KARBOHIDRAT

Karbohidrat tersebar luas dalam tumbuhan dan hewan. Senyawa ini memiliki peran struktural dan metabolik yang penting. Glukosa adalah karbohidrat terpenting. Kebanyakan karbohidrat dalam makanan diserap ke dalam aliran darah sebagai glukosa, dan gula lain diubah menjadi glukosa di hati. Glukosa adalah bahan bakar metabolik utama pada mamalia (kecuali pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin. Glukosa adalah prekusor untuk sintesis semua karbohidrat lain di tubuh, termasuk glikogen untuk penyimpanan; ribosa dan deoksiribosa dalam asam nukleat; galaktosa dalam laktosa susu, dalam glikolipid, dan sebagai kombinasi dengan protein dalam glikoprotein dan proteoglikan.

Struktur dan fungsi dari karbohidrat yang memiliki makna fisiologis :

·         Monosakarida

Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. Monosakarida ini dapat diklasifikasikan sebagai triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, atau heptosa, bergantung pada jumlah atom karbon; dan sebagai aldosa atau ketosa bergantung agugus aldehida atau keton yang dimiliki senyawa tersebut.

1.       Glukosa, dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Glukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi. Glukosa  merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses metabolisme, glukosa  merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi.

2.       Fruktosa, dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis. Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, C₆H₁₂O₆, namun strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosda merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis.

3.       Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.

4.       Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.

5.       Pentosa, merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi.

·         Disakarida

Disakarida adalah produk kondesasi dua unit monosakarida yang dihubungkan oleh suatu ikatan glikosida. Disakarida yang penting secara fisiologis adalah maltose,sukrosa, dan laktosa.

1.       Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dari keuda macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi. Gula merah yang banayk digunakan di Indonesia dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui proses penyulingan tidak sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran, dan madu.

2.       Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltosa terbentuk pada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan bila benih atau bijian berkecambah dan di dalam usus manusia pada pencernaan pati.

3.       Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua. Mlaktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.

·         Polisakarida

Polisakarida adalah produk kondensasi lebih dari sepuluh unit monosakarida, contohnya pati dan dekstrin yang mungkin merupakan polimer linier atau bercabang. Polisakarida kadang-kadang diklasifikasikan sebagai heksosan atau pentosan, bergantung pada identitas monosakarida pembentuknya. Selain pati dan deksterin, makanan mengadung beragam polisakarida lain yang secara kolektif dinamai polisakarida nonpati; zat ini tidak dicerna oleh enzim manusia, dan merupakan komponen utama serat dalam makanan, contohnya selulosa dari dinding sel tumbuhan (suatu polimer glukosa) dan inulin, yaitu simpanan karbohidrat pada beberapa tumbuhan (suatu polimer fruktosa).

·         Glikokonjugat

Glikokonjugat istilah setara digunakan untuk menamakan molekul  yang mengandung 1 atau lebih rantai karbohidrat terikat secara kovalen pada protein (untuk membentuk glikoprotein atau proteoglikan), atau lipid (untuk membentuk glikolipid).

1.       Glikoprotein

Hampir semua protein plasma pada manusia kecuali albumin adalah glikoprotein. Protein terdapat dalam jaringan dan membran sel. Radikal prostetiknya adalah karbohidrat, yaitu oligosakarida rantai pendek atau rantai panjang. Monomer monosakarida oligosakarida ini dapat berupa manosa, galaktosa, xilosa, arabinosa, N-asetilglukosamin, dan N-asetilgalaktosamin. Hubungan antara oligosakarida dan protein sederhana penysunnya adalah secara kovalen. Hal ini terjadi antara salah satu monosakarida dan salah satu residu asam amino asparagin, treonin, serin, hidroksi prolin, hidroksi lisin dari rantai polipepetida protein sederhana, penyusun glikoprotein tersebut.

