KARBOHIDRAT 'BIOKIMIA'

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu  zat gizi yang fungsi utamanya sebagai penghasil energi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak menghasilkan energi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak di konsumsi sehari-hari sebagai bahan makanan pokok, terutama pada negara sedang berkembang. Di negara sedang berkembang karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori, bahkan pada daerah-daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju karbohidrat dikonsumsi hanya sekitar 40-60%. Hal ini disebabkan sumber bahan makanan yang mengandung karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan sumber bahan makanan kaya lemak maupun protein.
       Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras, gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di alam. Karbohidrat termasuk penyusun sel karena penyusun sel terdiri dari molekul organik, yaitu molekul yang mengandung atom karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Secara biologis, karbohidrat memiliki fungsi sebagai bahan baku sumber energi baik pada hewan, manusia dan tumbuhan.
        Sumber karbohidrat nabati dalam bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati, dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari hasil reaksi CO2 dan H2O melalui proses fotosintesis di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai.
        Manusia membutuhkan karbohidrat dalam jumlah tertentu setiap harinya. Walaupun tubuh tidak membutuhkan dalam jumlah yang khusus, kekurangan karbohidrat yang sangat parah akan menimbulkan masalah. Diperlukan sekitar 2 gram karbohidrat per Kg berat badan sehari untuk mencegah terjadinya ketosis. Secara keseluruhan tubuh harus mempertahankan keseimbangan tertentu dalam utilisasi karbohidrat, lemak dan protein sebagai sumber energi.
        Makalah yang berisi tentang karbohidrat ini disusun untuk memenuhi tugas Biokimia, serta disusun untuk mengembangkan materi mengenai karbohidrat yang dapat mendorong berkembangnya kompetensi pembaca tentang karbohidrat. Pembaca juga dapat menggunakan makalah ini sebagai rujukan pelajaran mengenai karbohidrat.

1.2 Rumusan Masalah
Dalam makalah ini akan dibahas mengenai :
1. Apa pengertian Karbohidrat ?
2. Apa saja jenis-jenis karbohidrat ?
3. Bagaimana klasifikasi karbohidrat?
4. Apa saja sumber karbohidrat dan fungsi-fungsi karbohidrat ?
5. Apa saja karbohidrat-karbohidrat lain ?

1.3 Tujuan
Makalah ini di buat dengan tujuan agar mahasiswa dapat:
1. Mengetahui pengertian karbohidrat.
2. Memahami jenis-jenis karbohidrat.
3. Memahami  klasifikasi karbohidrat.
4. Mengetahui sumber dan fungsi karbohidrat.
5. Mengetahui Karbohidrat-karbohidrat lain.

1.4 Metode Penulisan
Dalam menulis makalah ini metode yang digunakan adalah metode kepustakaan, yaitu dalam pengumpulan data serta bahan-bahannya, penulis mendapatkannya melalui referensi dari buku maupun internet.

 
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian 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. Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen dan oksigen dalam komposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.
        Sumber karbohidrat nabati dalam bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari hasil reaksi CO2 dan H2O melalui proses fotosintesis di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai.
        Pada proses fotosintesis, klorofil pada tumbuh-tumbuhan akan menyerap dan menggunakan energi matahari untuk membentuk karbohidrat dengan bahan utama CO2 dari udara dan air (H2O) yang berasal dari tanah. Energi kimia yang terbentuk akan disimpan di dalam daun, batang, umbi, buah dan biji-bijian.
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 mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.
Jadi, karbohidrat adalah hasil sintesis CO2 dan H2O dengan bantuan sinar matahari dan zat hijau daun (klorofil) melalui fotosintesis. Karbohidrat merupakan suatu molekul yang tersusun dari unsur-unsur karbon, hydrogen, dan oksigen. Rumus umumnya adalah CnH2nOn.








2.2 Jenis – Jennis Karbohidrat
a. Karbohidrat dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
1. Karbohidrat sederhana
2. Karbohidrat kompleks
Dengan mengkonsumsi karbohidrat kompleks, hasilnya kita  akan merasa kenyang lebih lambat karena proses pemecahan glukosa lebih lambat. Karbohidrat kompleks ditandai dengan rendahnya angka GI(glycaemic index). Semakin rendah indeks glikemia berarti semakin kompleks karbohidrat tersebut. Adapun yang termasuk dalam kategori GI rendah adalah karbohidrat dari pasta, jagung, singkong rebus, dan oat. Pada tingkat sedang ada ubi, kentang panggang dengan kulit, beras merah. GI tinggi ada pada nasi putih dan kentang panggang tanpa kulit.
 

b. Karbohidrat Berdasarkan Jumlah Molekulnya
1. Monosakarida
Monosakarida merupakan karbohidrat yang paling sederhana (simple sugar), karena tidak bisa lagi dihidrolisa, hanya terdiri dari satu gugus. Rumus umumnya yaitu C6H12O6. Monosakarida larut di dalam air dan rasanya manis, sehingga secara umum disebut juga gula. Penamaan kimianya selalu berakhiran -osa.

