Reaksi-Reaksi Pada Protein

Asam amino ialah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Asam amino yang terdapat sebagai komponen protein mempunyai gugus –NH² pada atom karbon  dari posisi gugus –COOH (Poedjiadi, 1994 ).

            Pada umumnya asam amino larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut organik non polar seperti eter, aseton, dan klorofil sifat asam amino ini berbeda dengan asam karboksilat maupun dengan asam amina. Asam karboksilat aliafatik maupun aromatik yang terdiri atas beberapa atom karbon umumnya kurang larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Demikian pula amina pada umumnya tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik (Poedjiaji, 1994).

            Kata protein berasal dari protos atau proteos yang pertama atau utama. Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel hewan atau manusia. oleh karena sel itu  merupakan pembentuk tubuh kita, maka protein yang terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan dan pertumbuhan tubuh (Poedjiadi, 1994).

Protein adalah molekul penyusun tubuh kita yang terbesar setelah air. Hal ini mengindikasikan pentingnya protein dalam menopang seluruh proses kehidupan dalam tubuh. Dalam kenyataannya, memang kode genetik yang tesimpan dalam rantaian DNA digunakan untuk membuat protein, kapan, dimana dan seberapa banyak. Protein berfungsi sebagai penyimpan dan  pengantar seperti  hemoglobin yang memberikan warna merah pada sel darah merah kita, bertugas mengikat oksigen dan membawanya ke bagian tubuh yang memerlukan.

Selain itu juga menjadi penyusun tubuh, "dari ujung rambut sampai ujung kaki", misalnya keratin di rambut yang banyak mengandung asam amino Cysteine sehingga menyebabkan bau yang khas bila rambut terbakar karena banyaknya kandungan atom sulfur di dalamnya, sampai kepada protein-protein penyusun otot kita seperti actin, myosin, titin, dsb. Kita dapat membaca teks ini juga antara lain berkat protein yang bernama rhodopsin, yaitu protein di dalam sel retina mata kita yang merubah photon cahaya menjadi sinyal kimia untuk diteruskan ke otak. Masih banyak lagi fungsi protein seperti hormon, antibodi dalam sistem kekebalan tubuh, dll (Witarto, 2001).

            Protein mempunyai molekul besar dengan bobot molekul bervariasi antara 5000 sampai jutaan. Dengan cara hidrolisis oleh asam atau oleh enzim, protein akan menghasilkan asam-asam amino. Ada 20 jenis asam amino yang terdapat dalam molekul protein. asam-asam amino ini terikat satu dengan lain oleh ikatan peptide. Protein mudah dipengatuhi oleh suhu tinggi, PH dan pelarut organik (Poedjiadi, 1994).

            Protein adalah molekul penyusun tubuh kita yang terbesar setelah air. Hal ini mengindikasikan pentingnya protein dalam menopang seluruh proses kehidupan dalam tubuh. Dalam kenyataannya, memang kode genetik yang tesimpan dalam rantaian DNA digunakan untuk membuat protein, kapan, dimana dan seberapa banyak. Protein berfungsi sebagai penyimpan dan pengantar seperti hemoglobin yang memberikan warna merah pada sel darah merah kita, bertugas mengikat oksigen dan membawanya ke bagian tubuh yang memerlukan. Selain itu juga menjadi penyusun tubuh, "dari ujung rambut sampai ujung kaki", misalnya keratin di rambut yang banyak mengandung asam amino Cysteine sehingga menyebabkan bau yang khas bila rambut terbakar karena banyaknya kandungan atom sulfur di dalamnya, sampai kepada protein-protein penyusun otot kita seperti actin, myosin, titin, dsb. Kita dapat membaca teks ini juga antara lain berkat protein yang bernama rhodopsin, yaitu protein di dalam sel retina mata kita yang merubah photon cahaya menjadi sinyal kimia untuk diteruskan ke otak. Masih banyak lagi fungsi protein seperti hormon, antibodi dalam sistem kekebalan tubuh, dll  (Witarto, 2001).

Protein berfungsi sebagai katalisator, sebagai pengangkut dan penyimpan molekul lain seperti oksigen, mendukung secara mekanis sistem kekebalan (imunitas) tubuh, menghasilkan pergerakan tubuh, sebagai transmitor gerakan syaraf dan mengendalikan pertumbuhan dan perkembangan. Analisa elementer protein menghasilkan unsur-unsur C, H, N dan 0 dan sering juga S. Disamping itu

beberapa protein juga mengandung unsur-unsur lain, terutama P, Fe, Zi dan Cu (Katili, 2009).

            Fungsi protein ditentukan oleh konformasinya, atau pola lipatan tiga dimensinya, yang merupakan pola dari rantai polipeptida. Beberapa protein, seperti keratin rambut dan bulu, berupa serabut, dan tersusun membentuk struktur linear atau struktur seperti lembaran dengan pola lipatan berulang yang teratur. Protein lainnya seperti kebanyakan enzim, terlipat membentuk konformasi globuler yang padat dan hampir menyerupai bentuk bola. Konformasi akhir bergantung pada berbagai interaksi yang terjadi (Kuchel dan Ralston, 2006 ).