Glikoprotein mempunyai banyak peranan dalam tubuh, antara lain sebagai :

Fungsi	Glikoprotein
Molekul struktural	Kolagen
Pelumas dan zat pelindung	Musin
Molekul pengangkut	Transferin, seruloplasmin
Molekul imunologis	Imunoglobulin, antigen histokompatibilitas
Hormon	Chorionic gonadotropin, thyroid stimulating hormon (TSH)
Enzim	Beragam, misalnya fosfatase alkali
Tempat pengenalan-perlekatan sel	Berbagai protein yang terlibat dalam  interaksi antarsel (mis: sperma-oosit), virus-sel, bakteri-sel, dan hormon-sel
Antibeku	Protein plasma tertentu pada ikan air dingin
Berinteraksi dengan karbohidrat spesifik	Lektin, selektin, (lektin perekat sel), antibodi
Reseptor	Berbagai protein yang berperan dalam kerja hormon dan obat
Memengaruhi pelipatan protein tertentu	Kolneksin, kalretikulin
Regulasi perkembangan	Notch dan analognya, protein kunci dalam perkembangan
Hemostasis (dan trombosis)	Glikoproteinspesifik di membran permukaan trombosit

Beberapa fungsi rantai oligosakarida

·         Memodulasi sifat fisitoimia, misalnya kelarutan, kekentalan, muatan, konformasi, denaturasi, dan tempat pengikatan utnuk bakteri dan virus ·         Melindungi dari proteolisis, dari bagian dalam atau luar sel ·         Memengaruhi proses proteolisis protein prekursor menjadi produk yang lebih kecil ·         Terlibat dalam aktivitas biologis misalnya, aktivitas gonadotropin korion manusia (hCG) ·         Memenagruhi inersi ke dalam membran, migrasi intrasel, penyortiran, dan sekresi ·         Memengaruhi perkembangan dan diferensiasi mudigah ·         Mungkin memengaruhi tempat metastasis yang dipilih oleh sel kanker

Glikoprotein dengan kadar heksosaminalebih dari 4% disebut mukoprotein. Beberapa hormon, seperti intertisial stimulating hormon (ICSH), pregnant mares serum gonadotropin (PMSG) dan human chorionic gonadotropin (HCG) merupkan glikoproten.

Proteoglikan juga merupakan suatu glikoprotein. Oligosakarida yang merupakan gugus prostetik protein ini disebut glikoprotein. Glikoprotein tersusun atas unit-unit disakarida berulang yang selalu terdapat glukosamina atau galaktosamina. Pada hidrolisis proteoglikan diperoleh protein sederhana dan glikoaminoglikan penyusunnya.

Gula utama yang ditemukan pada glikoprotein manusia

Gula	Tipe	Singkatan	Gula nukleotida	Keterangan
Galaktosa	Heksosa	Gal	UDP-Gal	Subterminal terhadap NeuAc sering ditemukan pada glikoprotein terkait -N, juga ditemukan diinti trisakarida proteoglikan
Glukosa	Heksosa	Glc	UDP-GLC	Terdapat selama biosintesis glikoprotein -N, tetapi biasanya tidak terdapat dalam glikoprotwein matur. Terdapat di beberapa faktor pembekuan
Manosa	Heksosa	Man	GDP-Man	Gula umum pada glikoprotin terkait -N
Asam N-asetilneuraminat	Asam sialat (9 atom c)	NeuAc	CMP-NeuAc	Sering merupakan gula terminal pada glikoprotein terkait –N dan –O. Asam sialat jenis lain juga ditemukan, tetapi NeuAc adalah spesies utama pada manusia. Gugus asetil juga mungkin terdapat sebagai spesies O-asetil dan N-asetil
Fukosa	Deoksiheksosa	Fuc	GDP-Fuc	Mungkin eksternal di glikoprotein terkait –N dan –O atau internal, yang berkaitan dengan residu GlcNac yang meleka pada Asn pada spesies terkait –N. Mungkin juga terdapat secara internal yang melekat pada OH Ser
N-asetilgalaktosamin	Aminoheksosa	GalNac	UDP-GlcNAc	Terdapat pada glikoprotein terkait –N dan –O
N-asetilglukosamin	Aminoheksosa	GalNac	UDP-GlcNAc	Pada glikoprotein terkait –N, gula melekat pada rantai polipeptida melalui Asn juga ditemukan di tempat lain pada oligosakarida protein ini. Banyak protein nukleus memiliki GlcNAc melekat pada OH Ser atau Thr sebagai gula tunggal
Xilosa	Pentosa	Xyl	UDP-Xyl	Pada banyak proteoglikan, Xyl melekat pada OH Ser. Sebaliknya, Xyl melekat pada dua residu Gal, membentuk suatu trisakarida penghubung. Xyl juga ditemukan di t-PA dan faktor pembekuan tertentu

