Karbohidrat, Lemak, Protein, Vitamin, Dan Mineral

Mata Kuliah Kajian IPA-2

Prof. Dr. Jumadi

Karbohidrat Lemak Protein Vitamin Mineral

Oleh:

Muhammad Firdaus Yunita Kurnia S.

KARBOHIDRAT

?

KARBOHIDRAT

Dalam bahasa Latin, Karbohidrat disebut sakarida, yang artinya gula

Jadi . . . .

Karbohidrat = Sakarida = Gula

Karbohidrat sendiri berasal dari kata :

Karbon (C)

Hidrat (H2O)

dan

Sebab jika dilihat dari struktur kimianya, Karbohidrat merupakan molekul yang terdiri dari rangkaian atom C yang ditempeli oleh atom H + OH

Seperti ini . . . .

H – C - OH

H – C - OH

H – C - OH

OH – C - H

H – C - OH

OH – C - H

dst

Semakin kompleks suatu karbohidrat, maka semakin banyak rangkaian atom C-nya

Gula sederhana

Berdasarkan kompleksitasnya, karbohidrat (gula) dibagi menjadi :

Gula kompleks

Monosakarida Disakarida

Polisakarida

Sekarang kita bahas satu per satu

Monosakarida (Gula Tunggal)

Monosakarida

satu gula

Merupakan molekul gula tunggal. Bentuknya paling sederhana, terdiri

dari 3-7 atom C

Salah satu monosakarida yang banyak ditemui adalah Glukosa (terdiri dari 6 atom C)

dapat digambarkan dalam bentuk rantai :

Namun bila berada dalam air bentuknya berubah menjadi cincin.

Selain Glukosa . . .

Monosakarida lain yang banyak ditemui yaitu :

Gula sederhana selanjutnya adalah . . . .

Disakarida (Gula Ganda)

Disakarida

dua gula

Merupakan molekul gula ganda. Gabungan dari dua molekul monosakarida

Monosakarida

Monosakarida

Disakarida

Example

Glukosa Glukosa Maltosa (Gula Malat)

Glukosa Fruktosa Sukrosa (Gula Pasir)

Glukosa Galaktosa Laktosa (Gula Susu)

Disakarida yang banyak ditemui dalam kehidupan sehari-hari yaitu . . . .

Sukrosa

Laktosa

Selain Monosakarida dan Disakarida, bentuk lain gula yang dapat ditemui

yaitu . . . .

Polisakarida (Gula Kompleks)

Polisakarida

banyak

gula

Merupakan molekul besar yang terdiri dari banyak gula.

Jika monosakarida

dan disakarida

Maka polisakarida

Ada banyak jenis polisakarida, Namun secara umum dibagi menjadi :

Penyimpan energi tubuh

Penyusun struktur tubuh

Pati & Glikogen Selulosa & Kitin

Sekarang kita bahan satu per satu . . . .

Pati

Pati merupakan cadangan gula pada tumbuhan yang diperoleh dari hasil fotosintesis

Pati banyak terdapat pada . . . .

Glikogen

Glikogen merupakan cadangan gula pada hewan yang disimpan di hati dan otot

Dalam tubuh hewan dan manusia, gula yang berlebih akan saling berikatan

dan bergabung membentuk molekul glikogen

Bentuk molekul glikogen kurang lebih seperti ini . . . .

Glikogen ini dapat terbentuk dari 30.000 molekul glukosa

Jika pati dan glikogen merupakan polisakarida yang berperan sebagai

media penyimpanan energi

Maka polisakarida yang berperan sebagai Penyusun struktur tubuh yaitu . . . .

Selulosa

Selulosa merupakan gula kompleks yang memiliki ikatan panjang dan sangat kuat

Di alam, selulosa merupakan komponen struktural dinding sel tumbuhan

33 % tumbuhan terdiri atas selulosa

Dalam ilmu nutrisi, selulosa ini sering disebut sebagai . . . .

Kitin

Kitin: Polisakarida yang memiliki unsur nitrogen

Berfungsi menyusun rangka luar hewan seperti serangga dan arthropoda

dan seperti ini

Seperti ini

Mari kita review ulang . . . .

Sederhana

Karbohidrat

Kompleks

Monosakarida Disakarida

Polisakarida

LEMAK

Sebelum kita membahas lemak, ada baiknya kita mengenal Lipid terlebih dahulu . . . .

Apa itu lipid?

Lipid merupakan senyawa organik berminyak atau berlemak yang tidak larut dalam air,

yang dapat diekstrak dari sel dan jaringan oleh pelarut nonpolar, seperti kloroform,

benzol atau eter.

