MONOSAKARIDA

Monosakarida

Fruktosa, salah satu jenis monosakarida.

Monosakarida merupakan karbohidrat dalam bentuk gula sederhana. Sebagaimana disakarida, monosakarida berasa manis, larut air, dan bersifat kristalin. Monosakarida digolongkan berdasarkan jumlah atom karbon yang dikandungnya (triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, dan heptosa) dan gugus aktifnya, yang bisa berupa aldehida atau keton. Ini kemudian bergabung, menjadi misalnya aldoheksosa dan ketotriosa. Selanjutnya, tiap atom karbon yang mengikat gugus hidroksil (kecuali pada kedua ujungnya) bersifat optik aktif, sehingga menghasilkan beberapa karbohidrat yang berlainan meskipun struktur dasarnya sama. Sebagai contoh, galaktosa adalah aldoheksosa, namun memiliki sifat yang berbeda dari glukosa karena atom-atomnya disusun berlainan.

Contoh lainnya:

·         triosa: gliseraldehida dan dihidroksiaseton

·         tetrosa: eritrosa

·         pentosa: liksosa, ribosa, dan deoksiribosa

·         heksosa: idosa, glukosa, fruktosa, dan galaktosa

·         heptosa:

Sifat fisik : Kebanyakan tidak berwarna, padat kristalin (manis).

Struktur : Dengan beberapa pengecualian (misalnya deoksiribosa atau gula amino), monosakarida memiliki rumus kimia umum: (CH₂O)_n. Monosakarida mengandung salah satu dari gugus fungsi keton atau aldehida.

Struktur siklik : Cara umum untuk menampilkan struktur siklik monosakarida adalah dengan menggunakan proyeksi Haworth.

Isomerisme : Biasanya digunakan sistem D,L.

Tatanama : Monosakarida yang mengandung gugus aldehida digolongkan sebagai aldosa, sedangkan yang mengandung gugus keton disebut ketosa.

Reaksi

Monosakarida

Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana. Monosakarida meliputi glukosa, galaktosa, fruktosa, manosa, dan lain-lain.

1.      Glukosa

Glukosa merupakan suatu aldoheksosa, disebut juga dekstrosa karena memutar bidang polarisasi ke kanan. Glukosa merupakan komponen utama gula darah, menyusun 0,065- 0,11% darah kita. Glukosa dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa sangat penting bagi kita karena sel tubuh kita menggunakannya langsung untuk menghasilkan energi. Glukosa dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti pereaksi Tollens sehingga sering disebut sebagai gula pereduksi.

D-glukosa

β-D-glukosa

α-D-glukosa

2.      Galaktosa

Galaktosa merupakan suatu aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan dengan glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa, galaktosa juga merupakan gula pereduksi.

D-galaktosa

β-D-galaktosa

α-D-galaktosa

3.      Fruktosa

Fruktosa adalah suatu heksulosa, disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri. Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat di alam.  Fruktosa merupakan gula termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama glukosa. Fruktosa dapat terbentuk dari hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Sama seperti glukosa, fruktosa adalah suatu gula pereduksi.

(a)

(b)

Struktur fruktosa: (a) struktur terbuka (b) struktur siklis

Monosakarida merupakan sakarida sederhana yang tidak dapat dihidrolisis menjadi satuan terkecil walaupun dalam suasana yang lunak sekalipun. Monosakarida paling sederhana adalah gliseraldehid atau aldotriosa dan isomerinya adalah dihidroksiaseton atau ketotriosa perhatikan Bagan 14.6. Kedua senyawa tersebut merupakan suatu triosa karena mengandung tiga atom karbon. Jadi suatu monosakarida, tidak hanya dapat dibedakan berdasarkan gugus-gugus fungsionalnya melainkan juga dari jumlah atom karbonnya.

Bagan 14.6. Monosakarida sederhana aldotriosa dan ketotriosa

Monosakarida yang paling banyak ditemukan dalam tubuh organisme adalah monosakarida yang dibangun dengan 6 (enam) atom C yang dikenal sebagai Glukosa. Pada molekul ini terdapat lima gugus hidroksil dan satu gugus aldehid yang terikat pada atom karbon. Glukosa memiliki dua isomer yaitu manosa dan Galaktosa, perbedaan antara Glukosa dengan Manosa terletak pada gugus hidroksi pada atom C nomor 2. Demikian pula halnya perbedaan antara Glukosa dan Galaktosa terletak pada gugus hidroksinya, gugus OH disebelah kanan untuk galaktosa sedangkan glukosa terletak disebelah kiri, untuk lebih jelasnya perhatikan Bagan 14.7.

Bagan14.7. Rumus bangun senyawa D-Glukosa, D-Manosa dan D-Galaktosa

Glukosa dengan rumus molekul C6H12O6, adalah monosakarida yang mengandung enam atom karbon. Glukosa merupakan polihidroksi aldehida (memiliki gugus CHO). Lima karbon dan satu oksigennya membentuk siklik yang disebut “cincin piranosa”, bentuk siklik ini paling stabil untuk aldosa beratom karbon enam.

Dalam cincin piranosa, atom karbon mengikat gugus samping hidroksil dan hidrogen kecuali untuk atom C no.5, yang terikat pada gugus CH2OH sebagai atom karbon nomor 6. Struktur cincin ini berada dalam kesetimbangan pada pH 7, struktur D-Glukosa dalam bentuk cincin piranosa ditunjukan pada Gambar 14.8. Selain memiliki isomer, Glukosa juga memiliki enansiomer yaitu isomer cermin terhadap dirinya yaitu D-glukosa dan L-glukosa. Namun kenyataannya yang ditemukan pada organisme, hanya yang dalam bentuk D-isomer. Dalam bentuk rantai lurus kita dapat dengan mudah membedakan Bentuk D atau L konformasi isomer pada karbon nomor 5 atau pada atom C asimetris. Notasi D berasal dari kata Dextro berarti kanan, dan notasi L berarti levo atau kiri, sebagai penanda digunakan gugus hidroksilnya.

Gambar 14.8. Bentuk cincin piranosa senyawa D-Glukosa

Sedangkan pada cincin piranosa juga memiliki dua bentuk yang khas, yaitu posisi dari gugus hidroksil pada atom karbon pertama. Jika gugus hidroksil berposisi di bawah hidrogennya, maka disebut dengan bentuk α (alfa). Demikianpula sebaliknya jika gugus hidroksilnya berposisi di atas hidrogennya, disebut dengan bentuk β (beta), perhatikan Gambar 14.9 dan Gambar 14.10. Glukosa di dalam air akan membentuk keseimbangan dalam dua bentuk, yaitu bentuk α -D–Glukosa dan β -D–Glukosa, dengan komposisi 36 : 64. Proses perubahan dari α -D–Glukosa ke β -D–Glukosa atau sebaliknya disebut dengan disebut mutarotasi.

Gambar 14.9. α–D–Glukosa

Gambar 14.10. β–D–Glukosa

Glukosa merupakan sumber tenaga utama bagi makhluk hidup. Glukosa diserap ke dalam peredaran darah melalui saluran pencernaan. Sebagian glukosa ini kemudian langsung menjadi bahan bakar sel otak, sedangkan yang lainnya menuju hati dan otot, yang menyimpannya sebagai glikogen.

