Karbohidrat

Karbohidrat atau sakarida adalah segolongan besar senyawa organik yang tersusun hanya dari atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana. Banyak karbohidrat yang merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta bercabang-cabang. Karbohidrat merupakan bahan makanan penting dan sumber tenaga yang terdapat dalam tumbuhan dan daging hewan. Selain itu, karbohidrat juga menjadi komponen struktur penting pada makhluk hidup dalam bentuk serat (fiber), seperti selulosa, pektin, serta lignin. Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh. Tubuh menggunakan karbohidrat seperti layaknya mesin mobil menggunakan bensin. Glukosa, karbohidrat yang paling sederhana mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan mengubahnya menjadi tenaga untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain sebagai sumber energi, karbohidrat juga berfungsi untuk menjaga keseimbangan asam basa di dalam tubuh, berperan penting dalam proses metabolisme dalam tubuh, dan pembentuk struktur sel dengan mengikat protein dan lemak. Karbohidrat merupakan komponen pangan yang menjadi sumber energi utama dan sumber serat makanan. Komponen ini disusun oleh 3 unsur utama, yaitu karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O). Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan mereka dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan akan membedakan karbohidrat yang satu dengan lain. Dari kompleksitas strukturnya dikenal kelompok karbohidrat sederhana (seperti monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau polisakarida (seperti pati, glikogen, selulosa dan hemiselulosa). Di samping itu, terdapat oligosakarida (stakiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, galaktooligosakarida) dan dekstrin yang memiliki rantai monosakarida yang lebih pendek dari polisakarida. Berdasarkan nilai gizi dan kemampuan saluran pencernaan manusia untuk mencernanya, karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi karbohidrat yang dapat dicerna dan karbohidrat yang tidak dapat dicerna. Karbohidrat dari kelompok yang dapat dicerna, bisa dipecah oleh enzim a- amilase untuk menghasilkan energi. Monokasarida, disakarida, dekstrin dan pati adalah kelompok karbohidrat yang dapat dicerna. Karbohidrat yang tidak dapat dicerna (juga dikelompokkan sebagai serat makanan/dietary fiber) tidak bisa dipecah oleh enzim a-amilase. Contohnya adalah selulosa, hemiselulosa, lignin dan substansi pektat. Disamping sebagai sumber pemanis, fungsi penting karbohidrat dalam proses

pengolahan pangan adalah sebagai bahan pengisi, pengental, penstabil emulsi, pengikat air, pembentuk flavor dan aroma, pembentuk tekstur dan berperan dalam reaksi pencoklatan. Komponen ini juga digunakan sebagai bahan baku proses fermentasi.

Monosakarida Monosakarida ialah gula ringkas dan merupakan unit yang paling kecil (yang tidak dapat dipecahkan oleh hidrolisis asid kepada unit yang lebih kecil). Monosakarida yang penting dalam fisiologi ialah D-glukosa, D-galaktosa, D-fruktosa, D-ribosa, dan D-deoksiribosa. Monosakarida dibahagikan kepada kumpulan aldosa (jika mempunyai kumpulan berfungsi aldehid aktif) dan ketosa (jika mempunyai kumpulan berfungsi keto aktif).

[Oligosakarida Oligosakarida ialah kelas karbohidrat yang mengandungi dua hingga lapan unit monosakarida. Setiap unit monosakarida ini dihubungkan oleh ikatan glikosida. Oligosakarida boleh dibahagikan kepada kumpulan disakarida, trisakarida, dan seterusnya menurut bilangan unit monosakarida yang terdapat dalam molekulnya.

Polisakarida Polisakarida merupakan kelas karbohidrat yang mempunyai lebih daripada lapan unit monosakarida. Polisakarida terbahagi kepada kumpulan homopolisakarida (contohnya kanji, glikogen dan selulusa) dan heteropolisakarida (contohnya heparin).

