PEMBENTUKAN DISAKARIDA DAN POLISAKARIDA

PEMBENTUKAN DISAKARIDA DAN POLISAKARIDA

  A. DISAKARIDA

Disakarida merupakan karbohidrat yang dibuat saat dua monosakarida bergabung. Pada proses pada penciptaan disakarida ini melibatkan adanya penyatuan antara dua monosakarida yang menjalani sebuah proses dimana sebuah molekul nantinya akan dihapus sebagai bagian perpaduan. 

Ketika dua monosakarida tersebut sudah bergabung untuk membentuk disakarida tunggal, maka membuat karbohidrat akan memiliki rasa yang manis serta lebih cenderung larut di dalam air dengan relatif jauh lebih mudah. Disakarida terdiri atas dua monosakarida yang dihubungkan oleh suatu ikatan glikosidik, ikatan kovalen yang terbentuk antara dua monosakarida melalui reaksi dehidrasi, misalnya maltosa merupakan suatu disakarida yang dibentuk melalui penyatuan dua molekul glukosa. Juga dikenal sebagai gula malto. Maltosa merupakan bahan untuk pembuatan bir. Laktosa, gula yang ditemukan dalam susu, merupakan disakarida lain, yang terdiri atas sebuah molekul glukosa yang berikatan dengan sebuah molekul galaktosa. Disakarida yang paling banyak di alam adalah sukrosa, yaitu gula yang sehari – hari kita konsumsi. Kedua monomernya adalah glukosa dan fruktosa. Tumbuhan organ nonfotosintetik lainnya dalam bentuk sukrosa.

Disakarida terbentuk ketika dua monosakarida bergabung dan satu molekul air dilepaskan, suatu proses yang dikenal sebagai reaksi dehidrasi. Misalnya, gula susu (milk sugar), laktosa, terbentuk dari glukosa dan galaktosa, sedangkan gula tebu (sugar cane) dan gula bit (sugar beet), sukrosa, terbentuk dari glukosa dan fructose. Maltosa, suatu disakarida terkenal yang lain, terbentuk dari dua molekul glukosa.^[5] Dua monosakarida itu terikat melalui suatu reaksi dehidrasi, juga disebut reaksi kondensasi atau sintesis dehidrasi (dehydration synthesis), yang menghasilkan terlepasnya suatu molekul air dan pembentukan ikatan glikosidik.

       Disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari 2 molekul monosakarida, yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Ikatan glikosida terbentuk antara atom C 1 suatu monosakarida dengan atom O dari OH monosakarida lain. Hidrolisis 1 mol disakarida akan menghasilkan 2 mol monosakarida. Berikut ini beberapa disakarida yang banyak terdapat di alam.

1. Maltosa

Maltosa adalah suatu disakarida dan merupakan hasil dari hidrolisis parsial tepung (amilum). Maltosa tersusun dari molekul α-D-glukosa dan β-D-glukosa. Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antarunit yaitu menghubungkan C 1 dari α-D-glukosa dengan C 4 dari β-D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu α karena maltosa terhidrolisis oleh α-glukosidase. Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa.

Maltosa adalah disakarida yang dibentuk dari dua unit monosakrida yang sama yaitu glukosa. Antar unit glukosa tersebut diikat dengan ikatan α-1,4 glikosida. Maltosa adalah gula reduksi dan larut dalam air. Maltosa jarang ditemukan dalam bentuk bebas di alam. Maltosa hanya ditemukan dari hasil degradasi pati oleh enzim atau hasil proses pengekstrasi sukrosa. Pada proses pembentukan ber dari kecambah barley (sejenis biji-bijian), terjadi proses degradasi pati menjadi maltosa oleh enzim amilase.

