CARBOHYDRATES STRUCTURE

1
CARBOHYDRATES STRUCTURE
2
MOLECULES OF LIFE

• Four main classes of Organic Compounds are
  essential to the life processes of All Living
  Things 
• CARBOHYDRATES,
• LIPIDS (FAT),
• PROTEINS, and
• NUCLEIC ACIDS (DNA, RNA). 
• These Compound are built from Carbon, Hydrogen,
  and Oxygen, the Atoms occur in different Ratios
  in each class of Compound. 
• Despite their similarities, the different classes
  of compounds have different properties.

3
CARBOHYDRATES

• The cells of the human body obtain MOST of their
  ENERGY from CARBOHYDRATES.
• CARBOHYDRATES ARE COMPOUNDS MADE OF CARBON,
  HYDROGEN, AND OXYGEN IN A RATIO OF ABOUT TWO
  HYDROGENS TO ONE OXYGEN ATOM.  THE NUMBER OF
  CARBON ATOMS VARIES.

4
CARBOHYDRATES
5

• There are THREE TYPES of Carbohydrates
• It grouped according to complexity
• MONOSACCHARIDES,
• DISACCHARIDES, AND
• POLYSACCHARIDES.

6
MONOSACCHARIDES

• MONOSACCHARIDES ARE SINGLE SUGARS (Simple Sugar)
  SUCH AS GLUCOSE, GALACTOSE, A SUGAR FOUND IN
  MILK,  AND FRUCTOSE, A SUGAR FOUND IN FRUITS. (C6
  H12 O6).
• Glucose, Fructose, and Galactose have the same
  Molecular Formula, C6 H12 O6, but their Differing
  Structures determine the different Properties. 
  Compounds like these sugars, with a Single
  Chemical Formula but Different Forms, are called
  ISOMERS.

7
The chain (left) and ring (center and right)
method of representing carbohydrates.
Monosaccharides are single (monoone) sugars.
Important monosaccharides include ribose
(C5H10O5), glucose (C6H12O6), and fructose (same
formula but different structure than glucose).
8
(No Transcript)
9
(No Transcript)
10
(No Transcript)
11
PENGGOLONGAN

• Jumlah atom karbon
• Triosa gliseraldehida dan dihidroksiaseton
• Tetrosa eritrosa
• Pentosa ribosa dan deoksiribosa
• Heksosa manosa, glukosa, fruktosa, dan galaktosa
  
• Gugus aktif
• Aldosa yg mengandung gugus aldehida, misalnya
  aldoheksosa
• Ketosa yg mengandung gugus keton, misalnya
  ketotriosa
• Sifat
• berasa manis, tdk berwarna, larut air, dan
• bersifat kristal

12
GLUKOSA

• Dua struktur ini terbentuk bergantian sepanjang
  waktu dalam larutan air, dalam proses yang
  disebut mutarotasi

• Rumus kimia C6H12O6
• Berat molekul 180,18
• Struktur kimia
• Bentuk cincin
• Bentuk rantai

13

• Glukosa adalah heksosa ? monosakarida yang
  mengandung 6 atom karbon
• Glukosa merupakan salah satu karbohidrat
  terpenting krn digunakan sebagai sumber tenaga
  bagi hewan dan tumbuhan
• Dalam proses respirasi, melalui serangkaian
  reaksi kimia dgn bantuan enzim, glukosa
  teroksidasi hingga akhirnya membentuk karbon
  dioksida dan air, menghasilkan energi, terutama
  dalam bentuk ATP.
• Glukosa merupakan aldosa (krn mengandung gugus
  -CHO / aldehida).
• Glukosa disebut juga dekstrosa
• Pembentukan glukosa
• Hasil fotosintesis tumbuhan
• Hasil pemecahan glikogen dalam hati dan otot
  rangka
• Hasil antara pada proses glukoneogenesis dalam
  hati dan ginjal

