Embed Size (px)
DESCRIPTION
karbohidrat
Citation preview
K A R B O H I D R A TAkbar Pandu W (1406607786)
Ardha Bariq Fardiansyah (1406553064)
Nadya Saarah Amelinda (1406552824)
Thareq Kemal Habibie (1406552963)
STRUKTUR
Apa Itu Karbohidrat?
• Karbohidrat merupakan senyawa yang tersusun atas molekul karbon, hidrogen, dan oksigen.
• Rumus karbohidrat dikenal dengan Cx(H2O)n
Klasifikasi Karbohidrat
Jumlah unit gula
Monosakarida
Disakarida
Polisakarida
Stereokimia
Proyeksi Fischer
Proyeksi Haworth
Proyeksi Newman
Jumlah Unit gula
Monosakarida• Monosakarida merupakan
molekul sederhana
• Tidak dapat di hidrolisis
• Umumnya terdiri dari 3 – 7 atom karbon.
• Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa.
• Atom-atom hidrogen dan oksigen terikat pada rantai atau cincin ini secara terpisah atau sebagai gugus hidroksil (OH).
Jumlah karbon dalam monosakarida
• Gula tiga karbon (Triosa)• Contoh : Gliseraldehid, Dihidroksiaseton
• Gula empat karbon (Tetrosa)
• Gula lima karbon (Pentosa)• Contoh : Ribosa, deoksiribosa
• Gula enam karbon (Heksosa)• Contoh : Glukosa Fruktosa
• Gula tujuh karbon (Heptosa)
Glukosa• Glukosa dinamakan juga
dekstrosa atau gula anggur,
• Glukosa terdapat di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu.
• Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia.
• Glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi.
Fruktosa• Fruktosa, dinamakan juga levulosa atau gula buah,
adalah gula paling manis.• Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan
glukosa, C6H12O6, namun strukturnya berbeda.
• Susunan atom dalam fruktosa merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis.
Galaktosa
• Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.
Manosa
• Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.
D-ribosa
• D-ribosa digunakan dalam pembentukan RNA• Jika atom C nomor 2 dari ribosa kehilangan atom O, maka
akan menjadi deoksiribosa yang merupakan penyusuna kerangka DNA.
Disakarida• Disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari dua
molekul monosakarida yang berikatan kovalen dengan sesamanya.
• Ikatan kimia yang menggabung kedua unit monosakarida disebut ikatan glikosida. Ikatan glikosida terbentuk antara atom C 1 suatu monosakarida dengan atom O dari OH monosakarida lain
• Ikatan glikosida segera terhidrolisa oleh asam, tetapi tahan terhadap basa.
Maltosa• Maltosa merupakan hasil dari hidrolisis parsial
tepung (amilum) dengan asam maupun enzim• Mengandung dua residu D-gluksa yang
dihubungkan oleh suatu ikatan glikosida diantara atom C1 dari residu glukosa yang pertama dan atom C4 dari glukosa yang kedua dan membentuk ikatan alfa, dengan melepaskan satu molekul air.
• Maltosa adalah gula pereduksi
• Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit.
• Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dari kedua macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi.
• Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran, dan madu.
Sukrosa
Laktosa• Laktosa (gula susu) hanya terdapat
dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa.
• Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare.
• Laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.
Polisakarida
• Polisakarida terdiri atas rantai panjang yang mempunyai ratusan atau ribuan unit monosakarida yang membentuk rantai polimer dengan ikatan glikosidik.
• Polisakarida dibedakan menjadi homopolisakarida dan heteropolosakarida.
• Homo polisakarida
Contoh dari homopolisakarida adalah pati
• Heteropolisakarida
contoh dari heteropolisakarida adalah asam hialuronat.
Sifat Polisakarida• Polisakarida tidak mempunyai rasa manis• Tidak mempunyai struktur kristal. • Polisakarida tidak dapat diragikan.• Daya kelarutan dan daya reaksinya jauh lebih
kecil kemungkinannya dibandingkan dengan gula-gula lainnya
• Polimer tepung (amilum), glikogen, dan selulosa semua terdiri atas komponn D-Glukosa, tetapi sifat kimianya, fisika, dan biologinya berlainan.
Selulosa adalah polisakarida yang tidak dapat dicerna oleh tubuh, tetapi berguna dalam mekanisme alat pencernaan:• merangsang alat pencernan untuk mengeluarkan getah cerna• membentuk volume makanan sehingga menimbulkan rasa
kenyang• memadatkan sisa-sisa zat gizi yang tidak diserap lagi oleh
dinding usus.• Selulosa terdapat pada bagian-bagian yang keras dari biji
kopi, kulit kacang, buah-buahan dan sayuran.
Selulosa
• Chitin merupakan polisakarida struktural ekstraselular yang ditemukan dalam jumlah besar pada kutikula arthropoda dan dalam jumlah kecil ditemukan dalam spons, molusca, dan annelida. Juga telah diidentifikasi dari dinding sel fungi.
• Polisakaridanya merupakan rantai tak bercabang dari polimer asetil-glukosamin dan terdiri atas ribuan unit.
• Fungsinya sebagai substansi penunjang pada insekta dan crustaceae (kepiting).
• Kitin mempunyai rumus empiris (C6H9O4.NHCOCH3)n dan merupakan zat padat yang tidak larut dalam air, pelarut organik, alkali pekat, asam mineral lemah tetapi larut dalam asam-asam mineral yang pekat.
• Polisakarida ini mempunyai berat molekul tinggi dan merupakan polimer berantai lurus dengan nama lain β-(1,4)-2-asetamida-2-dioksi-D-glukosa (N-asetil-D-Glukosamin)
Kitin
• Glikogen merupakan homopolisakarida nutrien bercabang yang terdiri atas glukosa dalam ikatan 1→4 dan 1→6.
• Banyak ditemukan dalam hampir semua sel hewan dan juga dalam protozoa serta bakteri.
• Glikogen merupakan cadangan karbohidrat dalam tubuh yang disimpan dalam hati dan otot.
• Glikogen terdiri atas jutaan unit glukosil. Unit glukosil terikat dengan ikatan 1→4 glikosidik membentuk rantai panjang, pada titik cabang terbentuk ikatan 1→6.
Glikogen
• 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 bisa mencapai 4000 unit. • Ada 2 macam amilum yaitu amilosa (pati berpolimer lurus)
dan amilopektin (pati berpolimer bercabang-cabang).Sebagian besar pati merupakan amilopektin.
Pati
• Asam Hialuronat merupakan heteropolisakarida dan bercabang yang terdiri atas disakarida dari N-asetilglukosamin dan asam glukoronat. Asam glukoronat terikat kepada N-asetilglukosamin pada masing-masing disakarida dengan ikatan 1→3 glikosidik, tetapi disakarida yang berurutan terikat 1→4.
• Asam hialuronat didapat dalam cairan sinovial persendian, vitreous humor mata, dan substansi dasar kulit.
Asam Hialuronat
STEREOKIMIA
Proyeksi FischerPada rumus
Fischer, rantai karbon digambarkan secara vertikal (tegak) atau struktur alifatik dengan gugus aldehid atau keton berada di puncak rumus. Berdasarkan letak gugus –OH, rumus Fischer dapat digolongkan atas dua yaitu: D(Dekstro=kanan) jika atom C
asimetrik yang terjauh dari gugus fungsi mengikat gugus –OH di sebelah kanan, dan L(Levo=kiri) jika atom C asimetrik yang terjauh dari gugus fungsi mengikat gugus –OH di sebelah kiri.
Proyeksi HaworthPada rumus Haworth, rantai karbon
digambarkan dengan struktur lingkar. Jika posisi –OH pada atom C nomor satu mengarah ke bawah, disebut α(alfa), Jika posisi –OH pada atom C nomor satu mengarah ke atas, disebut β(beta).