            Peran dan aktivitas protein dalam proses biologis antara lain sebagaikatalis enzimatik, bahwa hampir semua reaksi kimia dalam system  biologi dikatalis oleh

makromolekul yang disebut enzim yang merupakan satu jenis protein. Sebagian reaksi seperti hidrasi karbondioksida bersifat sederhana, sedangkan reaksi lainnya seperti replikasi kromosom sangat rumit. Enzim mempunyai daya katalitik yang besar,  urnumya meningkatkan kecepatan reaksi sampai jutaan kali. Peran lainnya dari protein dalam sistem biologi adalah sebagai transport dan penyimpanan. Contohnya transport oksigen dalam eritrosit oleh hemoglobin dan rnioglobin yakni sejenis protein yang mentransport oksigen dalam  otot. Selain itu terdapat beberapa jenis protein lainnya seperti filament yang berfungsi dalam koordinasi gerak, protein fibrosa yang berfungsi untuk menjaga ketegangan kulit dan tulang, protein kolagen yang merupakan komponen serat utama dalam kulit, tulang, tendon, tulang rawan dan gigi; antibodi merupakan protein yang sangat spesifik dan dapat mengenal serta berkombinasi dengan benda asing seperti virus, bakteri dan sel yang berasal dari organisme lain, membangkitkan dan menghantar impuls sara£ Respons sel saraf terhadap rangsang spesifik diperantarai oleh protein reseptor, misalnya rodopsin suatu protein yang sensitif terhadap cahaya yang ditemukan pada sel batang retina. Protein reseptor yang dapat dipicu oleh molekul kecil spesifik seperti asetilkolin yang berperan dalam transmisi impuls saraf pada sinap yang menghubungkan sel-sel saraf dan pengaturan perturnbuhan dan diferensiasi  (Witarto, 2001).

            Protein bersifat amfoter, yaitu dapat bereaksi dengan larutan asam maupun basa sebagian ada yang mudah larut dan ada pula yang sukar larut. namun semua protein tidak larut  dalam pelarut lemak seperti eter dan kloroform. apabila protein dipanaskan atau ditambah etanol absolute, maka protein akan menggumpal (terkoagulasi). Hal ini disebabkan  etanol menarik mantel air yang melingkupi molekul-molekul protein (Yasid dan Nursanti, 2006).

            Pada umumnya, protein sangat peka terhadap pengaruh-pengaruh fisik dan kimia, sehingga mudah mengalami perubahan bentuk perubahan atau modifikasi pada struktur molekul protein disebut denaturasi. Hal-hal yang dapat menyebabkan terjadinya denaturasi adalah panas, PH, tekanan, aliran listrik, dan adanya bahan kimia seperti urea, alkohol atau sabun. Proses denaturasi kadang berlangsung secara reversible, tetapi adapula yang irreversible, tergantung pada penyebabnya. protein yang mengalami denaturasi akan menurunkan aktivitas biologinya dan berkurang kelarutannya, sehingga mudah mengendap (Yasid dan Nursanti, 2006).

Reaksi-reaksi untuk mengidentifikasi asam amino dan protein antara lain (Poedjadi,1994) :

a.   Reaksi sakaguci

Reaksi sakaguci dilakukan dengan menggunakan pereaksi nafol dan natrium hipobromit. Pada dasarnya reaksi ini dapat memberi hasil positif apabila ada gugus guanidin. Jadi arginin atau protein yang mengandung arginin dapat menghasilkan warna merah.

b.        Reaksi Xantoprotein

Larutan asam nitrat pekat ditambahkan dengan hati-hati ke dalam larutan protein. Setelah dicampur terjadi endapan putih yang dapat berubah menjadi kuning apabila dipanaskan. Reaksi yang terjadi adalah nitrasi pada inti benzena yang terdapat pada molekul protein. Jadi reaksi ini positif jika mengandung tirosin, fenil alanin  dan triptofan.

c.         Reaksi Hopkins-Cole

Triptofan dapat berkondensasi dengan beberapa aldehida dengan bantuan asam kuat dan membentuk senyawa yang berwarna. Larutan protein yang mengandung triptofan dapat direasikan dengan pereaksi Hopkins-Cole yang mengandung asam glioksilat. Reaksi Hopkins-Cole memberi hasil positif khas untuk gugus indol dalam protein.

PERMASALAHAN :

1. Bagaimana proses terbentuknya protein dalam tubuh?

2. Apa fungsi protein?

3. Apa yang terjadi jika salah satu asam amino tidak bekerja dengan baik?

4. Sebutkan dan jelaskan macam-macam protein!

Contoh Reaksi-reaksi Senyawa Organologam

1. Insertion Reaction

Reaksi penyisipan merupakan suatu reaksi yang menyisipkan suatu molekul kedalam suatu senyawa organologam. Molekul yang menyisip kedalam senyawa organologam ini dapat bertindak sebagai 1,1 insertion dan 1,2 insertion, kedua hal ini merupakan suatu acuan bagaimana molekul ini menyisipkan dirinya diantara logam dan ligan  senyawa organologam yaitu apakah menggunakan satu atom untuk mengikat logam dan ligan (1,1 insertion) atau molekul tersebut mempunyai dua atom yang satu mengikat logam sedangkan atom lain mengikat ligan (1,2 insertion). Contoh reaksi insertion dapat ditunjukan dari siklus reaksi dibawah ini (reaksi penyisipan di dalam kotak).