2.       Proteoglikan

Proteoglikan adalah protein yang mengandung glikosaminoglikan-glikosaminoglikan yang di satuka oleh ikatan kovalen. Telah ditemukan sedikitnya 30 jenis proteoglikan, dan dinamai sindekan, betaglikan, serglisin, perlekan, argeka, versikan, dekorin, biglikan, dan fibromodulin. Distribusi jaringan, sifat protein inti, kandungan glikosaminoglikan, dan fungsi proteoglikan tersebut bervariasi. Protein yang terikat secara kovalen pada glikosaminoglikan dinamai PROTEIN INTI. Protein ini terbulkti sulit untuk diisolasi dan ditentukan karasteristiknya , tetap pemakaian teknologi DNA rekombinan mulai menghasilkan informasi penting tentang struktur protein tersebut. Jumlah karbohidrat dalam suatu proteoglikan biasanya jauh lebih banyak daripada jumlah karbohidrat pada glikoprotein dan mungki membentuk hingga 95% dari beratnya.  Agrekan merupakan suatu proteoglikan khusus tipe utama yang di temukan di tulang rawan. Agrekan berukuran sangat besar (sekitar 2x10³ kDa) dengan sruktur keseluruhannya yang mirip dengan sikat botol. Protein mengandung satu untai panjang asam hialuronat (salah satu tipe GAG) tempat protein penghubung (link protein) melekat secara non-kovalen. Sebaliknya, protein penghubung tersebut berinteraksi secara nonkovalen dengan molekul protein inti tempat menonjolnya rantai GAG lain (dalam hal ini keratan sulfat dan kondroitin sulfat).

Terdapat paling sedikit tujuh glikosaminoglikan (GAG); asam hialuronat,kondroitin sulfat, keratan sulfat 1 dan II, heparin, heparan sulfat, dan dermatan sulfat. GAG adalah suatu polisakarida tidak bercabang yang terbentuk dari disakarida berulang yang salah satu komponennya sselalu merupakan gula amino, (karena itu dinamai GAG), baik D-glukosamin, atau D-galaktosamin. Komponen lain pada disakarida berulang (kecuali pada keratin sulfat) adalah asam uronat, baik asam L-glukuronat (GlcUA) atau 5 epimernya, asam L-iduronat (IdUA). Kecuali asam hialuronat, semua GAG mengandung gugus sulfat, bagai sebagai O-ester atau N-sulfat (pada heparin dan heparan sulfat). Asam hialuronat merupakan pengecualian karena tidak terdapat bukti yang jelas bhwa senyawa ini melekat secara kovalen pada protein, seperti defenisi tentang proteoglikan. Baik GAG maupun proteoglikan terbukti sulit di teliti, sebagian karena kompleksitas kedua molekul tersebut. Walaupun demikian, keduanya adalah komponen utama subtansu dasar (ground subtance); GAG dan proteoglikan memiliki sejumlah peran biologis penting; dan kedua zat tersebut terlibat dalam sejumlah proses penyakit-karena itu, minat terhadap GAG dan proteoglikan meningkat pesat.

3.       Glikolipid (glikosfingolipid)

Glikolipid tersebar luar disetiap jaringan tubuh, terutama di jaringan saraf seperti otak. Senyawa golongan ini terdapat terutama di lapisan luar membran plasma, tempat senyawa iniikut memventuk karbohidrat permukaan sel.

