Karbohidrat

golongan besar senyawa organik

Karbohidrat ('hidrat dari karbon'), hidrat arang, atau sakarida (dari bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi.[1] Karbohidrat merupakan suatu zat gizi yang memiliki fungsi sebagai penghasil energi.[2] Karbohidrat sendiri terdiri atas karbon, hidrogen, dan oksigen. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur).[3] Pada proses fotosintesis, tumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.[4] Karbohidrat dibagi menjadi 2 yaitu karbohidrat sederhana (gula, roti, permen, dan gula pasir) dan karbohidrat kompleks (gandum utuh dan makanan yang mengandung serat seperti buah-buahan).[5][6]

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

Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.[7] Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air.[8] Namun, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.[7]

Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa.[9] Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (sukrosa terbuat dari rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida).[10]

Peran biologisSunting

Peran dalam biosferSunting

Fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan di bumi, baik secara langsung atau tidak langsung.[11] Organisme autotrof seperti tumbuhan hijau, bakteri, dan alga mampu melakukan fotosintesis sendiri. [12] Organisme tersebut memanfaatkan hasil fotosintesis secara langsung. Sementara itu, hampir semua organisme heterotrof, termasuk manusia, benar-benar bergantung pada organisme autotrof untuk mendapatkan makanan.[13] Hal itu dikarenakan organisme heterotrof tidak memiliki klorofil[14] contohnya makhluk hidup herbivora, karnivora, dan omnivora. [15]

Pada proses fotosintesis, karbon dioksida diubah menjadi karbohidrat yang kemudian dapat digunakan untuk mensintesis materi organik lainnya. 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, misalnya glukosa, selulosa, dan amilum.

Peran sebagai bahan bakar dan nutrisiSunting

 
Kentang merupakan salah satu bahan makanan yang mengandung banyak karbohidrat.

Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang diperlukan 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 proses respirasi seluler untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain itu, kerangka karbon monosakarida juga berfungsi sebagai bahan baku untuk sintesis jenis molekul organik kecil lainnya, termasuk asam amino dan asam lemak.[3]

Sebagai nutrisi untuk manusia, 1 gram karbohidrat memiliki nilai energi 4 Kalori.[16] Dalam menu makanan orang Asia Tenggara termasuk Indonesia, umumnya kandungan karbohidrat cukup tinggi, yaitu antara 70–80%. Bahan makanan sumber karbohidrat ini misalnya padi-padian atau serealia (gandum dan beras), umbi-umbian (kentang, singkong, ubi jalar), dan gula.[17]

Namun, daya cerna tubuh manusia terhadap karbohidrat bermacam-macam bergantung pada sumbernya, yaitu bervariasi antara 90%–98%. Serat menurunkan daya cerna karbohidrat menjadi 85%.[18] Manusia tidak dapat 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 membantu makanan melewati saluran pencernaan dengan lancar sehingga selulosa disebut sebagai bagian penting dalam menu makanan yang sehat. Contoh makanan yang sangat kaya akan serat selulosa ialah buah-buahan segar, sayur-sayuran, dan biji-bijian.[19]

Selain sebagai sumber energi, karbohidrat juga berfungsi untuk menjaga keseimbangan asam basa di dalam tubuh,[20] berperan penting dalam proses metabolisme dalam tubuh,[20] dan pembentuk struktur sel dengan mengikat protein dan lemak.

Peran sebagai cadangan energiSunting

Beberapa jenis polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan, yang nantinya akan dihidrolisis untuk menyediakan gula bagi sel ketika diperlukan. Pati merupakan suatu polisakarida simpanan pada tumbuhan. Tumbuhan menumpuk pati sebagai granul atau butiran di dalam organel plastid, termasuk kloroplas. Dengan mensintesis pati, tumbuhan dapat menimbun kelebihan glukosa. Glukosa merupakan bahan bakar sel yang utama, sehingga pati merupakan energi cadangan.[21]