Proyeksi Newman• Pada kebanyakan gula, cincin ini berada dalam konfirmasi
kursi, tetapi pada beberapa gula cincin tersebut berada dalam bentuk kapal. Bentuk-bentuk ini digambarkan oleh rumus konfirmasi. Konfirmasi dimensi spesifik gula sederhana 6 karbon penting dalam menentukan sifat biologis dan fungsi beberapa polisakarida
BIOSINTESIS
Biosintesis Karbohidrat
Metabolisme Karbohidrat
Katabolisme Anabolisme
Penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana untuk
menghasilkan energi
Penyusunan senyawa kompleks dari senyawa sederhana dengan
menggunakan energi
Glikogenolisis
Glikolisis
Siklus Krebs
Glikogenesis
Glukoneogenesis
Fotosintesis
Glikogenolisiso Glikogenolisis merupakan proses pemecahan glikogen menjadi glukosa yang
terjadi terutama di hati dan otot. o Glikogen atau gula otot merupakan cadangan makanan hewan yang tersusun
atas molekul glukosa yang disatukan dengan ikatan α 1-4 glikosidik (untuk rantai lurus), dan ikatan α 1-6 glikosidik untuk titik cabang.
o Glikogen merupakan polisakarida yang memiliki banyak sekali percabangan, hal tersebut diperlukan agar glikogen dapat disimpan dengan maksimal di dalam sel.
o Glikogen akan dipecah apabila kadar gula dalam darah rendah dan ketika sedang berolahraga dan saat sedang lapar.
o Glikogenolisis dipicu oleh kerja hormon adrenalin dan glukagon, berkebalikan dengan insulin yang akan mempengaruhi pembentukan glikogen melalui glikogenesis.
o Proses pemecahan glikogen melibatkan 3 jenis enzim yaitu glikogen fosforilase, transferase, dan debranching enzyme.
Gambar 1. Tahapan Proses Glikogenolisis
Tahapan Proses GlikogenolisisEnzim glikogen fosforilase akan menambahkan fosfat anorganik dan membebaskan
glukosa dalam bentuk glukosa 1-fosfat. Pemecahan ini akan terus berlangsung hingga tersisa kurang lebih 4 residu glukosa dari titik cabang.
Enzim transferase akan memindahkan 3 residu glukosa menuju ujung cabang yang lain, proses ini akan menyisakan satu residu glukosa pada titik cabang yang terikat dengan
ikatan α 1-6 glikosidik.
Debranching enzyme atau enzim pemecah cabang (α 1-6 glukosidase) akan membebaskan glukosa pada titik cabang dan melepaskannya dalam bentuk glukosa
(bukan glukosa 1-fosfat seperti pada reaksi pertama).
Proses glikogenolisis berakhir pada tahapan diatas, namun hasil pemecahan glikogen yang berupa glukosa 1-fosfat.
Enzim Fosfoglukomutase yang mengkatalisis reaksi isomerasi ( memindahkan gugus fosfat dari C1 ke C6) glukosa 1-fosfat menjadi glukosa 6-fosfat
Glikolisiso Glikolisis merupakan serangkaian reaksi biokimia dimana glukosa
dioksidasi menjadi molekul asam piruvat.o Glikolisis dibagi menjadi 2 tahapan yaitu
• Tahap persiapan(Tahap Investasi Energi)Tahap persiapan adalah tahap di mana ada konsumsi ATP dan juga dikenal sebagai fase investasi. Fase panen adalah di mana ATP dihasilkan. Lima langkah pertama dari reaksi glikolisis dikenal sebagai fase persiapan atau investasi. Tahap ini mengkonsumsi energi untuk mengubah molekul glukosa menjadi dua molekul molekul gula tiga-karbon.
• Tahap panen (Tahap Menghasilkan Energi)Tahap kedua glikolisis dikenal sebagai fase panen atau fase menghasilkan energi dari glikolisis. Fase ini ditandai dengan keuntungan dari molekul yang kaya energi ATP dan NADH. Menghasilkan energi bersih dari glikolisis, per molekul glukosa, dihasilkan 2 ATP ditambah 2 NADH.
Tahap PersiapanLangkah 1• Langkah satu dalam glikolisis adalah fosforilasi. Langkah ini Glukosa
terfosforilasi oleh enzim heksokinase. Dalam proses ini, molekul ATP dikonsumsi. Sebuah gugus fosfat dari ATP ditransfer ke molekul glukosa untuk menghasilkan glukosa-6-fosfat.
• Glukosa (C6H12O6) + Heksokinase + ATP → Glukosa-6-fosfat (C6H11O6P1) + ADP
Tahap PersiapanLangkah 2• Tahap kedua dari glikolisis merupakan reaksi isomerisasi. Dalam reaksi
ini glukosa-6-fosfat diatur ulang menjadi fruktosa-6-fosfat oleh isomerase fosfat enzim glukosa. Ini adalah reaksi reversibel dalam kondisi normal sel.
• Glukosa-6-fosfat (C6H11O6P1) + Phosphoglucoisomerase → Fruktosa-6-fosfat (C6H11O6P1)
Tahap PersiapanLangkah 3• Pada langkah ketiga glikolisis adalah reaksi fosforilasi. Pada langkah ini
enzim fosfofruktokinase yang mentransfer gugus fosfat untuk membentuk fruktosa 1,6-bifosfat. Molekul ATP lain yang digunakan dalam langkah ini.
• Fruktosa 6-fosfat (C6H11O6P1) + + ATP fosfofruktokinase → Fruktosa 1,6-bifosfat (C6H10O6P2) + ADP
Tahap PersiapanLangkah 4• Langkah ini dalam glikolisis adalah langkah destabilisasi, di mana aksi enzim
aldolase memecah fruktosa 1,6-bifosfat menjadi dua gula. Gula ini isomer satu sama lain, mereka adalah dihidroksiaseton fosfat dan gliseraldehida fosfat.
• Fruktosa 1,6-bifosfat (C6H10O6P2) + aldolase → Dihidroksiaseton fosfat (C3H5O3P1) + gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1)
Langkah 5• Langkah 5 glikolisis merupakan reaksi interkonversi. Di sini, enzim triose
isomerase fosfat interkonversi molekul fosfat dihidroksiaseton dan gliseraldehida fosfat.
• Dihidroksiaseton fosfat (C3H5O3P1) → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1)• Langkah ini menandai akhir dari persiapan atau fase investasi glikolisis. Jadi
pada akhir di sini, molekul glukosa 6-karbon dibagi menjadi dua molekul tiga karbon dengan mengorbankan molekul ATP.
Tahap Persiapan
Tahap Panen (Menghasilkan Energi)
Langkah 6• Langkah glikolisis ini merupakan langkah dehidrogenasi. Enzim triose
fosfat dehidrogenase, dehydrogenates gliseraldehida 3-fosfat dan menambahkan fosfat anorganik untuk membentuk 1,3- bifosfogliserat. Pertama, aksi enzim mentransfer sebuah H (hidrogen) dari gliseraldehida fosfat ke + NAD yang merupakan agen pengoksidasi untuk membentuk NADH. Enzim juga menambahkan fosfat anorganik dari sitosol ke gliseraldehida fosfat untuk membentuk 1,3- bifosfogliserat. Reaksi ini terjadi dengan kedua molekul yang dihasilkan pada langkah sebelumnya.