Maltosa (gambar 4) dan selobiosa (gambar 5) merupakan dua disakarida yang tidak terdapat secara alamiah tetapi secara komersial masing-masing merupakan produk degradasi dari zat tepung dan selulosa. Kedua sakarida memiliki dua residu D-glukosil yang dihubungkan oleh suatu  ikatan 1,4 glukosidik, perbedaan structural tunggal antara dua disakarida adalah pada ikatan dalam maltose adalah α-(1,4) dan dalam selobiosa adalah β-(1,4). Perbedaan yang tampaknya kecil ini bertindak sebagai suatu ilustrasi terkait mengenai derajat spesifikasi tinggi yang sering ditemukan dalam system biologi. Polimer D-glukosa dalam ikatan α-(1,4) bertindak sebagai suplai energy yang tersedia dengan mudah untuk tumbuh-tumbuhan dan hewan, sementara polimer analog dalam ikatan β-(1,4) merupakan komponen structural dan tidak didegradasi oleh sebagian besar system kehidupan, yang tidak memiliki kemampuan enzimatik untuk menghidrolisis ikatan β-(1,4) glikosidik. Ruminansia (pemamah biak), contohnya sapi, menggunakan selulosa sebagai sumber makanan hanya karena bacteria dalam lambungnya dapat mencerna polisakarida. Bahkan rayap mengandalkan pada mikroflora dalam ususnya untuk mendegradasi kayu. Jika bukan untuk kemampuan dari bakteri tertentu dan jamur untuk menghidrolisis ikatan β-(1,4) yang ditemukan dalam polisakarida tumbuh-tumbuhan yang mati akan menimbulkan masalah ekologi yang serius.

 

2. Sukrosa

Sukrosa terdapat  dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2 –α. Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan α-D-glukosa dan β-D-fruktosa. Campuran gula ini disebut gula inversi, lebih manis daripada sukrosa.

Jika kita perhatikan strukturnya, karbon anomerik (karbon karbonil dalam monosakarida) dari glukosa maupun fruktosa di dalam air tidak digunakan untuk berikatan sehingga keduanya tidak memiliki gugus hemiasetal. Akibatnya, sukrosa dalam air tidak berada dalam kesetimbangan dengan bentuk aldehid atau keton sehingga sukrosa tidak dapat dioksidasi. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi. 

 

 

3.Laktosa

Laktosa adalah komponen utama yang terdapat pada air susu ibu dan susu sapi. Laktosa tersusun dari molekul  β-D-galaktosa dan α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-β. Hidrolisis dari laktosa dengan bantuan enzim galaktase yang dihasilkan dari pencernaan, akan memberikan jumlah ekivalen yang sama dari α-D-glukosa dan β-D-galaktosa. Apabila enzim ini kurang atau terganggu, bayi tidak dapat mencernakan susu. Keadaan ini dikenal dengan penyakit galaktosemia yang biasa menyerang bayi.

Laktosa adalah jenis disakarida yang merupakan gabungan dari dua unit monosakrida yang berbeda yaitu merupakan karbohidrat dari susu mamalia yang terdiri dari D-galaktosa dan D-glukosa (gambar 2). Dalam disakarida ini, ikatan glikosidik antara C-1 anomerik dari β-D-galaktosa dan C-4 non-anomerik dari D-glukosa merupakan β-(1,4).

Sintesis laktosa oleh laktosa sintetase, suatu dimer heterogenosa, merupakan contoh baru dari modifikasi spesifisitas katalitik oleh pembentukan dimer, (suatu bentuk perubahan alosterik konformasional). Salah satu dari dua protomer merupakan suatu enzim (galaktosil transferase) yang terdapat secara luas dalam jaringan hewan, termasuk grandula mammae selama kehamilan dan menghasilkan katalis reaksi berikut:

UDP-galaktosa  + N-asetilglukosamin             N-asetilaktosamin   +  UDP

UDP merupakan uridin difospat, yang bertindak sebagai suatu karier molecular dari karbohidrat pada reaksi enzimatik tertentu. Untuk produksi susu, protomer kedua dari laktosa sintetase,laktalbumin-α, disintesis secara spesifik dalam jaringan mammae, dan interaksi protein ini dengan galaktsil transferase mengubah spesifisitas substrat sehingga enzim dimerik mengkatalisis sintesis dari laktosa dengan adanya glukosa:

UDP-galatosa  +  glukosa                 laktosa   +   UDP

Laktalbumin- α hanya terjadi dalam jaringan mammae, dengan demikian, laktosa adalah unik untuk susu mamalia. Laktosa bersifat reduksi dengan struktur cincin. Laktosa banyak ditemukan dalam susu yaitu sekitar 40 persennya sehingga laktosa sering disebut dengan gula susu. Laktosa dapat difermentasi oleh bakteri streptococcus laktis menjadi asam laktat. Selain itu juga jika lakatosa ini dipanaskan sampai suhu 175 ^oC akan berbentuk laktokaramel.

B. POLISAKARIDA

Polisakarida adalah makromolekul, polimernya dihubungkan dengan ikatan glikosidik. Beberapa polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan yang nantinya diperlukan sebagai dihidrolisis untuk menyediakan gula bagi sel. Polisakarida lain berfungsi sebagai materi pembangun (penyusun) untuk struktur yang melindungi sel atau keseluruhan organisme.