14
FRUKTOSA

• Disebut jg levulosa
• Merupakan isomer dr glukosa (C6H12O6)
• Terdapat pada madu, buah2an, ubi jalar
• Fruktosa dihasilkan dr pemecahan sukrosa pd
  waktu pencernaan makanan
• Fruktosa mrp karbohidrat yg paling manis rasanya
  (2x sukrosa)
• Biasanya digunakan sebagai gula diit bagi
  penderita DM

15
GALAKTOSA

• Galaktose terdapat pd produk2 pertanian, gula
  bit, gum
• Galaktosa berasa kurang manis drpd glukosa, tdk
  larut air
• Monosakarida galaktosa bersama dgn glukosa
  membentuk disakarida laktosa (gula susu)

16
DISACCHARIDES

• Disaccharides OR DOUBLE SUGARS, CONSIST OF TWO
  SINGLE SUGARS (Monosaccharides) LINKED TOGETHER. 
  
• Disaccharides are formed when two monosaccharides
  are chemically bonded together. Sucrose, a common
  plant disaccharide is composed of the
  monosaccharides glucose and fructose. Lactose,
  milk sugar, is a disaccharide composed of glucose
  and the monosaccharide galactose..

17
(No Transcript)
18
Models of glucose and fructose
19
Disakarida Paling Umum

• Sukrosa (gula bit atau gula tebu) ? tersusun oleh
  1 glukosa 1 fruktosa
• Laktosa (gula susu) ? tersusun oleh 1 glukosa 1
  galaktosa
• Maltosa ? tersusun oleh 2 molekul glukosa yg
  terikat pada a 1,4 (produced during the malting
  of barley)
• Selobiosa ? tersusun oleh 2 molekul glukosa yg
  terikat pada ß 1,4
• Trehalosa (present in fungi and insects) ?
  tersusun oleh 2 molekul glukosa jg (use as a food
  ingredient)

20
SUKROSA

• Sifat tdk berwarna, tdk berbau, berasa manis,
  berbentuk bubuk kristal. Titik cair 186C ?
  caramel
• Sukrosa digunakan secara luas sbg zat pemanis /
  sweetener
• Efek pd kesehatan
• Dental caries / tooth decay ? bakteri dlm mulut
  akan mengubah gula membentuk asam yg dpt merusak
  email gigi
• Konsumsi yg berlebihan menyebabkan obesitas
• Konsumsi yg berlebihan akan meningkatkan kadar
  glukosa dlm darah secara cepat ? hiperglikemik ?
  diabetes mellitus

21
Formation of a disaccharide (top) by condensation
and structure of two common disaccharides.
22
Oligosaccharide Polysaccharide

• OLIGO POLYSACCHARIDE IS A CARBOHYDRATE MADE OF
  MIDDLE LONG CHAINS OF SUGARS ("Many Sugars",
  Three or More Monosaccharides). 
• Cellulose is a polysaccharide found in plant cell
  walls. Cellulose forms the fibrous part of the
  plant cell wall. In terms of human diets,
  cellulose is indigestible, and thus forms an
  important, easily obtained part of dietary fiber.
  As compared to
• starch and glycogen, which are each made up of
  mixtures of a and b glucoses, cellulose (and the
  animal structural polysaccharide chitin) are made
  
• up of only b glucoses.

23

• The three-dimensional structure of the structural
  polysaccharides is thus constrained into straight
  microfibrils by the uniform nature of the
  glucoses, which resist the actions of enzymes
  (such as amylase) that breakdown storage
  polysaccharides (such a starch).
• Oligosaccharide (3 6 unit monosaccharide)
• Raffinosa ? threesaccharide
• Stakiosa ? tetrasaccharide
• Fructo-oligosaccharide (FOS)
• Inulyn
• Galacto-oligosaccharide (GOS)
• Polysaccharide ( gt 6 unit monosaccharide)
• Amylun
• Cellulose
• Chytin
• Glycogen

24
Images of Starch (top), Glycogen (middle) and
Cellulose (bottom)
25
Structure of cellulose as it occurs in a plant
cell wall
26

• Animals store Glucose in the form of
  Polysaccharide Glycogen in the Liver and Muscles
  to be used as Quick Energy.  Glycogen consist of
  hundreds of Glucose Molecules strung together in
  a highly branched chain.
• Plants convert excess sugars into Starches for
  long-term storage. Cellulose is a Polysaccharide
  contained in the cell walls of plants. Cellulose
  gives Strength and Rigidity to plant cells and
  makes up about 50 percent of wood.

