adalah polimer berantai panjang polisakarida karbohidrat, dari beta-glukosa. Selulosa merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan tidak dapat dicerna oleh manusia.

Struktur selulosa

b. Glikogen

Glikogen adalah salah satu jenis polisakarida simpanan dalam tubuh hewan. Pada manusia dan vertebrata lain, glikogen disimpan terutama dalam sel hati dan otot. Glikogen terdiri atas subunit glukosa dengan ikatan rantai lurus (α1→4) dan ikatan rantai percabangan (α1→6). Glikogen memiliki struktur mirip amilopektin (salah satu jenis pati) tetapi dengan lebih banyak percabangan, yaitu setiap 8-12 residu.

c. Pati atau amilum

Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Hewan dan manusia juga menjadikan pati sebagai sumber energi yang penting. Pati tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin.

Struktur amilosa

Struktur amilopektin