Pembentukan Disakarida dan Polisakarida

DISAKARIDA 
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. 
Disakarida dibentuk oleh kombinasi kimia dari dua molekul monosakarida dengan pembebasan satu molekul air. Bentuk disakarida yang umum adalah sukrosa, maltosa, laktosa dan selobiosa. Sukrosa merupakan gabungan dari glukosa dan fruktosa dengan ikatan α (1-5) yang dikenal sebagai gula dalam kehidupan sehari-hari. Sukrosa umumnya terdapat dalam gula tebu, gula bit serta gula mapel. Maltosa merupakan gabungan glukosa dan glukosa dengan ikatan α (1-4). Maltosa terbentuk dari proses hidrolisa pati. Laktosa (gula susu) terbentuk dari gabungan galaktosa dan glukosa dengan ikatan β (1-4). Selubiosa merupaka gabungan dari glukosa dan glukosa dengan ikatan β (1-4). Selubiosa adalah sakarida yang terbentuk dari sesulosa sebagai hasil kerja enzim selulose yang berasal dari mikroorganisme.

Pembentukan disakarida

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. 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.

 

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

Ikatan Glikosida pada Disakarida

Disakarida seperti maltosa, laktosa dan sukrosa terdiri dari dua unit monosakarida yang

terbentuk melalui suatu ikatan yang disebut ikatan glikosida. Ikatan glikosida ini mudah dihidrolisis oleh asam tetapi tidak oleh basa. Oleh karena itu diskarida dapat dihidrolisis dengan mudah dengan memanaskannya dalam larutan asam encer. Bentuk ikatan glikosida lainya terbentuk antara gula dengan atom N (ikatan N-glikosil) yang ditemukan pada seluruh nukleotida.

• Kedua satuan monosakarida dihubungkan melalui “ikatan glikosida” yaitu : hasil reaksi gugus OH pada atom C1 dari monosakarida pertama dengan gugus OH pada monosakarida berikutnya. 
• Ikatan glikosida α atau β dari atom C1 monosakarida petama dengan gugus OH pada atom C4 dari monosakarida berikutnya yang disebut ikatan 1,4-α atau 1,4-β. 
• Ikatan glikosida terbentuk dari gugus hemiasetal dari suatu monosakarida mengikat gugus hidroksi molekul monosakarida lainya. 
• Jadi disakarida adalah suatu asetal yang terbentuk dari dua molekul monosakarida dengan melepaskan satu molekul H₂O.  

Macam-macam Disakarida 
Sukrosa : glukosa + fruktosa 
Laktosa : Glukosa + galaktosa 
Maltosa : glukosa + glukosa

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.

        

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.

                  

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.

 

POLISAKARIDA

Polisakarida adalah senyawa dimana molekul-molekulnya mengandung banyak satuan monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glikosida, mempunyai massa molekul tinggi dan tidak larut dalam air atau hanya membentuk emulsi saja. Hidrolisis lengkap akan mengubah polisakarida menjadi monosakarida (heksosa). Ikatan antara molekul monosakarida yang satu dengan yang lainnya terjadi antara gugus alkohol pada atom C ke-4 molekul yang satu (II) dengan gugus aldehida pada atom C ke -1 molekul monosakarida dengan yang lain.

Polisakarida dibedakan menjadi dua jenis, yaitu polisakarida simpanan dan polisakarida struktural. Polisakarida simpanan berfungsi sebagai materi cadangan yang ketika dibutuhkan akan dihidrolisis untuk memenuhi permintaan gula bagi sel. Sedangkan polisakarida struktural berfungsi sebagai materi penyusun dari suatu sel atau keseluruhan organisme.

Jenis-jenis polisakarida

Polisakarida Simpanan

PATI :

Pati adalah polisakarida simpanan dalam tumbuhan. Monomer-monomer glukosa penyusunnya dihubungkan dengan ikatan α 1-4. Pati mengandung dua jenis polimer glukosa yaitu, α-amilasi (amilosa) dan amilopektin. Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium.Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati.

Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6'-α.

 

Hidrolisis lengkap pati akan menghasilkan D-glukosa. Hidrolisis dengan enzim tertentu akan menghasilkan dextrin dan maltosa.

GLIKOGEN:

Glikogen adalah polisakarida simpanan dalam tubuh hewan.Struktur glikogen mirip dengan amilopektin, namun memiliki lebih banyak percabangan. Manusia dan vertebrata lainnya menyimpan glikogen pada sel hati dan sel otot. Glikogen dalam sel akan dihidrolisis bila terjadi peningkatan permintaan gula dalam tubuh. Hanya saja, energi yang dihasilkan tidak seberapa sehingga tidak dapat diandalkan sebagai sumber energi dalam jangka lama. 

 

DEKSTRAN:
Dekstran adalah polisakarida pada bakteri dan khamir yang terdiri atas poli-D-hlukosa rantai α 1-6, yang memiliki cabang α 1-3 dan beberapa memiliki cabnga α 1-2 atau α 1-4. Plak di permukaan gigi yang disebabkan oleh bakteri diketahui kayak akan dekstran. Dekstran juga telah diproduksi secara kimia menghasilkan dekstran sintetis.
 

Polisakarida struktural

SELULOSA

Selulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dinding sel pelindung seperti batang, dahan, daun dari tumbuh-tumbuhan.Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4’-β-D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa.

 


 

Dalam sistem pencernaan manusia terdapat enzim yang dapat memecahkan ikatan α-glikosida, tetapi tidak terdapat enzim untuk memecahkan ikatan β-glikosida yang terdapat dalam selulosa sehingga manusia tidak dapat mencerna selulosa. Dalam sistem pencernaan hewan herbivora terdapat beberapa bakteri yang memiliki enzim β-glikosida sehingga hewan jenis ini dapat menghidrolisis selulosa. Contoh hewan yang memiliki bakteri tersebut adalah rayap, sehingga dapat menjadikan kayu sebagai makanan utamanya. Selulosa sering digunakan dalam pembuatan plastik. Selulosa nitrat digunakan sebagai bahan peledak, campurannya dengan kamper menghasilkan lapisan film (seluloid).

KITIN

Kitin adalah karbohidrat penyusun eksoskeletonartropoda (serangga, laba-laba, krustase). Kitin terdiri atas monomer glukosa dengan cabang yang mengandung nitrogen. Kitin murni menyerupai kulit, namun akan mengeras ketika dilapisi dengan kalsium karbonat. Kitin juga ditemukan pada dinding sel cendawan. Kitin telah digunakan untuk membuat benang operasi yang kuat dan fleksibel dan akan terurai setelah luka atau sayatan sembuh.

PERMASALAHAN :
1. Mengapa manusia tidak dapat mencerna selulosa?
2. Mengapa sukrosa bukan merupakan gula pereduksi?
3. Jelaskan salah satu peranan perbandingan amilosa dan amilopektin di dalam pati!
4. Apa yang dimaksud dengan intoleransi laktosa? Mengapa hal tersebut dapat terjadi?