Lipid Sederhana

Menurut Bloor: Lipid

Lipid Kompleks

Lemak Fosfolipid

Lipid Turunan

Steroid

Mari kita lihat satu persatu

Lemak

Gliserol

Lemak

Asam Lemak

3 atom C + gugus hidroksil

>6 atom C + gugus karboksil

Melalui sintesis lemak dengan cara dehidrasi . . . .

O

3 asam lemak

O

O

O

gliserol Trigliserida

Fungsi utama Trigliserida adalah sebagai zat energi. Lemak disimpan di dalam tubuh dalam bentuk trigliserida.

Apabila sel membutuhkan energi, enzim lipase dalam sel lemak akan memecah trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak serta melepasnya ke dalam pembuluh darah. Oleh sel-sel yang membutuhkan komponen-komponen tersebut kemudian dibakar dan menghasilkan energi, karbondioksida (CO2), dan air (H2O).

Jenuh

Asam lemak

Tak jenuh

Tidak ada ikatan ganda pada atom

C dan atom H Terikat pada kerangka C

Ada ikatan ganda pada atom C dan terjadi pelepasan

atom H pada kerangka C

Fosfolipid

Gliserol

Fosfolipid

2 Asam Lemak

gugus hidroksil ketiga berikatan dengan fosfat

>6 atom C + gugus karboksil

Gugus fosfat Alkohol mengandung

nitrogen

1 kepala polar bersifat hidrofilik

Fosfolipid

2 ekor hidrokarbon bersifat hidrofobik

Afinitas yang kuat terhadap air

Tidak dapat bercampur dengan air

Fungsi Fosfolipid yaitu bahan penyusun membran sel ,

sebagai surfaktan paru-paru yang mencegah perlekatan dinding alveoli paru-paru

sewaktu ekspirasi

Steroid

Steroid adalah lipid dengan kerangka karbon yang terdiri atas empat cincin yang menyatu. Salah satu contoh steroid adalah kolesterol.

Kolestrol adalah lemak yang terdapat di dalam aliran darah atau sel tubuh yang sebenarnya dibutuhkan untuk pembentukan dinding sel dan sebagai bahan baku beberapa hormon.

Bagaimana struktur kolestrol?

Kolesterol dalam konsentrasi yang tinggi dalam darah akan menyebabkan aterosklerosis

Protein

Protein merupakan bahan pembentuk jaringan-jaringan baru yang selalu terjadi dalam tubuh dan mempertahankan jaringan yang telah ada.

Di dalam tumbuhan, protein dapat disusun atau dibentuk dari unsur N yang berasal dari bahan anorganik misalnya nitrat, nitrit, amonia.

Pada manusia dan hewan, protein tidak dapat langsung disusun dari unsur N yang berasal dari senyawa anorganik melainkan melalui senyawa yang disebut asam amino.

Apa itu asam amino?

Asam amino adalah zat pembangun tubuh, membentuk antibodi, memperbaiki jaringan, membangun RNA & DNA; menyebarkan oksigen ke seluruh tubuh dan ikut dalam aktifitas otot.

Hidrolisis protein menghasilkan asam amino, hal ini merupakan bukti bahwa molekul penyusun protein adalah asam amino.

1 atom H

Asam amino

Gugus R

—COOH ─NH2

Gugus karboksil

Gugus Amino

Perbedaan asam amino yang satu dengan yang lainnya disebabkan oleh rantai samping R

Asam amino dikelompokkan sesuai dengan sifat rantai

sampinya.

polar

Asam amino

Bermuatan positif

-Bersifat hidrofobik -Memiliki gugus R alifatik -Glisin, valin, alanin, leusin, isoleusin, prolin

-Gugus R karboksil -Bersifat asam -Gugus R bersifat hidrofilik -Asam aspartat dan asam glutamat

nonpolar Bermuatan negatif

-Gugus R tidak bermuatan -Bersifat hidrofilik -Serin , treonin, sistein, metionin, asparagin, glutamin

-Bersifat polar -Bersifat basa -Gugus R bersifat hidrofilik -Lisin, arginin, histidin

