DISAKARIDA DAN POLISAKARIDA

Disakarida

    Disakarida (juga disebut gula ganda atau biose adalah gula yang terbentuk ketika dua monosakarida (gula sederhana) bergabung dengan hubungan glikosidik. Seperti monosakarida, disakarida larut dalam air. Tiga contoh umum adalah sukrosa, laktosa, dan maltosa.

         Disakarida adalah salah satu dari empat kelompok kimia karbohidrat (monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida). Jenis disakarida yang paling umum — sukrosa, laktosa, dan maltosa — memiliki dua belas atom karbon, dengan rumus umum C12H22O11. Perbedaan dalam disakarida ini disebabkan oleh pengaturan atom di dalam molekul. 

    Penggabungan gula sederhana ke dalam gula ganda terjadi oleh reaksi kondensasi, yang melibatkan penghilangan molekul air dari kelompok-kelompok fungsional saja. Memisahkan gula ganda menjadi dua gula sederhana dicapai dengan hidrolisis dengan bantuan sejenis enzim yang disebut disakarida. Saat membangun gula yang lebih besar mengeluarkan molekul air, memecahnya mengkonsumsi molekul air. Reaksi-reaksi ini sangat penting dalam metabolisme. Setiap disakarida dipecah dengan bantuan disakarida yang sesuai (sucrase, laktase, dan maltase).

Klasifikasi

Ada dua kelas disakarida yang berbeda secara fungsional:

• Mengurangi disakarida, di mana satu monosakarida, gula pereduksi dari pasangan, masih memiliki unit hemiacetal bebas yang dapat berfungsi sebagai kelompok aldehida pereduksi; selobiosa dan maltosa adalah contoh mengurangi disakarida, masing-masing dengan satu unit hemiasetal, yang lain ditempati oleh ikatan glikosidik, yang mencegahnya bertindak sebagai agen pereduksi.
• Disakarida non-reduksi, di mana ikatan monosakarida komponen melalui hubungan asetal antara pusat anomali mereka. Hal ini tidak menyebabkan monosakarida ditinggalkan dengan unit hemiasetal yang bebas bertindak sebagai agen pereduksi. Sukrosa dan trehalose adalah contoh dari disakarida yang tidak mereduksi karena ikatan glikosidnya berada di antara atom karbon hemiacetal masing-masing. Reaktivitas kimia berkurang dari gula non-pereduksi dibandingkan dengan gula pereduksi, dapat menjadi keuntungan di mana stabilitas dalam penyimpanan adalah penting.

Pembentukan

Pembentukan molekul disakarida dari dua molekul monosakarida berlangsung dengan memindahkan radikal hidroksil dari satu molekul dan inti hidrogen (proton) dari yang lain, sehingga ikatan yang sekarang kosong pada monosakarida bergabung dengan dua monomer bersama. Obligasi kosong pada radikal hidroksil dan proton bersatu pada gilirannya, membentuk molekul air, yang kemudian menjadi bebas. Karena penghilangan molekul air dari produk, istilah kenyamanan untuk proses semacam itu adalah "reaksi dehidrasi" (juga "reaksi kondensasi" atau "sintesis dehidrasi"). Sebagai contoh, gula susu (laktosa) adalah disakarida yang dibuat oleh kondensasi satu molekul dari masing-masing monosakarida glukosa dan galaktosa, sedangkan sukrosa disakarida dalam gula tebu dan gula bit, adalah produk kondensasi glukosa dan fruktosa. Maltose, disakarida umum lainnya, terkondensasi dari dua molekul glukosa. [6]

Reaksi dehidrasi yang mengikat monosakarida menjadi disakarida (dan juga ikatan monosakarida menjadi polisakarida yang lebih kompleks) membentuk apa yang disebut ikatan glikosidik. [7]

Properties

Ikatan glikosidik dapat terbentuk antara setiap gugus hidroksil pada komponen monosakarida. Jadi, bahkan jika kedua komponen gula itu sama (misalnya, glukosa), kombinasi ikatan yang berbeda (regiochemistry) dan stereokimia (alfa- atau beta-) menghasilkan disakarida yang diastereoisomer dengan sifat kimia dan fisik yang berbeda.

Tergantung pada konstituen monosakarida, disakarida kadang kristalin, kadang larut dalam air, dan terkadang terasa manis dan lengket.