Pada reaksi diatas dapat dijelaskan bahwa senyawa HNi(CO)₂Cl direaksikan dengan senyawa RCH=CH₂ maka senyawa RCH=CH₂ akan menyisip diantara logam dengan atom H. Reaksi ini merupakan 1,2 insertion, dimana ada dua atom C pada senyawa ini, satu atom C mengikat logam Ni dan atom C yang lain mengikat H, akibatnya ikatan rangkap pada molekul RCH=CH₂ berubah menjadi tunggal karena elektronnya dipakai untuk mengikat logam dan atom H.

2. Carbonyl Insertion (Alkyl Migration)

Reaksi penyisipan karbonil pada dasarnya sama seperti penyisipan biasanya (1,1 insertion dan 1,2 insertion), tetapi yang membedakan disini adalah yang masuk diantara logam dan ligan adalah molekul karbonil (CO). Mekanisme reaksi dari penyisipan karbonil diusulkan ada tiga, yaitu penyisipan secara langsung, migrasi karbonil, dan migrasi alkil. Dari ketiga usulan mekanisme reaksi ini, dilakukan pengujian melalui eksperimental. Hasilnya mekanisme penyisipan karbonil yang diterima atau sesuai hasil pengujian adalah migrasi alkil. Jadi alkil bermigrasi dan terikat pada karbonil, tempat yang ditinggalkan alkil tadi ditempati karbonil dari luar. Contoh dari penyisipan karbonil diberikan pada siklus reaksi dibawah ini (dalam kotak):

(dapat dilihat pada : Bernardi, F., Bottoni, A., Nicastro, N., and Rossi, I., 2000, Theoretical Study of the Mechanism of Carbonyl Insertion Reactions Catalyzed by Nickel Complexes, Organometallic 19: 2170-2178)

Dari kedua gambar diatas, dapat dijelaskan bahwa reaksi penyisipan karbonil seperti dijelaskan pada pengantar singkat reaksi penyisipan karbonil diatas, mekanisme reaksinya adalah migrasi alkil. Pada gambar diatas ditunjukkan bahwa CH₂CH₂R bermigrasi ke CO, tempat kosong pada logam yang ditinggalkan alkil tersebut selanjutnya diisi oleh CO dari luar.

3. Hydride Elimination

Reaksi eliminasi hidrida ini yang sering ditemui adalah reaksi β-elimination yang merupakan suatu reaksi transfer atom H pada suatu ligan alkil (pada ligan posisi β terhadap logam) ke logam. Reaksi ini dapat menyebabkan meningkatnya bilangan oksidasi dan bilangan koordinasi dari logam. Proses transfer atom H pada alkil posisi β ini terjadi apabila posisi logam, carbon α, karbon β, dan hidrida koplanar. Contoh reaksi ini adalah pada siklus Wacker. Pada siklus ini terdapat reaksi β-hibrid-eliminasi (dalam kotak).

Pada reaksi diatas dinamakan reaksi β-hidrid-eliminasi karena pada molekul A, atom H yang terikat pada atom O (pada gugus OH posisi β terhadap logam), ditransfer menuju ke logam Pd. Pada contoh reaksi ini ternyata reaksi β-hidrid-eliminasi tidak hanya atom H milik alkil posisi β, tetapi dapat juga dari atom H dari gugus hidroksil (OH) pada posisi β. Atom H yang ditransfer ke logam Pd menyebabkan bilangan koordinasi logam Pd bertambah dari dua menjadi tiga. Hasil akhir dari reaksi ini adalah terbentuknya molekul B.

4. Abstraction Reaction

Reaksi abstraksi merupakan suatu reaksi eliminasi ligan yang tidak akan merubah bilangan koordinasi logam. Reaksi ini berkaitan dengan pembuangan substituent pada ligan dengan posisi karbon α dan β terhadap logam. Pembuangan substituent pada ligan ini dapat terjadi karena pengaruh suatu reagen eksternal. Contoh dari reaksi ini adalah:

(dapat dilihat pada : Lung-Shiang Luh, Ling-Kang Liu, 2001, (η 5-C₅H₅)-Ring alkylation reaction with the C₅H₅ anion: towards the construction of tri-Fe complex Fe{μ,η⁵:η⁴-5-exo-(1’-C₅H₄)C₅H₅]Fe(CO)₂(PPh₃)}₂, Journal of Organometallic Chemistry, 637-639: 549–557)

Pada reaksi diatas (dalam kotak) disebut sebagai reaksi abstraksi dikarenakan terjadi pembuangan substituent yaitu atom H pada ligan η⁴-5-exo-RC₅H₅ (tetrahapto) yang disebabkan oleh reagen Ph₃CPF₆. Dari hasil pembuangan atom H ini, maka ligan η⁴-5-exo-RC₅H₅ berubah menjadi η⁵-RC₅H₄. Bilangan koordinasi logam pada reaksi ini tidak berubah, tetapi bilangan oksidasi logam Fe berubah dari Fe(0) menjadi Fe(II).  

