Molekul Karbohidrat: Struktur, Berbagai Jenis & Contoh

Banyak bahan alami adalah polimer, termasuk selulosa kayu dan karbohidrat dalam makanan. Ini disebut biopolimer, dan mereka adalah molekul raksasa yang terbuat dari rantai atau jaringan molekul organik kecil yang terhubung. Empat dari kelas molekul biologis yang paling penting adalah protein, lipid, asam nukleat dan karbohidrat. Artikel ini membagikan gambaran umum tentang atom karbon yang disebut karbohidrat, apa itu dan mengapa mereka penting.

Seperti namanya, karbohidrat adalah hidrat dari karbon. Ini berarti bahwa mereka memiliki karbon, hidrogen dan oksigen. Secara umum, rumus molekul karbohidrat adalah CH₂O, dan rasio unsur untuk karbohidrat adalah 1:2:1 untuk C: H:O.

Untuk membuat sebuahpolimerapapun, Anda perlu monomer. Monomer adalah unit individu yang merupakan blok bangunan dari rantai yang lebih panjang. Monomer karbohidrat adalah monosakarida. Monosakarida dapat ditemukan baik dalam rantai karbon lurus atau dalam cincin. Semua monosakarida memiliki rumus C

Disakarida terbentuk melalui reaksi dehidrasi yang memungkinkan monosakarida bersatu. Dehidrasi lanjutan menghasilkan penambahan lebih banyak monomer untuk membentuk polisakarida.

Karbohidrat sederhana disebut gula sederhana. Polisakarida adalah apa yang dikenal sebagai karbohidrat kompleks. Secara kimia, itu berarti tiga atau lebih gula yang terkait. Contoh disakarida dan polisakarida umum diberikan di bawah ini.

Glukosa adalah karbohidrat yang paling umum dan salah satu yang paling penting. Glukosa adalah aldosa (dalam bentuk rantai, mengandung aldehida) dan heksosa (gula enam karbon). Dalam larutan berair, glukosa terutama ditemukan dalam bentuk siklik.

Glukosa dibuat oleh tanaman selama fotosintesis dengan menggunakan karbon dioksida dan sinar matahari. Molekul glukosa dibuat menjadi pati untuk disimpan dalam tanaman. Orang mendapatkan glukosa dengan memakan tumbuhan.

Manusia menggunakan glukosa untuk energi. Proses glikolisis dan respirasi sel memungkinkan sel untuk memecah molekul glukosa sebagai cara mengekstrak energi dari makanan yang Anda makan. Sebagai hasil dari respirasi sel, Anda akhirnya meregenerasi molekul ATP, yang merupakan mata uang energi tubuh.

Fruktosa adalah monosakarida umum lainnya. Anda mungkin pernah mendengar tentang "fruktosa tinggi" dalam makanan dan minuman. Ini adalah fruktosa yang mereka bicarakan! Fruktosa adalah heksosa seperti halnya glukosa, tetapi itu adalah ketosa, bukan aldosa. Gula meja yang umum adalah disakarida yang terbuat dari molekul glukosa dan molekul fruktosa. Gula meja secara kimia dikenal sebagai sukrosa, dan Anda dapat membaca lebih lanjut tentang itu di bawah ini.

Galaktosa adalah monosakarida lain yang merupakan aldosa dan heksosa. Hal ini umumnya ditemukan sebagai monosakarida dalam kacang polong.

Galaktosemia adalah penyakit di mana enzim yang dibutuhkan untuk mengubah galaktosa menjadi glukosa tidak ada. Ini adalah masalah besar bagi bayi yang baru lahir jika tidak ditangkap lebih awal. Tanpa enzim, kadar galaktosa darah tinggi dan dapat menyebabkan berbagai gejala, termasuk penurunan berat badan dan penyakit kuning. Jika ditemukan lebih awal, maka semua sumber galaktosa dapat dihilangkan dari makanan anak. Akhirnya, anak mengembangkan jalur alternatif untuk memetabolisme galaktosa.

Anda mungkin pernah mendengar gula ini sebagai bagian dari jenis makromolekul biologis penting lainnya: asam nukleat. Ribosa dan deoksiribosa adalah bagian penting dari asam nukleat. Mereka membentuk tulang punggung gula-fosfat. Ribosa ditemukan dalam RNA, dan deoksiribosa ditemukan dalam DNA.

Disakarida dibentuk melalui areaksi dehidrasi. Misalnya, ketika dua molekul glukosa membentuk disakarida, gugus alkohol pada satu glukosa dan hidrogen dari gugus alkohol pada alkohol lain membentuk air. Yang tersisa adalah ikatan melalui oksigen antara dua monomer. Ikatan ini disebut ikatan glikosidik atau ikatan glikosidik.