• 2 gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1) + triose fosfat dehidrogenase + 2H- + 2P + 2NAD + → dua 1,3- bifosfogliserat
• (C3H4O4P2) + + 2H + 2NADH
Tahap Panen (Menghasilkan Energi)
Tahap Panen (Menghasilkan Energi)
Langkah 7• Langkah 7 glikolisis adalah langkah fosforilasi tingkat substrat, di mana
enzim phosphoglycerokinase mentransfer gugus fosfat dari 1,3- bifosfogliserat. Fosfat ditransfer ke ADP untuk membentuk ATP. Proses ini menghasilkan dua molekul molekul 3-fosfogliserat dan dua molekul ATP. Ada dua molekul ATP yang disintesis dalam langkah glikolisis ini.
• 2 molekul 1,3 bifosfogliserat (C3H4O4P2) + phosphoglycerokinase + 2 ADP → 2 molekul 3-fosfogliserat (C3H5O4P1) + 2 ATP
Tahap Panen (Menghasilkan Energi)
Langkah 8• Langkah glikolisis Ini merupakan langkah mutase, terjadi di hadapan
enzim mutase fosfogliserat. Enzim ini merelokasi fosfat dari posisi karbon ketiga 3-fosfogliserat molekul ke posisi karbon kedua, hasil dalam pembentukan ini 2-fosfogliserat.
• 2 molekul 3-fosfogliserat (C3H5O4P1) + fosfogliseratmutase → 2 molekul 2- fosfogliserat (C3H5O4P1)
Tahap Panen (Menghasilkan Energi)
Langkah 9• Langkah glikolisis Ini adalah reaksi liase, yang terjadi dengan adanya
enzim enolase. Dalam reaksi ini enzim menghilangkan molekul air dari 2-fosfogliserat untuk membentuk asam fosfoenolpiruvat (PEP)
• 2 molekul 2-fosfogliserat (C3H5O4P1) + enolase → 2 molekul asam fosfoenolpiruvat (PEP) (C3H3O3P1) + H2O
Tahap Panen (Menghasilkan Energi)
Langkah 10• Ini adalah tahap akhir dari glikolisis yang merupakan langkah fosforilasi
tingkat-substrat. Dalam kehadiran kinase enzim piruvat, ada transfer molekul fosfat bentuk molekul fosfoenolpiruvat anorganik ke ADP untuk membentuk asam piruvat dan ATP. Reaksi ini menghasilkan 2 molekul asam piruvat dan dua molekul ATP.
• 2 molekul PEP (C3H3O3P1) + piruvat kinase + 2 ADP→ 2 molekul asam piruvat (C3H4O3) + 2 ATP
• Reaksi ini menandai akhir dari glikolisis, dengan ini menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa.
Tahap Panen (Menghasilkan Energi)
Tahapan Glikolisis Keseluruhan
Tahapan Glikolisis Fase Investasi Energi (Persiapan)
Tahapan Glikolisis Fase Penghasilan Energi (Panen)
Fungsi GlikolisisFungsi glikolisis adalah untuk memecah glukosa :• Untuk membentuk NADH dan ATP sebagai sumber energi
untuk sel.• Sebagai bagian dari respirasi aerobik piruvat dibuat tersedia
untuk siklus asam sitrat.• Proses ini menghasilkan senyawa antara, yang dapat
digunakan pada berbagai langkah untuk tujuan seluler lainnya.
Siklus KrebsoMerupakan Tahap selanjutnya dari Respirasi Seluler. Terjadi dalam
Mitokondria.oSiklus Krebs adalah reaksi antara Asetil Ko-A dengan Asam Oksaloasetat
yang membentuk Asam Sitrat. Oleh karena itu, Siklus Krebs disebut Siklus Asam Sitrat.
oSetelah memasuki mitokondria melalui transpor aktif, piruvat diubah menjadi senyawa yang disebut asetil koenzim A, atau asetil KoA.
oLangkah ini, menghubungkan glikolisis dan siklus asam sitrat, dilakukan oleh multienzim kompleks.
oSetelah proses oksidasi piruvat selesai, asetil KoA masuk ke siklus asam sitrat.
oFungsi dari siklus asam sitrat (Siklus Krebs) yaitu sebagai pusat pembakaran metabolisme yang mengoksidasi molekul organik yang berasal dari piruvat.
oMenghasilkan : 1 ATP, 3 NADH, dan 1 FADH2
Oksidasi Piruvat Asetil Ko-A
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Pertama• Pertama-tama asetil ko-A bereaksi dengan oksaloasetat dan menjadi
sitrat dengan melibatkan enzim sitrat sintase, reaksi berlangsung dengan terjadinya kondensasi asetil ko-A dengan oksaloasetat dan membentuk sitril ko-A, kemudain sitril ko-A dihidrolisis menjadi sitrat dan ko-A.
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Kedua• Tahap kedua, sitrat menjadi cis-sitrat dengan melibatkan enzim
aconitase, yaitu dengan menghidrolisis sitrat yang merupakan isomer dari isositrat dan menghasilkan cis-asositat sebagai intermedietnya.
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Ketiga• Tahap ketiga, cis-aconitate menjadi isositrat, dalam reaksi ini juga
melibatkan enzim aconitase dengan saling menukarkan atom H dengan gugus OH dari tahap kedua di atas.
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Keempat• Tahap keempat, terjadinya reaksi isositrat menjadi α-ketoglutarat dengan
melibatkan enzim isositrat dehidrogenase, melalui proses dekarboksilasi oksidatif dari isositrat menjadi oksalosuksinat sebagai intermedietnya. Lalu CO2 meninggalkan oksalosuksinat yang kemudian berubah menjadi α-ketoglutarat. Reaksi ini menghasilkan NADH.
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Kelima• Tahap kelima, α-ketoglutarat menjadi suksinil ko-A dengan melibatkan
enzim α-ketoglutarat dehidrogenase. Reaksi ini hampir sama dengan reaksi dekarboksilasi oksidatif dari piruvat menjadi asetil ko-A oleh kompleks piruvat dehidrogenase. Reaksi ini menghasilkan 1 NADH.
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Keenam• Tahap keenam, suksinil ko-A menjadi suksinat yang melibatkan enzim
suksinil ko-A sintase, dengan reaksi fosforilasi ikatan thioester dari suksinil dan ko-A yang banyak energinya. Langkah ini merupakan satu-satunya yang memberikan energi tinggi. GTP dihasilkan oleh beberapa reaksi thioester dan fosforilasi dari GDP.
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Ketujuh• Tahap ketujuh, suksinat menjadi fumarat dengan melibatkan enzim
suksinat dehidrogenase dengan reaksi oksidasi dua atom hidrogen dari suksinat terlepas menuju penerima, FAD. Lalu reaksi ini menghasilkan fumarat dan FADH2.
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Kedelapan• Tahap kedelapan, fumarat menjadi L-malat dengan melibatkan enzim L-
malase, dimana pada masuknya H2O ke dalam fumarat yang kemudian menghasilkan L-malat.
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Kesembilan• Tahap kesembilan, L-malat menjadi oksaloasetat dimana pada reaksi ini
terjadi oksidasi malet yang dihidrogenasi menjadi bentuk oksaloasetat dengan akseptor NAD. Reaksi ini melibatkan enzim malat dehidrogenase dan menghasilkan NADH2.
Reaksi-Reaksi dalam Siklus Krebs
Tahap Kesepuluh• Tahap terakhir, reaksi oksaloasetat dengan asetil ko-A menjadi sitrat
dengan melibatkan enzim sitrat sintase melalui reaksi kondensasi oksaloasetat dengan asetil ko-A menjadi sitril ko-A. Lalu sitril ko-A dihidrolisis lagi menjadi sitrat dan ko-A.
Tahapan Siklus Krebs Keseluruhan
Glikogenesis• Glikogenesis adalah pembentukan glikogen dari glukosa. Glikogenesis
merupakan proses pembentukan atau biosintesis glikogen yang terjadi terutama di dalam hati dan otot.
