Biomolekul adalah senyawa organik yang terdapat di dalam makhluk hidup, Pada umumnya senyawa biomolekul terbentuk dengan jumlah besar, sehingga disebut dengan istilah makromolekul. Senyawa biomolekul yang tergolong makromolekul diantaranya adalah karbohidrat, protein, lipid, dan asam nukleat. Masing-masing senyawa biomolekul mempunyai fungsi tersendiri. Pada materi ini akan dibahas mengenai salah satu senyawa biomolekul yaitu karbohidrat . Karbohidrat terdiri dari monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida. Untuk dapat memperdalam lebih jauh tentang karbohidrat, silahkan Anda pelajari beberapa materi berikut.
Karbohidrat
Karbohidrat merupakan jenis biomolekul yang melimpah ditemukan di alam. Dari segi nama, molekul karbohidrat terdiri dari carbon (C) dan hidrat . Berdasarkan monomer pembentuknya, karbohidrat diklasifikasikan menjadi 3 golongan yaitu monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida.
A. Monosakarida.
Monosakarida merupakan gula paling sederhana, dengan rumus molekul (CH2O)n . Monosakarida terdapat dalam 2 bentuk yaitu Aldosa, dan Ketosa. Monosakarida yang paling umum adalah heksosa, di alam biasa terdapat dalam konformasi D. Berdasarkan jumlah atom karbon, monosakarida dapat dikelompokkan atas triosa (3 atom karbon), tetrosa ( 4 atom karbon), pentosa ( 5 atom karbon), heksosa ( 6 atom karbon), dan heptosa ( 7 atom karbon).
B. Oligosakkarida
Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida yang jumlahnya antara 2 (dua) sampai dengan 8 (delapan) molekul monosakarida. Oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida dan lainnya. Oligosakarida secara eksperimen banyak dihasilkan dari proses hidrolisa polisakarida dan hanya beberapa oligosakarida yang secara alami terdapat di alam. Oligosakarida yang paling banyak digunakan dan terdapat di alam adalah bentuk disakarida seperti maltosa, laktosa dan sukrosa.
Penggabungan satuan monosakarida dengan melalui ikatan glikosida. Ikatan glikosida antara monosakarida pertama dengan monosakarida kedua dan seterusnya akan membentuk glikosida. Dalam proses penggabungan 2 monomer monosakarida tersebut akan membebaskan 1 molekul H2O.
Tiga jenis disakarida penting adalah maltosa, laktosa dan sukrosa.
1). Maltosa
Maltosa apabila dihirolisis akan menghasilkan dua molekul glukosa . Ikatan yang terjadi adalah ikatan atom C1 dari glukosa pertama dengan atom C4 dari glukosa kedua. Ikatan yang terbentuk adalah ikatan 1,4-α glikosidik.
2). Laktosa.
Laktosa disusun oleh molekul galaktosa dan glukosa. Salah satu sumber laktosa adalah air susu binatang yang menyusui dan air susu manusia. Air susu binatang mengandung 4 – 6 % laktosa, sedangkan air susu manusia mengandung 5 – 8 % laktosa. Laktosa dapat dihidrolisi dengan enzim lactase. Senyawa laktosa termasuk gula pereduksi.
3). Sukrosa
Nama lain dari sukrosa adalah gula tebu, gula beet.Dalam perdagangan sukrosa ini disebut dengan gula putih atau gula pasir. Sukrosa disintesis oleh sejumlah besar tumbuhan hijau (fotosintesis). Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi.
Disamping tiga macam senyawa disakarida, juga terdapat senyawa disakarida yang disebut dengan selobiosa. Selebiosa disusun oleh dua molekul glukosa, ikatan yang menghubungkan antara molekul glukosa pertama dengan glukosa kedua dalam bentuk ikatanβ-glukosa, yaitu. ikatan 1,4-β glukosidik. Ikatan 1,4-β glukosidik ini tidak dapat dihidrolisis oleh enzim α-amilase , selobiosa hanya dapat dihidrolisis oleh enzim β-amilase. Makhluk hidup yang memiliki enzim β-amilase pada umumnya hewan pemakan tumbuhan (herbivore), seperti kambing, sapi, kerbau dan lain sebagainya.
C. Polisakarida.
Kebanyakan karbohidrat yang ditemukan di alam terdapat sebagai polisakarida dengan massa molekul tinggi. Polisakarida dapat dihrolisis oleh asam atau enzim yang spesifik menghasilkan monosakarida atau senyawa turunannya. Secara fungsional polisakarida dibagi atas dua kelompok yaitu polisakarida struktural, dan polisakarida nutrient. Polisakarida struktural adalah sellusa yang berfungsi untuk penyokong dinding sel tanaman, seperti chitin yaitu penyusun kulit udang dan kulit kepiting. Polisakarida nutrient meliputi glikogen, pati, dan amilum yang berfungsi sebagaia sumber makanan bagi makhluk hidup.
Secara kimia polisakarida dikelompokkan atas dua jenis yaitu homopolisakarida, dan heteropolisakarida. Homopolisakarida adalah polisakarida yang disusun oleh monomer yang sama, contoh sellulosa yang disusun dari glukosa, pati disusun oleh glukosa, atau glikogen disusun oleh glukosa. Heteropolisakarida adalah polisakarida yang disusun oleh monomer yang berbeda, misalnya asam hialuronat yang merupakan polimer dari senyawa N-asetilglukosamin dengan N-asetilmuramat. Senyawa hialuronat tersebut berfungsi sebagai komponen penyusun dinding sel bakteri.