Disakarida tidak dapat dimetabolisme oleh manusia. Mengapa? Nah, disakarida terlalu besar untuk melewati membran sel. Akibatnya, setiap disakarida (atau rantai yang lebih besar) harus terlebih dahulu dipecah oleh enzim. Setelah ini, monosakarida penyusunnya dapat dimetabolisme.

Anda mungkin sangat akrab dengan sukrosa. Sukrosa juga dikenal sebagai gula meja atau hanya gula. Sukrosa adalah gula yang Anda tambahkan ke dalam campuran saat Anda mencoba membuat kue.

Sukrosa dibuat ketika glukosa dan fruktosa membentuk disakarida. Karena fruktosa lebih manis daripada sukrosa, ketika sukrosa dihidrolisis menjadi bagian-bagian komponennya, larutan menjadi lebih manis. Lebah menghidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Itu sebabnya madu sangat manis.

Untuk memecah sukrosa, Anda perlu memiliki enzim sukrase.

Laktosa adalah gula yang ditemukan dalam susu. Hal ini ditemukan dalam susu manusia dan mamalia lainnya. Laktosa terdiri dari galaktosa dan glukosa. Ini tidak semanis sukrosa (seperti yang mungkin bisa Anda tebak, karena susu tidak semanis gula!).

Untuk memecah laktosa menjadi bagian-bagian komponennya, Anda perlu memiliki enzim laktase. Individu yang tidak memiliki laktase disebut "laktosa tidak toleran." Banyak orang agak tidak toleran laktosa; mereka mungkin tidak mengetahuinya.

Maltosa adalah disakarida yang dibentuk oleh dua monomer glukosa. Untuk memecah maltosa, tubuh manusia membutuhkan enzim maltase.

Polisakarida adalah rantai monosakarida yang dihubungkan oleh banyak ikatan glikosidik. Polisakarida adalah molekul karbohidrat paling melimpah yang ditemukan dalam organisme hidup karena mereka melayani berbagai fungsi termasuk menyediakan struktur untuk tanaman dan menyimpan energi.

Mereka dibentuk oleh reaksi antara gugus alkohol (-OH) dari satu molekul glukosa dan gugus alkohol pada molekul glukosa lain, menciptakan hubungan. Keterkaitan ini dibuat berulang-ulang antara monosakarida. Jenis reaksi ini disebut reaksi polimerisasi kondensasi (atau sintesis dehidrasi). karena molekul air terbentuk dari gugus fungsi OH dari satu alkohol dan H dari yang lain alkohol.

Pati adalah salah satu karbohidrat yang paling penting karena membuat sebagian besar dari makanan manusia. Pati adalah polimer yang menyimpan glukosa dalam tanaman, terutama umbi-umbian (pikirkan kentang). Sementara manusia dapat memakan pati untuk energi, tanaman juga dapat memecah pati dan menggunakan glukosa untuk energi ketika mereka tidak dapat berfotosintesis sebanyak mungkin.

Polisakarida ini terbuat dari amilosa (rantai glukosa) dan amilopektin (rantai bercabang glukosa).

Untuk memecah pati, tubuh manusia menggunakan banyak enzim yang secara kolektif dikenal sebagai amilase. Enzim ini memecah rantai panjang pati menjadi unit yang lebih kecil yang dapat dimetabolisme oleh tubuh manusia. Amilase dapat ditemukan di mulut Anda. Itu sebabnya pencernaan dimulai di mulut Anda.

Selulosa adalah karbohidrat yang ditemukan pada tumbuhan. Ini adalah komponen struktural penting dari dinding sel tumbuhan. Anda juga dapat menemukannya di serat nabati yang berbeda seperti kapas. Tanpa selulosa, tanaman akan banyak floppier.

Selulosa adalah polimer linier glukosa. Konformasi khusus dari ikatan glikosidik dalam selulosa tidak dapat dicerna oleh manusia. Dengan demikian, manusia bisa makan pati tetapi tidak selulosa.

Glikogen adalah polisakarida yang digunakan hewan untuk menyimpan energi. Glikogen, yang terdiri dari rantai glukosa yang sangat bercabang, terutama disimpan di hati. Saat Anda tidak makan apa pun atau dalam keadaan puasa, tubuh Anda menggunakan glikogen yang ada di simpanan ini untuk mendapatkan glukosa yang Anda butuhkan sebagai sumber energi.