Monosakarida terbagi menjadi, yaitu:
a. D-gliseraldehid (karbohidrat paling sederhana)
Karbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa), berupa aldehid (aldosa) sehingga dinamakan aldotriosa. (perhatikan bahwa gula ini hanya memiliki 3 atom C sehingga disebutpaling sederhana).







D-gliseraldehid
b. Glukosa
Glukosa disebut juga gula anggur ataupun dekstrosa. Banyak dijumpai di alam seperti buah-buahan, sayur-sayuran, madu, sirup jagung dan tetes tebu. Di dalam tubuh glukosa didapat dari hasil akhir pencernaan amilum, sukrosa, maltosa dan laktosa. Melebihi normal disebut hiperglikemia, pada penderita Diabetes Mellitus.

 D-glukosa (perhatikan glukosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
c. Fruktosa
Froktosa disebut juga gula buah ataupun levulosa. Disebut levulosa karena larutan fruktosa memutar bidang polarisasi ke kiri (laevus=kiri). Merupakan jenis sakarida yang paling manis, Banyak dijumpai pada buah-buahan, mahkota bunga, madu dan hasil hidrolisa dari gula tebu. Di dalam tubuh fruktosa didapat dari hasil pemecahan sukrosa.

D-fruktosa (perhatikan fruktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
d. Galaktosa
Galaktosa tidak dijumpai dalam bentuk bebas di alam.Galaktosa yang ada di dalam tubuh merupakan hasil hidrolisa dari laktosa.

D-galaktosa (perhatikan  galaktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
 
e. D-ribosa (digunakan dalam pembentukan RNA)
Karena merupakan penyusun kerangka RNA maka ribosa penting artinya bagi genetika bukan merupakan sumber energi. Jika atom C nomor 2 dari ribosa kehilangan atom O, maka akan menjadi deoksiribosa yang merupakan penyusuna kerangka DNA.



D-ribosa (perhatikan gula ini memiliki 5 atom C)
2. Disakarida
Disakarida merupakan gabungan antara 2 (dua) monosakarida, pada bahan makanan disakarida terdapat 3 jenis yaitu:
a. Sukrosa
Sukrosa adalah gula yang kita pergunakan sehari-hari, disebut gula meja (table sugar) atau gula pasir dan disebut juga gula invert. Mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Sumber: tebu (100% mengandung sukrosa), bit, gula nira (50%), jelly.

Sukrosa (berbeda dengan maltosa dan laktosa, ikatan yang menghubungkan kedua  
                  Monosakarida adalah ikatan C1-2)
b. Maltosa
Mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari dua molekul glukosa. Di dalam tubuh maltosa didapat dari hasil pemecahan amilum, lebih mudah dicerna dan rasanya lebih enak dan nikmat. Disakarida ini tak ditemukan di alam kecuali pada kecambah padi-padian.

β-maltosa  (ikatan antara kedua monosakarida merupakan ikatan C1-4. Atom C nomor 1 yang tak berikatan dengan glukosa lain dalam posisi beta)
c. Laktosa
Mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul galaktosa. Laktosa kurang larut di dalam air. Sumber : hanya terdapat pada susu sehingga disebut juga gula susu. Laktosa dapat menimbulkan intolerance disebabkan kekurangan enzim laktase sehingga kemampuan untuk mencerna berkurang.

