Monosakarida
Monosakarida
merupakan sakarida paling sederhana yang tidak dapat diuraikan lagi menjadi
molekul lebih sederhana secara hidrolisis. Monosakarida paling sederhana adalah
gliseraldehida (suatu aldosa) dan isomernya adalah dihidroksiaseton (suatu
ketosa). Suatu monosakarida tidak hanya dibedakan berdasarkan gugus fungsinya,
tetapi juga dapat dibedakan dari jumlah atom karbonnya. Berdasarkan gugus
fungsi, monosakarida yang mengandung gugus aldehid disebut aldosa (aldehid dan
-osa), sedangkan monosakarida yang mengandung gugus keton disebut ketosa (keton
dan -osa).
Berdasarkan
jumlah atom karbon, monosakarida digolongkan ke dalam tri–, tetra–, penta–, dan
heksa–. Contohnya adalah triosa, suatu monosakarida dengan tiga atom karbon.
Semua monosakarida lain dianggap sebagai turunan dari triosa, khususnya
D–gliseraldehida.
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.
Dengan beberapa
pengecualian (contohnya deoksribosa),
monosakarida mempunyai rumus kimia umum Cx(H2O)y, di mana x minimal 3. Beberapa monosakarida ditunjukkan
berdasarkan jumlah atom karbon, seperti berikut ini.
a.
Treosa dan eritrosa merupakan suatu tetrosa.
b.
Ribosa, arabinosa, xilosa, dan liksosa merupakan suatu pentosa.
c.
Glukosa, manosa, galaktosa, dan fruktosa merupakan suatu heksosa.
Monosakarida dapat dikelompokkan berdasarkan
jumlah atom karbon (atau jumlah x) yang terkandung: diosa (2) triosa (3) tetrosa (4), pentosa (5), heksosa (6), heptosa (7), dan
seterusnya.
Monosakarida rantai lurus
Monosakarida
sederhana mempunyai rantai karbon yang lurus dan tidak bercabang dengan satu
grup fungsional karbonil (C=O), dan satu grup hidroksil (OH) di setiap atom karbon yang tersisa. Maka,
struktur molekuler dari monosakarida sederhana dapat dituliskan sebagai H(CHOH)n(C=O)(CHOH)mH,
di mana n+1+m = x; maka, rumus elemennya adalah CxH2xOx.
Struktur Monosakarida
1.
Struktur Monosakarida menurut Konformasi Fitcher
Struktur setiap
monosakarida terdiri dari dua konfigurasi yaitu D dan L.
Konfigurasi-konfigurasi tersebut didasarkan pada arah gugus OH pada atom C
asimetris nomor terbesar. Berdasarkan konformasi Fitcher, jika gugus tersebut
mengarah ke kanan, maka monosakarida ditandai dengan D, sedangkan jika gugus
tersebut mengarah ke kiri, maka monosakarida ditadai dengan L seperti pada
gambar 1.2
2. Struktur Monosakarida menurut Struktur Haworth
Pada dasarnya,
setiap konformasi Fitcher dapat diubah menjadi struktur Haworth, seperti gambar
berikut ini.
permasalahan : bisakah anda menjelaskan mekanisme perubhan konformsi Fitcher menjadi Haworth?
Struktur proyeksi Fisher dan Haworth :
BalasHapus1. Struktur proyeksi Fischer
Emil Fischer (1852-1919) seorang ahli kimia organik bangsa jerman yang yang memperoleh hadiah nobel untuk ilmu kimia pada tahun 1902 atas hasil karyanya tentang kimia ruang (stereokimia) dan umus srtuktur karbohidrat, menggunakan rumus proyeksi untuk menuliskan rumus struktur karbohidrat.
Proyeksi fischer digunakan untuk mengutamakan konfigurasi (R) dan (S) dari karbon chiral. Pada proyeksi fischer dari suatu karbohidrat, rantai karbon digambarkan secara vertical (tegak) dengan gugusan aldehid atau keto berada pada puncak dari rumus.
1
Karbon nomor dua dari gliseraldehid berbentuk chiral dengan demikian glisheraldehid berbentuk sepasang enansiomer (bayangan cermin yang tidak dapat ditaruh diatasnya). Enansiomer ini dinamakan (R)-2,3 dihidroksipropanal dan (S)-2,3 dihidroksipropanal. Biasanya senyawa ini ditunjukkan dengan nama klasikalnya, D-gliseraldehid digambarkan dengan gugus hidroksil pada karbon chiral, sedangkan dari L-enansiomernya digambarkan dengan gugus hidroksil diproyeksikan kekiri.
