LECTURE 5A: CARBODYDRATE
TOPICS OF DISCUSSION 1. DEFINITION 2. PLANT CARBOHYDRATE 3. CARBOHYDRATE CLASSIFICATION – Monosaccharide – Disaccharide, Trisaccharide and Tetrasaccharide – Polisaccharide
1. DEFINITION WHAT IS CARBOHYDRATE ? 1. Carbohydrate may be defined as polyhydroxy aldehyde or ketone or as substances that yield one of these compounds on hydrolysis. 2. Many carbohydrates have the empirical formula (CH20), where n≥ n≥3. This formula obviously contributed to the original belief that this group of compounds could be represented as hydrates of carbon.
3.
4.
This last definition was not suitable when other compounds were encountered that had the general properties of carbohydrates but contained nitrogen or sulfur in addition to carbon, hydrogen, and oxygen. Moreover. The important simple sugar deoxyribose, found in every cell as a component of deoxyribose nucleic acid, has the molecular formula C5H10O4 rather than C5H10O5
2. PLANT CARBOHYDRATE Carbohydrate Production – In the mature photosynthesizing plant, atmospheric CO2 is converted, in the process of photosynthesis, into Dfructose 6-phosphate (F-6-P) from which a whole range of monosaccharides and monosaccharide derivatives can be formed. – Some of these monosaccharide derivatives are the precursors from which oligo- and polysaccharides are formed.
Sucrose – Probably the most important of the oligosaccharides formed is sucrose which is the means by which fixed carbon and energy are transported around the plant.
• Two classes of polysaccharides are synthesized, – the structural polysaccharides (e.g. cellulose, pectins) pectins) – the storage polysaccharides (e.g. starch, fructosan). fructosan).
• Structural polysaccharides for the formation of cell wall; thus the synthesis of structural polysacchapolysaccha-rides is to be found in all those regions of the plant where tissue growth is occurring. • Storage polysaccharides are synthesized under circumstances where they form – temporary stores of fixed carbon and energy or – permanent stores of fixed carbon and energy
• Temporary store – An example of a temporary store is the starch laid down as starch grains in the chloroplast during a period of active photosynthesis and which is mobilized and exported in the form of sucrose during the next dark period.
• Permanent stores – More permanent stores of polysaccharides are built up during the growth of the plant in the seeds which develop after the fertilization of flowers and in the various vegetative propagatory structures (e.g. stem tubers, corms, bulbs) bulbs) that may also be produced
Sucrose • 1-2 linked alpha glucose, beta fructose • Sources sugar cane & sugar beet
Cellulose: Structural polysaccharide from glucose
n ~ 5000-10000 Also found in some bacteria, algae, fungi, seed hairs, and animals (tunicates or sea squirts)
Microfibrils of cellulose
Wood cell (fiber) cell walls are made of cellulose + lignin and hemicelluloses
3. KLASIFIKASI KARBOHIDRAT A. Monosakarida 1. Jenis karbohidrat yang paling dasar adalah monosakarida (monosaacharide) yang tidak menghasilkan senyawa yang lebih sederhana saat hidrolisis 2. Jumlah karbon yang dikandung oleh karbohidrat monosakarida yang terdapat dalam tanaman berkisar diantara 3 - 8, tapi yang paling umum adalah 55- 6
3.
Karbohidrat ini mengandung salah satu gugusan fungsional( aldehid atau keton) keton)
4.
Karbohidrat yang mengandung gugusan ini dapat mereduksi ion Cu+2 (kupri) menjadi Cu+ (kupro), dan disebut gula reduksi (reducing sugars). Larutan Benedict adalah bahan yang biasa digunakan untuk mendeteksi gula reduksi
5.
6.
Struktur kimia monosakarida yang memiliki lebih dari 4 atom karbon (C) dapat disajikan dengan model "bola "bola dan tongkat", tongkat", "formula "formula projeksi" projeksi" atau "formula perspektif". perspektif". Proyeksi Fisher dalam bentuk garis lurus adalah yang paling mudah dan banyak diterapkan, dan contoh penggunaannya ditunjukkan dibawah ini untuk glukosa (aldose (aldose) aldose) dan ribulosa (ketose (ketose) ketose)
7.
Molekul ini mengandung atom karbon asimetris sebanyak 4 untuk glukosa dan 2 untuk ribulose 8. Gula tersebut dikenal dengan istilah bentuk D apabila gugusan hidroksil dari C asimetris yang paling jauh dari gugusan aldehid atau keton ( C No. 5 untuk glukosa dan 4 untuk ribulosa) berada pada sisi kanan, kanan, dan sebaliknya dikenal dengan bentuk L 9. Gula bentuk D adalah yang paling banyak dijumpai pada organisme hidup, dan hanya beberapa yang dijumpai dalam bentuk L. 10. Kebanyakan monosakrida bertabiat seolahseolah-olah berada dalam struktur cincin dari pada struktur terbuka
11. Gugusan fungsional aldehid atau keton bereaksi dengan gugusan hidroksil dari C yang paling jauh dari aldehid atau keton dan membentuk cincin (cyclic hemiacetal) yang merupakan ciri reaksi dari aldehid dengan alkohol
12. Keadaan demikian terjadi, misalnya pada glukosa, akibat kedekatan gugusan hidroksil alkohol pada atom C No. 5 dengan gugusan aldehid pada atom C No. 1
13. Cincin yang terbentuk memiliki 6 dan 5 anggota apabila gugusan hidroksil yang bereaksi secara berurutan adalah dari CC-5 dan CC-4. 14. Cincin dengan 6 dan 5 anggota dapat dipertimbangkan secara berurutan sebagai turunan dari pyran dan furan
15. Cincin yang paling umum adalah yang mengandung enam anggota (pyranose (pyranose) pyranose) atau empat anggota (furanose) furanose) 16. Kebanyakan gula lebih stabil dalam bentuk pyranose untuk molekul yang memiliki 6 C atau lebih, tapi fruktose dan yang memiliki 5 C berada dalam bentuk furanose 17. Struktur dengan gugusan hidroksil berada pada bagian atas, lebih dekat dengan cincin oksigen disebut bentuk β (beta), dan yang pada bagian bawah disebut bentuk α (alfa)
18. Pati adalah suatu polimer yang tersusun dari α-Dglukosa, sedang selulosa (celluose) tersusun dari β-Dglukosa 19. Karena 4 gugusan yang ditata sekitar suatu atom C cenderung membentuk tetrahedron, cincin yang memiliki anggota 6 akan menghasilkan dua anggota yang terletak pada bidang yang berbeda dari bidang letak empat anggota yang lain 20. Cincin demikian dapat berada dalam bentuk kursi (chair) atau perahu (boat)
1.
2.
Triose. Triose Senyawa ini mengandung 3 C, dan dua jenis yang paling umum berada sebagai ester fosfat yaitu D-glyceraldehydeglyceraldehyde-3-phosphate dan dihydroxyacetone phosphate yang merupakan senyawa antara respirasi Tetrose. Tetrose. Senyawa ini mengandung 4 C seperti erythrose yang dapat berada dalam tanaman dalam bentuk "D-erythroseerythrose-4-phosphate“ phosphate“ yang dipercayai terlibat dalam respirasi dan sintesis senyawa aromatik termasuk asam amino phenylalanine dan tyrosine, lignin (bahan dinding sel), dan zat warna anthocyanin biru, ungu dan jingga
