Karbohidrat adalah biomolekul yang juga mengambil nama karbohidrat, hidrat, gula atau sakarida; Meskipun dua nama pertama, yang paling umum dan digunakan, tidak sepenuhnya tepat, karena keduanya bukan atom karbon terhidrasi ketat, tetapi upaya untuk mengganti istilah ini dengan yang lebih tepat belum berhasil.
Molekul-molekul ini terdiri dari tiga unsur dasar: karbon, hidrogen, dan oksigen, yang terakhir dalam proporsi yang lebih rendah. Fungsi utamanya dalam organisme makhluk hidup adalah berkontribusi pada penyimpanan segera dan perolehan energi, terutama ke otak dan sistem saraf.
Ini dicapai berkat enzim, amilase, yang membantu memecah molekul ini menjadi glukosa atau gula dalam darah, yang memungkinkan tubuh menggunakan energi untuk menjalankan fungsinya.
Karbohidrat dapat diwakili oleh rumus stoikiometri (CH2O)n, di mana n adalah jumlah karbon dalam molekul. Oleh karena itu, rasio karbon untuk hidrogen terhadap oksigen adalah 01:02:01 dalam molekul karbohidrat. Asal usul istilah “karbohidrat” didasarkan pada komponen: karbon (“carbo”) dan air (“hidrat”).
Klasifikasi
Karbohidrat diklasifikasikan menjadi tiga subtipe: monosakarida, disakarida, dan polisakarida.
Monosakarida
Monosakarida (mono-= “satu”; sacchar-= “manis”) adalah gula sederhana. Dalam monosakarida, jumlah karbon biasanya berkisar dari tiga sampai tujuh. Jika gula memiliki gugus aldehid (gugus fungsional dengan struktur R-CHO), diketahui sebagai aldosa, dan jika memiliki kelompok keton (kelompok fungsional dengan struktur RC (= O) R ‘), itu dikenal sebagai sebuah ketosa.
Tergantung pada jumlah karbon dalam gula, mereka juga dapat dikenal sebagai triosa (tiga karbon), pentosa (lima karbon), dan atau heksosa (enam karbon). Monosakarida dapat eksis sebagai rantai linear atau sebagai molekul berbentuk cincin; dalam larutan air mereka biasanya ditemukan dalam bentuk cincin.
Glukosa (C6H12O6) adalah monosakarida umum dan sumber energi yang penting. Selama respirasi sel, energi dilepaskan dari glukosa dan energi yang digunakan untuk membantu membuat adenosin trifosfat (ATP). Tanaman mensintesis glukosa menggunakan karbon dioksida dan air, dan glukosa, pada gilirannya, digunakan untuk kebutuhan energi untuk tanaman.
Galaktosa (gula susu) dan fruktosa (ditemukan dalam buah) adalah monosakarida umum lainnya. Meskipun glukosa, galaktosa, dan fruktosa semua memiliki rumus kimia yang sama (C6H12O6), mereka berbeda secara struktural dan kimia (dikenal sebagai monosakarida isomer) karena susunan yang berbeda dari kelompok-kelompok fungsional di sekitar karbon asimetrik. Semua monosakarida ini memiliki lebih dari satu karbon asimetrik. Glukosa dan galaktosa yang aldosa, dan fruktosa adalah sebuah ketosa.
Monosakarida diklasifikasikan berdasarkan posisi gugus karbonil dan jumlah karbon pada tulang punggung tersebut. Aldosa memiliki gugus karbonil (ditandai dengan warna hijau) pada akhir rantai karbon, dan ketosa memiliki gugus karbonil di tengah rantai karbon. Triosa, pentosa, heksosa dan memiliki tiga, lima, dan enam tulang punggung karbon, masing-masing.Disakarida
Disakarida (di-= “dua”) terbentuk ketika dua monosakarida mengalami reaksi dehidrasi (juga dikenal sebagai reaksi kondensasi atau sintesis dehidrasi). Selama proses ini, gugus hidroksil dari satu monosakarida mengkombinasikan dengan hidrogen dari monosakarida lain, melepaskan molekul air dan membentuk ikatan kovalen. Sebuah ikatan kovalen terbentuk antara molekul karbohidrat dan molekul lain (dalam hal ini, antara dua monosakarida) dikenal sebagai ikatan glikosidik. Ikatan glikosidik (juga disebut glikosidik) dapat dari alpha atau jenis beta.
Sukrosa terbentuk ketika monomer glukosa dan monomer fruktosa bergabung dalam reaksi dehidrasi untuk membentuk ikatan glikosidik. Dalam proses ini, molekul air yang hilang. Dengan konvensi, atom karbon dalam monosakarida diberi nomor dari ujung karbon paling dekat dengan gugus karbonil. Dalam sukrosa, linkage glikosidik terbentuk antara karbon 1 glukosa dan fruktosa karbon 2.Disakarida umum termasuk laktosa, maltosa, dan sukrosa. Laktosa adalah disakarida yang terdiri dari monomer glukosa dan galaktosa. Hal ini ditemukan secara alami dalam susu. Maltosa, atau gula gandum, adalah disakarida yang dibentuk oleh reaksi dehidrasi antara dua molekul glukosa. Yang paling umum adalah disakarida sukrosa, atau gula meja, yang terdiri dari monomer glukosa dan fruktosa.
Polisakarida
Sebuah rantai panjang monosakarida yang dihubungkan oleh Ikatan glikosidik dikenal sebagai polisakarida (poli-= “banyak”). Rantai dapat bercabang atau tidak bercabang, dan mungkin mengandung berbagai jenis monosakarida. Pati, glikogen, selulosa, dan kitin adalah contoh utama dari polisakarida.