Glikogen merupakan sumber energi cadangan yang akan dikonversi kembali menjadi glukosa pada saat dibutuhkan kembali. Perombakan karbohidrat yang menghasilkan bentuk lain selain glukosa seperti: fruktosa dan galaktosa, akan diangkut ke hati, dandikonversi atau diubah menjadi glukosa. Fruktosa merupakan monosakarida yang memiliki enam atom karbon merupakan isomer dari glukosa, namun memiliki gugus aldehid. Fruktosa terasa lebih manis dari glukosa dan banyak terdapat dalam buahbuahan. Untuk membedakan struktur molekul glukosa dengan fruktosa, dapat mencermati Bagan 14.11.

Bagan 14.11. Fruktosa

Glukosa juga memiliki keunggulan yaitu tidak mudah bereaksi secara nonspesifik dengan gugus amino suatu protein dengan cara mereduksinya. Reaksi ini dikenal dengan glikosilasi yang dapat merusak fungsi berbagai enzim. Hal ini disebabkan karena glukosa berada dalam bentuk isomer siklik yang kurang reaktif. Beberapa dampak glikosilasi protein adalah komplikasi akut seperti diabetes, gagal ginjal, dan kerusakan saraf periferal.

Pada umumnya karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi monosakarida, oligosakarida, serta polisakarida. Monosakarida merupakan suatu molekul yang dapat terdiri dari lima atau enam atom C, sedangkan oligosakarida merupakan polimer dari 2-10 monosakarida, pada pada umumnya polisakarida merupakan polimer yang terdiri lebih dari 10 monomer monosakarida.

Monosakarida merupakan karbohidrat dalam bentuk gula sederhana. Sebagaimana disakarida, monosakarida berasa manis, larut air, dan bersifat kristalin. Monosakarida digolongkan berdasarkan jumlah atom karbon yang dikandungnya (triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, dan heptosa) dan gugus aktifnya, yang bisa berupa aldehida atau keton. Ini kemudian bergabung, menjadi misalnya aldoheksosa dan ketotriosa. Monosakarida, terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yg lebih sederhana.

Selanjutnya, tiap atom karbon yang mengikat gugus hidroksil (kecuali pada kedua ujungnya) bersifat optik aktif, sehingga menghasilkan beberapa karbohidrat yang berlainan meskipun struktur dasarnya sama. Sebagai contoh, galaktosa adalah aldoheksosa, namun memiliki sifat yang berbeda dari glukosa karena atom-atomnya disusun berlainan.

Struktur Monosakarida

Struktur monosakarida ada yang ditulis dalam bentuk rantai lurus, ada pula dalam bentuk cincin. Monosakarida yang memiliki lima atau lebih atom karbonnya biasanya berada dalam struktur cincin, di mana gugus karbonil membentuk ikatan kovalen dengan atom oksigen dari gugus hidroksil pada atom karbon lainnya. Struktur cincin piranosa (turunan dari piran) terbentuk karena aldehida bereaksi dengan alkohol dan membentuk senyawa turunan yang disebut hemiasetal. Reaksi ini terjadi antara atom karbon aldehida no 1 dengan gugus hidroksil bebas pada atom karbon ke-5 sehingga terbentuk struktur cincin bersudut 6. Hanya aldosa yang memiliki 5 atau lebih atom karbon yang dapat membentuk cincin piranosa yang stabil. Ada pula reaksi yang membentuk cincin 5 sudut beranggotakan lima furan yang disebut furanosa. Pada ketoheksosa gugus hidroksil pada atom karbon 5 bereaksi dengan gugus karbonil pada atom karbon 2, membentuk cincin furanosa yang mengandung suatu ikatan hemiaketal. Penggambaran struktur piranosa dan furanosa karbohidrat biasanya dilakukan dengan menggunakan proyeksi Haworth. Pinggir cincin yang dekat dengan pembaca ditulis lebih tebal. Cincin piranosa terdapat dalam dua bentuk yaitu bentuk kapal dan bentuk kursi. Bentuk yang paling umum adalah bentuk kursi karena bentuk ini lebih stabil daripada bentuk kapal.

Tatanama

Tata nama monosakarida tergatung dari gugus fungsional yang dimiliki dan letak gugus hidroksilnya. Monosakarida yang mengandung gugus aldehida digolongkan sebagai aldosa, sedangkan yang mengandung gugus keton disebut ketosa. Monosakarida dengan enam atam C disebut heksosa, misalnya glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Monosakarida yang mempunyai lima atom C disebut pentosa misalnya xilosa, arabinosa, dan ribosa.

Sifat fisik

Monosakarida Kebanyakan tidak berwarna, padat kristalin (manis). Dg beberapa pengecualian (misalnya deoksiribosa atau gula amino), monosakarida memiliki rumus kimia umum: (CH2O)n.

Monosakarida mengandung salah satu dari gugus fungsi keton atau aldehida. Struktur siklik secara umum untuk menampilkan struktur siklik monosakarida adalah dengan menggunakan proyeksi Haworth. Isomerisme Biasanya digunakan sistem D,L. huruf D yang terlihat pada nama gula seperti D-Glukosa merupakan singkatan dari dekstro, dan L dari kata Levo. Biasanya huruf D atau L ditulis didepan nama gula sederhana. Bentuk L merupakan bayangan cermin dari bentuk D. pemberian nama D atau L, berdasarkan penulisan rumus bangun gliseraldehid menurut Fischer.

Beberapa monosakarida penting

Glukosa

Glukosa disebut juga gula anggur karena terdapat dalam buah anggur, gula darah karena terdapat dalam darah atau dekstrosa karena memutarkan bidang polarisasi kekanan. Glukosa merupakan monomer dari polisakarida terpenting yaitu amilum, selulosa dan glikogen. Glukosa merupakan senyawa organik terbanyak. terdapat pada hidrolisis amilum, sukrosa, maltosa, dan laktosa.
Fruktosa

Fruktosa terdapat dalam buah2an, merupakan gula yang paling manis. Bersama2 dengan glukosa merupakan komponen utama dari madu. Larutannya merupakan pemutar kiri sehingga fruktosa disebut juga levulosa.

Ribosa dan 2-deoksiribosa

Ribosa da 2-deoksiribosa adalah gula pentosa yg membentuk RNA dan DNA.

Sifat-sifat monosakarida

1.      semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air.

2.      larutannya bersifat optis aktif.

3.      larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut putaran disebut mutarrotasi.

4.      contoh larutan alfaglukosa yang baru dibuat mempunyai putaran jenis + 113` akhirnya tetap pada + 52,7`.

5.      umumnya disakarida memperlihatkan mutarrotasi, tetapi polisakarida tidak.

6.      semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi.

7.      Reaksi dengan basa dan asam.

Apabila glukosa dilarutkan ke dalam basa encer, beberapa jam kemudian dihasilkan campuran yang terdiri dari fruktosa, manosa, dan sebagian glukosa semula. Sedangkan, dalam basa encer, monosakarida sangat stabil, tetapi jika aldoheksosa dipanaskan dalam asam kuat, akan mengalami dehidrasi dan diperoleh bentuk hidroksimetil furtural. Dalam bentuk yang sama, pentose juga akan berubah menjadi bentuk furtural.

8.      Gula pereduksi

Sebagian karbohidrat bersifat gula pereduksi. Sifat gula pereduksi ini disebabkan adanya gugus aldehida dan gugus keton yang bebas, sehingga dapat mereduksi ion-ion logam. Gugus aldehida pada aldoheksosa mudah teroksidasi menjadi asam karboksilat dalam pH netral oleh zat pengoksidasi atau enzim. Dalam zat pengoksidasi kuat, gugus aldehida dan gugus alkohol primer akan teroksidasi membentuk asam dikarboksilat atau asam ardalat. Gugus aldehida atau gugus keton monosakarida dapat direduksi secara secara kimia menjadi gula alkohol, misalnya D-sorbito yang berasal dari D-glukosa.