27
OLIGOSAKARIDA
a. Rafinosa

• Disebut jg melitosa
• Rafinosa tergolong dlm trisakarida yg tersusun
  oleh molekul galaktosa, fruktosa glukosa
• Dijumpai dlm sayuran buncis, kubis, brokoli,
  asparagus dll.

28
b. FOS, Inulin GOS

• FOS inulin mgd molekul2 fruktosa dlm rantai yg
  pendek ? tdp pd tumbuh2an bawang, asparagus
• GOS mgd molekul2 galaktosa dlm rantai yg pendek ?
  tdpt pada kedelai susu
• FOS, inulin GOS tdk dpt dicerna secara sempurna
  oleh manusia ? penting bagi kesehatan
• Bagian yg tdk tercerna berguna utk makanan bagi
  bakteri baik (Bifidobacteria Lactobacillus)
  yg hdp di usus besar. Adanya bakteri baik akan
  menekan populasi bakteri jahat
• Selain itu dpt menurunkan kadar glukosa dalam
  darah penderita diabetes menurunkan kadar
  kolesterol trigliserida darah, serta dapat
  menghilangkan racun2 dalam tubuh

29
POLISAKARIDA

• Kadang disebut jg sbg glikan
• Merupakan polimer yg tersusun oleh monomer berupa
  monosakarida ? jika jenis monosakarida sama
  disebut homopolisakarida, jika monosakaridanya
  berbeda2 disebut heteropolisakarida
• Ukuran molekul sangat besar, seringkali
  bercabang.
• Merupakan molekul yg amorf, tdk larut dlm air
  tdk mpy rasa yg manis
• Rumus umum Cn(H2O)n-1, dimana n sangat besar
  antara 200-2500

30
a. Amilum

• Disebut juga pati
• Amilum adalah polimer yg terdiri dari molekul2
  glukosa
• Sifat tdk larut air, bentuk serbuk putih, tdk
  berasa tdk berbau
• Dalam saluran pencernaan amilum dipecah oleh
  enzim amilase
• Sumber utama amilum adalah kentang, beras,
  gandum, jagung

31
b. Glikogen

• Glikogen tdp pada jaringan hewan manusia ?
  simpanan glukosa
• Glikogen mrp polimer yg tdr dr molekul2 glukosa
• Dalam tubuh, glukosa dpt dihasilkan dr pemecahan
  glikogen melalui proses yg disebut glikogenolisis
• glukosa mjd sumber energi bagi tubuh
• Glikogen ditemukan dlm bentuk granula/butiran2
  dlm sitosol sel2 tubuh. Yg plg tinggi kandungan
  glikogennya adl pd sel2 hati (hepatosit). Sel yg
  lain adalah sel otot, ginjal, sel glia pd otak
  sel darah putih.

32
b. Selulosa

• Struktur utama tumbuhan dibangun oleh selulosa
• Kayu ? selulosa lignin
• Kapas kertas ? selulosa murni
• Selulosa mrp polimer yg tdr dr molekul2 glukosa
• Manusia tdk mpy enzim yg dpt memecah selulosa ?
  tdk dpt tercerna

Rumus umum (C6H10O5 )n
33
c. Chitin

• Chitin mrp komponen utama pd dinding sel fungi,
  eksoskeleton insecta arthropoda
• Termasuk dlm golongan polisakarida ? tersusun
  oleh molekul2 asetilglukosamin
• Dlm bidang kesehatan digunakan sebagai sbg bahan
  benang utk bedah ? krn sifatnya yg kuat tp lembut

34
FUNGSIONAL GROUPS

1. In MOST Organic Compounds, Cluster of Atoms,
   called FUNCTIONAL GROUPS, Influence the
   Properties of the molecule they Compose.
2. The FUNCTIONAL GROUP IS THE STRUCTURAL BUILDING
   BLOCK THAT DETERMINES THE CHARACTERISTICS OF THE
   COMPOUND.
3. One Functional Group important to living things
   is the HYDROXYL GROUP, represented by OH. 