PERMASALAHAN :

1.  Sebutkan dan jelaskan dua macam ikatan yang terdapat pada organologam!

2. Kimia organologam adalah ilmu kimia yang mempelajari tentang logam yang berikatan langsung dengan satu atau lebih atom carbon. Namun ada beberapa senyawa organologam yang tidak berikatan langsung dengan atom karbon, sebutkan!

3. Sebaliknya, ada beberapa logam yang berikatan langsung dengan unsur karbonnya namun bukan termasuk senyawa organologam, yaitu?

4. Siapa yang menemukan senyawa Kompleks Vaska? Dan apa kemampuan yang dimiliki oleh senyawa ini?

Referensi :

https://gigihkurnia.wordpress.com/2014/01/18/reaksi-organologam-modifikasi-ligan/

Bernardi, F., Bottoni, A., Nicastro, N., and Rossi, I., 2000, Theoretical Study of the Mechanism of Carbonyl Insertion Reactions Catalyzed by Nickel Complexes, Organometallic 19: 2170-2178

Keith, J., Oxgaard, J., and Goddard,W., 2006, Inaccessibility of â-Hydride Elimination from -OH Functional Groups in Wacker-Type Oxidation, J. AM. CHEM. SOC, 128(10)

Lung-Shiang Luh, Ling-Kang Liu, 2001, (η 5-C₅H₅)-Ring alkylation reaction with the C₅H₅ anion: towards the construction of tri-Fe complex Fe{μ,η⁵:η⁴-5-exo-(1’-C₅H₄)C₅H₅]Fe(CO)₂(PPh₃)}₂, Journal of Organometallic Chemistry, 637-639: 549–557

Pembentukan Disakarida dan Polisakarida

DISAKARIDA

            Disakarida adalah suatu oligosakarida yang paling banyak terdapat di alam. Oligosakarida merupakan polimer dengan derajat polimerisasi 2 sampai 10 dan biasanya bersifat larut dalam air. Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul disebut sakarida. Disakarida merupakan kelompok karbohidrat yang tersusun dari dua unit monosakarida. Unit monosakarida penyusun disakarida itu dapat berasal dari unit yang sama atau berbeda. Ikatan antara unit monosakarida dalam pembentukan disakarida disebut ikatan glikosida. Salah satu contoh reaksi pembentukan disakarida adalah sebagai berikut :

C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆                          C₁₂H₂₂O₁₂ + H₂O

            (monosakarida)                                    (disakarida)

            Dalam reaksi tersebut di atas terjadi pelepasan air. Beberapa jenis disakarida yang penting adalah laktosa, sukrosa, dan maltosa.

A. Laktosa

Laktosa adalah jenis disakarida yang merupakan gabungan dari dua unit monosakrida yang berbeda yaitu merupakan karbohidrat dari susu mamalia yang terdiri dari D-galaktosa dan D-glukosa (gambar 2). Dalam disakarida ini, ikatan glikosidik antara C-1 anomerik dari β-D-galaktosa dan C-4 non-anomerik dari D-glukosa merupakan β-(1,4).

Sintesis laktosa oleh laktosa sintetase, suatu dimer heterogenosa, merupakan contoh baru dari modifikasi spesifisitas katalitik oleh pembentukan dimer, (suatu bentuk perubahan alosterik konformasional). Salah satu dari dua protomer merupakan suatu enzim (galaktosil transferase) yang terdapat secara luas dalam jaringan hewan, termasuk grandula mammae selama kehamilan dan menghasilkan katalis reaksi berikut:

UDP-galaktosa  + N-asetilglukosamin             N-asetilaktosamin   +  UDP

UDP merupakan uridin difospat, yang bertindak sebagai suatu karier molecular dari karbohidrat pada reaksi enzimatik tertentu. Untuk produksi susu, protomer kedua dari laktosa sintetase,laktalbumin-α, disintesis secara spesifik dalam jaringan mammae, dan interaksi protein ini dengan galaktsil transferase mengubah spesifisitas substrat sehingga enzim dimerik mengkatalisis sintesis dari laktosa dengan adanya glukosa:

UDP-galatosa  +  glukosa                 laktosa   +   UDP

Laktalbumin- α hanya terjadi dalam jaringan mammae, dengan demikian, laktosa adalah unik untuk susu mamalia. Laktosa bersifat reduksi dengan struktur cincin. Laktosa banyak ditemukan dalam susu yaitu sekitar 40 persennya sehingga laktosa sering disebut dengan gula susu. Laktosa dapat difermentasi oleh bakteri streptococcus laktis menjadi asam laktat. Selain itu juga jika lakatosa ini dipanaskan sampai suhu 175 ^oC akan berbentuk laktokaramel.

B. Sukrosa

Sukrosa adalah disakarida yang dibentuk dari unit monosakarida yang berbeda yaitu antara satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Antara kedua unitmonosakarida tersebut diikat dengan ikatan α-1, β-2 glikosida. Sukrosa tidak mempunyai sifat reduksi karena sukrosa dibentuk dari gugus reduksi masing-masing unit monosakrida penyusunnya. Sukrosa banyak ditemukan dalam tanaman. Sumber yang kaya sukrosa adalah tebu, bit, dan wortel. Hasil samping pengekstrasi sukrosa baik dari tebu ataupun bit adalah molase. Molase ini berwarna gelap, cairannya pekat (20 - 30 persen), dan dengan proses kristalisasi tidak dapat diubah lebih lanjut menjadi sukrosa karena adanya gula reduksi dan kotoran non gula.        