Glikolipid utama yang terdapat di jaringan hewan adalah glikosfingolipid. Golongan ini mengandung seramid dan satu atau lebih gula. Galaktosilseramid adalah glikosfingolipid utama di otak dan jaringan saraf lain, dan jumlahnya relatif sedikit di jaringan lain. Senyawa ini mengandung sejumlah asam lemak C₁₄ khas, misalnya asam serebronar.

Galaktosilseramid diubah menjadi sulfgalktosilseramid (sulfatida) yang terdapat dalam jumlah besar dalam mielin. Glukosilseramid adalah glikosfingolipid sederhana yang paling menonjol di jaringan selain saraf serta juga terdapt di otak dalam jumlah sedikit.

Galsiosida adalah glikosfingolipid kompleks yang berasal dari glukosilseramid ang mengandung satu atau lebih molekul asam sialat. Asam neuraminat adalah asam sialat utama yang terdapat di jaringan manusia. Gangliosida juga terdapoat di jaringan saraf dalam konsentrasi tinggi. Senyawa golongan ini mempunyai fungsi reseptor dan fungsi lain. Gangliosida yang paling sederhana di jaringan adalah G_M3 yang mengandung seramid, satu molekul glukosa, dan satu molekul NeuAc. Dalam tata nama singkat yang digunakan, G mewakili gangliosida; M adalah spesies yang mengandung monosialo; dan subscript 3 adalah angka yang ditentukan berdasrkan migrasi kromatografik G_M1, suatu gangliosida yang lebih kompleks yang berasal dari G_M3, menarik secara biologis karena diketahui merupakan reseptor di usus manusia untuk toksin kolera. Gangliosida lain dapat mengandung satu sampai lima molekul asam sialat, yang menghasilkan di-, trisialo-gangliosida, dst

·         Frukto-oligosakarida (FOS)

Frukto-oligosakarida Berasal dari sayur-sayuran. FOS banyak ditemukan pada bawang merah, asparagus, artichoke, dan juga tomat. Struktur kimianya terdiri dari molekul glukosa yang terikat pada dua, atau tiga, atau empat molekul fruktosa yang masing-masing membentuk kestosa, nystosa, dan fruktosil-nistosa, inilah yang disebut frukto-oligosakarida.

·         Galakto-oligosakarida (GOS)

Merupakan komponen dari susu sapi. GOS didapat dari laktosa melalui proses transgalaktosilasi dengan menggunakan enzim beta-D-galaktosidase. Struktur kimianya terdiri dari molekul glukosa dan galaktosa yang saling berikatan satu sama lain.

·         Inulin

Inulin adalah suatu polisakarida fruktosa (dan karenanya, merupakan fruktosan) yang terdapat dalam ubi dan akar dahlia, artichoke, dan dandelion. Senyawa ini mudah larut dalam air dan digunakan untuk menentukan laju filtrasi glomerulus, tetapi tidak dihidrolisis oleh enzim usus.

·         Dekstrin

Ø  Dekstrin merupakan salah satu produk hasil hidrolisa pati berwarna putih kuning (SII, 1985), hidrolisis pati dapat dilakukan oleh asam atau enzim. Pati akan mengalami proses pemutusan rantai oleh enzim atau asam selama pemanasan menjadi molekul yang lebih kecil. Ada beberapa tingkatan dalam reaksi hidrolisis tersebut, yaitu molekul pati mula-mula pecah menjadi unit rantai glukosa yang lebih pendek (6 – 10 molekul) yang disebut dekstrin. Dekstrin kemudian pecah menjadi maltosa yang selanjutnya dipecah lagi menjadi unit terkecil glukosa (Somaatmadja, 1970).

Ø  Dekstrin adalah karbohidrat yang dibentuk selama hidrolisis pati menjadi gula panas, asam atau enzim (SNI, 1989). Nama lain dekstrin adalah artificial gum, starch gum, tapioca, vegetable gum. Dekstrin mempunyai rumus kimia (C6H10O5)n dan memiliki struktur serta karakteristik intermediate antara pati dan dextrosa.