9.      Pembentukan glikosida

Monosakarida dapat membentuk glikosida dan asetal. Jika gugus hidroksil pada sebuah molekul gula bereaksi dengan hidroksil dari hemiasetal atau hemiaketal molekul gula yang lain, maka akan terbentuk glikosida yang disebut disakarida. Ikatan ini dinamakan ikatan glikosida yang berfungsi untuk menghubungkan sejumlah besar unit monosakarida menjadi polisakarida.

10.  Pembentukan ester

Semua monosakarida atau polisakarida dapat terasetilasi oleh asam asetat anhidrida yang berlebihan membentuk O-asetil-α-D-glukosa. Gugus asetil yang berikatan secara ester ini bisa dihidrolisis oleh asam atau basa. Sifat ini sering juga digunakan untuk penentuan struktur karbohidrat. Senyawa ester yang penting dalam dalam metabolisme adalah ester fosfat.

11.  Fenilosazon dan Osazon

Monosakarida dapat bereaksi dengan larutan fenil hidrazin dalam suasana asam pada suhu 100oC, membentuk ozazon. Senyawa ini tidak larut dalam air dan mudah mengkristal. Glukosa, fruktosa, dan manosa akan menghasilkan fenolsazon yang sama, selanjutnya, akan terbentuk asazon yang berwarna, mengkristal secara khas, dan dapat digunakan untuk menentukan jenis karbohidrat.

Identifikasi monosakarida

1.      uji umum utk karbohidrat adalah uji Molisch. bila larutan karbohidrat diberi beberapa tetes larutan alfa-naftol, kemudian H2SO4 pekat secukupnya sehingga terbentuk 2 lapisan cairan, pada bidang batas kedua lapisan itu terbentuk cincin ungu.

2.      gula pereduksi yaitu monosakarida dan disakarida kecuali sukrosa dapat ditunjukkan dg pereaksi Fehling atau Bennedict. Gula pereduksi bereaksi dg pereaksi Fehling atau Benedict menghasilkan endapan merah bata (Cu2O). Selain Pereaksi Benedict dan Fehling, gula pereduksi juga bereaksi positif dg pereaksi Tollens.

3.      reaksi Seliwanoff (khusus menunjukkan adanya fruktosa). Pereaksi seliwanoff terdiri dari serbuk resorsinol + HCl encer. Bila fruktosa diberi pereaksi seliwanoff dan dipanaskan dlm air mendidih selama 10 menit akan terjadi perubahan warna menjadi lebih tua.

O O

║ ║

C H C OH

(CHOH)4 + 2CUO (CHOH)4 + CU2O↓

│ Fehling │ cermin tembaga

CH2OH CH2OH

Glukosa as. Glukonat

GLIKOGENESIS-FERMENTASI-RESPIRASI

Key Word

·         Glikogenesis adalah poses pembentukan glikogen dari glukosa.

·         Glikogenolisis adalah proses penguraian Glikogen menjadi Glukosa

·         Fermentasi adalah Penguraian Glukosa menjadi Senyawa antara ( asam laktat , alkohol) karena penguraian glukosa dalam suasana Anaerob

·         Respirasi adalah sebutan penguraian Glukosa menjadi CO2 dan H2O dalam suasana Aerob

·         Pada metabolisme karbohidrat pada manusia dan hewan secara umum, setelah melalui dinding usus halus sebagian besar monosakarida dibawa oleh aliran darah ke hati.

·         Di dalam hati, monosakarida mengalami sintesis menghasilkan glikogen, oksidasi menjadi CO 2 dan H 2O atau dilepaskan untuk dibawa dengan aliran darah kebagian tubuh yang memerlukannya sebagaimana digambarkan sbb

Gambaran Umum Metabolisme Karbohidrat: Hubungan antara hati, darah dan otot.

·         Sebagian lain monosakarida dibawa langsung ke sel jaringan organ tertentu dan mengalami proses metabolisme lebih lanjut.

·         Karena pengaruh berbagai faktor dan hormon insulinyang dihasilkan oleh kelenjar pankreas, maka hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah.

·         Bila kadar glkosa dalam darah meningkat sebagai akibat naiknya proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat, sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik.

·         Sebaliknya bila kadar glukosa menurun, misalnya akibat latihan olahraga, glikogern diuraikan menjadi glukosa yang selanjutnya mengalami proses katabolisme menghasilkan energi (dalam bentuk energi kimia, ATP) yang dibutuhkan oleh kegiatan olahraga tersebut

·         Kadar glukosa dalam darah merupakan faktor yang sangat penting untuk kelancaran kerja tubuh. Kadar normal glukosa dalam darah adalah 70-90 mg/100 ml.

·         Keadaan dimana kadar glukosa berada di bawah 70mg/100ml disebut hipoglisemia, sedangkan diatas 90mg/100ml disebut hiperglisemia.

·         Hipoglisemia yang ekstrem dapat menghasilkan suatu rentetan reaksi goncangan yang ditunjukkan oleh gejala gemetarnya otot, perasaan lemah badan dan pucatnya warna kulit.

·         Hipoglisemia yang serius dapat menyebabkan kehilangan kesadaran sebagai akibat kekurangan glukosa dalam otak yang diperlukan untuk pembentukan energi, sehingga pada akhirnya dapat menyebabkan kematian.

·         Kadar glukosa yang tinggi merangsang pembentukan glikogen dari glukosa, sintesis asam lemak dan kolesterol dari glukosa. Kadar glukosa antara 140 dan 170 mg/100 ml disebut kadar ambang ginjal, karena pada kadar ini glukosa diekskresi dalam kemih melalui ginjal.

·         Gejala ini disebut glukosuria yaitu keadaan ketidakmampuan ginjal untuk menyerap kembali glukosa yang telah mengalami filtrasi melalui sel tubuh.

·         Kadar glukosa dalam darah diatur oleh beberapa hormon. Insulin dihasilkan oleh kelenjar pankreas menurunkan kadar glukosa dengan menaikkan pembentukan glikogen dari glukosa.

·         Adrenalin (epineprin) yang juga dihasilkan oleh pankreas, dan glukagon berperan dalam menaikkan kadar glukosa dalam darah. Semua faktor ini bekerjasama secara terkoordinasi mempertahankan kadar glukosa tetap normal untuk menunjang berlangsungnya proses metabolisme secara optimum.

Proses pembentukan glikogen ringkasnya sebagai berikut :

1.      Tahap pertama adalah pembentukan glukosa-6-fosfat dari glukosa, dengan bantuan enzim glukokinase dan mendapat tambahan energi dari ATP dan fosfat.

2.      Glukosa-6-fosfat dengan enzim glukomutase menjadi glukosa-1-fosfat.

3.      Glukosa-1-fosfat bereaksi dengan UTP (Uridin Tri Phospat) dikatalisis oleh uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa) dan pirofosfat (PPi).

4.      Tahap terakhir terjadi kondensasi antara UDP-glukosa dengan glukosa nomor satu dalam rantai glikogen primer menghasilkan rantai glikogen baru dengan tambahan satu unit glukosa.

·         Glukosa 6-fosfat dan glukosa 1-fosfat merupakan senyawa antara dalam proses glikogenesis atau pembentukan glikogen dari glukosa.

·         Proses kebalikannya, penguraian glikogen menjadi glukosa yang disebut glikogenolisis juga melibatkan terjadinya kedua senyawa antara tersebut tetapi dengan jalur yang berbeda seperti digambarkan pada Gambar dibawah.