Sukrosa (gula meja) terdapat dalam tumbuh-tumbuhan, dimana mereka disintesis dari D-glukosa dan D-fruktosa (gambar 3). Suatu ikatan glikosidik anatara C-1 anomerik dari α-D-glukosa dan C-2 anomerik dari β-D- fruktosa menghubungkan kedua monosakarida melalui suatu jembatan oksigen, menghasilkan suatu ikatan α-(1,2).

C. Maltosa

Maltosa adalah disakarida yang dibentuk dari dua unit monosakrida yang sama yaitu glukosa. Antar unit glukosa tersebut diikat dengan ikatan α-1,4 glikosida.

Maltosa adalah gula reduksi dan larut dalam air. Maltosa jarang ditemukan dalam bentuk bebas di alam. Maltosa hanya ditemukan dari hasil degradasi pati oleh enzim atau hasil proses pengekstrasi sukrosa. Pada proses pembentukan ber dari kecambah barley (sejenis biji-bijian), terjadi proses degradasi pati menjadi maltosa oleh enzim amilase.

Maltosa (gambar 4) dan selobiosa (gambar 5) merupakan dua disakarida yang tidak terdapat secara alamiah tetapi secara komersial masing-masing merupakan produk degradasi dari zat tepung dan selulosa. Kedua sakarida memiliki dua residu D-glukosil yang dihubungkan oleh suatu  ikatan 1,4 glukosidik, perbedaan structural tunggal antara dua disakarida adalah pada ikatan dalam maltose adalah α-(1,4) dan dalam selobiosa adalah β-(1,4). Perbedaan yang tampaknya kecil ini bertindak sebagai suatu ilustrasi terkait mengenai derajat spesifikasi tinggi yang sering ditemukan dalam system biologi. Polimer D-glukosa dalam ikatan α-(1,4) bertindak sebagai suplai energy yang tersedia dengan mudah untuk tumbuh-tumbuhan dan hewan, sementara polimer analog dalam ikatan β-(1,4) merupakan komponen structural dan tidak didegradasi oleh sebagian besar system kehidupan, yang tidak memiliki kemampuan enzimatik untuk menghidrolisis ikatan β-(1,4) glikosidik. Ruminansia (pemamah biak), contohnya sapi, menggunakan selulosa sebagai sumber makanan hanya karena bacteria dalam lambungnya dapat mencerna polisakarida. Bahkan rayap mengandalkan pada mikroflora dalam ususnya untuk mendegradasi kayu. Jika bukan untuk kemampuan dari bakteri tertentu dan jamur untuk menghidrolisis ikatan β-(1,4) yang ditemukan dalam polisakarida tumbuh-tumbuhan yang mati akan menimbulkan masalah ekologi yang serius.

POLISAKARIDA

            Polisakarida adalah senyawa dimana molekul-molekulnya mengandung banyak satuan monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glikosida, mempunyai massa molekul tinggi dan tidak larut dalam air atau hanya membentuk emulsi saja. Hidrolisis lengkap akan mengubah polisakarida menjadi monosakarida (heksosa).

Ikatan antara molekul monosakarida yang satu dengan yang lainnya terjadi antara gugus alkohol pada atom C ke-4 molekul yang satu (II) dengan gugus aldehida pada atom C ke -1 molekul monosakarida dengan yang lain.

Polisakarida dibedakan menjadi dua jenis, yaitu polisakarida simpanan dan polisakarida struktural. Polisakarida simpanan berfungsi sebagai materi cadangan yang ketika dibutuhkan akan dihidrolisis untuk memenuhi permintaan gula bagi sel. Sedangkan polisakarida struktural berfungsi sebagai materi penyusun dari suatu sel atau keseluruhan organisme.

Beberapa polisakarida berfungsi sebagai bentuk penyimpan bagi monosakarida dan yang lainnya berfungsi sebagai unsur struktural di dalam dinding sel dan jaringan pengikat. Glikogen dan pati merupakan polisakarida simpanan yang terdapat pada tumbuhan dan manusia sedangkan selulosa merupakan polisakarida strukural yang berfungsi sebagai tulang semu bagi tumbuhan. Pati dan glikogen  dihidrolisa di dalam saluran pencernaan oleh amilase, sedangkan selulosa tidak dapat dicerna. Namun, selulosa mempunyai peran penting bagi manusia karena merupakan sumber serat dalam makanan manusia.

Jenis-Jenis Polisakarida

Polisakarida dibedakan menjadi dua jenis, yaitu polisakarida simpanan dan polisakarida struktural.Berikut ini adalah uraian tentang polisakarida simpanan dan polisakarida struktural.