• Glikogen atau gula otot merupakan cadangan makanan yang dibentuk dari molekul glukosa hasil pencernaan makanan. Glukosa akan saling berikatan dengan ikatan α 1-4 glikosidik untuk membentuk glikogen. Molekul glikogen tersusun bercabang-cabang agar dapat tersimpan maksimal di dalam sel.
• Kelebihan kadar glukosa di dalam darah akan memicu disekresikannya hormon insulin untuk memicu terjadinya glikogenesis. Glikogen ini dapat dipecah lagi menjadi glukosa saat kadar glukosa darah menurun seperti dalam keadaan lapar atau puasa.
• Glikogenesis terjadi dengan cara penambahan molekul glukosa pada rantai glikogen yang telah ada (disebut sebagai glikogen primer). Penambahan glukosa akan terjadi secara bertahap, satu demi satu molekul glukosa akan memperpanjang glikogen yang telah ada.
Glikogenesis
Glikogenesis
Gambar: Glikogenesis (Biokimia Harper, Edisi 27)
GlikogenesisProses glikogenesis di dalam tubuh adalah sebagai berikut :• Fosforilasi glukosa oleh ATP menjadi glukosa 6-fosfat, dikatalisis oleh enzim
glukokinase/hexokinase.• Berikutnya glukosa 6-fosfat mengalami reaksi isomerasi menjadi glukosa 1-fosfat, dikatalisis
oleh enzim fosfoglukomutase.• Glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin tri phosphate (UDP) menjadi uridil di phosphate
glukosa (UDP-glukosa), dikatalisis oleh enzim glukosa 1-fosfat uridil transferase.• UDP-glukosa kemudian akan diikatkan pada rantai glikogen yang sudah ada, dikatalisis oleh
enzim glikogen sintase. Dalam proses ini, atom C pertama dari UDP-glukosa diikatkan ke atom C keempat yang ada pada rantai glikogen primer dan membentuk ikatan α 1-4 glikosidik.
• Berikutnya enzim pembentuk cabang (branching enzyme) akan memindahkan kurang lebih 6 residu glukosa pada salah satu residu glukosa yang ada pada glikogen primer untuk membentuk titik cabang. Enam residu gukosa tersebut akan diikatkan pada atom C nomor 6 pada molekul glikogen primer.
• Penambahan glukosa terus berlangsung pada kedua cabang hingga semakin panjang dan akan terbentuk banyak cabang-cabang baru di berbagai lokasi.
• Glikogenesis akan berakhir apabila gula dalam darah telah mencapai kadar yang normal.
Glikogenesis• Proses pembentukan glikogen melalui glikogenesis merupakan langkah
penting dalam menjaga kadar gula dalam darah tetap normal. Ketidakmampuan tubuh untuk menjalankan glikogenesis dengan wajar dapat mengakibatkan timbulnya penyakit diabetes melitus.
• Ketika kadar gula dalam darah rendah, tubuh akan melakukan proses pemecahan glikogen untuk dibentuk menjadi glukosa kembali. Proses pemecahan glikogen menjadi glukosa disebut dengan glikogenolisis.
• Glikogen sering disebut sebagai pati hewan karena merupakan cadangan makanan pada hewan. Ikatan antar molekul glukosa antara glikogen dan amilum (pati) adalah sama, yaitu ikatan α 1-4 glikosidik. Glikogen adalah cadangan makanan hewan, sedangkan amilum adalah cadangan makanan tumbuhan. Perbedaan utama antara glikogen dan amilum adalah adanya lebih banyak rantai cabang pada glikogen dibandingkan dengan amilum.
Glukoneogenesis• Glukoneogenesis merupakan proses pembentukan glukosa dari senyawa
bukan glukosa. Glukoneogenesis memiliki peran penting dalam memenuhi kebutuhan akan glukosa, terutama ketika tubuh tidak mendapat pasokan glukosa yang cukup dari makanan.
• Secara umum tahapan reaksi glukoneogenesis hampir sama dengan tahapan reaksi glikolisis yang dibalik arahnya. Namun ada beberapa tahapan dalam glukoneogenesis yang tidak sama dengan glikolisis dan memerlukan kerja enzim-enzim yang berbeda.
• Perbedaan ini terjadi karena pada tahapan-tahapan tersebut enzim yang terlibat tidak dapat bekerja secara bolak-balik.
• Glikolisis merupakan reaksi yang menghasilkan energi, sedangkan glukoneogenesis merupakan proses yang membutuhkan energi dalam bentuk ATP.
Glukoneogenesis• Proses glukoneogenesis yang terjadi pada hati dan ginjal adalah sebagai
berikut :
Glukoneogenesis
GlukoneogenesisProses glukoneogenesis yang terjadi pada hati dan ginjal adalah sebagai berikut :• Pengubahan piruvat menjadi oksaloasetat, dikatalisis oleh enzim piruvat karboksilase.• Pengubahan oksaloasetat menjadi malat, dikatalisis oleh enzim malat dehidrogenase. Malat keluar dari
mitokondria menuju sitoplasma.• Di sitoplasma, malat diubah manjadi oksaloasetat kembali yang dikatalisis oleh enzim malat dehidrogenase.• Oksaloasetat kemudian akan diubah menjadi phospoenol piruvat, dikatalisis oleh enzim phospoenolpiruvat
karboksilase.• Phospoenol piruvat akan diubah menjadi 2-fosfogliserat, dikatalisis oleh enzim enolase.• 2-fosfogliserat akan diubah menjadi 3-fosfogliserat yang dikatalisis enzim fosfogliseromutase.• 3-fosfogliserat kemudian diubah manjadi 1,3 bifosfogliserat yang dikatalisis enzim fosfogliserokinase.• 1,3 bifosfogliserat akan diubah menjadi gliseraldehida 3 fosfat, reaksi ini dikatalisis oleh enzim
gliseraldehida 3 fosfat dehidrogenase.• Gliseraldehida 3 fosfat dapat diubah menjadi dihidroksi aseton fosfat (dengan reaksi yang dapat bolak-
balik) yang dikatalisis oleh enzim isomerase.• Gliseraldehida 3 fosfat dan dihidroksi aseton fosfat akan disatukan dan menjadi fruktosa 1,6 bifosfat yang
dkatalisis enzim enolase.• Fruktosa 1,6 bifosfat akan diubah manjadi fruktosa 6 fosfat oleh enzim fruktosa difosfatase.• Fruktosa 6 fosfat akan diubah menjadi glukosa 6 fosfat oleh enzim fosfoglukoisomerase.• Dan terakhir glukosa 6 fosfat akan diubah manjadi glukosa yang dikatalisis oleh enzim glukosa 6 fosfatase.
Glukoneogenesis• Asam amino glukogenik seperti alanin, arginin, asparagin, sistein,
glutamate, histidin, metionin, prolin, serin, threonin, valin, dan triptofan dapat diubah manjdai glukosa setelah terlebih dahulu diubah manjadi piruvat atau senyawa antara yang lain.
• Asam laktat hasil oksidasi anaerob juga dapat diubah manjadi glukosa setelah diubah menjadi oksaloasetat di dalam mitokondria.
• Gliserol hasil metabolisme lemak juga dapat diubah manjadi glukosa setelah terlebih dahulu diubah manjdai glisrol 3 fosfat kemudian manjadi dihidroksi aseton fosfat dan langkah-langkah selanjutnya.
Fotosintesis
• Berlangsung sepanjang hari selama stomata terbuka dan tertutup. pagi dan sore stomata terbuka tengah hari dan malam stomata menutup
• Tujuan: untuk menghasilkan makanan serta oksigen dan energi (dalam bentuk karbohidrat)
• Yang terjadi: perubahan energi cahaya (yang umumnya berasal dari matahari) menjadi energi kimia. Dalam fotosintesis, proses juga melibatkan karbondioksida atau CO2 dan air.
