Makalah Kimia

BAB I

PENDAHULUAN

Energi sangat berperan penting dalam kehidupan manusia, tanpa energy manusia tidak dapat melakukan berbagai macam aktivitas. Energi tersebut dapat diperoleh melalui makanan yang dikonsumsinya. Pada umumnya bahan makanan ini mengandung tiga kelompok utama senyawa kimia, yaitu karbohidrat, protein, dan lemak.

Di Indonesia bahan makanan pokok yang biasa dimakan adalah beras, jagung, sagu, dan umbi. Bahan makanan tersebut berasal dari tumbuhan dan senyawa yang terkandung di dalamnya sebagian besar adalah karbohidrat, yang terdapat sebagai amilum atau pati. Beberapa tumbuhan (tebu dan bit gula) menghasilkan sukrosa, yaitu gula pasir. Gula lain, yakni glukosa merupakan komponen penting dalam darah. Dua gula lainnya, ribose dan 2-deoksiribosa ialah komponen material genetic RNA dan DNA. Karbohidrat lain berperan penting sebagai komponen koenzim, antibiotic, tulang rawan, cangkang, krustasea, dinding sel bakteri dan membrane sel mamalia.

Energi yang terkandung dalam karbohidrat pada dasarnya berasal dari energi matahari. Karbohidrat, dalam hal ini glukosa, dibentuk dari karbondioksida dan air dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil dalam daun. Selanjutnya glukosa yang terjadi diubah menjadi amilum dan disimpan pada bagian lain, misal pada buah atau umbi. Proses pembentukan glukosa dari karbondioksida dan air disebut proses fotosintesis.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Karbohidrat berasal dari kata karbo yang artinya  unsur karbon dan hidrat yang artinya air (H₂O) dengan rumus kimia CH₂O. Secara eksperimen dapat dibuktikan   bahwa rasio C : H : O = 1 : 2 : 1. Jadi rumus kimia karbohidrat  lebih diyakini kebenarannya sekitar tahun 1880-an. Akan tetapi sampai saat ini               belum dapat dibuktikan secara kimiawi bahwa unsur C dapat mengikat                  molekul H₂O (Hawab, 2003). Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat di alam. Karbohidrat mempunyai rumus empiris misalnya, rumus molekul glukosa ialah C₆H₁₂O₆. Kata karbohidrat timbul karena rumus molekul senyawa ini dapat dinyatakan sebagai hidrat dari karbon. Karbohidrat adalah polihidroksialdehid, polihidroksiketon, atau zat yang memberikan senyawa seperti itu jika dihidrolisis.

Kimiawi karbohidrat pada dasarnya merupakan kimia gabungan dari dua gugus fungsi, yaitu gugus hidroksil dan gugus keton (Hart et al., 2003). Karbohidrat adalah senyawa yang mengandung unsur Karbon, Hidrogen , dan Oksigen ( Sastrohamidjoyo, 2000). Biomolekul karbohidrat adalah suatu makromolekul senyawa organik dengan BM beberapa ribu sampai 500.000. Makromolekul senyawa organik tersebut berkerangka rantai hidrokarbon. Secara kimiawi, karbohidrat adalah suatu polihidroksialdehida atau polihidroksiaseton. Suatu senyawa karbohidrat biasanya diakhiri dengan kata sakarida yang berarti gula (bahasa Yunani) (Hawab, 2003). Pada senyawa karbohidrat akan membentuk suspensi atau larut apabila bersatu             dengan air (Fessenden dan Fesenden, 1999).

 Karbohidrat adalah satu polimer alam yang dibangun oleh monomer monosakarida. Oleh sebab itu, karbohidrat disebut juga polisakarida. Istilah gula pereduksi dan non pereduksi juga termasuk klasifikasi (Hart et al., 2003). Karbohidrat biasanya digolongkan menurut strukturnya sebagai monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida. Ketiga golongan karbohidrat ini berkaitan satu dengan lainnya lewat  hidrolisis (Hart et al., 2003). Dari rumus umum karbohidrat, dapat diketahui bahwa senyawa ini adalah suatu polimer yang tersusun atas                                       monomer-monomer.

BAB III

PEMBAHASAN

6CO2 + 6H2O                           6O2 + C6H12O6 (selulosa, pati)

            Karbohidrat merupakan senyawa organic yang paling banyak terdapat di alam. Hampir seluruh tanaman dan hewa mensintesis dan memetabolisme karbohidrat. Karbohidrat di sintesis dalam tanaman selama fotosintesis. Melalui proses yang kompleks, sinar matahari mengubah CO₂ dan udara dan H₂O dari dalam tanah (dengan tekanan osmosis diangkut ke hijau daun-klorofil) menjadi glukosa. Proses ini dinyatakan dalam persamaan reakis seperti di bawah ini:

 

Sebagaian besar mikroorganisme mengoksidasi glukosa menjadi karbon dioksida, air dan energy yang diperlukan oleh sel-selnya. Senyawa karbohidrat seperti gula dan pati berada dalam makanan , sedangkan selulosa terdapat dalam kayu, kertas dan katun. Semuanya merupakan karbohidrat yang mempunyai kemurnian relatif tinggi.