Tanaman dapat mensintesis glukosa, dan kelebihan glukosa disimpan sebagai pati di bagian-bagian tanaman yang berbeda, termasuk akar dan biji. Pati adalah bentuk gula yang tersimpan dalam tanaman dan terdiri dari monomer glukosa yang bergabung dengan α 1-4 atau α 1-6 Ikatan glikosidik. Pati dalam biji menyediakan makanan bagi embrio karena berkecambah sedangkan pati yang dikonsumsi oleh manusia dipecah oleh enzim menjadi molekul yang lebih kecil, seperti maltosa dan glukosa. Sel-sel kemudian dapat menyerap glukosa.
Dalam selulosa, monomer glukosa terkait dalam rantai bercabang dengan β 1-4 glikosidik. Karena cara subunit glukosa bergabung, setiap monomer glukosa membalik relatif ke yang berikutnya menghasilkan struktur linear, berserat.Glikogen adalah bentuk penyimpanan glukosa pada manusia dan vertebrata lainnya. Hal ini terdiri dari monomer glukosa. Glikogen adalah setara dengan patipada hewan dan merupakan molekul yang sangat bercabang biasanya disimpan dalam sel-sel hati dan otot. Setiap kali kadar glukosa darah menurun, glikogen dipecah untuk melepaskan glukosa dalam proses yang dikenal sebagai glikogenolisis.
Selulosa adalah biopolimer alam yang paling melimpah. Dinding sel tanaman sebagian besar terbuat dari selulosa dan memberikan dukungan struktural untuk sel. Selulosa terdiri dari monomer glukosa yang dihubungkan oleh β 1-4 Ikatan glikosidik. Setiap monomer glukosa lainnya dalam selulosa terbalik, dan monomer yang padat sebagai diperpanjang rantai panjang. Hal ini memberikan selulosa kekakuan dan kekuatan tarik tinggi-yang sangat penting untuk sel-sel tanaman.
Karbohidrat melayani berbagai fungsi pada hewan yang berbeda. Arthropoda memiliki kerangka luar, exoskeleton, yang melindungi bagian tubuh internal mereka. Exoskeleton ini terbuat dari kitin, yang merupakan polisakarida yang mengandung nitrogen. Ini terbuat dari mengulangi unit N-asetil-β-d-glukosamin, gula dimodifikasi. Kitin juga merupakan komponen utama dari dinding sel jamur.
Fungsi karbohidrat
Meskipun fungsi utamanya adalah energi, ada juga karbohidrat tertentu yang fungsinya berkaitan dengan struktur sel atau alat tubuh, terutama pada kasus polisakarida. Ini dapat menimbulkan struktur kerangka yang sangat resisten dan juga dapat menjadi bagian dari struktur biomolekul lain seperti protein, lemak, dan asam nukleat. Berkat ketahanan mereka, dimungkinkan untuk mensintesisnya di luar tubuh dan menggunakannya untuk membuat berbagai kain, plastik, dan produk buatan lainnya.
Nutrisi
Di bidang nutrisi, adalah mungkin untuk membedakan antara karbohidrat sederhana dan kompleks, dengan mempertimbangkan baik strukturnya maupun kecepatan dan prosesnya di mana gula dicerna dan diserap oleh tubuh.
Karbohidrat sederhana yang berasal dari makanan termasuk fruktosa (ditemukan dalam buah-buahan) dan galaktosa (ditemukan dalam produk susu); dan karbohidrat kompleks termasuk laktosa (juga ditemukan dalam produk susu), maltosa (ditemukan dalam sayuran tertentu, serta bir yang membuat sereal malt), dan sukrosa (ditemukan di gula meja atau gula biasa).
Beberapa makanan yang kaya akan karbohidrat sederhana adalah buah-buahan dan sayuran, susu dan produk susu seperti keju atau yogurt, serta gula dan produk olahan (di mana pasokan kalori juga dihasilkan, tetapi Berbeda dengan yang sebelumnya, ini adalah kalori kosong karena kekurangan vitamin, mineral dan serat); Diantaranya adalah tepung terigu, gula pasir dan beras. Sedangkan untuk karbohidrat kompleks, ini termasuk makanan seperti kacang-kacangan, sayuran bertepung, dan roti serta produk lain yang mengandung biji-bijian.
Kosa kata
- Reaksi dehidrasi: Reaksi eliminasi di mana molekul kecil dihapus dalam air
biopolimer. - Setiap makromolekul dari organisme hidup yang terbentuk dari polimerisasi entitas yang lebih kecil; polimer yang terjadi dalam organisme hidup atau hasil dari kehidupan.
- Isomer adalah setiap dua atau lebih senyawa dengan rumus molekul yang sama tetapi dengan struktur yang berbeda.
Ringkasan
Monosakarida adalah gula sederhana yang terdiri dari 3-7 karbon, dan mereka dapat eksis sebagai rantai linear atau sebagai molekul berbentuk cincin.
Glukosa, galaktosa, dan fruktosa adalah isomer monosakarida, yang berarti mereka semua memiliki rumus kimia yang sama tetapi berbeda secara struktural dan kimia.
Disakarida terbentuk ketika dua monosakarida mengalami reaksi dehidrasi; mereka yang diselenggarakan bersama oleh ikatan kovalen.
Sukrosa (gula meja) adalah disakarida yang paling umum, yang terdiri dari monomer glukosa dan fruktosa.
Sebuah polisakarida adalah rantai panjang monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik; rantai dapat bercabang atau tidak bercabang dan dapat berisi berbagai jenis monosakarida.