KARBOHIDRAT adalah molekul organik yang dibina atas unsur C (karbon, zat arang), H (hidrogen, zat air), dan O (oksigen, zat asam). Seperti halnya protein, karbohidrat adalah senyawa polimer, monomernya ialah gula atau sakarida. Secara umum rumus kimianya ditulis Cm(H2O)n. Huruf m dan n menunjukkan angka, jumlahnya 2 atau lebih. Molekul ini dibedakan atas jumlah monomernya. Jika monomernya 1 disebut monosakarida, jika 2 disebut disakarida, jika beberapa tetapi sedikit disebut oligosakarida, dan jika banyak disebut polisakarida.Struktur monomer karbohidrat digambarkan sebagai berikut: Polisakarida tidak larut dalam air. Dapat juga membentuk koloid, seperti tepung tapioka dalam air panas. Tepung tidak larut, molekulnya hanya tersebar halus (dispersi) di antara molekul air. Monomernya ialah glukosa atau gula sederhana. Jumlah monomer satu molekul polisakarida ratusan sampai ribuan, bahkan ada yang sampai puluhan ribu. Polisakarida yang umum dalam makanan dan jadi bahan makanan utama ialah amilum dan glikogen. Amilum ialah pati tumbuhan, karena berasal dari tumbuhan, seperti pada pucuk, biji, buah, dan umbi. Sedangkan glikogen adalah pati hewan, karena berasal dari tubuh hewan.

Polisakarida yang membina sebagian besar tubuh tumbuhan bukan amilum, tetapi selulosa atau zat kayu. Bahkan ini membina hampir seluruh tubuh tumbuhan. Sel tumbuhan dikuatkan oleh dinding sel, berada di sebelah luar membran sel dan ratusan sampai ribuan kali lebih tebal. Begitu tebalnya dinding sel itu (0,01 mm) sehingga dengan menggunakan lensa mikroskop perbesaran 100x saja sudah bisa dilihat jelas. Sedangkan membran sel karena tipisnya (0,000.008 mm), dengan lensa mikroskop cahaya perbesaran 1.000x pun tidak bisa dilihat dengan jelas. Dinding sel terdiri dari selulosa. Tumbuhan memang tampak tidak memiliki rangka, seperti halnya rangka tubuh hewan yang terdiri dari tulang. Rangka tumbuhan sesungguhnya ada, yaitu gabungan seluruh dinding sel tubuhnya yang jumlahnya puluhan juta itu. Selulosa adalah polisakarida yang terbanyak pada tumbuhan. Dalam usus hewan ini tak bisa dicernakan, karena tubuh tidak punya enzim untuk memecahnya jadi monomer. Yang punya enzim untuk itu ialah mikroba yang hidup dalam usus besar. Usus besar orang dan karnivora pendek, jadi kandungan mikrobanya sedikit, dengan demikian pencernaan selulosa pun sedikit. Akan tetapi, herbivora seperti sapi, kerbau, dan kuda, memiliki usus besar yang besar dan panjang, populasi mikrobanya pun banyak. Karena itu, herbivora banyak mendapat manfaat dari mikroba untuk mencernakan selulosa sehingga jadi sari makanan bermolekul sederhana. Selulosa itu dirombak jadi glukosa, dan sedikit asam lemak rantai pendek. Ampas atau produk tambahannya ialah gas CO2 dan metan. Glukosa dan asam lemak dapat diabsorpsi oleh sel-sel dinding usus dan diangkut darah ke hati, lalu disimpan dalam jaringan lemak yang terdapat dalam berbagai lapisan saluran dan organ. Secara biasa tubuh hanya punya enzim pemecah pati untuk jadi monosakarida.

