BEBERAPA MONOSAKARIDA DAN PENENTUAN STEREOKIMIA

Karbohidrat berasal dari kata karbo yang berarti unsur karbon (C) dan hidrat yang berarti unsur air (H2O), jadi karbohidrat berarti unsur C yang mengikat molekul H2O. Karbohidrat merupakan senyawa yang  terbentuk dari molekul karbon, hidrogen dan oksigen. Rumus umumnya dikenal dengan Cx(H2O)n. Secara struktur, karbohidrat memiliki 4 gugus, yaitu gugus hidrogen (-H), gugus hidroksil (-OH), gugus keton (C=O) dan gugus aldehida (-CHO).Karbohidrat juga didefinisikan sebagai polihidroksi-aldehid atau polihidroksi-keton. Polihidroksi aldehida yaitu struktur karbohidrat yang tersusun atas banyak gugus hidroksi dan gugus karbonilnya barada di ujung rantai sedangkan polihidroksi keton yaitu struktur karbohidrat  yang tesusun atas banyak gugus hidroksi dan gugus karbonilnya berada di selain ujung rantai. Karbohidrat dibagi  ke dalam tiga kelompok , yaitu sebagai berikut :

MONOSAKARIDA

Monosakarida ialah karbohidrat yang sederhana, yang berarti molekulnya hanya tersusun dari beberapa atom karbon saja dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis. Umumnya monosakarida disusun oleh 3 samapai 7 atom karbon, dan jumlah atom penyusunnya tersebut mempengaruhi pemanaan masing-masing monosakarida, yaitu :

1. Gula tiga karbon (Triosa)

Senyawa ini merupakan zat antara yang penting dalam lintasan metabolik fotosintesis dan respirasi sel. Yang termasuk ke dalam golongan ini adalah gliseraldehid dan dihidroksiaseton.

2. Gula empat karbon (Tetrosa)

Gula ini tidak banyak ditemui, walaupun beberapa bentuk berperan dalam proses fotosintesis dan respirasi.

3. Gula lima karbon (Pentosa)

Senyawa ini sangat penting dalam fotosintesis dan respirasi. Dua jenis pentose (ribose dan deoksiribosa) juga membentuk unsure pembangun utama untuk asam nukleat, yang penting bagi semua kehidupan.

4. Gula enam karbon (heksosa)

Gula ini sering ikut serta dalam tahap respirasi dan fotosintesis dan menjadi bangun utama dari banyak macam karohidrat lain termasuk pati dan selualosa. Kunci dari heksosa adalah glukosa dan fruktosa.

5. Gula tujuh-karbon (heptosa)

Salah satu jens heptosa adalah zat antara dalam fotosintesis dan respirasi. Jika tidak dalam bentuk itu, gula ini jarang didapati.

Berikut rumus struktur monosakarida :

Karbohidrat yang paling sederhana adalah aldehida atau keton mempunyai dua atau lebih gugus hidroksi. Monosakarida yang paling kecil adalah gliseraldehida dan dihidroksiaseton senyawa-senyawa ini adalah triosa. Gliseraldehida mengandung gugus aldehida mempunyai karbon asimetrik tunggal jadi terdapat dua streoisomer dari aldose tiga karbon ini, D-gliseraldehida dan L-gliseraldehida. Sedangkan dihidroksi aseton adalah ketosa karena mengandung gugus keton.

Pada senyawa organik dikenal rumus ruang (isomer) sebagai akibat adanya atom asimetris atau C khiral pada srtuktur molekulnya. Demikian juga monosakarida akan memiliki banyak isomer,tergantung dari jumlah atom C khiral yang ada pada molekulnya,rumus 2n,dimana n = jumlah C khiral. C khiral adalah karbon atom pusat pada struktur molekul. Asimetris artinya atom C khiral memiliki empat gugus subtituen yang berbeda.

Monosakarida bersifat aktif-optika ,artinya zat ini mampu memutar bidang sinar terpolarisasi yaitu ke kiri atau ke kanan jika sinar ini menembus/melalui monosakarida. Dengan demikian monosakarida memiliki lagi isomer lain yaitu isomer aktif-optika. Satu isomer memutar bidang sinar terpolarisasi ke kanan (kanan=dekstro) dn yang lain memutar ke kiri (kiri=levo). Dalam hal ini,gliseraldehida memiliki dua isomer aktif-optika yaitu isomer -d (D) dan isomer-l(L).

Semua monsakarida bersifat gula pereduksi. Sifat gula pereduksi ini disebabkan adanya gugus aldehida dan keton yang bebas, sehingga dapat mereduksi ion-ion logam,seperti tembaga (Cu) dan Perak (Ag).