Sementara itu, hewan menyimpan polisakarida yang disebut glikogen. Manusia dan vertebrata lainnya menyimpan glikogen terutama dalam sel hati dan otot. Penguraian glikogen pada sel-sel ini akan melepaskan glukosa ketika kebutuhan gula meningkat. Namun, glikogen tidak dapat diandalkan sebagai sumber energi hewan untuk jangka waktu lama. Glikogen simpanan akan terkuras habis hanya dalam waktu sehari kecuali kalau dipulihkan kembali dengan mengonsumsi makanan.[21]

Peran sebagai materi pembangunSunting

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 air, dan ditemukan terutama pada tangkai, batang, dahan, dan semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan.[22] Kayu terutama terbuat dari selulosa dan polisakarida lain, misalnya hemiselulosa dan pektin. Sementara itu, kapas terbuat hampir seluruhnya dari selulosa.

Polisakarida struktural penting lainnya 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 berbagai jenis fungi.[19]

Sementara itu, dinding sel bakteri terbuat dari struktur gabungan karbohidrat polisakarida dengan peptida, disebut peptidoglikan. Dinding sel ini membentuk suatu kulit kaku dan berpori membungkus sel yang memberi perlindungan fisik bagi membran sel yang lunak dan sitoplasma di dalam sel.[23]

Karbohidrat struktural lainnya yang juga merupakan molekul gabungan karbohidrat dengan molekul lain ialah proteoglikan, glikoprotein, dan glikolipid. Proteoglikan maupun glikoprotein terdiri atas karbohidrat dan protein, tetapi proteoglikan terdiri terutama atas karbohidrat, sedangkan glikoprotein terdiri terutama atas protein. Proteoglikan ditemukan misalnya pada perekat antarsel pada jaringan, tulang rawan, dan cairan sinovial yang melicinkan sendi otot. Sementara itu, glikoprotein dan glikolipid (gabungan karbohidrat dan lipid) banyak ditemukan pada permukaan sel hewan.[24] Karbohidrat pada glikoprotein umumnya berupa oligosakarida dan dapat 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.[25]

Klasifikasi karbohidratSunting

MonosakaridaSunting

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

Disakarida dan oligosakaridaSunting

Disakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida yang berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan molekul air. Contoh dari disakarida adalah sukrosa, laktosa, dan maltosa.[26] Oligosakarida adalah polimer derajat polimerisasi 2 sampai 10 dan biasanya bersifat larut dalam air. Oligosakarida adalah jenis gula yang tidak bisa sepenuhnya dicerna usus halus. Hal tersebut menyebabkan jenis gula ini langsung menuju ke usus besar dan diproses oleh bakteri[27]

Oligosakarida yang terdiri dari 2 molekul disebut disakarida, dan bila terdiri dari 3 molekul disebut triosa. Sukrosa (sakarosa atau gula tebu) terdiri dari molekul glukosa dan fruktosa, maltosa terdiri dari 2 molekul glukosa, dan laktosa terdiri dari molekul glukosa dan galaktosa. Polisakarida merupakan polimer molekul-molekul monosakarida yang dapat berantai lurus atau bercabang dan dapat dihidrolisis dengan enzim-enzim yang spesifik kerjanya.

PolisakaridaSunting

Polisakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari banyak sakarida sebagai monomernya. Rumus umum polisakarida yaitu C6(H10O5)n. Contoh polisakarida adalah selulosa, glikogen, dan amilum. Polisakarida banyak ditemukan pada jenis-jenis makanan seperti kentang, nasi dan gandum.[28]