Disakarida umum

Disakarida	Unit 1	Unit 2	Ikatan
Sukrosa ("gula pasir", "gula tebu", atau sakarosa)	glukosa	fruktosa	α(1→2)β
Laktulosa	galaktosa	fruktosa	β(1→4)
Laktosa ("gula susu")	galaktosa	glukosa	β(1→4)
Maltosa	glukosa	glukosa	α(1→4)
Trehalosa	glukosa	glukosa	α(1→1)α
Selobiosa	glukosa	glukosa	β(1→4)

Maltosa merupakan hasil hidrolisis dari polisakarida tepung, sedangkan selobiosa dari polisakarida  selulosa.

Disakarida yang kurang umum dikenal antara lain:

Disakarida	Gugus	Ikatan
Kojibiosa	dua monomer glukosa	α(1→2) [8]
Nigerosa	dua monomer glukosa	α(1→3)
Isomaltosa	dua monomer glukosa	α(1→6)
β,β-Trehalosa	dua monomer glukosa	β(1→1)β
α,β-Trehalosa	dua monomer glukosa	α(1→1)β[9]
Sophorosa	dua monomer glukosa	β(1→2)
Laminaribiosa	dua monomer glukosa	β(1→3)
Gentiobiosa	dua monomer glukosa	β(1→6)
Turanosa	satu monomer glukosa dan satu monomer fruktosa	α(1→3)
Maltulosa	satu monomer glukosa dan satu monomer fruktosa	α(1→4)
Palatinosa	satu monomer glukosa dan satu monomer fruktosa	α(1→6)
Gentiobiulosa	satu monomer glukosa dan satu monomer fruktosa	β(1→6)
Manobiosa	dua monomer manosa	bisa α(1→2), α(1→3), α(1→4), atau α(1→6)
Melibiosa	satu monomer galaktosa dan satu monomer glukosa	α(1→6)
Melibiulosa	satu monomer galaktosa dan satu monomer fruktosa	α(1→6)
Rutinosa	satu monomer rhamnosa dan satu monomer glukosa	α(1→6)
Rutinulosa	satu monomer rhamnosa dan satu monomer fruktosa	β(1→6)
Xilobiosa	dua monomer xilopiranosa	β(1→4)

Disakarida yang paling umum adalah Sukrosa, Laktosa, dan Maltosa.

Sukrosa adalah gula yang sering ditemukan di toko kelontong dan diproduksi oleh tanaman. Ini adalah gula yang berasal dari fruktosa dan glukosa. Hal ini diperoleh dari tebu sebagai bentuk transportasi karbohidrat.

Laktosa, ditemukan dalam susu, dibentuk dengan menghubungkan β-D-galaktosa dan α-D-glukosa dengan ikatan β-1,4-glikosidik.

Maltosa dibuat oleh reaksi kondensasi dari dua glukose, membentuk hubungan α-1,4-O-glikosidik. Ini adalah anggota kedua dari serangkaian biokimia penting rantai glukosa. Maltosa dapat dipecah menjadi dua molekul glukosa dengan hidrolisis. Dalam organisme hidup, enzim maltase dapat mencapai hal ini dengan sangat cepat.

POLISAKARIDA

Polisakarida adalah polimer karbohidrat kompleks yang terdiri dari lebih dari 2 monosakarida yang dihubungkan bersama secara kovalen melalui hubungan glikosidik dalam reaksi kondensasi. Menjadi makromolekul relatif besar, polisakarida paling sering tidak larut dalam air. Polisakarida sangat penting dalam organisme untuk keperluan penyimpanan energi dan integritas struktural.

Ada dua jenis polisakarida: homo-polisakarida dan hetero-polisakarida. Homo-polisakarida didefinisikan hanya memiliki satu jenis monosakarida yang berulang dalam rantai; sedangkan, hetero-polisakarida tersusun atas dua atau lebih tipe monosakarida. Pada kedua jenis polisakarida, monosakarida dapat menghubungkan secara linier atau mereka dapat bercabang menjadi formasi kompleks. Juga harus dicatat bahwa untuk polisakarida yang dianggap asam itu harus mengandung satu atau lebih dari kelompok berikut: fosfat, sulfat, atau karboksil.