Beberapa contoh komponen polisakarida adalah sebagai berikut:
1) Pati.
Pati termasuk golongan homopolimer dengan monomernya adalah glukosa. Ikatan glikosida yang terjadi antar glukosa adalah ikatan α-1,4- glikosidik. Pati selalu terdapat dalam sel tumbuhan dalam bentuk granula. Granula dari pati mengandung campuran dari dua polisakarida yang berbeda yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa adalah fraksi dari pati yang dapat larut dalam air panas, amilopektin fraksi tidak larut dalam air panas. Struktur amilosa adalah rantai lurus dengan ikatan α-1,4-glikosidik, sedangkan amilopektin rantainya bercabang.
Pati dapat dihidrolisis secara kimiawi (dengan reagen kimia ) seperti larutan encer asam khlorida (HCl), reaksinya lebih cepat dan serempak, disamping itu pati juga dapat dihirolisis dengan enzim amilase (endoglikosidase) .
2) Glikogen
Polimer dari glukosa dengan struktur yang mirip dengan amilopektin , dengan cabang yang banyak (setiap 8 residu) dan lebih pendek.Terdapat pada hewan sebagai bentuk simpanan karbohidrat ( energi cadangan ). Glikogen disimpan pada tubuh makhluk hidup pada hati dan otot sehingga sering disebut dengan gula hati dan gula otot. Pati dapat larut dalam air. Pada mulanya para ahli berpendapat bahwa glikogen hanya terdapat pada hewan tingkat tinggi termasuk manusia, akan akhir-akhir ini telah dilaporkan bahwa glikogen juga ditemukan pada benih jagung, kapang, dan bakteri. Glikogen dapat disintesa kembali dari glukosa dengan reaksi glikogenesis .
Glikogen dapat dihidrolisis dengan asam atau enzim. Salah satu jenis enzim yang dapat menghidrolisis glikogen adalah enzim fosforilase. Fosforilase akan memutuskan ikatan 1,4- glikosidik antara residu glukosa. Jika pada ikatan tersebut terdapat percabangan, maka enzim fosforilase tidak bekerja, atau tidak mampu meneruskan reaksi hidrolisis. Dalam keadaan seperti ini, diperlukan enzim yang mampu memutuskan ikatan 1,6- glikosidik yaitu enzim amilo-1,6-glukosidase, untuk rantai lurus akan diteruskan oleh enzim 1,4-glukosidase, dan seterusnya. Berikut ini adalah struktur dari glikogen.
3). Sellulosa
Sellulosa merupakan karbohidrat struktural utama pada tumbuhan berkayu dan berserat.Sellulosa dengan polimer D-glukosa linear, ikatan β14. Sellulosa berbentuk seperti fiber / serat lurus dan memanjang. Setiap residu glukosa membentuk pita yang antara satu dangan yang lain saling berputar 180 ° .
Karbohidrat memiliki fungsi fisiologis yang berbeda untuk setiap golongannya, baik itu monosakarida, oligosakarida maupun polisakarida, Beberapa fungsi fisiologis karbohidrat adalah:
1). Cadangan energi..
2).Bagian dari kerangka ribosa pembentuk RNA dan DNA, dalam bentuk gula ribosa dan deoksiribosa.
3).Elemen struktural pada dinding sel tanaman, bakteri & eksoskleleton Arthropoda, dalam bentuk polisakarida.
4).Identitas sel, berikatan dengan protein atau lipid dan berfungsi dalam proses pengenalan antar sel (cell-cell recognition).
D.Reaksi Identifikasi Karbohidrat
1. Uji Molisch.
Untuk mengetahui apakah zat tersebut merupakan karbohidrat atau tidak, dilakukan dengan menggunakan reagen Molisch. Sampel positif karbohidrat jika ditandai dengan munculnya warna ungu berbentuk cincin.
2. Uji Fehling (Gula pereduksi)
Mengidentifikasi karbohidrat dari golongan aldosa atau ketosa. Karbohidrat golongan ketosa akan menghasilkan warna merah bata jika ditambahkan reagen Fehling.
3. Uji Bennedic
Mengidentifikasi karbohidrat dari golongan aldosa atau ketosa. Golongan ketosa akan menghasilkan endapan merah bata jika ditambahkan dengan reagen Bennedict.
4. Uji Tollens
Mengidentifikasi karbohidrat dari golongan aldosa dan ketosa. Jika zat ditambahkan dengan reagen Tollens, maka akan terbentuk endapan cermin perak, berarti zat tersebut mengandung aldosa, sedangkan dengan ketosa tidak bereaksi.
6. Uji Iodin.
Uji Iodin dilakukan untuk mengidentifikasi adanya amilum, sellulosa, dan glikogen dalam sampel. Jika sampel ditetesi dengan reagen iodin, mengasilkan warna biru-ungu sampel mengandung amilum, warna coklat sampel mengandung glikogen, dan jiak berwarna merah sampel mengandung glikogen.
