Karbohidrat

Butir-butir pati, salah satu jenis karbohidrat cadangan konsumsi pada tumbuhan, dilihat dengan mikroskop cahaya.

Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, gunanya "gula") yaitu segolongan agung senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat mempunyai bermacam fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan konsumsi (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur).^[1] Pada anggota fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.

Secara biokimia, karbohidrat yaitu polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang berproduksi senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.^[2] Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan jumlah gugus hidroksil. Pada permulaan mulanya, istilah karbohidrat digunakan kepada golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH₂O)_n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul cairan.^[3] Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak mempunyai rumus demikian dan benar pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.^[2]

Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut monosakarida, contohnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Jumlah karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta bisa pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, contohnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian sebagian monosakarida).

Peran biologis

Peran dalam biosfer

Fotosintesis menyediakan konsumsi bagi hampir seluruh kehidupan di bumi, baik secara langsung atau tidak langsung. Organisme autotrof seperti tumbuhan hijau, bakteri, dan alga fotosintetik memanfaatkan hasil fotosintesis secara langsung. Sementara itu, hampir semua organisme heterotrof, termasuk manusia, benar-benar bergantung pada organisme autotrof kepada memperoleh konsumsi.^[4]

Pada anggota fotosintesis, karbon dioksida diubah menjadi karbohidrat yang selanjutnya bisa digunakan kepada mensintesis materi organik yang lain. Karbohidrat yang dihasilkan oleh fotosintesis ialah gula berkarbon tiga yang dinamai gliseraldehida 3-fosfat.menurut rozison (2009) Senyawa ini merupakan bahan dasar senyawa-senyawa lain yang digunakan langsung oleh organisme autotrof, contohnya glukosa, selulosa, dan amilum.

Peran sebagai bahan bakar dan nutrisi

Kentang merupakan salah satu bahan konsumsi yang mengandung jumlah karbohidrat.

Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang dibutuhkan tubuh makhluk hidup. Monosakarida, khususnya glukosa, merupakan nutrien utama sel. Misalnya, pada vertebrata, glukosa mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan mengambil tenaga yang tersimpan di dalam molekul tersebut pada anggota respirasi seluler kepada menjalankan sel-sel tubuh. Selain itu, kerangka karbon monosakarida juga berfungsi sebagai bahan baku kepada sintesis jenis molekul organik kecil yang lain, termasuk asam amino dan asam lemak.^[1]

Sebagai nutrisi kepada manusia, 1 gram karbohidrat mempunyai nilai energi 4 Kalori.^[5] Dalam menu konsumsi orang Asia Tenggara termasuk Indonesia, umumnya kandungan karbohidrat cukup tinggi, yaitu selang 70–80%. Bahan konsumsi sumber karbohidrat ini contohnya padi-padian atau serealia (gandum dan beras), umbi-umbian (kentang, singkong, ubi jalar), dan gula.^[6]

Namun demikian, daya cerna tubuh manusia terhadap karbohidrat bermacam-macam bergantung pada sumbernya, yaitu bervariasi selang 90%–98%. Serat menurunkan daya cerna karbohidrat menjadi 85%.^[7] Manusia tidak bisa mencerna selulosa sehingga serat selulosa yang dikonsumsi manusia hanya lewat melalui saluran pencernaan dan keluar bersama feses. Serat-serat selulosa mengikis dinding saluran pencernaan dan merangsangnya mengeluarkan lendir yang menolong konsumsi melalui saluran pencernaan dengan lancar sehingga selulosa disebut sebagai anggota penting dalam menu konsumsi yang sehat. Contoh konsumsi yang sangat kaya akan serat selulosa ialah buah-buahan segar, sayur-sayuran, dan biji-bijian.^[8]

Selain sebagai sumber energi, karbohidrat juga berfungsi kepada menjaga keseimbangan asam basa di dalam tubuh, berperan penting dalam anggota metabolisme dalam tubuh, dan pembentuk bangun sel dengan mengikat protein dan lemak.