·         Senyawa antara UDP-glukosa (Glukosa Uridin Difosfat) terjadi pada jalur pembentukan tetapi tidak pada jalur penguraian glikogen. Demikian pula enzim yang berperan dalam kedua jalur tersebut juga berbeda.

Gambar Glikogenesis

·         Gugus fosfat dan energi yang diperlukan dalam reaksi pembentukan glukosa 6-fosfat dsari glukosa diberikan oleh ATP yang berperan sebagai senyawa kimia berenergi tinggi.

·         Sedang enzim yang mengkatalisnya adalah glukokinase. Selanjutnya, dengan fosfoglukomutase, glukosa 6-fosfat mengalami reaksi isomerasi menjadi glukosa 1-fosfat

Gambar Pembentukan Uridin Di Phosphat Glucosa

·         Glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin tri fosfat (UTP) dikatalis oleh glukosa 1-fosfat uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa)dan pirofosfat (PPi).

·         Mekanisme reaksi glikogenesis juga merupakan jalur metabolisme umum untuk biosintesis disakarida dan polisakarida.

·         Dalam berbagai tumbuhan seperti tanaman tebu, disakarida sukrosa dihasilkan dari glukosa dan fruktosa melalui mekanisme biosintesis tersebut.

·         Dalam hal ini UDP-glukosa abereaksi dengan fruktosa 6-fosfat, dikatalis oleh sukrosa fosfat sintase, membentuk sukrosa 6-fosfat yang kemudian dengan enzim sukrosa fosfatase dihidrolisis menjadi sukrosa.

Glikogenolisis

Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat. Berbeda dengan reaksi pembentukan glikogen, reaksi ini tidak melibatkan UDP-glukosa, dan enzimnya adalah glikogen fosforilase. Selanjutnya glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi kebalikannya (glikogenesis) yaitu fosfoglukomutase.

Tahap reaksi berikutnya adalah pembentukan glukosa dari glukosa 6-fosfat. Berbeda dengan reaksi kebalikannya dengan glukokinase, dalam reaksi ini enzim lain, glukosa 6-fosfatase, melepaskan gugus fosfat sehigga terbentuk glukosa. Reaksi ini tidak menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat.

Glukosa yang terbentuk inilah nantinya akan digunakan oleh sel untuk respirasi sehingga menghasilkan energy , yang energy itu terekam / tersimpan dalam bentuk ATP

Istilah yang berhubungan dengan metabolisme penguraian glukosa Dibagi menjadi dua :

1.      Fermentasi ( Respirasi Anaerob)

2.      Respirasi Aerob

Fermentasi atau peragian adalah proses penguraian senyawa kimia glukosa tanpa oksigen melalui proses Glikolisis yang menghasilkan asam Piruvat , namun tidak berlanjut dengan siklus krebs dan transport Elektron karena suasana reaksi tanpa oksigen.

Asam Piruvat kemudian akan diproses tanpa oksigen menjadi Asam piruvat ( Fermentasi Asam Piruvat ) atau Asam Piruvat menjadi Asetal dehide kemudian Alkohol dalam Fermentasi Alkohol

Fermentasi menghasilkan gas CO2. Dalam Fermentasi Alkohol.

Respirasi aerob adalah proses reaksi kimia yang terjadi apabila sel menyerap O2, menghasilkan CO2 dan H2O.

Respirasi dalam arti yang lebih khusus adalah prosesproses penguraian glukosa dengan menggunakan O2, menghasilkan CO2, H2O, dan energi (dalam bentuk energy kimia, ATP)

Proses Respirasi yang berjalan secara Aerob meliputi 3 langkah yaitu

1.      Glikosis,

2.      Daur Krebs : Dekarbosilasi Oksidatif dan Siklus Krebs

3.      Sistem Transport electron (Fosforilasi Oksidatif)

·         Glukosa adalah unit terkecil dari Karbohidrat

·         Karbohidrat adalah senyawa yang tersusun atas unsur-unsur C, H, dan O.

·         Karbohidrat setelah dicerna di usus, akan diserap oleh dinding usus halus dalam bentuk monosakarida

·         Monosakarida dibawa oleh aliran darah sebagian besar menuju hati, dan sebagian lainnya dibawa ke sel jaringan tertentu, dan mengalami proses metabolisme lebih lanjut.

·         Di dalam hati, monosakarida mengalami proses sintesis menghasilkan glikogen, dioksidasi menjadi CO2 dan H2O, atau dilepaskan untuk dibawa oleh aliran darah ke bagian tubuh yang memerlukan.

·         Hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah atas bantuan hormon insulin yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas.

·         Kenaikan proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat menyebabkan glukosa dalam darah meningkat, sehingga sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik.

·         Sebaliknya, jika banyak kegiatan maka banyak energi untuk kontraksi otot sehingga kadar glukosa dalam darah menurun

·         Dalam hal ini, glikogen akan diuraikan menjadi glukosa yang selanjutnya mengalami katabolisme menghasilkan energi (dalam bentuk energi kimia, ATP).

·         Faktor yang penting dalam kelancaran kerja tubuh adalah kadar glukosa dalam darah.

·         Kadar glukosa di bawah 70 mg/100 ml disebut hipoglisemia.

·         Adapun di atas 90 mg/100 ml disebut hiperglisemia.

·         Hipoglisemia yang serius dapat berakibat kekurangan glukosa dalam otak sehingga menyebabkan hilangnya kesadaran (pingsan).

·         Hiperglisemia merangsang terjadinya gejala glukosuria, yaitu ketidakmampuan ginjal untuk menyerap kembali glukosa yang telah mengalami filtrasi melalui sel tubuh.

Hormon yang mengatur kadar gula dalam darah, yaitu:

1.      Hormon insulin, dihasilkan oleh pankreas, berfungsi menurunkan kadar glukosa dalam darah;

2.      hormon adrenalin, dihasilkan oleh korteks

Untuk memahami proses penyederhanaan Glukosa dalam Glikolisis, Dekarbolsilasi Oksidatif , Siklus krebs dan STE(Fosforilasi oksidatif) secara skematis akan diuraikan disini OK

GLIKOLISIS

Proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat. Juga disebut jalur metabolisme Emden-Meyergoff dan sering diartikan pula sebagai penguraian glukosa menjadi piruvat. Proses ini terjadi dalam sitoplasma. Glikolisis anaerob: proses penguraian karbohidrat menjadi laktat melalui piruvat tanpa melibatkan oksigen.

Proses penguraian glukosa menjadi CO 2 dan air seperti juga semua proses oksidasi. Energi yang dihasilkan dari proses penguraian glukosa ini adalah 690 kilo-kalori (kkal).

Jumlah energi ini sebenarnya jauh lebih besar daripada jumlah energi yang dapat disimpan secara sangkil dalam bentuk energi kimia ATP yang dihasilkan dalam proses penguraian tersebut.

Dengan adanya oksigen (dalam suasana aerob), glikolisis menghasilkan piruvat, atau tanpa oksigen (glikolisis anaerob) menghasilkan laktat. Glikolisis menghasilkan dua senyawa karbohidrat beratom tiga dari satu senyawa beratom enam; pada proses ini terjadi sintesis ATP dari ADP + Pi. Gambar 13 me-nunjukkan proses glikolisis secara keselurhan.

Seperti halnya reaksi dengan glukokinase (reaksi tahap pertama) dan fosfofruktokinase (reaksi tahap ketiga), reaksi dengan piruvat kinase ini juga merupakan reaksi yang tidak reversibel, sehingga merupakan salah satu tahap reaksi pendorong glikolisis.