3.1.      Klasifikasi Karbohidrat

            Karbohidrat dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar yaitu Karbohidrat Sederhana (monoskarida) dan Karbohidrat Kompleks (disakarida, polisakarida).

3.1.1.   Monosakarida

            Monosakarida adalah suatau karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul yang lebih sederhana lagi. Monosakarida dapat diklasifikan dari gugus fungsional yang ada, yaitu Karbohidrat Aldosa dan Karbohidrat Ketosa. Tata nama tergantung dari gugus fungsional yang dimiliki dan letak gugus hidroksilnya (OH). Awalan aldo dan keto menunjukkan jenis gugus aldehida atau keton di dalam suatu sakarida, sedangkan akhiran  –osa menunjukkan karbohidrat. Jumlah atom karbon dalam karbohidrat ditunjukkan dengan menggunakan  tri, tetra, penta, heksa dan seterusnya.

Famili Monoskarida (Aldosa)

Famili Monosakarida (Ketosa)

3.1.2.   Disakarida

            Disakarida adalah suatu karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan dua molekul monosakarida. Beberapa contoh disakarida adalah malrosa, sukrosa, laktosa dan selobiosa.

3.1.2.1.Maltosa, maltosa daoat diperoleh sebanyak 81% dari hidrolisis pati dengan menggunakan enzim amilase. Maltose dengan rumus C₁₂H₂₂O₁₁ dapat mereduksi pereaksi Fehling/Tollens oleh karena itu disebut gula pereduksi. Maltosa juga dapat bereaksi dengan fenilhidrazina menghasilkan osazon dapat melakukan mutarotasi.

3.1.2.2.Sukrosa, sukrosa biasa dkenal sebagai gula meja, dapat diperoleh dari tanaman sugar cane dan sugar beet (kentang/umbi manis). Di Indonesia dapat juga diperoleh dari tanaman aren (air nira). Sukrosa mempunyai rumus molekul C₁₂H₂₂O₁₁. Sukrosa tidak dapat mereduksi pereaksi Tollens/Fehling/Benedict dan juag tidak dapat membentuk osazon serta tidak dapat melakukan mutarotasi.

3.1.2.3.Laktosa, laktosa merupakan jenis disakarida alami kedua setelah sukrosa yang kelimpahannya di alam paling besar. Laktosa merupakan gula yang terdapat di dalam air susu ibu (ASI) dan pada hewan menyusui. Laktosa termasuk dalam golongan gula pereduksi. Laktosa dapat bereaksi dengan fenilhidrazina membentuk osazon dan dapat melakukan mutarotasi.  

3.1.2.4.Selobiosa, selobiosa merupakan disakarida yang kelimpahannya di alam cukup banyak setelah sukrosa dan laktosa. Selobiosa didapatkan  dari hidrolisis selulosa. Sifat kimia dan strukturnya hampir mirip dengan sifat-sifat kimia dan struktur dari maltose.

3.1.3.   Polisakarida

            Polisakarida merupakan senyawa polimer yang terdiri dari ratusan bahkan sampai ribuan molekul (monomer/mer) monosakarida. Plolisakarida merupakan  polimer yang terbentuk di alam.Ada tiga jenis polisakarida yag paling banyak ditemukan, yaitu selulosa, pati dan glikogen.

3.1.3.1.Selulosa, selulosa merupakan komponen utama kayu dan serat tanaman, sedangkan katun yang berasal dari kapas merupakan selulosa murni. Selulosa tidak larut dalam air dan bukan merupakan karbohifrat pereduksi. Jika di hidrolisis dalam suasana asam akan menghasilkan banyak molekul D-glukosa. Mempunyai rumus molekul (C₅H₁₀O₅)n.

3.1.3.2.Pati, pati merupakan cadangan kabohidrat bagi tanaman dan seperti halnya selulosa, pati juga akan terhidrolisis dalam susasana asam menjadi monomer a-D-gulkopiranosa. Sumber utama pato adalah beras, singkong, gandum, jagung, kentang, ketela, umbi dan lain-lain. Molekul pati umumnya terdiri dari 20% amilosa dan 80% amilopektin. Namun demikian, ada juga jenis pati yang hanay terdiri dari amilosa saja atau amilopektin saja,

3.1.3.3.Glikogen, glikogen merupaka jenis polisakarida yang strukturnya mirip dengan amilopektin, tetapi dengan tingkat percabanga yang lebih banyak daripada percabangan yang terdapat dalam amilopektin, yaitu setiap 10 satuan a-D-glukopiranosa terdapat satu percabangan pada atom C-6, sedangkan pada amilopektin setiap 20 atau 25 satuan a-D-glukopiranosa baru terdapat percabangan pada atom C6. Gikogen merupakan polisakarida yang mempunyai arti biologis yang sangat penting bagi kehidupan manusai dan binatang, yaitu sebagai cadanagn atau simpanan energy bagi tubuhnya.