Penggunaan Polisakarida

Polisakarida memiliki beberapa peran. Polisakarida seperti pati, glikogen, dan dekstran semuanya disimpan di hati dan otot untuk diubah menjadi energi untuk digunakan nanti. Amilosa dan Amilopektin adalah polisakarida pati. Amilosa memiliki struktur rantai linier yang terdiri dari ratusan molekul glukosa yang dihubungkan oleh alfa 1,4 glikosidik. Karena sifat ikatan alfa 1,4 ini, makromolekul sering mengambil bentuk bengkok. Molekul pati membentuk heliks berongga yang cocok untuk akses dan penyimpanan energi yang mudah. Ini memberi pati kualitas yang kurang berserat dan bentuk seperti granula yang lebih cocok untuk penyimpanan. Tidak seperti struktur linier Amilosa, pati Amilopektin bercabang yang mengandung alfa 1,6 glikosidik hubungan sekitar setiap 30 unit glukosa. Seperti amilosa itu adalah homopolimer yang terdiri dari banyak unit glukosa. Glikogen ditemukan pada hewan, dan bercabang seperti amilopektin. Ini terbentuk oleh sebagian besar alpha 1,4 glikosidik hubungan tetapi percabangan terjadi lebih sering daripada di amilopektin sebagai alpha 1,6 glikosidik hubungan terjadi setiap sepuluh unit. Polisakarida lain memiliki fungsi struktural. Misalnya, selulosa adalah komponen utama dalam struktur tanaman. Selulosa terbuat dari ikatan beta 1,4-glikosidik yang mengulang. Ikatan beta 1,4-glikosidik ini, tidak seperti ikatan alfa 1,4 glikosidik, memaksa celullose membentuk rantai lurus panjang dan kokoh yang dapat berinteraksi satu sama lain melalui ikatan hidrogen untuk membentuk serat.

Polisakarida bercabang

Polisakarida tidak bercabang hanya mengandung alpha 1,4 linkages. Namun, ada polisakarida bercabang yang bercabang berdasarkan molekul-molekul tertentu yang dihubungkan dengan molekul melalui alfa 1,4 dan lainnya melalui alfa 1,6 glikosidik obligasi. Tingkat di mana obligasi ini muncul dapat bervariasi. Amilopektin berbasis tanaman mengandung cabang setiap 30 unit sedangkan glikogen berbasis hewan mengandung cabang kira-kira setiap 10 unit. Dalam mencerna polisakarida bercabang ini, α-amilase adalah katalis yang relevan. α-amilase, bagaimanapun, hanya mencerna α-1,4 ikatan glikosidik, meninggalkan fragmen disakarida / polisakarida yang mengandung α-1,6 obligasi. Fragmen yang lebih kecil ini dikenal sebagai Dextrins.

Glikogen dan Pati

Banyak organisme menyimpan energi dalam bentuk polisakarida, umumnya homopolimer glukosa. Glikogen, polisakarida yang digunakan oleh hewan untuk menyimpan energi, tersusun atas ikatan alfa-1,4-glikosidik dengan ikatan alpha-1,6 bercabang yang ada di sekitar setiap monomer kesepuluh. Pati, yang digunakan oleh sel tumbuhan, serupa dalam struktur tetapi ada dalam dua bentuk: amilosa adalah bentuk heliks dari pati yang hanya terdiri dari hubungan alfa-1,4, dan amilopektin memiliki struktur seperti glikogen kecuali bahwa cabang alpha-1,6 keterkaitan hadir hanya sekitar satu dalam 30 monomer. Polisakarida ini sering mengandung puluhan ribu monomer, dan setiap jenis disintesis dalam sel dan dipecah ketika energi diperlukan.