·         Reaksi kebalikannya yang merupakan reaksi tahap pertama glukoneogenesis merupakan suatu reaksi yang kompleksyang melibatkan beberapa enzim dan organel sel yaitu mitokondrion, yang diperlukan untuk terlebih dahulu mengubah piruvat menjadi malat sebelum terbentuknya fosfoenol piruvat.

·         Pada jalan metabolisme ini, piruvat diangkut kedalam mitokondria dengan cara pengangkutan aktif melalui membran mitokondrion. Selanjutnya piruvat bereaksi dengan CO 2 menghasilkan asam oksalasetat.

·         Reaksi ini dikatalis oleh piruvat karboksilase (enzim yang terdapat pada mitokondria tetapi tidak terdapat pada sitoplasma), dan memerlukan koenzim biotin dan kofaktor ion maggan, serta ATP sebagai sumber energi.

·         Dalam mekanisme reaksinya, biotin (sebagai gugus biotinil) yang terikat pada gugus lisina dari piruvat karboksilase, menarik CO 2 atau HCO 3 dalam mitokondrion kemudian mengkondensasikan dengan asam piruvat ( dengan bantuan ATP dan Mn -2) menghasilkan asam oksalasetat.

·         Asam oksalasetat kemudian direduksi menjadi asam malat oleh NADH dan dikatalis malat dehidrogenase. Asam malat diangkut keluar mitokondria dengan cara pengangkutan aktif melalui membran mitokondrion yang kemudian dioksidasi kembali menjadi asam oksalasetat oleh NAD + dan malat dehidrogenase yang terdapat dalam sitoplasma.

·         Akhirnya oksalasetat dikarboksilasi dengan CO 2 dan difosforilasi dengan gugus fosfat dari GTP (guanosin trifosfat, sebagai sumber energi yang khas disamping ATP) dan dikatalis oleh fosfoenolpiruvat karboksikinase menghasilkan fosfoenolpiruvat.

·         Dengan demikian untuk mengubah satu molekul piruvat menjadi fosfoenolpiruvat diperlukan energi sebanyak satu ATP plus satu GTP dan melibatkan paling sedikit empat macam enzim.

·         Dibandingkan dengan reaksi kebalikannya, yaitu perubahan sat molekul fosfoenol piruvat menjadi piruvat, dihasilkan satu ATP dan melibatkan satu macam enzim saja.

·         Dilihat dari keseluruhan, glikolisis terbagi menjadi dua bagian. Bagian pertama meliputi tahap reaksi enzim yang memerlukan ATP, yaitu tahap reaksi dari glukosa sampai dengan pembentukan fruktosa 6-fosfat., yang menggunaka dua molekul ATP tiap satu molekul glukosa yang dioksidasi. Bagian kedua meliputi tahap reaksi yang menghasilkan energi (ATP dan NADH) yaitu dari gliseraldehide 3-fosfat sampai dengan piruvat. Dari bagian kedua ini dihasilkan dua molekul NADH dan empat molekul ATP untuk tiap molekul glukosa yang dioksidasi (atau untuk dua molekul gliseraldehid 3-fosfat yang dioksidasi). Karena satu molekul NADH yang masuk rantai pengangkutan elektron dapat menghasilkan tiga molekul ATP, maka tahap reaksi bagian kedua ini menghasilkan 10 molekul ATP. Dengan demikian, keseluruhan proses glikolisis menghasilkan 10-2 = 8 molekul ATP untuk tiap molekul glukosa yang dioksidasi.

·         Sebaliknya, untuk mensintesis satu molekul glukosa dari dua molekul piruvat dalam proses glukoneogenesis diperlukan energi dari 4 molekul ATP, 2 GTP (sebanding dengan 2 ATP) dan 2 NADH (= 6 ATP) atau sebanding dengan 12 molekul ATP.

Sebuah karbohidrat adalah senyawa organik dengan rumus umum Cm (H2O) n, yaitu hanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen, yang terakhir dua atom rasio 2:1. Karbohidrat dapat dipandang sebagai hydrates karbon, maka nama mereka.

Istilah ini paling sering digunakan dalam biokimia, di mana itu adalah sinonim dari Saccharide. Ketika berbicara tentang saccharides, karbohidrat yang dibagi menjadi empat kelompok kimia: monosakarida, disakarida, oligosaccharides, dan polisakarida. Pada umumnya, monosakarida dan disakarida, yang lebih kecil (berat molekul rendah) karbohidrat, yang sering disebut sebagai gula. Kata Saccharide berasal dari kata Yunani σάκχαρον (sákcharon), yang berarti “gula”. Meskipun nomenklatur ilmiah adalah karbohidrat kompleks, nama-nama dari monosakarida dan disakarida sangat sering berakhir dengan akhiran-Ose. Misalnya, gula darah adalah monosakarida glukosa, gula meja adalah disakarida sukrosa, dan gula susu adalah disakarida laktosa (lihat gambar).

Laktosa adalah disakarida yang ditemukan dalam susu. Terdiri dari sebuah molekul D-galaktosa dan D-molekul terikat oleh glukosa-1-4 glikosidik linkage.

Karbohidrat melakukan banyak peran dalam makhluk hidup. Polisakarida berfungsi untuk penyimpanan energi (misalnya, pati dan glikogen) dan sebagai komponen struktural (misalnya, selulosa pada tanaman dan kitin di arthropoda). 5-karbon ribosa monosakarida merupakan komponen penting dari koenzim (misalnya, ATP, Fad, dan NAD) dan tulang punggung yang dikenal sebagai molekul genetik RNA. Deoksiribosa terkait adalah komponen DNA. Saccharides dan turunannya termasuk banyak biomolekul penting lainnya yang memainkan peran kunci dalam sistem kekebalan, pembuahan, patogenesis, pembekuan darah, dan pembangunan. Dalam ilmu makanan dan dalam banyak konteks informal, istilah karbohidrat sering berarti setiap makanan yang sangat kaya pati (seperti sereal, roti dan pasta) atau gula (seperti permen, selai dan makanan penutup).

Struktur

Sebelumnya nama “karbohidrat” digunakan dalam kimia untuk senyawa dengan rumus Cm (H2O) n. Mengikuti definisi ini, beberapa ahli kimia formaldehida CH2O dianggap menjadi karbohidrat sederhana, [3] sedangkan yang lain menyatakan bahwa judul untuk glycolaldehyde . Dewasa ini, istilah umumnya dipahami dalam pengertian biokimia, termasuk senyawa dengan hanya satu atau dua karbon.

Saccharides alami umumnya terbuat dari karbohidrat sederhana disebut monosakarida dengan rumus umum (CH2O) n di mana n adalah tiga atau lebih. Tipikal monosakarida memiliki struktur H-(CHOH) x (C = O) – (CHOH) yh, yaitu aldehida atau keton dengan banyak kelompok hidroksil menambahkan, biasanya satu pada setiap atom karbon yang bukan merupakan bagian dari aldehida atau kelompok fungsional keton. Contoh monosakarida adalah glukosa, fruktosa, dan gliseraldehida. Namun, beberapa bahan biologi biasa disebut “monosakarida” tidak sesuai dengan rumus ini (misalnya, asam uronic dan deoxy-gula seperti fucose), dan ada banyak bahan kimia yang tidak sesuai dengan rumus ini tetapi tidak dianggap sebagai monosakarida (misalnya , formaldehida CH2O dan inositol (CH2O) 6). Rantai terbuka bentuk monosakarida sering berdampingan dengan bentuk cincin yang tertutup di mana oksigen dari gugus karbonil C = O digantikan oleh internal-O-jembatan.