Struktur asam amino nonpolar

Glisin

Valin

Alanin

Leusin

Isoleusin

Prolin

Struktur asam amino polar

Serin

Treonin

Sestein

Metionin

Asparagin

Glutamin

Struktur asam amino bermuatan positif

Lisin

Arginin

Histidin

Struktur asam amino bermuatan negatif

Asam aspartat

Asam glutamat

Asam amino penyusun protein ada yang dapat disintesis oleh

tubuh dan ada yang tidak dapat disintesis

Esensial

Asam amino

Nonesensial

Asam amino esensial

Nama Rantai Sisi

Fenilalanin Aromatik nonpolar Phe F

Isoleusin Rantai bercabang Ile I

Leusin Rantai bercabang Leu L

Lisin Positif basa Lys K

Metionin Polar tak bermuatan Met M

Treonin Polar tak bermuatan Thr T

Triptofan Aromatik polar Trp W

Valin Rantai bercabang Val V

Arginin (separuh ess.) Positif basa Arg R

Histidin (separuh ess.) Positif basa His H

Asam amino nonesensial

Nama Rantai Sisi

Alanin Non-polar alifatik Ala A

Asparagin Polar tak bermuatan Asn N

Aspartat Negatif asam Asp D

Glisin Non-polar alifatik Gly G

Glutamat Negatif asam Glu E

Glutamin Polar tak bermuatan Gln Q

Prolin Non-polar siklik Pro P

Serin Polar tak bermuatan Ser S

Sistein Polar tak bermuatan Cys C

Tirosin Aromatik polar Tyr Y

Peptida

Gugus Amino

Peptida

Gugus Karboksil

Dua asam amino dihubungkan oleh ikatan peptida melalui reaksi kondensasi. Ikatan peptida terbentuk antara gugus karboksil di suatu asam amino dengan gugus amino asam amino lainnya dan menghasilkan air

R1 H

H H H

O

O

N

C C

R2 H

H H H

O

O

N

C C

Ikatan peptida

H O

O C

C H

R2 O

O

R1 N

N

H

H

H

H

C

C

H H

Polipeptida

Asam-asam amino berhubungan membentuk suatu polipeptida melalui ikatan peptida. Urutan (sekuens) asam amino dari suatu rantai menjadi struktur primer suatu protein.

Rantai polipeptida

Ikatan peptida menghubungkan gugus karboksil dari satu asam amino dengan gugus amino dari asam amino lainnya

Sifat Polipeptida

Hanya memiliki satu ujung amino dan satu ujung karboksi, sifatnya ditentukan oleh gugus samping asam amino penyusunnya

Semakin panjang molekulnya, semakin banyak keragaman yang mungkin terbentuk.

Struktur Protein sangat kompleks, ada 4 tingkatan struktur yang saling berimpitan yaitu . . . .

Struktur Primer

Struktur Sekunder

Struktur Tersier

Struktur Kuarterner

Struktur Primer

Struktur primer protein adalah urutan-urutan asam amino dalam rantai polipeptida yang menyusun protein.

Struktur primer protein tidak ditentukan oleh ikatan acak asam amino, akan tetapi oleh informasi genetik yang diwarisi.

struktur dasar rantai polimer dimana penentuan susunan asam amino dalam struktur

primer sama pada penentuan susunan asam amino pada peptida

Struktur Primer

Struktur sekunder

Struktur sekunder protein berkaitan dengan bentuk dari berbagai rangkaian asam amino pada protein, oleh ikatan hidrogen antara atom hidrogen dari gugus amino dengan atom oksigen dari gugus karboksil.

Struktur sekunder

Struktur tersier

Struktur tersier protein merupakan bentuk tiga dimensi dari suatu protein.

Struktur tersier menunjukkan pelipatan pada struktur sekunder untuk membentuk tiga dimensi.

struktur tersier terbentuk karena adanya interaksi antara gugus rantai samping (R)

dari asam amino.

Struktur tersier

Struktur kuarterner

Struktur kuartener protein merupakan susunan subunit-subunit dalam protein oligomer. struktur ini terbentuk karena terjadinya assosiasi dua molekul protein atau lebih

Struktur kuarterner

Vitamin

vitamin adalah zat organik penting yang dibutuhkan dalam jumlah kecil untuk berbagai fungsi biokimia, untuk melakukan fungsi metabolisme tertentu, untuk melindungi kesehatan, untuk pertumbuhan dan aktivitas tubuh normal.

Ada 13 vitamin yang esensial bagi manusia yang telah diidentifikasi.

Vitamin

Larut dalam air

Larut dalam Lemak

Vitamin B kompleks, H,

dan C

Vitamin A, D,E, dan K

Vitamin yang larut dalam air disimpan dalam tubuh hanya dalam jumlah sedikit dan sisanya dibuang karena mudah diserap dan mudah pula diekskresi, sehingga untuk mempertahankan saturasi jaringan vitamin larut air perlu sering dikonsumsi.

Vitamin yang larut dalam air: -Vitamin B1 (tiamin) -Vitamin B2 (riboflavin) -Vitamin B3 (niasin) -Vitamin B5 (asam pantotenat) -Vitamin B6 (piridoksin) -Vitamin B11 (asam folat) -Vitamin B12 (sianokobalamin) -Vitamin H (biotin) -Vitamin C (asam askorbat)

Vitamin B1 (tiamin) berfungsi sebagai koenzim dalam metabolisme energi.

