Karbohidrat, Senyawa Karbon Penting dalam Sistem Kehidupan

Senyawa karbon merupakan senyawa kimia yang tersusun dari beberapa unsur karbon. Karbon merupakan unsur yang memiliki keunikan tersendiri dibandingkan dengan unsur kimia lainnya di alam. Unsur ini mampu membentuk senyawa dalam jumlah yang tidak terbatas. Hal ini karena atom karbon memiliki empat elektron pada kulit terluarnya yang berfungsi untuk membentuk ikatan dengan elektron dari unsur lain. Ikatan yang terjadi jika unsur karbon berikatan dengan unsur lainnya adalah ikatan kovalen.

Kemampuan atom karbon untuk dapat berikatan dengan atom karbon lainnya membuat atom karbon ini memiliki kelebihan untuk dapat membentuk senyawa dengan berbagai struktur. Di antaranya membentuk senyawa berantai panjang atau senyawa siklik. Salah satu senyawa karbon yang merupakan senyawa penting bagi kehidupan manusia adalah senyawa karbohidrat. Senyawa ini sudah dikenal sebagai sumebr energi utama bagi makhluk hidup yang banyak ditemukan dalam padi-padian, gandum, dan biji-bijian.

Macam-macam Senyawa Karbon Karbohidrat

Karbohidrat merupakan senyawa biokimia yang mengandung atom karbon dan mengikat atom oksigen serta hidrogen. Dikarenakan memiliki kerangka atom karbon, maka karbohidrat sering dikenal juga sebagai senyawa organik. Nama karbohidrat sendiri diambil dari rumus molekulnya yaitu karbo dari karbon dan hidrat dari molekul air yang terikat pada atom karbon.

Molekul senyawa karbohidrat terdiri atas satu atau lebih ikatan gula (sakarida). Meskipun rumus umunya terdiri atas atom karbon, hidrogen, dan oksigen saja, beberapa senyawa karbohidrat pun ada yang mengikat unsur-unsur lain.

Berdasarkan ukuran molekulnya, senyawa karbohidrat dibagi menjadi tiga golongan. Di antaranya yaitu monosakarida, disakarida, dan polisakarida.

1. Monosakarida

Monosakarida merupakan kelompok senyawa karbohidrat yang strukturnya paling sederhana. Karbohidrat yang termasuk ke dalam kelompok ini yaitu glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Glukosa merupakan molekul penting dalam proses metabolisme karena merupakan sumber energi bagi manusia. Sedangkan fruktosa dan galaktosa merupakan molekul gula yang rasanya sangat manis.

2. Disakarida

Kelompok senyawa karbohidrat ini merupakan penggabungan dari dua molekul monosakarida. Gula yang termasuk kelompok disakarida ini terdiri dari sukrosa (glukosa dan fruktosa), laktosa (glukosa dan galaktosa), dan maltosa (glukosa dan glukosa). Sukrosa merupakan komponen utama pada gula pasir. Sedangkan laktosa terdapat pada susu dan maltosa terdapat pada biji kecambah.

3. Polisakarida

Senyawa polisakarida merupakan kelopmpok karbohidrat yang tersusun dari rantai-rantai panjang monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Kelompok polisakarida yang sangat penting yaitu pati, glikogen, dan selulosa.

Monosakarida Sebagai Senyawa Karbon Sederhana

Monosakarida atau sering juga disebut sebagai gula sederhana merupakan kelompok senyawa karbohidrat yang ukuran molekul dan bentuk strukturnya paling sederhana. Molekulnya tidak akan dapat dihidrolisis kembali menjadi suatu molekul karbohidrat yang lebih sederhana lagi.

Sebaliknya, beberapa monosakarida dapat digabungkan melalui suatu ikatan untuk membentuk dimer (disakarida). Suatu monosakarida dapat mengandung gugus aldehida (aldosa) contohnya glukosa dan galaktosa ataupun dapat juga mengandung gugus keton (ketosa) seperti pada fruktosa.

Nama-nama monosakarida yang berakhiran –sa dipakai untuk menyatakan bahwa golongan karbohidrat ini merupakan kelompok senyawa pereduksi. Sifat pereduksi ini berasal dari gugus fungi aldehida atau alfa hidroksi keton yang terdapat pada struktur molekulnya.

Apabila terdapat lebih dari tiga atom karbon pada struktur monosakaridanya, maka penamaannya akan diberi awalan yang menunjukkan jumlah atom karbon tersebut. Misalnya awalan tri- untuk tiga karbon dan awalan tetr- untuk menyatakan monosakarida yang mengandung empat karbon.

Glukosa yang merupakan molekul monosakarida paling sederhana sering juga disebut sebagai gula darah karena banyak ditemukan di dalam darah. Senyawa monosakarida ini terkadang disebut juga sebagai dekstrosa karena molekulnya yang selelu memutar bidang polarisasi ke arah kanan.

Glukosa banyak diperoleh dari proses hidrolisis beberapa molekul karbohidrat yang lebih kompleks. Di antaranya berasal dari hidrolisis molekul sukrosa, laktosa, maltosa, dan pati. Glukosa hasil hidrolisis ini banyak dimanfaatkan sebagai sumber energi makhluk hidup.