Monosakarida dapat dihubungkan bersama-sama ke dalam apa yang disebut polisakarida (atau oligosaccharides) dalam berbagai cara yang besar. Banyak karbohidrat mengandung satu atau lebih diubah monosakarida unit yang telah memiliki satu atau lebih kelompok diganti atau dihapus. Sebagai contoh, deoksiribosa, komponen DNA, adalah versi modifikasi dari ribosa; kitin terdiri dari unit mengulang N-asetilglukosamin, nitrogen bentuk yang mengandung glukosa.

Monosakarida

Monosakarida adalah karbohidrat sederhana dalam bahwa mereka tidak dapat dihidrolisis karbohidrat yang lebih kecil. Mereka aldehida atau keton dengan dua atau lebih kelompok hidroksil. Rumus kimia umum yang belum diubah monosakarida adalah (C • H2O) n, secara harfiah sebuah “hidrat karbon.” Monosakarida penting molekul bahan bakar serta blok bangunan untuk asam nukleat. Monosakarida yang terkecil, yang n = 3, adalah dihydroxyacetone dan D-dan L-gliseraldehida.

Klasifikasi Monosakarida

Monosakarida digolongkan berdasarkan tiga karakteristik yang berbeda: penempatan dari grup karbonil, jumlah atom karbon yang dikandungnya, dan kiral kidal. Jika gugus karbonil adalah sebuah aldehida, yang monosakarida adalah aldosa, jika grup karbonil keton, yang monosakarida adalah ketosa. Monosakarida dengan tiga atom karbon disebut triosa, mereka yang disebut tetroses empat, lima disebut pentosa, enam adalah heksosa, dan sebagainya. Kedua sistem klasifikasi sering digabungkan. Sebagai contoh, glukosa adalah aldohexose (enam-karbon aldehida), ribosa adalah aldopentose (lima-karbon aldehida), dan fruktosa adalah ketohexose (enam-karbon keton).

Masing-masing membawa atom karbon gugus hidroksil (-OH), dengan pengecualian yang pertama dan terakhir karbon, yang asimetris, membuat mereka dua kemungkinan stereocenters dengan konfigurasi masing-masing (R atau S). Karena asimetri ini, sejumlah isomer mungkin ada untuk setiap rumus monosakarida. The aldohexose D-glukosa, misalnya, memiliki rumus (C · H2O) 6, yang semua kecuali dua dari enam karbon atom stereogenik, membuat D-glukosa satu dari 24 = 16 kemungkinan stereoisomer. Dalam kasus gliseraldehida, sebuah aldotriose, ada satu kemungkinan sepasang stereoisomer, yaitu enantiomer dan epimer. 1,3-dihydroxyacetone, yang ketosa sesuai dengan aldosa gliseraldehida, adalah molekul simetris tanpa stereocenters). Penugasan dari D atau L adalah dibuat sesuai dengan orientasi karbon asimetrik terjauh dari gugus karbonil: dalam proyeksi Fischer standar jika grup hidroksil di sebelah kanan adalah molekul gula D, selain itu adalah L gula. “D-” dan “L-” awalan tidak boleh dikacaukan dengan “d-” atau “l-”, yang menunjukkan arah bahwa pesawat berputar gula cahaya terpolarisasi. Ini penggunaan “d-” dan “l-” tidak lagi diikuti dalam kimia karbohidrat.

                     

                    

D-glukosa adalah aldohexose dengan formula (C · H2O) 6. Atom merah menyorot kelompok aldehida, dan atom biru menyorot pusat asimetrik terjauh dari aldehida; karena ini-OH berada di kanan proyeksi Fischer, ini adalah D gula.

Disakarida

Dua bergabung monosakarida disebut disakarida dan ini adalah polisakarida sederhana. Contohnya termasuk sukrosa dan laktosa. Mereka terdiri dari dua unit monosakarida yang terikat bersama oleh ikatan kovalen yang dikenal sebagai hubungan glikosidik terbentuk melalui reaksi dehidrasi, yang mengakibatkan hilangnya sebuah atom hidrogen dari satu monosakarida dan kelompok hidroksil dari yang lain. Rumus yang belum diubah disakarida adalah C12H22O11. Meskipun ada banyak jenis disakarida, segenggam disakarida sangat terkenal.

Sukrosa, juga dikenal sebagai gula pasir, adalah disakarida yang umum. Ini terdiri dari dua monosakarida: D-glukosa (kiri) dan D-fruktosa (kanan).

Sukrosa, membayangkan ke kanan, adalah yang paling banyak disakarida, dan bentuk utama yang diangkut karbohidrat pada tumbuhan. Ini terdiri dari satu D-molekul glukosa dan satu D-molekul fruktosa. Nama sistematis sukrosa, O-α-D-glucopyranosyl-(1 → 2)-D-fructofuranoside, menunjukkan empat hal:

·         Its monosakarida: glukosa dan fruktosa

·         Cincin mereka jenis: glukosa adalah pyranose, dan fruktosa adalah furanose

·         Bagaimana mereka dihubungkan bersama-sama: oksigen pada karbon nomor 1 (C1) dari α-D-glukosa ini terkait dengan C2 D-fruktosa.

·         The-oside Akhiran menunjukkan bahwa karbon anomeric kedua monosakarida glikosidik berpartisipasi dalam ikatan.

Laktosa, disakarida yang terdiri dari satu D-galaktosa dan satu D molekul-molekul glukosa, terjadi secara alami dalam susu mamalia. Nama sistematis laktosa adalah O-β-D-galactopyranosyl-(1 → 4)-D-glukopiranosa. Terkenal lainnya termasuk disakarida maltosa (dua glucoses D-α terkait-1, 4) dan cellulobiose (dua glucoses D-β terkait-1, 4).

Oligosakarida dan Polysakarida

Oligosaccharides dan polisakarida terdiri dari panjang rantai unit monosakarida diikat bersama oleh glikosidik obligasi. Perbedaan antara keduanya adalah berdasarkan jumlah unit monosakarida hadir dalam rantai. Oligosaccharides biasanya berisi antara tiga dan sepuluh monosakarida unit, dan polisakarida mengandung lebih dari sepuluh monosakarida unit. Definisi mengenai seberapa besar karbohidrat harus jatuh ke setiap kategori bervariasi menurut pendapat pribadi. Contoh disakarida oligosaccharides termasuk disebutkan di atas, trisaccharide raffinose dan tetrasaccharide stachyose.

Oligosaccharides ditemukan sebagai bentuk umum protein posttranslational modifikasi. Posttranslational seperti modifikasi termasuk ABO oligosaccharides Lewis dan bertanggung jawab atas klasifikasi golongan darah dan jaringan yang tidak kompatibel, alpha-Gal hiperakut epitop bertanggung jawab atas penolakan di xenotransplantation, dan O-GlcNAc modifikasi.

Amylose adalah polimer linear glukosa terutama terkait dengan α (1 → 4) obligasi. Dapat dibuat dari beberapa ribu unit glukosa. Ini adalah salah satu dari dua komponen pati, lainnya ialah Amilopektin.

Polisakarida mewakili kelas penting polimer biologis. Fungsi mereka dalam organisme hidup biasanya baik struktur-atau penyimpanan terkait. Pati (glukosa polimer) digunakan sebagai penyimpanan polisakarida pada tumbuhan, ditemukan dalam bentuk baik dan bercabang amylose Amilopektin. Pada hewan, secara struktural-mirip polimer glukosa adalah lebih padat-bercabang glikogen, kadang-kadang disebut “pati hewan ‘. Glikogen’s properti memungkinkan hal itu terjadi dimetabolisme lebih cepat, yang sesuai dengan kehidupan aktif bergerak hewan.