1.      Polisakarida Simpanan

a.       Pati

Pati adalah polisakarida simpanan dalam tumbuhan. Monomer-monomer glukosa penyusunnya dihubungkan dengan ikatan α 1-4. Bentuk pati yang paling sederhana adalah amilosa, yang hanya memiliki rantai lurus. Sedangkan bentuk pati yang lebih kompleks adalah amilopektin yang merupakan polimer bercabang dengan ikatan α 1-6 pada titik percabangan.

b.      Glikogen

Glikogen adalah polisakarida simpanan dalam tubuh hewan.Struktur glikogen mirip dengan amilopektin, namun memiliki lebih banyak percabangan. Manusia dan vertebrata lainnya menyimpan glikogen pada sel hati dan sel otot. Glikogen dalam sel akan dihidrolisis bila terjadi peningkatan permintaan gula dalam tubuh. Hanya saja, energi yang dihasilkan tidak seberapa sehingga tidak dapat diandalkan sebagai sumber energi dalam jangka lama.

c.       Dekstran

Dekstran adalah polisakarida pada bakteri dan khamir yang terdiri atas poli-D-hlukosa rantai α 1-6, yang memiliki cabang α 1-3 dan beberapa memiliki cabnga α 1-2 atau α 1-4. Plak di permukaan gigi yang disebabkan oleh bakteri diketahui kayak akan dekstran. Dekstran juga telah diproduksi secara kimia menghasilkan dekstran sintetis.

2.      Polisakarida Struktural

a.       Selulosa

Selulosa adalah komponen utama penyusun dinding sel tumbuhan. Selulosa adalah senyawa paling berlimpah di bumi, yaitu diproduksi hampir 100 miliar ton per tahun.Ikatan glikosidik selulosa berbeda dengan pati yaitu monomer selulosa seluruhnya terdapat dalam konfigurasi beta.

b.      Kitin

Kitin adalah karbohidrat penyusun eksoskeletonartropoda (serangga, laba-laba,krustase). Kitin terdiri atas monomer glukosa dengan cabang yang mengandung nitrogen. Kitin murni menyerupai kulit, namun akan mengeras ketika dilapisi dengan kalsium karbonat. Kitin juga ditemukan pada dinding sel cendawan. Kitin telah digunakan untuk membuat benang operasi yang kuat dan fleksibel dan akan terurai setelah luka atau sayatan sembuh.

Polisakarida Terpenting dalam Ilmu Gizi

            Polisakarida merupakan polimer monosakarida, mengandung banyak satuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap dari polisakarida akan menghasilkan monosakarida. Glikogen dan amilum merupakan polimer glukosa. Berikut beberapa polisakarida terpenting:

1.      Selulosa

Selulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dinding sel pelindung seperti batang, dahan, daun dari tumbuh-tumbuhan.Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4’-β-D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa.

Dalam sistem pencernaan manusia terdapat enzim yang dapat memecahkan ikatan α-glikosida, tetapi tidak terdapat enzim untuk memecahkan ikatan β-glikosida yang terdapat dalam selulosa sehingga manusia tidak dapat mencerna selulosa. Dalam sistem pencernaan hewan herbivora terdapat beberapa bakteri yang memiliki enzim β-glikosida sehingga hewan jenis ini dapat menghidrolisis selulosa. Contoh hewan yang memiliki bakteri tersebut adalah rayap, sehingga dapat menjadikan kayu sebagai makanan utamanya. Selulosa sering digunakan dalam pembuatan plastik. Selulosa nitrat digunakan sebagai bahan peledak, campurannya dengan kamper menghasilkan lapisan film (seluloid).

2.      Pati / Amilum

Pati terbentuk lebih dari 500 molekul monosakarida.Merupakan polimer dari glukosa. Pati terdapat dalam umbi-umbian sebagai cadangan makanan pada tumbuhan. Jika dilarutkan dalam air panas, pati dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama, yaitu amilosa dan amilopektin. Perbedaan terletak pada bentuk rantai dan jumlah monomernya.

Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium.Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati.

            Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6'-α.

Hidrolisis lengkap pati akan menghasilkan D-glukosa. Hidrolisis dengan enzim tertentu akan menghasilkan dextrin dan maltosa.

3.      Glikogen

Glikogen merupakan polimer glukosa dengan ikatan α (1-6). Polisakarida ini merupakan cadangan energi pada hewan dan manusia yang disimpan di hati dan otot sebagai granula. Glikogen serupa dengan amilopektin.

PERMASALAHAN :

1.      Apa yang dimaksud dengan ikatan glikosida? Berikan contohnya..

2.      Pada ikatan glikosida, terutama bagian glikon dan aglikon dapat dipisahkan secara kimia dengan cara?

3.  Bila pati dihidrolisis dengan enzim transglukosidase akan dihasilkan suatu polisakarida dengan derajat polimerisasi yang lebih besar, senyawa ini disebut dengan? Dan apa kegunaannya?

4.      Jelaskan cara kerja glikogen sebagai energi cadangan kedua!

Referensi :

https://amrudly.com/glikosida/

http://agnesmegakurniawati.blogspot.co.id/2016/03/pembentukan-disakarida-dan-polisakarida.html

Beberapa Monosakarida dan Penentuan Stereokimia

PENGERTIAN MONOSAKARIDA DAN CONTOHNYA

            Karbohidrat adalah molekul biologis yang mengandung unsur diantaranya karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Karbohidrat sangat penting karena mereka memberikan energi dan bahan bakar untuk tubuh kita sehingga otak kita bisa berfungsi dengan baik dan agar otot-otot kita dapat bekerja. Bentuk paling sederhana dari karbohidrat adalah monosakarida. Monosakarida (dari Bahasa Yunani mono: satu, sacchar: gula) adalah senyawa karbohidrat dalam bentuk gula yang paling sederhana.