7
Dua dari aldotetrosa, D-eritrosa dan D-tereosa mempunyai gugusan chiral yang terakhir (gugus hidroksil pada atom karbon 3) diproyeksikan kekanan. Karbon chiral ini mempunyai konfigurasi yang sama seperti karbon dalam D-gliseraldehid.
Dua aldotetrosa yang lain mempunyai gugus hidroksil pada atom karbon 3 diproyeksikan kekiri, konfigurasinya sama seperti pada L-gliseraldehid. Dengan dasar konfigurasi dari karbon chiral, semua karbohidrat dapat digolongkan kedalam satu dari dua subdivisi utama atau keluarga, keluarga D atau keluarga L. Semua golongan D monoskarida mempunyai gugusan hidoksil dari atomkarbon chiral paling bawah diproyeksi kekanan pada proyeksi fischer. Gula L justru berlawanan, gugus hidroksil pada hidroksil atom karbon chiral paling bawah diproyeksikan kekiri.
8 9
Di alam lebih banyak ditemukan monosakarida yang berisomer D, maka semua monosakarida yang ada di alam dianggap berasal dari D-Gliseraldehida. Dengan sistematis ditemukan cara menentukan rumus struktur kimia monosakarida yang banyak ditemukan di alam ini. Dengan cara menyisipkan gugus H-C-OH dan gugus HO-C-H berganti-ganti diantara atom C nomor 1 dan nomor 2 pada D-Gliseraldehida. Dengan demikian maka didapatlah 4 aldopentosa dan 8 aldoheksosa.
2. Proyeksi Haworth
BalasHapusSir Walter Norman Haworth (1883-1950) seorang ahli kimia Inggris yang pada tahun 1937 memperoleh hadiah nobel,berpendapat bahwa pada molekul glukosa kelima atom karbon yang pertama dengan atom oksigen dapat membentuk cincin segienam. Oleh karena itu, ia mengusulkan penulisan rumus struktur karbohidrat sebagai bentuk cincin furan dan piran.
10 11
Berdasarkan bentuk ini, maka rumus struktur glukosa yang terdapat dalam keseimbangan antara α- D- glukosa adalah sebagai berikut :
12
Rumus proyeksi Haworth biasanya digunakan untuk memperlihatkan bentuk cincin monosakarida. Walaupun batas cincin yang letaknya terdekat dengan pembaca biasanya digambarkan oleh garis tebal. Cincin piranosa beranggotakan enam karbon tidak merupakan bidang datar, seperti ditunjukkan oleh proyeksi Haworth. Pada kebanyakan gula, cincin ini berada dalam konfirmasi kursi, tetapi pada beberapa gula cincin tersebut berada dalam bentuk kapal. Bentuk-bentuk ini digambarkan oleh rumus konfirmasi. Konfirmasi dimensi spesifik gula sederhana 6 karbon penting dalam menentukan sifat biologis dan fungsi beberapa polisakarida.
13
Monosakarida-monosakarida penting :
1. D-gliseraldehid (karbohidrat paling sederhana)
Karbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa), berupa aldehid (aldosa) sehingga dinamakan aldotriosa.
14
D-gliseraldehid (perhatikan bahwa gula ini hanya memiliki 3 atom C sehingga disebut paling sederhana)
2. Dihidroksiaseton
Dihidroksiaseton adalah monosakarida sederhana yang mengandung gugus ketosa.
15
3. D-glukosa (karbohidrat terpenting dalam diet)
Glukosa merupakan aldoheksosa, yang sering kita sebut sebagai dekstrosa, gula anggur ataupun gula darah.Gula ini terbanyak ditemukan di alam.
16
D-glukosa (perhatikan bahwa glukosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
4. D-fruktosa (termanis dari semua gula)
Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa.
17
D-fruktosa (perhatikan bahwa fruktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
5. D-galaktosa (bagian dari susu)
Gula ini tidak ditemukan tersendiri pada sistem biologis, namun merupakan bagian dari disakarida laktosa.
18
D-galaktosa (perhatikan bahwa galaktosa mengalami siklisasi membentuk struktur cincin)
19
Perbedaan pokok antara D-glukosa dan D-galaktosa (perhatikan daerah berarsis lingkaran)
6. D-ribosa (digunakan dalam pembentukan RNA)
Karena merupakan penyusun kerangka RNA maka ribosa penting artinya bagi genetika bukan merupakan sumber energi. Jika atom C nomor 2 dari ribosa kehilangan atom O, maka akan menjadi deoksiribosa yang merupakan penyusuna kerangka DNA.
20
D-ribosa (perhatikan gula ini memiliki 5 atom C)