Selulosa dan kitin adalah contoh polisakarida struktural. Selulosa digunakan dalam dinding sel tanaman dan organisme lain, dan diklaim sebagai yang paling berlimpah di bumi molekul organik. [9] ini memiliki banyak kegunaan seperti peranan penting dalam industri kertas dan tekstil, dan digunakan sebagai bahan baku untuk produksi rayon (melalui proses viscose), selulosa asetat, seluloid, dan nitroselulosa. Kitin memiliki struktur yang serupa, namun memiliki sisi yang mengandung nitrogen cabang, meningkatkan kekuatan. Hal ini ditemukan di Artropoda exoskeletons dan di dinding sel dari beberapa jamur. Ini juga memiliki banyak kegunaan, termasuk benang bedah. Polisakarida lain termasuk callose atau Laminarin, chrysolaminarin, xylan, arabinoxylan, Mannan, fucoidan, dan galactomannan.

Karbohidrat dalam Makanan

Makanan tinggi karbohidrat termasuk roti, pasta, kacang-kacangan, kentang, dedak, nasi, dan sereal. Kebanyakan makanan seperti pati tinggi. Karbohidrat adalah sumber yang paling umum energi dalam makhluk hidup. Protein dan lemak komponen-komponen bangunan yang diperlukan untuk jaringan dan sel-sel tubuh, dan juga merupakan sumber energi bagi sebagian besar organisme.

Karbohidrat tidak penting gizi pada manusia: tubuh dapat memperoleh semua energi dari protein dan lemak . Neuron otak dan umumnya tidak dapat membakar lemak untuk energi, tetapi dapat menggunakan glukosa atau keton; tubuh dapat juga mensintesis beberapa glukosa dari beberapa asam amino pada protein dan juga dari tulang punggung dalam trigliserida gliserol. Mengandung karbohidrat 15,8 kilojoule (3.75 kilokalori) dan protein 16,8 kilojoule (4 kilokalori) per gram, sedangkan lemak mengandung 37,8 kilojoule (9 kilokalori) per gram. Dalam kasus protein, ini agak menyesatkan karena hanya sebagian asam amino dapat digunakan untuk bahan bakar. Demikian pula, pada manusia, hanya beberapa karbohidrat yang dapat digunakan untuk bahan bakar, seperti di banyak monosakarida dan beberapa disakarida. Jenis karbohidrat lain dapat digunakan, tetapi hanya dengan bantuan bakteri usus. Ruminansia dan rayap bahkan dapat memproses selulosa, yang dicerna untuk manusia.

Berdasarkan efek terhadap risiko penyakit jantung dan obesitas, Institute of Medicine merekomendasikan bahwa orang dewasa Amerika dan Kanada mendapatkan antara 45-65% dari diet energi dari karbohidrat.  Organisasi Pangan dan Pertanian dan Organisasi Kesehatan Dunia merekomendasikan bahwa nasional bersama-sama pedoman diet menetapkan tujuan dari 55-75% dari total energi dari karbohidrat, tetapi hanya 10% langsung dari gula (istilah mereka untuk karbohidrat sederhana).

Klasifikasi

Untuk tujuan diet, karbohidrat dapat digolongkan sebagai sederhana (monosakarida dan disakarida) atau kompleks (oligosaccharides dan polisakarida). Karbohidrat kompleks Istilah ini pertama kali digunakan di AS Komite Senat Pilih Nutrisi dan Kebutuhan Manusia publikasi Tujuan Diet untuk Amerika Serikat (1977), di mana dinyatakan “buah-buahan, sayuran dan seluruh butir-butir”. Diet pedoman umumnya merekomendasikan bahwa kompleks karbohidrat, dan kaya gizi seperti karbohidrat sederhana seperti buah sumber (glukosa atau fruktosa) dan produk susu (laktosa) membuat sebagian besar konsumsi karbohidrat. Hal ini akan mengecualikan sumber seperti gula sederhana seperti permen dan minuman manis.

USDA Dietary Guidelines for Americans 2005 ditiadakan dengan sederhana / kompleks perbedaan, bukannya merekomendasikan makanan kaya serat dan biji-bijian. Yang glisemik glikemik indeks dan konsep telah dikembangkan untuk makanan ciri perilaku selama pencernaan manusia. Mereka pangkat makanan kaya karbohidrat berdasarkan kecepatan efeknya pada kadar glukosa darah. Indeks insulin yang sama juga, metode klasifikasi yang lebih baru bahwa peringkat makanan berdasarkan pengaruhnya terhadap kadar insulin darah, yang disebabkan oleh glukosa (atau pati) dan beberapa asam amino dalam makanan. Indeks glisemik adalah ukuran dari seberapa cepat glukosa diserap makanan, sedangkan kadar glikemik adalah ukuran dari total diserap glukosa dalam makanan.

Metabolisme Karbohidrat

Metabolisme karbohidrat menunjukkan berbagai proses biokimia bertanggung jawab untuk pembentukan, pemecahan dan interkonversi karbohidrat dalam organisme hidup. Karbohidrat yang paling penting adalah glukosa, gula sederhana (monosakarida) yang dimetabolisme oleh hampir semua organisme yang dikenal. Glukosa dan karbohidrat lain adalah bagian dari berbagai spesies di jalur metabolik: tanaman mensintesis karbohidrat dari gas-gas atmosfer oleh fotosintesis menyimpan energi yang diserap secara internal, sering kali dalam bentuk pati atau lipid. Komponen tanaman dimakan oleh hewan dan jamur, dan digunakan sebagai bahan bakar untuk respirasi selular. Oksidasi satu gram karbohidrat menghasilkan sekitar 4 kkal energi dan dari lipid sekitar 9 kkal. Energi diperoleh dari metabolisme (misalnya, oksidasi glukosa) biasanya disimpan sementara dalam sel dalam bentuk ATP. Organisme respirasi aerobik mampu memetabolisme glukosa dan oksigen untuk melepaskan energi dengan karbon dioksida dan air sebagai produk sampingan.

Karbohidrat adalah seorang atasan jangka pendek bahan bakar untuk organisme karena mereka mudah untuk metabolisme dari lemak atau asam amino yang bagian dari protein yang digunakan untuk bahan bakar. Pada hewan, karbohidrat yang paling penting adalah glukosa; begitu banyak sehingga, bahwa tingkat glukosa digunakan sebagai kontrol utama bagi metabolisme pusat hormon, insulin. Pati, dan selulosa dalam beberapa organisme (misalnya, rayap, ruminansia, dan beberapa bakteri), keduanya menjadi glukosa polimer, yang dibongkar selama pencernaan dan diserap sebagai glukosa. Beberapa karbohidrat sederhana memiliki jalur oksidasi enzimatik sendiri, seperti halnya hanya beberapa dari karbohidrat yang lebih kompleks. The disakarida laktosa, misalnya, memerlukan enzim laktase untuk dilanggar ke dalam komponen monosakarida; banyak hewan kekurangan enzim ini di masa dewasa.