*** Sumber pati pada hewan dan manusia sesungguhnya sebagian besar datang dari tumbuhan. Sama halnya dengan protein. Polisakarida dibikin tumbuhan dari monosakarida, yaitu glukosa. Glukosa dibikin lewat fotosintesa, berkat adanya kloroplas dan cahaya matahari. Polisakarida. Dalam sel monosakarida dirangkai-rangkaikan lagi jadi oligosakarida atau polisakarida, dan dipakai untuk membangun bagian-bagian halus tubuh dan sebagai sumber energi dalam ikatan ATP. Dalam bentuk polisakarida hewan menyimpannya berupa glikogen. Jadi pati tumbuhan diubah jadi pati hewan. Glikogen banyak disimpan dalam hati dan otot. Glikogen memiliki berat molekul (BM) beberapa juta, dan dibina atas untaian beberapa ratus glukosa yang pada beberapa tempat bercabangcabang. Glikogen sesewaktu dapat dirombak jadi monosakarida dan dipakai sebagai sumber energi. Sebagian lagi bisa dirombak jadi oligosakarida. Oligosakarida banyak membina bagian-bagian halus molekul protein gabungan. Oligosakarida membentuk semacam konfigurasi rinci permukaan molekul protein itu. Secara awam protein disebut zat pembangun. Sesungguhnya oligosakarida juga ikut jadi zat pembangun, yaitu menetapkan lekuk-lekuk halus permukaan suatu molekul protein. Misalnya reseptor yang terkandung pada membran sel, hampir selalu disalut oleh oligosakarida. Reseptor sperma yang terkandung pada zona pellucida telur, adalah protein gabungan. Pada bagian ujung, dibentuk guratan yang jadi lubang kunci bagi anak kunci yang ada pada membran sel sperma. Guratan itu dibina atas oligosakarida. Ada beberapa polisakarida yang cukup penting disinggung di sini, yaitu dekstrin, inulin, mukopolisakarida, dan khitin.

Dekstrin adalah hasil penguraian antara amilum. Jika diurai lagi oleh enzim ia pecah jadi disakarida. Dekstrin dipakai orang untuk permen karet. Inulin jika dipecah enzim jadi monosakarida, terdiri dari fruktosa saja. Mukopolisakarida ialah gabungan karbohidrat (sebagian besar) dan protein (sedikit). Jika diurai terbentuk monosakarida. Khitin adalah juga polisakarida yang mengandung gugus amino (-NH2). Bahan ini membina kerapas yang keras pada udang, kepiting, dan serangga. Khitin dibina atas monomer glukosamin, glukosa yang mengandung gugus amino. Asam hialuronat juga polisakarida, gabungan asetilglukosamin dan asam glukuronat. Zat ini terdapat pada kulit dan bola mata. Berfungsi untuk menyemen atau mematri. Dikira juga terkandung dalam pembuluh kapiler darah, lendir kental sekeliling selaput telur, cairan mani, minyak pelumas persendian, serta membina kandung tulang dan tulang rawan. Heparin juga tergolong polisakarida, suatu mukopolisakarida yang bersenyawa dengan asam sulfat. Zat ini terdapat dalam hati dan alat-alat dalam lain, seperti paru, limpa, ginjal, dan lapisan lendir usus. Zat ini berguna untuk mencegah penggumpalan darah dalam pembuluhnya.

*** Beberapa hormon adalah juga gabungan polisakarida dengan protein, seperti FSH dan LH yang digetahkan oleh hipofisa (raja kelenjar buntu di dasar otak); juga chorionic gonadotropin (HCG), hormon yang digetahkan oleh plasenta dari ibu hamil muda. Disakarida dibina atas dua untai monosakarida, dan dalam usus dipecah oleh enzim disakarase menjadi dua macam monomer. Disakarida terkenal ialah sukrosa, maltosa, dan laktosa. Sukrosa disebut juga gula tebu, karena banyak terdapat dalam tebu. Sukrosa diurai jadi molekul fruktosa dan 1 molekul glukosa. Keduanya disebut gula sederhana. Maltosa disebut juga gula malt, dan jika dipecah oleh enzimnya terbentuk 2 molekul glukosa. Laktosa (gula susu) terdapat dalam air susu Mammalia, dan jika dipecah oleh enzimnya terbentuk 1 molekul dan 1 molekul glukosa. Dalam tubuh jarang sekali karbohidrat disimpan dalam bentuk disakarida. Monosakarida terdiri dari satu monomer. Ada tiga macam monosakarida yang umum, yaitu glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Dalam bentuk monosakarida-lah hasil akhir pencernaan karbohidrat dalam usus. Molekulnya kecil dan dapat langsung diangkut ke dalam sel endotel pembuluh kapiler darah, lantas masuk ke dalam rongganya dan diangkut ke hati. Di hati sebagian glukosa dipakai untuk mengatur agar kadar gula darah tetap. Sebagian dipakai sebagai sumber energi (dioksidasi, dibakar), sebagian lagi diubah kembali jadi glikogen dan disimpan dalam hati dan otot. Dalam otot glikogen dapat langsung dipecah jadi glukosa, lalu dioksidasi sebagai sumber energi untuk kontraksi otot itu. Sebagian glukosa ada yang diubah jadi asam lemak dan gliserol, lalu keduanya bersenyawa membentuk lemak. Lemak ini disimpan dalam sel-sel lemak dalam jaringan lemak, yang terdapat dalam jaringan pengikat berbagai saluran dan organ. Fruktosa dan galaktosa dalam hati diubah jadi glukosa. Sebagian kecil fruktosa dipakai untuk sumber energi oleh spermatozoa. Fruktosa digetahkan oleh kandung mani (vesicula seminalis). Fruktosa langsung dioksidasi menjadi ATP, yang perlu sebagai energi untuk bergerak mengayuh ekor sperma. Salah satu uji kefertilan suami infertil, ialah menganalisa kandungan fruktosa dalam air mani.