ReferensiSunting

  1. ^ "8 Manfaat Karbohidrat, Makanan Anti Baper?". Informasi Kesehatan dan Tips Kesehatan - DokterSehat. 2018-11-28. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  2. ^ "Jangan Dihindari, Fungsi Karbohidrat Penting untuk Tubuh". Alodokter. 2018-08-30. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  3. ^ a b Campbell, N.A. (2002). Biologi (Didigitalisasi oleh Google Penelusuran Buku) (edisi ke-Edisi ke-5, Jilid 1, diterjemahkan oleh R. Lestari dkk.). Jakarta: Erlangga. hlm. hlm. 65–70. ISBN 9789796884681. Diakses tanggal 2009-01-30. 
  4. ^ Media, Kompas Cyber. "Manfaat Proses Fotosintesis bagi Makhluk Hidup Lain Halaman all". KOMPAS.com. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  5. ^ Liputan6.com (2020-04-08). "12 Manfaat Karbohidrat bagi Tubuh, Perhatikan Jumlah Konsumsinya". liputan6.com. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  6. ^ "Karbohidrat: Jenis dan Fungsinya bagi Tubuh - DokterSehat". Informasi Kesehatan dan Tips Kesehatan - DokterSehat. 2020-05-09. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  7. ^ a b Lehninger, A.L. (1997). Dasar-dasar Biokimia (edisi ke-Jilid 1, diterjemahkan oleh M. Thenawidjaja). Jakarta: Erlangga. hlm. hlm. 313. 
  8. ^ Kuchel, P. (2006). Schaum's Easy Outlines: Biokimia (Didigitalisasi oleh Google Penelusuran Buku) (edisi ke-diterjemahkan oleh E. Laelasari). Jakarta: Erlangga. hlm. hlm. 1. ISBN 9797812405, 9789797812409 Periksa nilai: invalid character |isbn= (bantuan). Diakses tanggal 2009-01-30. 
  9. ^ "Sama-Sama Jenis Gula, Apa Bedanya Sukrosa, Glukosa dan Fruktosa?". Hello Sehat. 2018-08-14. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  10. ^ Media, Kompas Cyber. "Sama-Sama Gula, Apa Bedanya Sukrosa, Glukosa, Fruktosa? Halaman all". KOMPAS.com. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  11. ^ Liputan6.com (2019-01-09). "Proses Fotosintesis pada Tumbuhan dan Fenomena Unik yang Menyertainya". liputan6.com. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  12. ^ Media, Kompas Cyber. "Memahami Proses dan Reaksi Kimia Fotosintesis Halaman all". KOMPAS.com. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  13. ^ Campbell et al. (2002), hlm. 181-182. Diakses pada 1 Februari 2009.
  14. ^ Liputan6.com (2019-03-15). "Ciri-Ciri Jamur dan Penjelasannya, Tak Punya Klorofil dan Bersifat Parasit". liputan6.com. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  15. ^ "Makhluk hidup autotrof & heterotrof, apa ya bedanya?". merdeka.com (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-09-26. 
  16. ^ Suhardjo (1992). Prinsip-prinsip Ilmu Gizi (Didigitalisasi oleh Google Penelusuran Buku). Yogyakarta: Kanisius. hlm. hlm. 5. ISBN 9794137650, 9789794137659 Periksa nilai: invalid character |isbn= (bantuan). Diakses tanggal 2009-02-02. 
  17. ^ Suhardjo & Kusharto (1992), hlm. 19–20. Diakses pada 2 Februari 2009.
  18. ^ Suhardjo & Kusharto (1992), hlm. 101. Diakses pada 2 Februari 2009.
  19. ^ a b Campbell et al. (2002), hlm. 69. Diakses pada 2 Februari 2009.
  20. ^ a b "KARBOHIDRAT DALAM TUBUH: Manfaat dan Dampak Defisiensi Karbohidrat". ResearchGate. Juni 2020. Diakses tanggal 15 September 2020. 
  21. ^ a b Campbell et al. (2002) hlm. 67–68. Diakses pada 5 Februari 2009
  22. ^ Lehninger (1997), hlm. 326.
  23. ^ Lehninger (1997), hlm. 329–330.
  24. ^ Lehninger (1997), hlm. 331–335.
  25. ^ Campbell et al. (2002), hlm. 146. Diakses pada 9 Februari 2009
  26. ^ "Tak Semua Rasa Manis Berasal dari Satu Jenis Gula Yang Sama • Hello Sehat". Hello Sehat. 2016-10-25. Diakses tanggal 2020-09-26. 
  27. ^ "Cara Hindari Perut Kembung Selama Berpuasa". Diakses tanggal 2020-09-26. 
  28. ^ "Karbohidrat: Jenis dan Fungsinya bagi Tubuh - DokterSehat". Informasi Kesehatan dan Tips Kesehatan - DokterSehat. 2020-05-09. Diakses tanggal 2020-09-26. 

Pranala luarSunting