3.2.      Konfigurasi Monosakarida (Proyeksi Fischer)

            Proyeksi Emil Fischer didasarkan pada proyeksi suatu atom karbon tetrahedral pada bidang datar. Atom karbon tetrahedral digambarkan oleh Fischer sebagai dua garis yang tegak lurus. Garis yang horizontal merupakan ikatan yang diposisikan mendekati pengamat, sedangkan garis vertical mengambarkan ikatan yang menjauhi pengamat.

Proyeksi Fischer

            Konfigurasi D/L sering disebut sebagai konfigurasi relative, akrena penentuan konfigurasi ini dilakukan dengan cara pembandingan terhadap senyawa pembanding, yaitu D-giseraldehida (posisi OH pada C berada di sebelah kanan) dan L- gliseraldehida (posisi OH pada C berada di sebelah kiri).

3.3.      Struktur Lingkar Haworth

            Selain digambarkan dalam bentuk rantai terbuka (proyeksi ruang Fischer), monosakarida juga dapat digambarkan dalam bentuk rantai tertutup (cincin). Cincin 5 disebut furanosa dan cincin 6 disebut piranosa. Struktur ini dikenal sebagai struktur Haworth.

            Pembentuka struktur siklik merupakan reaksi esterifikasi intramolekuler atara gugus karbonil pada C-1 denga gugus hidroksil pada C-4 atau C-5; atau antara gugus karbonil pada C-2 ketoheksosa dengan gugus hidroksil pada C-5 (akan terbentuk cincin-5). Setelah monosakarida terbentuk siklik, maka harus ditentukan kembali konfigurasi absolutnya dengan menggunakan aturan prioritas dari CIP atau bentuk R/S atau aturan kepalan tangan. Hal ini karena aturan system D/L tidak dapat lagi digunakan pada bentuk monosakarida siklik. Senyawa b bila gugus –OH pada posisi 1 atau 2 berada di atas bidang, atau senyawa a bila gugus –OH pada posisi 1 atau 2 berada di bawah bidang dan atom C biasa disebut dengan atom C-anomer.

Proyeksi Haworth

3.4.      Reaksi-Reaksi Monosakarida

            Monosakarida jenis aldosa maupun ketosa dapat bereaksi seperti halnya senyawa organic yang mengandung gugus aldehida dan keton, misalnya dapat dioksidasi dengan pereaksi Tollens Br₂/H₂O. HNO₃ dan HIO₄.

3.4.1.   Reaksi Oksidasi

            Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan :

1.        Gula pereduksi

2.        Gula non pereduksi

Monosakarida dapat mereduksi TBF karena pada monosakarida terdapat gugus aldehid atau gugus a-hidroksi keton, yang akan dioksida.

Semua monosakarida adalah Gula Pereduksi

 

3.4.2.   Reaksi dengan HNO₃

3.4.3.   Reaksi dengan Tollens

3.4.4.   Reaksi Reduksi

3.4.5.   Reaksi Pembentukan Glikosida

            Monosakarida jenis aldehida dapat bereaksi dengan alcohol (misalnya methanol) dalam HCl membentuk asetal. Sebagai contoh, bila D-(+)-glukosa direaksiakn dengan CH₃OH/HCl, maka hasilnya adalah metil-D-glukosida. Dalam bentuk glikosidanya, monosakarida tidak dapat melakukan mutarotasi dan juga bukan sebagai gula pereduksi atau gula nonpereduksi.

BAB IV

KESIMPULAN

            Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat di alam. Karbohidrat diklasifikasikan menurut penyusunnya menjadi monosakarida, disakarida dan polisakarida, sedangkan menurut kandungan gugus aldehida atau keton diklasifikasikan menjadi aldosa dan ketosa. Karbohidrat dapat digambarkan atau diuraikan dengan proyeksi Fischer maupun Struktur Kingkar Haworth. Monosakarida melakukan beberapa reaksi diantaranya reaksi oksidasi, reaksi dengan Tollens dan Fehling, reaksi dengan HNO_3, reaksi reduksi dan reaksi pembentukan glikosida. 

DAFTAR PUSTAKA

Fessenden , R.J dan J.S Fessenden. 1999. Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid 2. Erlangga, Jakarta.

Hart, H., L.E Craine dan D.J Hart. 2003. Kimia Organik. Erlangga, Jakarta.

Hawab, H.M. 2003. Pengantar Bio Kimia Edisi Revisi. Bayumedia Publishing, Jakarta.

Riswiyanto. 2009. Kimia Organik. Erlangga. Jakarta.

Sastrohamidjojo, H. 2005. Kimia Organik Stereokimia, Karbohidrat, Lemak, dan Protein. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.