 

Dalam setiap gram karbohidrat yang terpakai oleh jaringan akan menghasilkan 4,1 kalori. Karbohidrat dapat disimpan dalam tubuh, yaitu dalam hati, otot, dan sebagian kecil dalam darah. Apabila dalam makanan kita kekurangan karbohidrat maka darah akan bersifat asam atau acidosis.

Rumus umum untuk polisakarida adalah C_n (H₂O) _n-1, di mana ‘n’ adalah sejumlah besar antara 200 sampai 2500. rumus alternatif lain adalah (C₆H₁₀O₅) _n, di mana ‘n’ adalah angka antara 40-3000.

Pati

Polisakarida penyimpanan ini terdiri dari beberapa ratus molekul glukosa, dan terutama digunakan oleh hewan sebagai penyimpanan energi jangka pendek. Molekul-molekul glukosa dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Mereka larut dalam air, tetapi mudah dipecah oleh sistem pencernaan hewan. Sumber makanan yang paling umum untuk polisakarida ini adalah jagung, kentang, roti, beras, dll, dan mereka membentuk sekitar sepertiga dari diet rata-rata orang itu.

 

Glikogen

Polisakarida penyimpanan lain yang dibuat terutama oleh glukosa adalah glikogen digunakan sebagai sumber energi dengan berbagai bentuk kehidupan tumbuhan dan hewan. Glikogen disimpan dalam hati sebagai cadangan energi, dan diubah menjadi glukosa ketika diperlukan. Serupa dengan pati, molekul glukosa dalam glikogen juga dihubungkan dengan ikatan glikosidik ‘α’.

 

 

Arabinoksilan 

Polisakarida ini sebagian besar ditemukan di dinding sel primer dan sekunder tanaman, dan dibentuk oleh kombinasi arabinosa dan xilosa. Molekul-molekul ini terutama melayani peran struktural dalam tanaman. Mereka juga mengandung asam ferulat dan fenolik yang melindungi terhadap infeksi jamur. Dalam diet manusia, mereka terkait dengan fungsi antioksidan dalam tubuh.

Selulosa

Polisakarida struktural ini adalah senyawa molekul organik yang paling umum ditemukan di Bumi, karena membentuk dinding sel di sebagian besar tanaman, memberi mereka struktur dan bentuk. Molekul-molekul organik dapat paling sering ditemukan pada kapas, kayu, dan kertas. Molekul-molekul glukosa dalam selulosa terikat oleh ikatan glikosidik ‘β’, yang berbeda dengan memiliki ikatan hidrogen lebih antara setiap unit glukosa. Hal ini membuat ikatan jauh lebih kuat dibandingkan dengan glikogen atau pati, hal ini menjelaskan mengapa kayu merupakan bahan yang kuat. Selulosa juga bertindak sebagai sumber serat makanan dalam tubuh kita, dan membantu menjaga proses pencernaan. Hal ini ditemukan biasanya dalam segala macam buah-buahan, sayuran, dan kacang-kacangan.

 

Pektin

Hal ini terutama ditemukan dalam barang-barang seperti gandum, kacang tanah, kacang-kacangan, apel, dll, dan di bagian non-kayu dari semua tanaman. Pektin membentuk seperti gel, sumber serat larut, dan membantu meningkatkan durasi berapa lama setiap makanan tetap di perut, membantu seseorang untuk merasa kenyang untuk jangka waktu yang lama. Molekul-molekul ini juga digunakan untuk mensintesis gliserol, asam lemak, dan asam amino. Hal ini digunakan dalam industri pengolahan makanan sebagai agen pembentuk gel, agen penebalan, dan sebagai stabilisator.

PERMASALAHAN

Berdasarkan artikel diatas :

1. Bagaimana cara kita dapat membedakan sakarida reduktor dan non-reduktor ?

2. Ikatan glikosidik dapat terbentuk antara suatu gugus hidroksil manapun pada komponen monosakarida. Jadi, meskipun kedua komponen gula sama (misalnya, glukosa), dapat terjadi kombinasi ikatan yang beragam baik secara lokasi (regiochemistry) dan ruang (stereokimia, seperti alfa- atau beta-) sehingga dihasilkan disakarida yang merupakan diastereoisomer dengan sifat-sifat kimia dan fisika yang berbeda. Apakah factor yang mempengaruhi hal tersebut ?

3. Ikatan glikosidik yang seperti apa sehingga dapat terbentuk polisakarida ?