Reaksi Gelap dan Terang
REAKSI TERANG
• Melibatkan energi cahaya dalam prosesnya. • Energi digunakan untuk melepaskan atau
meluncurkan elektron dari zat seperti air, yang menghasilkan gas oksigen. Setelah itu, dua komponen akan terbentuk, yaitu NADPH dan ATP.
2H2O + 2NADP+ + 3ADP + 3Pi → O2 + 2NADPH + 3ATP
• Tujuan: memberikan energi untuk terjadinya reksi gelap
Reaksi Terang
Merupakan tahap fotosintesis yang memerlukan cahaya. Reaksi ini terjadi di dalam grana, khususnya pada membran tilakoid kloroplas. Proses ini memerlukan bahan: H2O, akseptor elektron berupa NADP (Nikotinamida Adenin Dinukleotida Phosfat) dan pigmen fotosintetik.
Pigmen fotosintetik yang terdapat dalam thilakoid ada tiga macam: – klorofil a, disebut juga photosystem I /photosystem 700 – klorofil b, disebut juga photosystem II /photosystem 680 – karotenoid (disebut juga pigmen antena), terdiri dari karoten dan xantofil
Transpor non- siklik
Cahaya matahari Klorofil
NADPH
ATP
Transpor siklik
• Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari, membuat elektron-elektron di P700 tereksitasi (menjadi aktif karena rangsangan dari luar), dan keluar menuju akseptor elektron primer kemudian menuju rantai transpor elektron.
• Karena P700 mentransfer elektronnya ke akseptor elektron, P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya.
• Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu terjadi transformasi hidrogen bersama-sama elektron.
• Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang memompa ion H+ melewati membran, yang kemudian menghasilkan gradien konsentrasi yang dapat digunakan untuk menggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yang kemudian menghasilkan ATP.
• Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I.
• Dengan kembalinya elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya.
Tahap Transportasi Siklik
• Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-.• Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II, sementara ion H+
akan digunakan pada reaksi yang lain dan O2 akan dilepaskan ke udara bebas.
• Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680 menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer.
• Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian air tadi.
• Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di P700.
Tahap Transportasi Non-siklik
• Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan "skema Z".• Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan
energi untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan ATP.• Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga
yang cukup besar dari cahaya matahari.• Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan akhirnya
sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh NADP+ dan H+, yang berasal dari penguraian air.
• Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu reaksi:
• NADP+ + H+ + 2e- —> NADPH
Tahap Transportasi Non-siklik (Cont’d)
Aliran Elektron Siklik Aliran Elektron Non-Siklik
Perbedaan Antara Keduanya
Reaksi Gelap (Siklus Calvin)
Fiksasi Karbon Reduksi Regenerasi
Merupakan reaksi yang terjadi tidak bergantung pada cahaya. bisa terjadi pada saat siang dan malam
1.Bahan : CO2 (Carbon dioksida) 2.Produk: Glukosa yang nantinya disimpan menjadi amilum3.Energi : NADPH2 dan ATP hasil dari reaksi Terang4.Enzim : Rubisco Enzim yang terlibat dalam Fiksasi5.Tempat : Stroma
Karbondioksida akan ditangkap dan disatukan dengan ribulosa bifosfat (RuBp) oleh enzim rubisco. Rubisco adalah protein enzim yang paling banyak terdapat di dalam kloroplasKarbondioksida yang diikat oleh Ribulosa Bifosfat akan menghasilkan adalah molekul dengan 6 karbon yang tidak stabil, dan kemudian segera dipecah menjadi dua molekul 3 fosfogliserat (PGA)
Fase Fiksasi
Fase Reduksi Setiap molekul 3-PGA menerima gugus fosfat dari ATP
sehingga terbentuk 1,3 bifosfogliserat.
Elektron dari NADPH mereduksi 1,3 bifosfogliserat dan terbentuk 6 molekul gliseraldehid 3-fosfat (G3P). Enzim = G3P dehidrogenase.
1 molekul menjadi molekul gula/ glukosa5 molekul akan masuk ke tahap regenerasi
Fase Regenerasi• Regenerasi atau pembentukan kembali senyawa rebulosa bifosfat
(RuBP) digunakan untuk mengikat CO2• Pembentukan kembali senyawa rebulosa bifosfat (RuBP) dan pecah
menjadi 2 senyawa (G3P) bereaksi dengan ATP membentuk asam fosfogliseraldehid dan NADPH2
• Siklus reaksinya berjalan 3 kali, dan kembali regenerasi lagi.• Jadi untuk membentuk 1 molekul glukosa maka dibutuhkan
sebanyak 6 kali siklus (siklus Calvin) dengan menangkap sebanyak 6 molekul 6CO2, reaksinya sebagai berikut:
6CO2 + 6H2O ——> C6H12O6 + 6O2
Fotorespirasi• Rubisco tidak absolut secara spesifik mengikat CO2 sebagai
subtrat pada sisi aktif, bersaing dengan O2. • Rubisco (enzim ribulosa bifosfat karboksilase-oksigenase), alih-
alih mengikat CO2, justru mengikat O2 glikolat (2-fosfoglikolat) dan terurai
• Umumnya terjadi pada tanaman C3• Kondisi lingkungan yang mendorong fotorespirasi: hari yang
panas, kering, dan terik stomata tertutup CO2 terus di konsumsi dalam daun, kadar O2 menjadi lebih tinggi + cahaya fotorespirasi
Tahap Fotorespirasi (1): Oksigenase Rubisco
1. Rubisco bekerja sama dan berikatan dengan oksigen
2. Membentuk senyawa antara atau intermediate yang tidak stabil
3. Terpecah menjadi 2-fosfoglikolat (digunakan kembali) dan 3-fosfogliserat (untuk siklus Calvin)
Tahap Fotorespirasi (2): Jalur Glikolat
1. Di kloroplas, fosfatase mengubah 2-fosfoglikolat glikolat
2. Dibawa ke peroksisom, glikolat dioksidasi oleh molekul oksigen aldehid (glioksilat) + H2O2 (produk sampng)
3. Transaminasi (membentuk glisin)
4. Glisin di bawa ke matriks mitokondria untuk dekarboksilasi oksidatif
Tahap Fotorespirasi (3): Sistem Dekarboksilasi Glisin
1. Kompleks dekarboksilasi glisin mengoksidasi glisin karbon dioksida dan amonia dengan reduksi NAD+ NADH
2. Memindahkan karbon sisa dari glisin ke kofaktor tetrahidrofolat
3. Unit karbon ini dibawa ke glisin kedua oleh serin hidroksimetiltransferase serin
4. Serin hidroksipiruvat gliserat 3-fosfogliserat untuk regenerasi RuBP
Fotosintesis TumbuhanC3, C4 dan CAM
Tumbuhan C3
Tumbuhan C3 adalah kelompok tumbuhan yang menghasilkan senyawa Phospo Gliseric Acid yang memiliki 3 atom C pada proses fiksasi CO2 oleh RuBp. Hampir 80% tumbuhan yang melakukan fotosintesis menggunakan jalur C3 untuk pengikatan CO2.
Senyawa PGA yang dihasilkan berenergi rendah, sehingga pengikatan CO2 oleh RuBp berlangsung spontan tanpa menggunakan ATP hasil reaksi terang
Contoh tanaman C3: Kacang Kedelai, Kentang, dan Kacang Tanah
Merupakan sekelompok tumbuhan yang melakukan persiapan reaksi gelap fotosintesis melalui jalur 4 karbon/4C(Jalur Hatch-Slack) sebelum memasuki siklus calvin untuk meminimalkan keperluan fotorespirasi.