Strukturnya

Vitamin B2 (riboflavin) berfungsi sebagai koenzim dalam metabolisme energi dan mendukung antioksidan.

Strukturnya

Vitamin B3 (niasin) berfungsi sebagai koenzim dalam metabolisme energi dan mendukung sintesis asam lemak.

Strukturnya

Vitamin B5 (asam pantotenat) berfungsi untuk membentuk koenzim-A (CoA), dan sangat penting dalam metabolisme dan sintesis karbohidrat, protein, dan lemak

Strukturnya

Vitamin B6 terdiri dari pyridoxal, pyridoxamine dan pyridoxine yang berikatan membentuk vitamin B6 aktif yaitu pyridoxal phosphate (PLP).

Pyridoxal phosphate (PLP) berfungsi sebagai kofaktor dalam enzim yang terlibat dalam reaksi transaminasi yang diperlukan untuk sintesis dan katabolisme asam amino

Strukturnya

Pyridoxine

Pyridoxine

Pyridoxine

Pyridoxal phosphate

Vitamin B11 (asam folat) berfungsi sebagai koenzim dalam sintesis DNA, pembelahan sel, untuk sintesis sel darah merah.

Strukturnya

Vitamin B12 (sianokobalamin) berfungsi sebagai koenzim dalam sintesis DNA dan sel darah merah, menjaga selubung mielin di sekitar saraf.

Strukturnya

Vitamin H (Biotin) berfungsi sebagai koenzim pada reaksi transkarboksilasi, maka sangat penting dalam metabolisme protein, karbohidrat dan lemak.

Strukturnya

Vitamin C (asam askorbat) berfungsi sangat kompleks terutama sebagai pembentuk zat pengikat dalam tulang dan tulang rawan, juga menstimulasi dalam banyak proses metabolisme.

Strukturnya

Vitamin yang larut dalam lemak dapat disimpan dalam jumlah banyak karena ekskresinya umumnya lambat, sehingga kemungkinan terjadinya toksisitas lebih besar dari vitamin larut air.

Vitamin A (riboflavin) berfungsi mensintesis rodopsin (pigmen yang terurai karena cahaya sehingga kita bisa melihat cahaya), RNA dan kortikosteroid

Strukturnya

Ergokalsiferol (vitamin D2)

Cholecalciferol (vitamin D3)

Vitamin D berfungsi sebagai pengatur metabolisme kalsium dan Posfor terutama dalam pembentukan tulang.

Strukturnya

Vitamin E berfungsi untuk mencegah pendarahan pada ibu hamil, meningkatkan kesuburan, mencegah penuaan, serta memperbaiki struktur kulit dan rambut.

Strukturnya

Vitamin K berfungsi untuk proses pembekuan darah.

Mineral

Mineral merupakan nutrien anorganik yang berfungsi untuk menjaga keseimbangan tubuh serta bahan penyusun tubuh.

Berdasarkan jumlah yang dibutuhkan tubuh, mineral dibagi menjadi makroelemen dan

mikroelemen.

• Minerals Mikro (< 100 mg/day)

– iron

– zinc

– copper

– selenium

– iodine

– fluorine

– chromium

– molybdenum

– manganese

• Mineral Makro (>100 mg/day)

– sodium

– potassium

– calcium

– phosphorus

– magnesium

– sulfur

– chlorine

Fungsi mineral

• Sebagai katalist berbagai reaksi biokimiawi dlm tubuh

• Transmisi sinyal / pesan pd sel saraf • Produksi hormon • Pencernaan dan penggunaan makanan • Bagian dari organ vital spt tulang, darah, gigi

• Kalsium dan fosfor berperan dalam pembentukan dan pemeliharaan tulang dan gigi.

• Kalsium diperlukan untuk fungsi normal saraf dan otot.

• Fosfor merupakan unsur pembentuk ATP dan asam nukleat.

• Kalsium bersama kalium berperan dalam proses pembekuan darah untuk menghentikan pendarahan.

• Magnesium, mangan, besi, dan seng berperan sebagai kofaktor yang merupakan bagian dari struktur enzim-enzim tertentu.

• Magnesium berperan sebagai enzim untuk memecahkan ATP.

• Iodium berperan untuk membuat hormon tiroid yang mengatur laju metabolisme.

• Zat besi berperan dalam pembentukan sel darah merah (hemoglobin)

• Natrium, kalium, dan klor sangat penting untuk sistem saraf dan memiliki pengaruh besar pada keseimbangan osmotik sel.