35

• 4. An ALCOHOL is an Organic Compound
• with a Hydroxyl Group attached to one
• of its Carbon Atoms.
• 5. The Hydroxyl Group makes Alcohol a
• Polar molecule that has Some
• Properties similar to Water, including
• the Ability to Form Hydrogen Bonds.

36
Functional Groups

• Organic molecules may have functional groups
  attached. A functional group is a group of atoms
  of a particular arrangement that gives the entire
  molecule certain characteristics.
• Functional groups are
• named according to the
• composition of the group.
• For example, COOH is a
• carboxyl group.

37
Functional Grups in Organic Molecules
38
STRUKTUR PROTEIN
39
PROTEIN

• Merupakan komponen utama dalam semua sel hidup
• Fungsi utama
• Sebagai unsur pembentuk struktur sel
• Sebagai protein yang aktif, misalnya enzim yang
  berperan sebagai katalis proses biokimia dalam
  sel
• Selain enzim hormon, hemoglobin (pembawa O2),
  toksin, antibodi dll
• Fungsi struktural yg memberi bentuk sel ?
  sitoskeleton
• Kolagen elastin (komponen jar pengikat/tulang
  rawan)
• Keratin (komponen rambut, kuku, bulu),
• Miosin, kinesin dinein (komponen yg ptg utk
  menggerakkan sel)

40

• Sbg molekul pembawa pesan dr sel satu ke sel yg
  lain (cell signaling)
• Dlm sistem immun/pertahanan tubuh ? antibodi (ct
  immunoglobulin)
• Sbg alat transport ? hemoglobin (membawa oksigen)
• Sbg komponen membran sel ? berperan sbg reseptor
  atau sbg kanal/saluran dlm transport molekul2
  melewati membran sel
• Sbg komponen penting dlm diet/nutrisi
• Prot hewani albumin (dlm telur), kasein (dlm
  susu)
• Prot nabati glutelin (dlm gandum)
• Sbg sumber energi

41
Ciri-ciri Molekul Protein

1. Berat molekulnya besar, ribuan sampai jutaan (BM
   5000 jutaan), dikelompokkan sebagai
   makromolekul.
2. Tersusun dari asam amino yang saling berikatan
   satu dengan yang lain dalam variasi urutan yang
   bermacam-macam membentuk rantai polipeptida.
   Ikatan peptida merupakan ikatan antara gugus
   a-karboksil dari asam amino satu dengan gugus
   a-amino dari asam amino yang lain.

42

• 3. Dalam molekul protein terdapat ikatan kimia
  yang lain, yang menyebabkan terbentuknya
  lengkungan2 rantai polipeptida menjadi struktur
  tiga dimensi protein. Ikatan2 itu misalnya
  ikatan hidrogen, ikatan hidrofob, ikatan ion dll
• 4. Strukturnya tidak stabil terhadap beberapa
  faktor, seperti pH, temperatur, radiasi, medium
  pelarut organik
• 5. Reaktif dan sangat spesifik, karena adanya
  gugus samping yang reaktif dan susunan khas
  struktur makromolekulnya.