Tumbuhan C4
1. Karbon dioksida dengan bantuan air menghasilkan HCO32. HCO3 dengan bantuan enzim PEP oksaloaasetat3. Oksalo asetat tereduksi menjadi malat (NADPH NAD+ )4. Menuju sel seludang pembuluh melalui plasmodesmata5. Malat teroksidasi dan terdekarboksilasi piruvat dan karbon dioksida
dengan bantuan enzim malat mereduksi NADP+6. Pada tumbuhan yang menggunakan aspartat sebagai pembawa CO2,
aspartat ditransaminasi oksaloasetat tereduksi menjadi malat 3-fosfogliserat
7. RuBP + 3-fosfogliserat CO28. Piruvat di transfer ke sel mesofil PEP oleh piruvat fosfat dikinase
Tumbuhan CAM
1. Saat stomata terbuka pada malam hari, CO2 di sitoplasma sel-sel mesofil akan diikat oleh PEP dengan bantuan enzim PEP karboksilase sehingga terbentuk oksaloasetat
2. Oksaloasetat kemudian diubah menjadi malat (persis seperti tumbuhan C-4).
3. Malat yang terbentuk disimpan dalam vakuola sel mesofil hingga pagi hari.
4. Pada siang hari saat reaksi terang menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin-Benson, malat dipecah lagi CO2 dan piruvat.
5. CO2 masuk ke siklus Calvin-Benson di stroma kloroplas, 6. Piruvat akan digunakan untuk membentuk kembali PEP
Merupakan tumbuhan yang stomatanya membuka pada malam hari dan menutup pada siang hari, memiliki laju fotosintesis yang rendah bila dibandingkan dengan tanaman C3 dan C4 (Lakitan, 1995).
BIOSINTESIS SUKROSA DAN PATI
Biosintesis Sukrosa Dan Pati• Sukrosa disintesis di sitosol sebagai karbohidrat berlebih pada
fotosintesis aktif dalam cahaya terang yang dikonversikan menjadi sukrosa.
• Pati disintesis di kloroplas untuk penyimpanan sementara hasil akhir fotosintesis
• Sintesis Sukrosa dan Pati berasal dari Triose Phosphate (Karbohidrat Berlebih dari fotosintesis cahaya terang)
Sintesis Pati• Secara umum, pati dapat disintesiskan dengan reaksi mengubah
glukosa-1 fosfat menjadi glukosa menggunakan enzim glukosa 1- fosfat adenylyltransferase.
• Pati dibentuk di dalam kloroplas dan disimpan sebagai amiloplas.• Terbentuk ketika fotosintesis melebihi laju gabungan antara
respirasi dan translokasi. • Pembentukan pati terjadi melalui proses yang melibatkan
sambungan berulang unit glukosa dari nukleotida yang disebut ADPG.
• Pembentukan berlangsung dengan 1 ATP dan glukosa-1-fofat di kloroplas dan plastid lainnya Enzim sintetase yang mengkatalis reaksi tersebut dikatifkan oleh ion.
Langkah Sintesis Pati pada Kloroplas
Sintesis Sukrosa
• Biosintesis sukrosa menggunakan UDP-Glukosa dan Fruktosa 6-Fosfat yang dikatalisis enzim sukrosa 6-fosfat sintase.
• Sintesis sukrosa terjadi di sitosol. • Glukosa dan fruktosa difosforilasi terlebih dahulu menjadi glukosa-1-fosfat dan fruktosa-6-fosfat.
Langkah-langkah Biosintesis Sukrosa
Molekul gliseraldehid 3-fosfat berkondensasi membentuk fruktosa 1,6 bisfosfat yang dikatalisis oleh enzim aldolase.
terjadi hidrolisis membentuk fruktosa 6-fosfat.
Terjadi pengubahan fruktosa 6-fosfat menjadi UDP-glukosa membentuk sukrosa 6-fosfat.
Enzim yang digunakan : sukrosa 6-fosfat sintase
enzim sukrosa 6-fosfat fosfatase menghilangkan gugus fosfat dan menghasilkan sukrosa
Sintesis Sukrosa pada Sitosol.
DETEKSI
UJI KUALITATIF
UJI KUANTITATIF
Uji Seliwanoff
Uji Benedict
Uji Tollens
Uji Osazon
Uji Iodin
Uji Barfoed
Uji Moore
Uji Fehling
Uji Molisch
Uji Bial
Metode Fisika
Metode Kimia
Analisis Total Gula (Metode Fenol)
Metode Dinitrosalisil
at
Berdasarkan Rotasi Optis
Berdasarkan Indeks Bias
Metode Anthrone
Metode Luff Schoorl
Metode Lane-Eynon
Metode Nelson-Somogyi
Uji Molisch• Tujuan: Untuk mengetahui keberadaan• Prinsip: Reagen uji mendehidrasi pentosa untuk membentuk furfural dan mendehidrasi
heksosa untuk membentuk 5-hidroksimetil furfural. Furfural kemudian bereaksi dengan α-naftol yang terdapat pada reagen uji untuk menghasilkan produk ungu.
• Cara:1. 15 tetes larutan uji dmasukkan ke dalam tabung reaksi2. Menambahkan 3 tetes pereaksi Molisch3. Memiringkan tabung reaksi dan menambahkan 1 ml asam sulfat pekat
• Parameter: Hasil positif memberikan warna ungu.
Uji Kualitatif
Dehidrasi Heksosa Dehidrasi Pentosa
Negatif Positif
Uji Benedict• Tujuan: Untuk mengetahui kandungan gula pereduksi (yang memiliki gugus aldehid atau keton
bebas)• Prinsip: Gula yang memiliki gugus aldehid atau keton bebas akan mereduksi ion Cu2+ dalam
suasana alkalis menjadi Cu+ yang mengendap sebagai CuO.• Cara:
1. Memasukkan 3 tetes sampel ke dalam tabung reaksi2. Menambahkan 2 ml reagen Benedict dan dikocok3. Memasukkan tabung reaksi ke penangas air selama 5 menit
• Parameter: Hasil positif ditunjukkan dengan pembentukan endapan warna hijau, kuning, atau merah
Uji Kualitatif
Uji Seliwanoff• Tujuan: Untuk mengetahui ketosa (karbohidrat yang mengandung gugus keton).• Prinsip: Dehidrasi fruktosa leh HCl pekat menghasilkan hidroksi metil furfural dan dengan
penambahan resorsinol akan mengalami kondensasi membentuk senyawa kompleks• Cara:
1. Mencampurkan 5 tetes larutan sampel dengan 15 tetes reagen Seliwanoff dalam tabung reaksi
2. Memanaskan tabung reaksi diatas api kecil selama 30 detik atau pada penangas air selama 1 menit
• Parameter: Hasil positif ditandai dengan terbentuknya larutan berwarna merah oren.
Uji Kualitatif
Uji Barfoed• Tujuan: Untuk membedakan monosakarida dan disakarida dengan meninjau kondisi
pH dan pemanasan.• Prinsip: Ion Cu2+ dalam reagen pada suasana asam akan direduksi lebih cepat oleh
gula reduksi monosakarida daripada disakarida.• Cara:
1. Mencampurkan 1 ml larutan sampel dengan reagen Barfoed2. Memanaskan tabung pada penangas air selama 3 menit3. Mendinginkan pada air yang mengalir4. Bila tidak terjadi perubahan selama 5 menit, lakukan pemanasan ulang selama 15 menit
• Parameter: Terdapat endapan merah bata (Cu2O)
Uji Kualitatif
Uji Iodin• Tujuan: Untuk mengidentifikasi polisakarida• Prinsip: Polisakarida dengan penambahan iodium akan membentuk senyawa kompleks
adsorpsi berwarna yang spesifik• Cara:
1. Memasukkan 3 tetes larutan sampel ke dalam tabung reaksi 2. Menambahkan 2 tetes larutan iodin
• Parameter: Amilum atau pati mengasilkan warna biru; Dekstrin menghasilkan warna merah anggur; Glikogen dan pati yang terhidrolisis sebagian menghasilkan warna cokelat.