            Kerangka monosakarida berupa 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. Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana. Monosakarida meliputi glukosa, galaktosa, fruktosa, manosa, dan lain-lain.

            Rumus umum monosakarida sesuai dengan nama karbohidrat yaitu (CH₂O)n, di mana jumlah n sesuai dengan jumlah atom karbon yang dimiliki. Berdasarkan jumlah atom karbon tersebut, monosakarida dibagai menjadi beberapa bagian yaitu, triosa (C₃H₆O₃), tetrosa (C₄H₈O₄), pentosa (C₅H₁₂O₅), heksosa (C₆H₁₂O₆), dan heptosa (C₇H₁₂O₇).

CONTOH MONOSAKARIDA DI ALAM

            Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana. Monosakarida meliputi glukosa, galaktosa, fruktosa, manosa, dan lain-lain.

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

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.

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.

CIRI-CIRI UMUM MONOSAKARIDA

            Untuk mengetahui bagaimana bentuk dari monosakarida maka ada beberapa ciri umum yang akan dirincikan sebagai berikut :

• Merupakan karbohidrat yang paling sederhana,tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut.
• Merupakan kristal padat yang bebas larut di dalam air, tidak larut dalam pelarut nonpolar
• Diserap langsung oleh alat pencernaan
• Perbedaan struktur menyebabkan sifat spesifik
• Mempunyai rumus empiris (CH₂O)_n, dimana n = 3 – 8. Jumlah atom C triosa,tetrosa,pentosa dan hesosa
• Tidak berwarna
• Berasa manis

SIFAT DARI MONOSAKARIDA

Pada umumnya monosakarida mempunyai beberapa sifat-sifat umum yang akan di bahas beriut ini :

1. Reaksi dengan basa dan asam

Apabila glukosa dilarutkan ke dalam basa encer, beberapa jam kemudian dihasilkan campuran yang terdiri dari fruktosa, manosa, dan sebagian glukosa semula. Sedangkan, dalam basa encer, monosakarida sangat stabil, tetapi jika aldoheksosa dipanaskan dalam asam kuat, akan mengalami dehidrasi dan diperoleh bentuk hidroksimetil furtural. Dalam bentuk yang sama, pentose juga akan berubah menjadi bentuk furtural.

2. Gula pereduksi

Sebagian karbohidrat  bersifat gula pereduksi. Sifat gula pereduksi ini disebabkan adanya gugus aldehida dan gugus keton yang bebas, sehingga dapat mereduksi ion-ion logam. Gugus aldehida pada aldoheksosa mudah teroksidasi menjadi asam karboksilat dalam pH netral oleh zat pengoksidasi atau enzim. Dalam zat pengoksidasi kuat, gugus aldehida dan gugus alkohol primer akan teroksidasi membentuk asam dikarboksilat atau asam ardalat. Gugus aldehida atau gugus keton monosakarida dapat direduksi secara secara kimia menjadi gula alkohol, misalnya D-sorbito yang berasal dari D-glukosa.

3. Pembentukan glikosida

Monosakarida dapat membentuk glikosida dan asetal. Jika gugus hidroksil pada sebuah molekul gula bereaksi dengan hidroksil dari hemiasetal atau hemiaketal molekul gula yang lain, maka akan terbentuk glikosida yang disebut disakarida. Ikatan ini dinamakan ikatan glikosida yang berfungsi untuk menghubungkan sejumlah besar unit monosakarida menjadi polisakarida.

4. Pembentukan ester

Semua monosakarida atau polisakarida dapat terasetilasi oleh asam asetat anhidrida yang berlebihan membentuk O-asetil-α-D-glukosa. Gugus asetil yang berikatan secara ester ini bisa dihidrolisis oleh asam atau basa. Sifat ini sering juga digunakan untuk penentuan struktur karbohidrat. Senyawa ester yang penting dalam dalam metabolisme adalah ester fosfat.

5. Fenilosazon dan Osazon

Monosakarida dapat bereaksi dengan larutan fenil hidrazin dalam suasana asam pada suhu 100oC, membentuk ozazon. Senyawa ini tidak larut dalam air dan mudah mengkristal. Glukosa, fruktosa, dan manosa akan menghasilkan fenolsazon yang sama, selanjutnya, akan terbentuk asazon yang berwarna, mengkristal secara khas, dan dapat digunakan untuk menentukan jenis karbohidrat.