Metabolisme glikogen adalah proses rumit yang melibatkan banyak enzim dan kofaktor yang menghasilkan pelepasan dan penyimpanan glukosa secara teratur. Proses metabolisme ini pada gilirannya dipecah menjadi degradasi glikogen dan sintesis. Sintesis glikogen dilakukan oleh enzim glikogen sintase di mana bentuk glukosa aktif, UDP-glukosa (uridin difosfat), dibentuk dengan cara reaksi antara UTP dan glukosa-1 fosfat. Dari sintesis ini dua gugus fosforil luar dilepaskan dari UTP yang menghasilkan senyawa pirofosfat. Pirofosfat menjadi aspek penting dalam bagian sintesis ini karena reaksi untuk menghasilkan UDP-glukosa siap dibalik. Apa yang memungkinkan reaksi untuk didorong ke depan adalah hidrolisis pirofosfat menjadi ortofosfat dalam reaksi yang tidak dapat diubah sehingga memungkinkan produksi UDP-glukosa untuk terus tanpa hambatan. UDP-glukosa kemudian melekat pada ujung glikogen yang tidak mereduksi. Bagaimana ini dilakukan adalah melalui hubungan alfa-1,4-glikosidik pada terminal C-4 dengan gugus hidroksil terminal yang siap untuk mengikat glikogen. Pada titik ini enzim glikogen sintase memainkan peran penting untuk mengkatalisis keterikatan UDP. Karena oligomer dari setidaknya empat monomer diperlukan untuk glikogen sintase untuk memperpanjang rantai, prosesnya menggunakan primer yang dengan sendirinya disediakan oleh enzim lain, glikogenin. Setelah beberapa unit UDP telah dilekatkan pada glikogen melalui hubungan alfa-1,4, percabangan mulai terjadi dengan memecah tautan alfa-1,4 dan membentuk alfa-1,6-link. Sejumlah lainnya enzim, termasuk insulin, memainkan peran penting dalam sintesis glikogen. Penguraian glikogen diselesaikan melalui jalur biokimia yang sama sekali berbeda. Epinefrin dan glukagon merupakan molekul pemberi sinyal yang mengikat pada reseptor 7TM tertentu yang mengaktifkan degradasi, yang dilakukan dalam sel oleh glikogen fosforilase. Enzim ini memecah rantai polisakarida dengan mengganti ikatan glikosidik dengan gugus fosfat. Seperti sintesisnya, degradasi glikogen membutuhkan banyak enzim selain yang disebutkan di sini.

Pati adalah penyimpanan karbohidrat yang baik karena merupakan zat antara dibandingkan dengan ATP dan lipid dalam hal energi. Pada tumbuhan, lipatan penyimpanan pati memungkinkan lebih banyak ruang di dalam sel. Ini juga tidak larut dalam air, membuatnya sehingga bisa tetap di dalam tanaman tanpa melarutkan ke dalam sistem. Pati juga dapat digunakan sebagai sumber energi cadangan ketika tanaman tidak dapat memperoleh karbon dioksida, cahaya, atau nutrisi dari tanah di sekitarnya.

Diskusi tentang metabolisme tanaman pati ....

Selulosa

Selulosa adalah polisakarida utama yang ditemukan pada tanaman yang bertanggung jawab untuk peran struktural. Ini adalah salah satu senyawa organik paling alami yang ditemukan di planet ini. Selulosa adalah polimer yang tidak bercabang dari residu glukosa yang disatukan melalui ikatan beta-1,4, yang memungkinkan molekul membentuk rantai panjang dan lurus. Konformasi rantai lurus ini ideal untuk pembentukan serat yang kuat.

Meskipun mamalia tidak dapat mencerna selulosa, ia dan bentuk tanaman lainnya adalah serat larut yang dapat dikonsumsi oleh mamalia. Pektin, misalnya, memperlambat pergerakan molekul makanan di saluran pencernaan, yang dengan demikian memungkinkan lebih banyak nutrisi yang diperlukan untuk diserap oleh tubuh daripada cepat dilewatkan sebagai sampah. Demikian pula, serat tak larut seperti selulosa mempercepat gerakan pencernaan molekul makanan, yang sangat penting dalam penghapusan cepat racun berbahaya.

Manusia tidak dapat mencerna selulosa karena kita kekurangan selulase yang akan memungkinkan kita untuk membelah hubungan beta 1,4. Namun, beberapa hewan memang makan dan memperoleh energi dari selulosa. Salah satu contohnya adalah rayap. Hewan-hewan ini mencerna selulosa secara bertahap, menggunakan kombinasi selulase mereka sendiri (diproduksi di bagian depan) dan mereka dari komunitas mikroba yang tinggal di bagian distal saluran pencernaan mereka. Ini adalah contoh bagus dari hubungan simbiosis.

Selulosa tidak larut dalam air dan larutan berair. Ini membentuk ikatan kristal dan hidrogen dengan asam amino. Kualitas ini menggunakan ikatan hidrogen intra dan intermolecular untuk membuat kristal membuat selulosa yang sangat tidak larut dalam air dan larutan berair. Namun, helai selulosa individu tidak sangat hidrofobik dibandingkan dengan polisakarida lainnya. Ini adalah sifat pembentukan kristal yang membuat selulosa jadi tidak larut.

Permasalahan 

1. Jelaskan Perbedaan sifat monosakarida, disakarida, dan polisakarida?

2. mengapa pada polisakarida tidak dapat larut dalam air?

3. bagaimana proses terbentuknya ikatan glikosidik ?

4. apa yang membedakan homo-polisakarida dan hetero-polisakarida ?