*** Dalam sel-sel hati glikogen disintesa dan dipakai untuk melindungi dan bergabung dengan berbagai protein dalam membran dan organel. Sesungguhnya tidak semua glikogen dalam hati

itu berasal dari glukosa. Sebagian lain ada yang berasal dari ubahan asam amino, asam laktat sebagai hasil pernapasan anaerobis (tanpa oksigen) yang diangkut darah dari otot, juga dari pemecahan lemak. Apakah itu berasal dari glukosa atau dari asam amino, asam laktat, atau lemak, glikogen hati itu selalu bersifat mobil. Selalu dirombak jadi glukosa lagi, dan glukosanya diuntaikan lagi jadi glikogen. Jika orang makan karbohidrat berlebihan, kelebihan itu akan diubah jadi lemak. Dengan demikian banyak di antara lemak tubuh berasal dari karbohidrat. Otot, terutama otot jantung, butuh banyak energi yang didapat dari oksidasi glukosa. Glukosa ini banyak diambil dari darah. Jika kadar gula darah turun sampai 40 mg/100 ml (biasa mg/100 ml), otot menyentak-nyentak, lalu sawan. Untuk dapat energi glukosa mengalami glikolisa jadi asam piruvat, lalu dioksidasi jadi CO2 dan H2O dalam daur Krebs. Mengurai glukosa atau glikogen untuk menghasilkan energi berupa ATP disebut pernapasan sel. Ada dua tahap: anaerobik dan aerobik. Anaerobik berlangsung dalam sitoplasma, aerobik dalam mitokondria. Menggabungkan banyak glukosa jadi glikogen perlu kehadiran ATP pula, yang berasal dari oksidasi glukosa sendiri. Yang tidak kurang pentingnya ialah mengubah glukosa jadi ribosa dan deoksiribosa. Meski kedua gula ini didapat juga dari sari makanan, tetapi sebagian besar dalam hati dirombak jadi glukosa. Maka kebutuhan kedua gula ini untuk membina asam nukleat glukosalah yang dirombak. Jika hati sakit ia tak bisa mengubah fruktosa jadi glukosa, lalu glikogen. Juga hati yang sakit tak bisa menyimpan glikogen sehingga banyak gula dibuang lewat kemih. Sebagian besar protein yang diabsorpsi dari usus dipakai untuk sintesa glikogen dalam hati. Jika tubuh lapar atau sedang puasa, lemak diubah jadi glukosa, lalu dicadangkan sebagai glikogen. Glikogen sesewaktu diubah jadi glukosa sebagai sumber energi. Waktu puasa itu lemak tubuh dirombak jadi asam lemak dan gliserol, lalu diubah jadi glukosa, untuk menjamin agar kadar gula darah tetap dan sumber energi bagi metabolisme dan gerakan tubuh selalu cukup. Jelaslah puasa adalah cara alami untuk menguruskan tubuh. Jika kelaparan protein jaringan diubah jadi asam amino, lalu glukosa, kemudian glikogen. Jika kelaparan berlangsung lama jaringan tubuh dibongkar lalu diubah jadi glikogen. Bekas tempatnya diisi oleh air. Tubuh pun jadi kurus dan busung (hongeroedem). Kita sudah paham benar proses sintesa protein. Tetapi, sintesa karbohidrat sampai kini masih minim. Kita baru tahu bahwa polisakarida disintesa dalam retikulum endoplasma. Ada jutaan macam polisakarida atau oligosakarida terbentuk dari berbagai variasi susunan dan letak tiga dimensi molekul glukosa. Proses rinci semua itu belum jelas, apakah mungkin ada kelompok gen yang mengatur semua itu, atau gen-gen sintesa protein bekerja untuk itu juga. Bagaimana pun tentulah banyak gen yang berperan. Selain untuk mengatur sintesa enzim karbohidrat, yang paling penting ialah menentukan konfigurasi permukaan protein itu, yang diukir dan ditatah oleh oligosakarida.