43
SIFAT UMUM PROTEIN

• Tdk berbau tdk berasa
• Amfolit jk dilarutkan dlm air dpt membentuk ion
  yg bermuatan positif maupun negatif
• Dpt mengendap karena alkohol pekat atau ion
  positif logam berat (Cu, Pb, Fe, Hg, Zn)
• Jk dipanaskan mengalami koagulasi/ penggumpalan
• Dpt mengalami denaturasi krn panas, asam/basa
  kuat, deterjen, logam berat (Ag, Pb Hg) atau
  pelarut organik
• Denaturasi perubahan struktur konformasi
  molekul protein yg menyebabkan hilang/rusaknya
  aktivitas biologis protein

44
ASAM AMINO

• Asam amino merupakan bagian penyusun dari Protein
• Karbon utama (karbon alpha) adalah asimetris,
  karena ke empat senyawa yang terikat padanya
  berbeda, yaitu
• -COOH, (gugus carboxyl, acidic).
• -NH2, (gugus amino/ dasar)
• -H (hydrogen).
• residue R (bervariasi, tergantung asam
  aminonya).
• Dari 20 macam asam amino yang berbeda memiliki
  kesamaan struktur ini, tetapi memiliki gugus R
  yang bervariasi dari segi ukurannya, bentuk,
  muatan, sifat suka tidaknya terhadap air dan
  reaktifitasnya.

45
STRUKTUR ASAM AMINO
CORN- rule
Struktur dasar asam amino
46
ASAM AMINO

47
ASAM AMINO DALAM DIET

• Asam amino esensial asam amino yg penting bagi
  tubuh ttp tdk dpt disintesis dlm tubuh manusia
  shg harus dipenuhi dr makanan
• Asam amino non-esensial asam amino yg penting
  bagi tubuh tubuh dpt mensintesis sendiri

48
MACAM-MACAM ASAM AMINO
Esensial Nonesensial
Isoleusin Alanin
Leusin Asparagin
Lisin Aspartat
Metionin Sistein
Fenilalanin Glutamat
Treonin Glutamin
Triptofan Glisin
Valin Prolin
Arginin Serin
Histidin Tirosin
() Esensial pd kondisi tertentu (pd masa
pertumbuhan/anak-anak)
49
Beberapa turunan asam amino

• Aspartam (aspartyl-phenylalanine-1-methyl ester)
  ? digunakan sbg pemanis buatan
• L-DOPA (L-dihydroxyphenylalanine) ? digunakan dlm
  pengobatan penyakit Parkinson
• Monosodium glutamat (MSG) ? digunakan sbg food
  additive

50
KLASIFIKASI ASAM AMINO

• 1. Berdasarkan muatan
• a. Asam amino dengan gugus R yang tak mengutub.
  Umumnya bersifat kurang dapat larut dalam air
  dibanding AA yang mengutup. Misalnya alanin,
  lesin, isolesin, valin, prolin, fenilalanin dan
  triptofan
• b. AA dengan gugus R mengutup tak bermuatan.
  Gugus R mengutup dapat membentuk ikatan hidrogen
  dengan molekul air, sehingga lebih mudah larut
  dlm air. Misalnya serin, treonin, tirosin
• c. AA dengan gugus R bermuatan negatif (Asam
  amino asam). Bermuatan negatif pd pH 6.0 7.0.
  Mis asam aspartat dan asam glutamat yang masing2
  memiliki dua gugus karboksil
• d. AA dengan gugus R bermuatan positif (Asam
  amino basa). Bermuatan positif pada pH 7.0.
  misalnya lisin dan arginin.

51

• 2. Berdasarkan jenis rantai samping
• a. R berupa gugus alifatik

Alanin
Glisin
Leusin
Valin
Isoleusin
52

• b. R berupa gugus hidroksilat non aromatik
• Serin Treonin
• c. R mengandung atom sulfur
• Sistein Metionin

53
A

• d. R mengandung gugus amida/asam
• Asam aspartat Asparagin
• Asam glutamat Glutamin

54

• e. R mengandung gugus basa
• Arginin Lisin
• Histidin

55

• f. R mengandung cincin aromatik
• Fenilalanin Tirosin
• Triptofan
• g. R mengandung gugus imino
• Prolin

56
Terima Kasih