Ø  Dekstrin merupakan hasil hidrolisis pati yang tidak sempurna. Proses ini juga melibatkan alkali dan oksidator. Pengurangan panjang rantai tersebut akan menyebabkan perubahan sifat dimana pati yang tidak mudah larut dalam air diubah menjadi dekstrin yang mudah larut. Dekstrin bersifat sangat larut dalam air panas atau dingin, dengan viskositas yang relatif rendah. Sifat tersebut mempermudah penggunaan dekstrin apabila digunakan dalam konsentrasi yang cukup tinggi (Lineback dan Inlett,1982) dalam ebookpangan.

Ø  Dekstrin putih dihasilkan dengan pemanasan suhu sedang (79-121oC), mengguanakan katalis asam seperti HCl atau asam asetat dengan karakteristik produk berwarna putih hingga krem. Dekstrin kuning dihasilkan dengan pemanasan suhu tinggi (149-190o C) menggunakan katalis asam dengan karakteristik produk berwarna krem hingga kuning kecoklatan. Dekstrin kuning hasil pemanasan kering (tanpa air) seperti penyangraian dan pemanggangan akan menyebabkan dekstrin terpolimerasi membentuk senyawa coklat yang disebut pirodekstrin (Gaman dan Sherington, 1981) dalam ebookpangan.

Berdasarkan reaksi warnanya dengan yodium, dekstrin dapat diklasifikasikan atas amilodekstrin, eritrodekstrin dan akrodekstrin. Pada tahap awal hidrolisa, akan dihasilkan amilodekstrin yang masih memberikan warna biru bila direaksikan dengan yodium. Bila hidrolisa dilanjutkan akan dihasilkan eritrodekstrin yang akan memberikan warna merah kecoklatan bila direaksikan dengan yodium. Sedangkan pada tahap akhir hidrolisa, akan dihasilkan akrodekstrin yang tidak memberikan warna bila direaksikan dengan yodium (Ebookpangan, 2006).

·         Selulosa

Selulosa merupakan suatu polimer glukosil tidak bercabang, mengandung ikatan, dan unit disakarida berulang adalah selobiosa.

Hampir 50% karbohidrat yang berasal dari tumbuh-tumbuhan adalah selulosa, karena selulosa merupakan bagian yang terpenting dari dinding sel tumbuh-tumbuhan. Selulosa tidak dapat dicerna oleh tubuh manusia, oleh karena tidak ada enzim untuk memecah selulosa. Meskipun tidak dapat dicerna, selulosa berfungsi sebagai sumber serat yang dapat memperbesar volume dari faeses, sehingga akan memperlancar defekasi.

Dahulu serat digunakan sebagai indeks dalam menilai kualitas makanan, makin tinggi kandungan serat dalam makanan maka nilai gizi makanan tersebut dipandang semakin buruk. Akan tetapi pada dasawarsa terakhir ini, para ahli sepakat bahwa serat merupakan komponen penyusun diet manusia yang sangat penting. Tanpa adanya serat, mengakibatkan terjadinya konstipasi (susah buang air besar), haemorrhoid (ambeyen), divertikulosis, kanker pada usus besar, appendicitis, diabetes penyakit jantung koroner dan obesitas.

·         Glikokaliks

Ø  Selubung sel = “Cell coat” = glikokalik

Glikokaliks merupakan pembungkus glikoprotein dan polisakarida yang mengelilingi banyak sel. Pada sel, bakteri glikokaliks membentuk massa serabut yang menonjol keluar sel dan dengan cara demikian sel melekat ke permukaan. Glikokaliks juga melindungi sel dari jejas dan berfungsi dalam pengenalan sel-sel.

Gambaran membran limfosit dgn menggunakan mikroskop elektron

·         Glikoforin

Glikoforin adalah kelompok protein transmembran sel eritrosit. Protein ini melekat ke oligosakarida pada permukaan membran sel sebelah luar dan dengan protein kontraktil (spektrin dan aktin) pada permukaan sitoplasma, beberapa di antaranya membawa antigen darah. Defek pada glikoforin C menyebabkan eliktositosis, sferositosis, dan piropoikilositosis.