Pentingnya Glukosa Dalam Tubuh

~ Glukosa, monosakarida paling penting dalam metabolisme tubuh. Glukosa yang terkandung dalam nutrisi masuk kedalam sistem sirkulasi darah untuk ditransfer ke sel-sel tubuh atau diubah pada hati menjadi molekul yang lain.

~ Glukosa, sumber energi utama bagi sel-sel hewan dan berupakan satu-satunya sumber bagi embrio.

~ Glukosa diubah menjadi molekul-molekul yang lain memiliki fungsi tertentu, seperti glikogen untuk cadangan energi. Ribosa pada asam nukleat, galaktosa pada susudan kompleks pada lemak dan protein.

~ Beberapa penyakit yang berhubungan dengan metabolisme karbohidrat adalah diabetes melitus, galaktosemia, glycogen storage disease dan milk intolerance.

Sifat2 monosakarida

1. semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air.

2. larutannya bersifat optis aktif.

3.  larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut putaran disebut mutarrotasi.

4.  contoh larutan alfaglukosa yang baru dibuat mempunyai putaran jenis + 113` akhirnya tetap pada + 52,7`.

5.  umumnya disakarida memperlihatkan mutarrotasi, tetapi polisakarida tidak.

6. semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi.

Monosakarida-monosakarida penting :

1. D-gliseraldehid (karbohidrat paling sederhana)

Karbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa), berupa aldehid (aldosa) sehingga dinamakan aldotriosa.

D-gliseraldehid (perhatikan bahwa gula ini hanya memiliki 3 atom C sehingga disebut paling sederhana)

2. Dihidroksiaseton

Dihidroksiaseton adalah monosakarida sederhana yang mengandung gugus ketosa.

3. D-glukosa (karbohidrat terpenting dalam diet)

Glukosa merupakan aldoheksosa, yang sering kita sebut sebagai dekstrosa, gula anggur ataupun gula darah.Gula ini terbanyak ditemukan di alam.

4. D-fruktosa (termanis dari semua gula)

Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa.

D-fruktosa (perhatikan bahwa fruktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)

5. 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.

Monosakarida : terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih sederhana.

tidak dapat dihidrolisis ke bentuk yang lebih sederhana. berikut macam-macam monosakarida : dengan ciri utamanya memiliki jumlah atom C berbeda-beda :

triosa (C3), tetrosa (C4), pentosa (C5), heksosa (C6), heptosa (C7).

Triosa     : Gliserosa, Gliseraldehid, Dihidroksi aseton

Tetrosa   : threosa, Eritrosa, xylulosa

Pentosa  : Lyxosa, Xilosa, Arabinosa, Ribosa, Ribulosa

Hexosa   : Galaktosa, Glukosa, Mannosa, fruktosa

Heptosa  : Sedoheptulosa

Stereokimia Monosakarida

Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain dapat digambarkan dalam tiga bentuk stereokimia :

 Proyeksi Fischer (rantai lurus/linier)

·         Struktur Haworth (siklik/cincin sederhana)  konformasi kursi

Namun para kimiawan sering menggambarkan struktur monosakarida siklik menggunakan proyeksi Haworth bukan proyeksi Fischer.

 Proyeksi Haworth dan Proyeksi Fischer

Proyeksi Haworth tidak menggambarkan yang sesungguhnya karena cincin piranosa yang sesungguhnya membentuk kursi seperti sikloheksana tidak datar. Meski demikian proyeksi ini digunakan secara luas.

Proyeksi Fischer ~> Proyeksi Haworth :

Gugus Hidroksil yang ada dikanan pada proyeksi Fischer digambarkan dibawah pada proyeksi Haworth dan sebaliknya. Untuk gula D gugus -CH2OH ujung selalu digambarkan diatas, gula L sebaliknya.

Enantiomer merupakan pasangan dari stereoisomer. Dalam hal ini terdapat aturan yaitu:

1)      Diberi awalan D dan L

2)      Keduanya merupakan gambar cermin yang tak mungkin saling tumpang tindih.

 Notasi D Vs L

Notasi D dan L dilakukan karena adanya atom C dengan konfigurasi asimetris seperti pada gliseraldehida.

PERMASALAHAN:

1. Apa fungsi dari polisakarida, disakarida dan monosakarida dan berikan contoh masing2 klasifikasinya dalam kehidupan sehari-hari?

2.  Mengapa D-Gliseraldehid disebut sebagai karbohidrat yang paling sederhana?

3.  Jelaskan bagaimana mekanisme perubhan konformsi Fitcher menjadi Haworth?