Uji Kualitatif
Uji Osazon• Tujuan: Membedakan macam-macam karbohidrat berdasarkan bentuk kristalnya.• Prinsip: Suatu aldose atau ketosa dengan fenil hidrozin akan membentuk Kristal Osazon.• Cara:
1. Memasukkan 2 ml larutan sampel tabung reaksi2. Menambahkan sedikit fenil hidrazin-hidroklorida dan Kristal natrium asetat3. Memanaskan tabung pada penangas air selama beberapa menit4. Mendinginkan pada air yang mengalir5. Mengamati bentuk Kristal pada mikroskop
• Parameter: Terbentuknya Kristal Osazon, tiap karbohidrat memiliki bentuk masing -masing
Uji Kualitatif
Uji Tollens• Tujuan: Untuk membedakan karbohidrat Pentosa dengan Heksosa• Prinsip: Aldehid dioksidasi menjadi anion karboksilat, ion Ag+ dalam reagen
direduksi menjadi logam Ag.• Cara:
1. Mencampurkan beberapa tetes larutan sampel dengan 2 ml pereaksi Tollens2. Memanaskan pada penangas air selama 1 menit
• Parameter: Hasil positif ditandai dengan terbentuknya cincin perak pada dinding tabung reaksi
Uji Kualitatif
Uji Fehling• Tujuan: Untuk menunjukkan adanya karbohidrat reduksi seperti monosakarida, laktosa
dan maltosa.• Prinsip: Ion Cu2+ dalam reagen direduksi menjadi ion Cu+ dalam suasana basa dan
diendapkan menjadi Cu2O (Fehling A). Fehling B mencegah Cu2+ mengendap dalam suasana alkalis.
• Cara:1. Mencampurkan 1 ml sampel dengan 2 ml campuran reagen Fehling2. Memanaskan pada pembakar spiritus
• Parameter: Hasil positif menghasilkan warna merah bata pada sampel
Uji Kualitatif
Uji Moore• Tujuan: Untuk mengetahui terjadinya sifat karamelisasi• Prinsip: Berdasarkan oksidasi dan pemanasan karbohidrat menghasilkan senyawa
kompleks• Cara:
1. Memasukkan 5 ml larutan sampel2. Menambahkan 1 ml reagen Moore3. Memanaskan dengan penangas air selama 5 menit
• Parameter: Hasil positif ditandai dengan warna cokelat dan bau yang khas (karamel)
Uji Kualitatif
Uji Bial• Tujuan: Untuk menguji adanya gula pentosa• Prinsip: Dehidrasi pentosa oleh HCl pekat menghasilkan furfural dengan penambahan
orsinol akan berkondensasi membentuk senyawa kompleks• Cara:
1. Mencampurkan 5 tetes larutan sampel dengan 10 tetes reagen Bial dan 2 tetes HCl pekat2. Memanaskan di atas api hingga muncul gelembung-gelembung di permukaan
• Parameter: Terbentuknya warna biru pada sampel menunjukkan hasil positif
Uji Kualitatif
Metode Fisika: Berdasarkan Indeks Bias• Menggunakan perangkat Refraktometer
• Alat yang digunakan untuk mengukur kadar/konsentrasi bahan terlarut• Prinsip kerjanya yaitu memanfaatkan refraksi cahaya matahari
• Dimana, • X = % Sukrosa atau gula yang diperoleh• A = berat larutan sampel • B = Berat larutna pengencer• C = % Sukrosa dala campuran A dan B berdasarkan tabel• D = % Sukrosa dalam pengencer B
Uji Kuantitatif
𝑋=[ (𝐴+𝐵 ) .𝐶− (𝐵 .𝐷 ) ]
Metode Fisika: Berdasarkan Rotasi Optis
• Digunakan berdasarkan sifat optis dari gula yang memiliki struktur asimetris (dapat memutar bidang polarisasi)
• Alat yang digunakan yaitu Polarimeter• Menurut hokum Biot, “Besarnya rotasi optis tiap individu gula sebanding dengan konsentrasi
larutan dan tebal cairan”.
• Dimana, • [a]D20 = Rotasi pada suhu 20oC menggunakan sinar kuning [λ = 589 nm] dari lampu Natrium• A = Sudut putar yang diamati• C = Kadar larutan [g/100ml]• L = Panjang tabung [dm]
Uji Kuantitatif
[𝑎 ] 𝐷20=100. 𝐴𝐿 .𝐶
Metode Kimia: Metode Lane-Eynon• Tujuan: Menentukan gula pereduksi dalam bahan padat atau cair seperti laktosa, glukosa,
fruktosa dan maltosa dengan cara volumetri dengan titrimetri.• Prinsip: Reaksi reduksi reagen Fehling oleh gula-gula pereduksi. Udara yang mempengaruhi
reaksi dikeluarkan dari campuran dengan cara mendidihkan larutan selama titrasi.• Cara:
• Timbang dengan teliti 5 gr bahan, haluskan dengan mortar.• Tambahkan akuades 50 ml, masukkan ke dalam erlenmeyer, kemudian tambahkan 2 ml HCl pekat, aduk hingga
homogen.• Panaskan dalam kompor selama 15 menit, dinginkan. Tambahkan indikator bromthymol blue 3 tetes.• Netralkan dengan menambah Na2CO3 10% smpai larutan berwarna kehijauan.• Pindahkan secara kuantitatif ke dalam labu seukuran 250 ml. Tambahkan H2O sampai tanda batas.• Kocok sampai homogen kemudian disaring, filtrat ditampung.• Masukkan 5 ml tepat larutan fehling 1 dan 5 ml larutan fehling 2 dalam erlenmeyer, kemudian kocok
(homogenkan).• Masukkan filtrat bahan ke dalam buret.• Tambahkan larutan bahan 15 ml dari buret ke dalam erlenmeyer yang berisi larutan fehling 1 dan fehling 2.
Panaskan sampai mendidih.• Tambahkan 3 tetes methylen blue, jika terbentuk warna biru, titrasi dalam keadaan mendidih sampai warna biru
hilang.
Uji Kuantitatif
Metode Kimia: Metode Nelson-Somogyi• Prinsip: Reaksi reduksi pereaksi tembaga sulfat oleh gula-gula
pereduksi. Gula peereduksi mereduksi pereaksi tembaga (II) basa menjadi tembaga (I) oksida (Cu2O)
• Cara:1. 6 tabung reaksi dimasukkan dengan larutan gula standar dengan
variasi volume dengan interval 0,2 ml2. Menambahkan aquades hingga volume tiap tabung sama3. Tambah reagen Nelson dan memanaskan hingga 20 menit4. Mendinginkan pada air bersuhu 25oC5. Menambahkan 1 ml reagen Arsenomolobat, kocok secara
homogeny hingga endapan kuproksida larut6. Menambah aquades 7 ml, kocok homogen7. Menggunakan absorbansi λ = 540 nm pada spektrofotometer8. Mmebuat kurva standar (absorbansi v konsentrasi)
• Rumus: Total gula = gula pereduksi + gula non-pereduksi
Uji Kuantitatif
Metode Kimia: Metode Luff Schoorl• Tujuan: menentukan kuprioksida dalam larutan sebelum direaksikan
dengan gula reduksi ( titrasi blanko) dan sesudah direaksikan dengan sampel gula reduksi ( titrasi sampel).