Karbohidrat biasanya tersimpan selama polimer molekul-molekul glukosa dengan ikatan glikosidik dukungan struktural (misalnya kitin, selulosa) atau untuk penyimpanan energi (misalnya glikogen, pati). Namun, afinitas yang kuat dari sebagian besar karbohidrat untuk membuat penyimpanan air dalam jumlah besar karbohidrat tidak efisien karena berat molekul besar dari air solvated karbohidrat kompleks. Dalam kebanyakan organisme, kelebihan karbohidrat secara teratur catabolised untuk membentuk Asetil-KoA, yang merupakan saham feed untuk jalur sintesis asam lemak, asam lemak, trigliserida, dan lemak lain biasanya digunakan untuk jangka panjang penyimpanan energi. Karakter yang hidrofobik lipid membuat mereka yang jauh lebih kompak bentuk penyimpanan energi dari karbohidrat hidrofilik. Namun, hewan, termasuk manusia, kurangnya enzim yang diperlukan mesin dan jadi jangan mensintesis glukosa dari lemak. Cooper, The

Semua karbohidrat berbagi rumus umum sekitar CnH2nOn; glukosa C6H12O6. Kimia monosakarida dapat terikat bersama untuk membentuk disakarida seperti sukrosa dan polisakarida lagi seperti pati dan selulosa.

·         Karbon fiksasi, atau fotosintesis, dimana CO2 yang direduksi menjadi karbohidrat.

·         Glikolisis – metabolisme oksidasi molekul glukosa untuk memperoleh ATP dan piruvat
o piruvat dari glikolisis memasuki siklus Krebs, juga dikenal sebagai Siklus Asam sitrat, dalam organisme aerobik setelah bergerak melalui piruvat dehidrogenase kompleks.

·         The Pentosa fosfat jalur, yang bertindak dalam konversi pentosa dan heksosa ke dalam regenerasi NADPH.

·         Glycogenesis – konversi kelebihan glukosa menjadi glikogen sebagai mekanisme penyimpanan selular; hal ini mencegah penumpukan berlebihan tekanan osmotik di dalam sel.

·         Glikogenolisis – pemecahan glikogen menjadi glukosa, yang menyediakan pasokan untuk glukosa glukosa tergantung pada jaringan.

·         Glukoneogenesis – de novo sintesis molekul glukosa dari senyawa organik sederhana. contoh pada manusia adalah konversi beberapa asam amino dalam protein selular glukosa.

Glucoregulation

Glucoregulation adalah pemeliharaan tingkat mantap glukosa dalam tubuh; itu adalah bagian dari homeostasis, dan begitu menjaga lingkungan internal yang konstan di sekitar sel-sel di dalam tubuh.

Hormon insulin adalah peraturan utama sinyal pada hewan, menyatakan bahwa mekanisme dasar sangat tua dan sangat penting bagi kehidupan binatang. Saat ini, menyebabkan banyak sel-sel jaringan untuk mengambil glukosa dari peredaran, menyebabkan beberapa sel internal untuk menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen, menyebabkan beberapa sel untuk mengambil dan terus lipid, dan dalam banyak kasus selular mengontrol keseimbangan elektrolit dan asam amino pengambilan juga. Ketiadaan mematikan ambilan glukosa ke dalam sel, elektrolit membalikkan penyesuaian, mulai glikogen breakdown dan pelepasan glukosa ke dalam sirkulasi oleh beberapa sel, lipid mulai rilis dari sel-sel penyimpanan lemak, dll Peredaran Darah kadar glukosa yang paling penting sinyal ke sel-sel penghasil insulin, dan ketika mereka terutama disebabkan oleh konsumsi karbohidrat diet, diet mengontrol aspek-aspek utama dari metabolisme melalui insulin. Pada manusia, insulin yang dibuat oleh sel beta di pankreas, lemak disimpan dalam jaringan adiposa sel, dan glikogen adalah baik disimpan dan dilepaskan seperti yang diperlukan oleh sel hati. Terlepas dari tingkat insulin, tidak ada glukosa dilepaskan ke dalam darah dari glikogen internal toko dari sel-sel otot.

Hormon glukagon, di sisi lain, bertindak dalam arah yang berlawanan terhadap insulin, memaksa konversi dari glikogen dalam sel hati menjadi glukosa yang kemudian dimasukkan ke dalam darah, meskipun tidak dari sel-sel otot, karena mereka tidak memiliki kemampuan untuk mengekspor glukosa menjadi darah. Pelepasan glukagon dikendalikan oleh rendahnya kadar glukosa darah. Hormon lain, terutama hormon pertumbuhan, kortisol, dan katekolamin tertentu seperti telah epinepherine tindakan glucoregulatory mirip dengan glukagon.

Katabolisme Karbohidrat

Katabolisme adalah reaksi metabolisme sel-sel mengalami ekstrak energi. Ada dua jalur metabolik utama monosakarida katabolisme: glikolisis dan siklus asam sitrat.
Dalam glikolisis, oligo / polisakarida yang dibelah pertama yang lebih kecil monosakarida oleh enzim yang disebut glycoside hydrolases. Para unit monosakarida kemudian dapat masuk ke dalam monosakarida katabolisme. Dalam beberapa kasus, seperti dengan manusia, tidak semua jenis karbohidrat yang digunakan sebagai enzim pencernaan dan metabolisme yang diperlukan tidak hadir.

Katabolisme karbohidrat adalah pemecahan karbohidrat menjadi unit yang lebih kecil. Karbohidrat harfiah mengalami pembakaran untuk mengambil sejumlah besar energi dalam obligasi mereka. Energi diamankan oleh mitokondria dalam bentuk ATP.

Terdapat berbagai jenis karbohidrat; ini adalah polisakarida (misalnya, pati, Amilopektin, glikogen, selulosa), monosakarida (misalnya, glukosa, galaktosa, fruktosa, ribosa) dan disakarida (misalnya, maltosa, laktosa) yang terletak di antara dengan hanya polimerisasi Saccharide dua unit; ini biasanya ditemukan di dalam hati babi tetapi beberapa pelari elit dapat menginduksi ini melalui prosedur yang dipaksakan kontraksi output (FOC) dan offset fruktosa gratis suplemen (OFF).

Susunan genetik karbohidrat (s) dapat diubah dengan steroid yang menyebabkan hipertrofi otot jika tertelan melihat Gilbert et al., 1984.

Glukosa bereaksi dengan oksigen dalam reaksi redoks berikut, C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O, karbon dioksida dan air merupakan produk limbah dan reaksi kimia eksotermik.
Pemecahan glukosa menjadi energi dalam bentuk molekul ATP merupakan salah satu yang paling penting jalur biokimia yang ditemukan dalam organisme hidup. Respirasi anaerobik adalah jalur metabolik di mana glukosa dipecah tanpa adanya oksigen. Respirasi aerobik adalah jalur dimana glukosa diuraikan dalam kehadiran oksigen.

Glikolisis

Enam-karbon molekul glukosa dipecah menjadi dua tiga-karbon molekul piruvat menghasilkan dua molekul ATP dan dua molekul NADH energi tinggi.

Respirasi anaerob

Tanpa fosforilasi oksidatif, maka molekul NADH tidak dapat dikonversi menjadi ATP. Ketika semua molekul NAD + telah dikonversi menjadi NADH, glikolisis akan berhenti kecuali NAD + adalah dilahirkan kembali oleh fermentasi.

Respirasi aerobik

piruvat oksidasi

Tiga karbon molekul piruvat kehilangan sebuah atom karbon dan menggiring ke dalam siklus asam sitrat oleh koenzim A. siklus asam sitrat (juga dikenal sebagai siklus Krebs)
Gugus asetil yang datang dari piruvat memasuki siklus biokimia ini, melepaskan karbon dioksida, air, dan molekul energi tinggi ATP, NADH, dan FADH2. oksidatif fosforilasi. Energi yang tinggi molekul NADH dan FADH2 diubah menjadi molekul ATP digunakan dalam mitokondria oleh rantai transpor elektron mitokondria.