STRUKTUR MONOSAKARIDA

            Struktur monosakarida ada yang ditulis dalam bentuk rantai lurus, ada pula dalam bentuk cincin. Monosakarida yang memiliki lima atau lebih atom karbonnya biasanya berada dalam struktur cincin, di mana gugus karbonil membentuk ikatan kovalen dengan atom oksigen dari gugus hidroksil pada atom karbon lainnya. Struktur cincin piranosa (turunan dari piran) terbentuk karena aldehida bereaksi dengan alkohol dan membentuk senyawa turunan yang disebut hemiasetal. Reaksi ini terjadi antara atom karbon aldehida no 1 dengan gugus hidroksil bebas pada atom karbon ke-5 sehingga terbentuk struktur cincin bersudut 6. Hanya aldosa yang memiliki 5 atau lebih atom karbon yang dapat membentuk cincin piranosa yang stabil. Ada pula reaksi yang membentuk cincin 5 sudut beranggotakan lima furan yang disebut furanosa. Pada ketoheksosa gugus hidroksil pada atom karbon 5 bereaksi dengan gugus karbonil pada atom karbon 2, membentuk cincin furanosa yang mengandung suatu ikatan hemiaketal. Penggambaran struktur piranosa dan furanosa karbohidrat biasanya dilakukan dengan menggunakan proyeksi Haworth. Pinggir cincin yang dekat dengan pembaca ditulis lebih tebal. Cincin piranosa terdapat dalam dua bentuk yaitu bentuk kapal dan bentuk kursi. Bentuk yang paling umum adalah bentuk kursi karena bentuk ini lebih stabil daripada bentuk kapal.

Berdasarkan jumlah atom karbon, monosakarida digolongkan ke dalam tri–, tetra–, penta–, dan heksa–. Contohnya adalah triosa, suatu monosakarida dengan tiga atom karbon. Semua monosakarida lain dianggap sebagai turunan dari triosa, khususnya D–gliseraldehida.

Beberapa monosakarida ditunjukkan berdasarkan jumlah atom karbon, seperti berikut ini.

a. Treosa dan eritrosa merupakan suatu tetrosa.

b. Ribosa, arabinosa, xilosa, dan liksosa merupakan suatu pentosa.

c. Glukosa, manosa, galaktosa, dan fruktosa merupakan suatu heksosa.

Gambar 1. Penggolongan monosakarida berdasarkan jumlah atom karbonnya.

Struktur molekul monosakarida ditulis berdasarkan pengajuan dari Emil Fischer. Kerangka karbon digambarkan secara siklik. Gugus aldehid atau keton diarahkan ke atas dan gugus –OH terakhir diarahkan ke bawah atau ke atas.

Suatu aldosa seperti glukosa membentuk cincin piranosa lingkar enam. Adapun ketosa seperti fruktosa membentuk cincin furanosa lingkar lima.

Gambar 2. Glukosa membentuk cincin enam glukopiranosa. Dua isomer berbeda pada gugus –OH yang terikat pada atom C1.

Pada struktur linear, gugus –OH dituliskan ke arah kanan untuk D–isomer atau ke arah kiri untuk L–isomer. Kedua isomer tersebut dikenal sebagai bentuk alfa (α) dan bentuk beta (β). Keduanya berbeda pada atom karbon pertama (C1) dalam hal posisi gugus –OH.

Glukosa (C₆H₁₂O₆) dinamakan juga dekstrosa adalah komponen dari polisakarida seperti selulosa, pati, dan glikogen. Dalam medis, glukosa sering disebut gula darah sebab glukosa diketahui dalam aliran darah cukup melimpah.

Darah manusia normal mengandung sekitar 1 g L^–1. Orang yang berpenyakit diabetes tidak dapat mengasimilasi dan mengeliminasi glukosa melalui ginjal. Jika dalam 100 mL urine terdapat sekitar 8 – 10 g glukosa maka dapat diduga orang itu berpenyakit diabetes.

Gambar 3. Fruktosa melangsungkan reaksi reversibel menghasilkan bentuk isomer α dan isomer β dari cincin lima fruktofuranosa.

            Fruktosa disebut juga levulosa atau gula buah, memiliki rumus molekul sama seperti glukosa, tetapi mengandung keton sebagai gugus fungsionalnya. Fruktosa yang terdapat pada buah-buahan dan madu merupakan monosakarida, ditemukan menyatu dengan glukosa dalam bentuk disakarida. Di antara semua sakarida, fruktosa paling manis. Fruktosa dua kali lebih manis dibandingkan dengan sukrosa dengan berat yang sama. Jika suatu sakarida dilarutkan dalam air, akan terjadi peristiwa yang disebut mutarotasi, yaitu rotasi optik dengan nilai yang khas untuk setiap sakarida. Peristiwa mutarotasi disebabkan perubahan bentuk dari isomer α menjadi isomer β atau sebaliknya.

PERMASALAHAN :

1.      Glukosa dan fruktosa memiliki rumus molekul yang sama, yaitu : C₆H₁₂O₆. Tapi mengapa fruktosa 7 kali lipat lebih berbahaya terhadap sel dalam tubuh dibandingkan dengan glukosa ?

2.      Apa yang dimaksud dengan peristiwa mutarotasi? Dan apa penyebabnya?

3.      Sebutkan sumber makanan yang mengandung glukosa dan sumber makanan yang mengandung fruktosa!

Referensi :

http://kliksma.com/2014/09/pengertian-monosakarida-dan-contoh-monosakarida.html

http://www.nafiun.com/2013/10/pengertian-monosakarida-struktur-molekul.html