• Prinsip: Reaksi yang terjadi selama penentuan karbohidrat cara ini mula- mula kuprooksida yang ada dalam reagen akan membebaskan iod dari garam K-iodida. Banyaknya iod yang dibebaskan ekuivalen dengan banyaknya kuprioksida Reaksi yang terjadi selama penentuan karbohidrat cara ini mula- mula kuprooksida yang ada dalam reagen akan membebaskan iod dari garam K-iodida. Banyaknya iod yang dibebaskan ekuivalen dengan banyaknya kuprioksida
• Parameter: Perubahan warna dari biru menjadi putih
Uji Kuantitatif
Metode Kimia: Metode Anthrone
• Gula dapat bereakdi denga sejumlah pereaksi menghasilkan warna spesifik• Intensitas warna dipengaruhi oleh konsentrasi gula• Intensitas diukur dengan Spektrofotometer• Prinsip: Senyawa Anthrone akan bereaksi secara spesifik dengan karbohidrat
dalam asam sulfat pekat menghasilkan warna biru kehijauan yang khas
• Dimana,• G = Konsentrasi gula dari kurva standar• FP = Faktor pengenceran• W = Berat sampel
Uji Kuantitatif
Analisis Total Gula (Metode Fenol)
• Tujuan: Menentukan total gula semua bahan pangan• Prinsip: Gula sederhana, oligosakarida, polisakarida dan turunannya dapat bereaksi dengan fenol
dalam asam sulfat pekat.• Cara:
1. Mencampur 2 ml larutan beberapa konsentrasi dengan larutan fenol (5%), melakukan vortex2. Menambahkan 5 ml asam sulfat pekat3. Mendiamkan 10 menit lalu panaskan pada penangas air 15 menit4. Mengukur absorban pada λ = 490 nm5. Buat kurva standar
• Dimana,• G = Konsentrasi gula dari kurva standar• FP = Faktor pengenceran• W = Berat sampel
Uji Kuantitatif
Metode Dinitrosalisilat (DNS)
• Tujuan: Mengukur gula preduksi dengan teknik kolorimetri• Prinsip: Gugus aldehid pada glukosa akan dioksidasi oleh asam 3,5-
dinitrosalisilat menjadi gugus karboksil dan menghasilkan 3-amino-5-salisilat
• Cara:1. Buat larutan standar glukosa 0 – 1200 ppm dengan interval 200 ppm2. Mengambil 1 ml dari masing-masing sampel dan mencampur dengan 3 ml reagen
DNS3. Melakukan vortex dan memanaskan selama 5 menit4. Setelah dingin, mengencerkan sebanyak 5 kali5. Mengukur absorbansi dengan λ = 540 nm
Uji Kuantitatif
FUNGSI DAN APLIKASI
Fungsi dan Aplikasi Karbohidrat Dalam Bidang
PanganXanthan Gum
Fungsi Karbohidrat• Sumber Energi
Fungsi utama karbohidrat adalah menyediakan energi bagi tubuh. Karbohidrat merupakan sumber utama energi bagi penduduk di seluruh dunia, karena banyakdi dapat di alam dan harganya relatif murah. Satu gram karbohidrat menghasilkan 4 kkalori. Sebagian karbohidrat di dalam tubuh berada dalam sirkulasi darah sebagai glukosa untuk keperluan energi segera; sebagian disimpan sebagai glikogen dalam hati dan jaringan otot, dan sebagian diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan sebagai cadangan energi di dalam jaringan lemak. Seseorang yang memakan karbohidrat dalam jumlah berlebihan akan menjadi gemuk.
2. Pemberi Rasa Manis pada Makanan
Karbohidrat memberi rasa manis pada makanan, khususnya mono dan disakarida. Gula tidak mempunyai rasa manis yang sama. Fruktosa adalag gula yang paling manis. Bila tingkat kemanisan sakarosa diberi nilai 1, maka tingkat kemanisan fruktosa adalah 1,7; glukosa 0,7; maltosa 0,4; laktosa 0,2.
Penghemat Protein
Bila karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi, dengan mengalahkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun. Sebaliknya, bila karbohidrat makanan mencukupi, protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun.
Pengatur Metabolisme Lemak
Karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi lemak yang tidak sempurna, sehingga menghasilkan bahan-bahan keton berupa asam asetoasetat, aseton, dan asam beta-hidroksi-butirat. Bahan-bahan ini dibentuk menyebabkan ketidakseimbangan natrium dan dehidrasi. pH cairan menurun. Keadaan ini menimbulkan ketosis atau asidosis yang dapat merugikan tubuh.
Membantu Pengeluaran Feses
• Karbohidrat membantu pengeluaran feses dengan cara emngatur peristaltik usus dan memberi bentuk pada feses. Selulosa dalam serat makanan mengatur peristaltik usus.
• Serat makanan mencegah kegemukan, konstipasi, hemoroid, penyakit-penyakit divertikulosis, kanker usus besar, penyakiut diabetes mellitus, dan jantung koroner yang berkaitan dengan kadar kolesterol darah tinggi.
• Laktosa dalam susu membantu absorpsi kalsium. Laktosa lebih lama tinggal dalam saluran cerna, sehingga menyebabkan pertumbuhan bakteri yang menguntungkan.
5. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai fungsi khusus di dalam tubuh. Laktosa rnisalnya berfungsi membantu penyerapan kalsium. Ribosa
merupakan merupakan komponen yang penting dalam asam nukleat.
5. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai fungsi khusus di dalam tubuh. Laktosa rnisalnya berfungsi membantu penyerapan kalsium. Ribosa
merupakan merupakan komponen yang penting dalam asam nukleat.
Oksidasi glukosa menghasilkan asam glukorat, asam glukarot dan asam glukuronat. Asam glukuronat dapat mengikat senyawa yang membahayakan bagi tubuh atau bersifat racun. Dengan cara mengikat, senyawa ini dapat dikurangi daya racunnya dan mudah dikeluarkan dari dalam tubuh melalui urine. Proses inilah yang disebut detoksifikasi sebagai fungsi dari karbohidrat
Aplikasi Karbohidrat Sebagai Xanthan Gum
• Gum xanthan merupakan polisakarida yang secara alami dihasilkan oleh bakteri Xanthomonas campestris ]. Struktur primer gum xanthan tersusun atas lima gugus sakarida yang berulang, yang masing-masing mempunyai dua gugus glukosa, dua gugus manosa, dan satu gugus asam glukuronat, dengan perban
• dingan molar sebesar 2.8:2.0:2.0 [1].
Rumus molekul gum xanthan adalah C35H49O29 . Gum xanthan merupakan
rangkaian polisakarida yang tersusun atas rantai panjang tiga macam gula sederhana
(heteropolimer).
Ciri-ciri gum xanthan :• Terlarut dan stabil pada kondisi asam dan basa• Stabil dan sesuai untuk larutan dengan kadar garam tinggi• Tidak mudah terdegradasi oleh enzim• Memiliki sifat membasahi yang baik• Menjaga kestabilan makanan baik dalam kondisi membeku/mencair• Agen penstabil emulsi yang efektif• Terkesan lembut di mulut
Produksi Xanthan Gum
• Produksi gum xanthan umummnya dilakukan dengan fermentasi Xanthomonas campestris pada bioreaktor menggunakan kultur tertutup. Glukosa, sukrosa, pati, asam organik, atau hidrolisat molase biasanya digunakan sebagai sumber karbon, sementara hidrolisat kasein, limbah kedelai, dan hidrolisat sel khamir merupakan sumber nitrogen yang biasa digunakan. Untuk menghasilkan produksi gum xanthan yang optimal, sumber karbon biasanya digunakan berlebih, sedangkan sumber nitrogen dibatasi.
Sifat khas fisik dari gum xanthan komersial
Flow Diagram Pembuatan
Xanthan gum
Langkah – langkah utama proses produksi xanthan dirangkum pada tabel di bawah ini :
Aplikasi utama industri gum xanthan :