β-laktosa (ikatan antara kedua monosakarida merupakan ikatan C1-4)
3. Oligosakarida
Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida yang jumlahnya antara 2 (dua) sampai dengan 8 (delapan) molekul monosakarida. Sehingga oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida dan lainnya. Oligosakarida secara eksperimen banyak dihasilkan dari proses hidrolisa polisakarida dan hanya beberapa oligosakarida yang secara alami terdapat di alam. Oligosakarida yang paling banyak digunakan dan terdapat di alam adalah bentuk disakarida seperti maltosa, laktosa dan sukrosa.
4. Polisakarida
Merupakan senyawa karbohidrat kompleks. Dapat mengandung lebih dari 60.000 molekul monosakarida yang tersusun membentuk rantai lurus ataupun bercabang.Polisakarida rasanya tawar (tidak manis), jenis polisakarida, yaitu:
a. Amilum (zat pati)
Amilum merupakan sumber energi utama sebagai bahan makanan pokok. Disamping bahan pangan kaya akan amilum juga mengandung protein, vitamin, serat dan beberapa zat gizi penting lainnya. Sumber: umbi-umbian, serealia dan biji-bijian merupakan sumber amilum yang berlimpah ruah oleh karena mudah didapat untuk di konsumsi. 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.


Struktur amilosa (perhatikan bahwa amilosa tidak bercabang)

Struktur amilopektin (bandingkan dengan amilosa)

b. Glikogen
Glikogen merupakan "pati hewani", terbentuk dari ikatan 1000 molekul, larut di dalam air (pati nabati tidak larut dalam air) bila bereaksi dengan yodium akan menghasilkan warna merah. Sumber : kecambah, serealia, susu, syrup jagung (26%). Glikogen terdapat pada otot hewan, manusia dan ikan. Glikogen disimpan di dalam hati dan otot sebagai cadangan energi, yang sewaktu-waktu dapat diubah kembali menjadi glukosa bila dibutuhkan.

Struktur glikogen (bandingkan dengan amilum)
c. Selulosa
Hampir 50% karbohidrat yang berasal dari tumbuh-tumbuhan  adalah
selulosa, selulosa merupakan bagian terpenting dari dinding sel tumbuh-tumbuhan. Selulosa tidak dapat dicerna  oleh tubuh manusia, karena tidak ada enzim untuk memecah selulosa. Meskipun tidak dapat dicerna,selulosa berfungsi sebagai sumber serat yang dapat memperbesar volume dari faeses, sehingga akan memperlancar defekasi.

                     Struktur selulosa yang merupakan polimer dari glukosa (bandingkan dengan pati)

2.3 Klasifikasi Karbohidrat
Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka  pendek (gula merupakan sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan manusia). Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel.
Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula, ukuran dari rantai karbon, lokasi gugus karbonil (-C=O), serta stereokimia.  Berdasarkan jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 4 golongan utama yaitu:
1. Monosakarida (terdiri atas 1 unit gula)
2. Disakarida (terdiri atas 2 unit gula)
3.  Oligosakarida (terdiri atas 3-10 unit gula)
4. Polisakarida (terdiri atas lebih dari 10 unit gula)
Pembentukan rantai karbohidrat menggunakan ikatan glikosida.
Berdasarkan lokasi gugus –C=O, monosakarida digolongkan menjadi, yaitu:
1. Aldosa (berupa aldehid)
2. Ketosa (berupa keton)
 
Berdasarkan jumlah atom C pada rantai, monosakarida digolongkan menjadi:
1. Triosa (tersusun atas 3 atom C)
2. Tetrosa (tersusun atas 4 atom C)
3. Pentosa (tersusun atas 5 atom C)
4. Heksosa (tersusun atas 6 atom C)
5. Heptosa (tersusun atas 7 atom C)
6. Oktosa (tersusun atas 3 atom C)






                Klasifikasi karbohidrat menurut lokasi gugus karbonil









Klasifikasi karbohidrat menurut jumlah atom C














Contoh monosakarida
        Contoh pertama di atas (sebelah kiri) menunjukkan sebuah monosakarida triosa (memiliki 3 atom C), aldosa (berstruktur aldehid/-COH) sehingga dinamakan gula aldotriosa. Sedangkan contoh kedua (sebelah kanan) menunjukkan sebuah monosakarida heksosa (memiliki 6 atom C), ketosa (berstruktur keton/R-CO-R) sehingga dinamakan gula ketoheksosa.
       Berdasarkan stereokimia, monosakarida terbagi menjadi beberapa golongan. Stereokimia adalah studi mengenai susunan spasial dari molekul. Salah satu bagian dari stereokimia adalah stereoisomer. Stereoisomer mengandung pengertian:
1. memiliki kesamaan order dan jenis ikatan
2. memiliki perbedaan susunan spasial
3. memiliki perbedaan properti (sifat).
Enantiomer merupakan pasangan dari stereoisomer. Dalam hal ini terdapat aturan yaitu:
1. Diberi awalan D (dexter)  dan  L (levo)
2. Keduanya merupakan gambar cermin yang tak mungkin saling tumpang  tindih.
 