Selain dipakai langsung sebagai sumber energi, glukosa juga dapat disimpan dalam bentuk glikogen (gula darah). Glikogen merupakan suatu polisakarida yang disimpan sebagai cadangan energi. Apabila suatu organisme membutuhkan energi, maka glikogen tersebut dapat diubah menjadi glukosa.

Selain itu, cadangan gula ini juga dapat diubah menjadi lemak di dalam tubuh sehingga orang yang tidak memakan lemak pun bisa mengalami kegemukan. Beberapa di antaranya juga dapat diubah menjadi protein dan steroid dan sebaliknya, lemak juga protein pun dapat diubah menjadi karbohidrat.

Disakarida Sebagai Dimer dari Senyawa Karbon Sederhana

Disakarida merupakan suatu senyawa karbon karbohidrat yang strukturnya tersusun dari dua molekul monosakarida yang dihubungkan dengan ikatan glikosida. Ikatan ini menghubungkan karbon nomor satu dari suatu monosakarida ke gugus OH dari molekul monosakarida lainnya.

Metode ikatan glikosida yang lazim terbentuk yaitu ikatan dalam posisi alfa atau beta dari karbon pertama monosakarida ke gugus hidroksil keempat pada monosakarida kedua. Penamaan ikatan yang dibentuk bergantung pada stereokimia yang terdapat pada karbon glikosidanya.

Stereokimia yang dibentuk oleh disakarida ini akan menghasilkan sifat kimia dan fisika yang berbeda pula. Perbedaan yang paling utama pada dasarnya yaitu mengenai kesetimbangannya di dalam larutan air. Untuk stereokimia konformasi atau yang strukturnya mirip seperti konformasi kursi, maka strukturnya tidak mengalami perubahan.

Ikatan yang terjadi pada konformasi ini tidak akan mengalami keadaan kesetimbangan dengan anomernya. Sedangkan jika strukturnya mengandung suatu gugus hemiasetal, maka di dalam larutan air gugusnya akan mengalami kesetimbangan dengan anomer lain.

Contoh disakarida yang paling umum adalah maltosa dan banyak ditemukan dalam makanan bayi serta susu bayi. Maltosa merupakan disakarida utama yang diperoleh dari hasil hidrolisis senyawa pati yang merupakan polisakarida.

Contoh disakarida lainnya adalah sukrosa yang merupakan komponen penyusun gula pasir biasa. Sukrosa banyak terdapat pada tanaman tebu dan ditemukan juga terkandung dalam tanaman bit. Walaupun berasal dari dua jenis tanaman yang berbeda, komposisi sukrosa tetaplah sama yaitu terdiri dari fruktosa dan glukosa.

Polisakarida Sebagai Senyawa Karbon Kompleks

Polisakarida merupakan kelompok senyawa karbon jenis karbohidrat yang molekulnya terdiri dari banyak monosakarida. Molekul-molekul monosakarida ini dihubungkan melalui suatu ikatan glukosida. Reaksi hidrolisis dari senyawa polisakarida ini akan menghasilkan beberapa senyawa monosakarida.

Polisakarida memiliki fungsi penting dalam sistem kehidupan makhluk hidup, di antaranya sebagai bahan pembangun (selulosa), bahan makanan (pati dan glikogen), dan sebagai zat yang spesifik (heparin).

Senyawa pati yang merupakan salah satu senyawa polisakarida yang memiliki fungsi sebagai sumber energi makhluk hidup. Struktur molekul pati terdiri dari amilosa dan amilopektin serta banyak terkandung dalam padi, gandum, dan biji-bijian.

Di dalam mulut, pati akan mengalami hidrolisis atau penguraian menjadi maltosa oleh enzim yang terdapat dalam air liur. Hidrolisis pati juga banyak digunakan dalam industri pembuatan etanol yang dibuat dari bahan dasar ragi. Pati di dalam ragi akan dihidrolisis menjadi glukosa dan oleh enzim lain glukosa yang terbentuk akan diubah menjadi etanol.

Contoh senyawa polisakarida lainnya yaitu selulosa dan merupakan senyawa dengan jumlah yang paling banyak di bumi. Selulosa banyak ditemukan pada daun kering, kayu, dan kapas. Di alam, selulosa akan membentuk serat-serat pada dinding sel tumbuhannya.

Struktur molekul selulosa merupakan rantai berupa mikrofibril yang bentuknya seperti tali yang dipelintir. Untuk setiap struktur mikrofibril tersebut dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Struktur molekul tunggalnya sendiri merupakan struktur polimer yang berupa rantai lurus.

Beberapa senyawa karbohidrat yang terdapat di alam memiliki fungsi dan kegunaan tersendiri bagi sistem kehidupan di bumi. Baik itu senyawa karbohidrat sederhana (monosakarida) ataupun senyawa karbohidrat kompleks (polisakarida).

Tidak hanya sebagai sumber energi, senyawa karbohidrat pun dapat digunakan sebagai cadangan makanan dan bahan pembangun. Oleh karena itu, dengan memahami konsep dasar senyawa karbohidrat maka akan diperoleh pemahaman lebih dalam pemanfaatan senyawa karbon ini.