Oligosakarida Senyawa yang termasuk oligosakarida mempunyai molekul yang terdiri atas beberapa molekul monosakarida. Dua molekul monosakarida yang berikatan satu dengan yang lain membentuk satu molekul disakarida. Oligosakarida yang lain ialah trisakarida yaitu yang terdiri atas tiga molekul monosakarida dan tetrasakarida yang terbentuk dari empat molekul monosakarida. Oligosakarida yang paling banyak terdapat dalarn alarn ialah disakarida. Sukrosa ialah gula yang kita kenal sehari-hari, baik yang berasal dari tebu maupun dari bit. Selain pada tebu dan bit, sukrosa terdapat pula pada turnbuhan lain, rnisalnya dalarn

buah nanas dan dalam wortel. Dengan hidrolisis sukrosa akan terpecah dan menghasilkan glukosa dan fruktosa. ( ? – D Glukopironosil , ? – D Fruktofuranosida ) Laktosa bila hidrolisis akan menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa, karena itu laktosa adalah suatu disakarida. Ikatan galaktosa dan glukosa terjadi antara atom karbon nomor 1 pada galaktosa dan atom karbon nomor 4 pada glukosa. Oleh karnanya molekul laktosa masih mempunyai gugus –OH glikosidik. Dengan demikian laktosa mempunyai sifat mereduksi dan merotasi. Laktosa ( bentuk ? ) ( ?-D Galaktopiranosil, ? – D glukopiranosa Maltosa adalah suatu disakarida yang terbentuk dari dua molckul glukosa. Ikatan yang terjadi ialah antara atom karbon nomor I dan atom karbon -nomor 4, oleh karenanya maltosa masih mempunyai gugus -OH glikosidik dan dengan demikian masih mempunyai sifat mereduksi. Maltosa merupakan hasil antara dalam proses, hidrolisis amilum dengan asam maupun dengan enzim. Maltosa ( bentuk ? ) ( ? – D Glukopiranosil ?- D Glukopiranosa ) Polisakarida Pada umumnya polisakarida mempunyai molekul besar dan lebih kompleks daripada mono dan oligosakarida. Molekul polisakarida terdiri atas banyak molekul monosakarida. Polisakarida yang terdiri atas satu macam monosakarida saja disebut homopolisakarida, sedangkan yang mengandung senyawa lain disebut heteropolisakarida. Umumnya polisakarida berupa senyawa berwarna putih dan tidak berbentuk kristal, tidak mempunyai rasa manis dan tidak mempunyai sifat mereduksi. Berat molekul polisakarida bervariasi dari beberapa ribu hingga lebih dari satu juta. Polisakarida yang dapat larut dalam air akan membentuk larutan koloid. Beberapa polisakarida yang penting di antaranya ialah amilum, glikogen, dekstrin dan selulosa. Amilum Polisakarida ini terdapat banyak di alam, yaitu pada sebagian besar tumbuhan. Amilum atau dalam bahasa sehari-hari disebut pati terdapat pada umbi, daun, batang dan biji-bijian. Polisakarida adalah senyawa dalam mana molekul-molekul mengandung banyak satuan monosakarida yang disatukan dengan ikatan gukosida. Polisakarida memenuhi tiga maksud dalam sistem kehidupan sebagai bahan bangunan, makanan dan zat spesifik. Polisakarida bahan bangunan misalnya selulosa dan kitin. Polisakarida makanan yang lazim adalah pati dan glikogen. Sedangkan polisakarida zat spesifik adalah heparin, satu polisakarida yang mencegah koagulasi darah.