Gambar-gambar berikut memberikan penjelasan mengenai perbedaan susunan spasial dalam enatiomer.


                       Ilustrasi untuk enantiomer (perhatikan perbedaan susunan spasial yang ada)

                      Contoh enantiomer dari gula triosa (perhatikan perbedaan susunan spasial yang ada) 
2.4 Sumber dan Fungsi Karbohidrat
a. Sumber karbohidrat seperti: sagu, jagung, kentang, beras, pasta, oat, dll.
b. Fungsi karbohidrat di dalam tubuh adalah:
1. Fungsi utamanya sebagai sumber energi bagi kebutuhan sel-sel jaringan tubuh. Sebagian dari karbohidrat diubah langsung menjadi energi untuk aktifitas tubuh, dan sebagian lagi disimpan dalam bentuk glikogen di hati dan di otot. Ada beberapa jaringan tubuh seperti sistem syaraf dan eritrosit, hanya dapat menggunakan energi yang berasal dari karbohidrat saja.
2. Melindungi protein agar tidak dibakar sebagai penghasil energi.
Kebutuhan tubuh akan energi merupakan prioritas pertama; bila karbohidrat yang di konsumsi tidak mencukupi untuk kebutuhan energi tubuh dan jika tidak cukup terdapat lemak di dalam makanan atau cadangan lemak yang disimpan di dalam tubuh, maka protein akan menggantikan fungsi karbohidrat sebagai penghasil energi. Dengan demikian protein akan meninggalkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun.
3. Membantu metabolisme lemak dan protein dengan demikian dapat mencegah terjadinya ketosis dan pemecahan protein yang berlebihan.
4. Di dalam hepar berfungsi untuk detoksifikasi zat-zat toksik tertentu.
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. Diperlukan sekitar  2 gram karbohidrat per Kg berat badan sehari untuk mencegah terjadinya ketosis.
 
2.5 Karbohidrat-Karbohidrat Lain
Beberapa karbohidrat bergabung dengan komponen lain. Sebagai contoh adalah mukopolisakarida, suatu materi tipis, kental, menyerupai jelly dan melapisi sel.

Stuktur dari mukopolisakarida
Contoh yang lain adalah glikoprotein, suatu protein yang mengikat unit karbohidrat dengan ikatan kovalen. Struktur ini memainkan beberapa peran penting di antaranya dalam proses proteksi imunologis, pembekuan darah, pengenalan sel-sel, serta interaksi dengan bahan kimia lain.


Glikoprotein
















BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1. karbohidrat adalah hasil sintesis CO2 dan H2O dengan bantuan sinar matahari dan zat hijau daun (klorofil) melalui fotosintesis. Karbohidrat merupakan suatu molekul yang tersusun dari unsur-unsur karbon, hydrogen, dan oksigen. Rumus umumnya adalah CnH2nOn.
2. Karbohidrat dapat dibedakan menjadi 2, yaitu: karbohidrat sederhana dan karbohidrat kompleks.
3. Karbohidrat berdasarkan jumlah molekulnya, yaitu Monosakarida (Glukosa, Galaktosa, Fruktosa), Disakarida (Sukrosa, Laktosa, Maltosa), Oligosakarida, dan Polisakarida (amilum, glikogen, selulosa)
4. Sumber karbohidrat seperti: jagung, sagu, kentang, oat, pasta, dll.
5. Fungsi utamanya sebagai sumber energi, melindungi protein, membantu metabolisme lemak dan protein,dan detoksifikasi zat-zat toksik.
 
3.2 Saran
Kami mengharapkan setelah memahami isi makalah tentang      Karbohidrat ini, maka kita sebagai mahasiswa dapat lebih mudah memahami serta mengkaji materi pembelajaran selanjutnya.

3.3 Daftar Pustaka
Lestari, sri. 2009.  Kumpulan Rumus Kimia SMA. Jakarta: Kawan Pustaka
Poedjiadi, Anna. F.M. Titin Supriyanti. 2009. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press)
Fergus M.Clydesdale:  Food Nutrition and Health, The A VI Publishing Company Inc. WeStport, Connecticut 1995
http://septa-ayatullah.blogspot.com/2008/12/fungsi-dan-klasifikasi-karbohidrat.html ( diakses pada tanggal 15 Februari 2012)
http://id.wikipedia.org/wiki/Sagu