Peran sebagai cadangan energi

Sebagian jenis polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan, yang nantinya akan dihidrolisis kepada menyediakan gula bagi sel ketika dibutuhkan. Pati merupakan suatu polisakarida simpanan pada tumbuhan. Tumbuhan menumpuk pati sebagai granul atau butiran di dalam organel plastid, termasuk kloroplas. Dengan mensintesis pati, tumbuhan bisa menimbun kelebihan glukosa. Glukosa merupakan bahan bakar sel yang utama, sehingga pati merupakan energi cadangan.^[9]

Sementara itu, hewan menyimpan polisakarida yang disebut glikogen. Manusia dan vertebrata yang lain menyimpan glikogen terutama dalam sel hati dan otot. Penguraian glikogen pada sel-sel ini akan meloloskan glukosa ketika kebutuhan gula meningkat. Namun demikian, glikogen tidak bisa diharapkan sebagai sumber energi hewan kepada jangka waktu lama. Glikogen simpanan akan terkuras berakhir hanya dalam waktu sehari kecuali kalau dipulihkan pulang dengan mengonsumsi konsumsi.^[9]

Peran sebagai materi pembangun

Organisme membangun materi-materi kuat dari polisakarida struktural. Misalnya, selulosa ialah komponen utama dinding sel tumbuhan. Selulosa bersifat seperti serabut, liat, tidak larut di dalam cairan, dan ditemukan terutama pada tangkai, batang, dahan, dan semua anggota berkayu dari jaringan tumbuhan.^[10] Kayu terutama terbuat dari selulosa dan polisakarida lain, contohnya hemiselulosa dan pektin. Sementara itu, kapas terbuat hampir seluruhnya dari selulosa.

Polisakarida struktural penting yang lain ialah kitin, karbohidrat yang menyusun kerangka luar (eksoskeleton) arthropoda (serangga, laba-laba, crustacea, dan hewan-hewan lain sejenis). Kitin murni mirip seperti kulit, tetapi akan mengeras ketika dilapisi kalsium karbonat. Kitin juga ditemukan pada dinding sel bermacam jenis fungi.^[8]

Sementara itu, dinding sel bakteri terbuat dari bangun gabungan karbohidrat polisakarida dengan peptida, disebut peptidoglikan. Dinding sel ini membentuk suatu kulit kaku dan berpori membungkus sel yang memberi penjagaan fisik bagi membran sel yang lunak dan sitoplasma di dalam sel.^[11]

Karbohidrat struktural yang lain yang juga merupakan molekul gabungan karbohidrat dengan molekul lain ialah proteoglikan, glikoprotein, dan glikolipid. Proteoglikan maupun glikoprotein terdiri atas karbohidrat dan protein, namun proteoglikan terdiri terutama atas karbohidrat, sedangkan glikoprotein terdiri terutama atas protein. Proteoglikan ditemukan contohnya pada perekat antarsel pada jaringan, tulang rawan, dan cairan sinovial yang melicinkan sendi otot. Sementara itu, glikoprotein dan glikolipid (gabungan karbohidrat dan lipid) jumlah ditemukan pada permukaan sel hewan.^[12] Karbohidrat pada glikoprotein umumnya berupa oligosakarida dan bisa berfungsi sebagai penanda sel. Misalnya, empat golongan darah manusia pada sistem ABO (A, B, AB, dan O) mencerminkan keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah.^[13]

Klasifikasi karbohidrat

Monosakarida

Monosakarida merupakan karbohidrat paling sederhana karena molekulnya hanya terdiri atas sebagian atom C dan tidak bisa diuraikan dengan prosedur hidrolisis menjadi karbohidrat lain. Monosakarida dibedakan menjadi aldosa dan ketosa. Contoh dari aldosa yaitu glukosa dan galaktosa. Contoh ketosa yaitu fruktosa.

Disakarida dan oligosakarida

Disakarida merupakan karbohidrat yang dapat dibentuk dari dua molekul monosakarida yang berikatan melalui gugus -OH dengan meloloskan molekul cairan. Contoh dari disakarida yaitu sukrosa, laktosa, dan maltosa. Oligosakarida yaitu polimer derajat polimerisasi 2 mencapai 10 dan biasanya bersifat larut dalam cairan. Oligosakarida yang terdiri dari 2 molekul disebut disakarida, dan bila terdiri dari 3 molekul disebut triosa. Bila sukrosa (sakarosa atau gula tebu). Terdiri dari molekul glukosa dan fruktosa, laktosa terdiri dari molekul glukosa dan galaktosa. Polisakarida Polisakarida merupakan polimer molekul-molekul monosakarida yang bisa berantai lurus atau bercabang dan bisa dihidrolisis dengan enzim-enzim yang spesifik kerjanya.

Polisakarida

Polisakarida merupakan karbohidrat yang dapat dibentuk dari jumlah sakarida sebagai monomernya. Rumus umum polisakarida yaitu C₆(H₁₀O₅)_n. Contoh polisakarida yaitu selulosa, glikogen, dan amilum.

Sumber rujukan

Pranala luar

• Karbohidrat