4.2 - Karbohidrat

Sebatian organik ialah kumpulan sebatian kimia besar yang mengandungi unsur karbon. Satu atau lebih atom karbon terikat secara kovalen dengan atom unsur-unsur yang lain seperti hidrogen, nitrogen atau oksigen. Empat kumpulan sebatian organik besar yang boleh dijumpai dalam semua organisma hidup ialah karbohidrat, protein, lipid dan asid nukleik. Sebatian organik ini merupakan makromolekul yang dibina daripada molekul-molekul kecil yang dipanggil monomer.

Rajah 3 - Karbohidrat seperti nasi, roti, bijirin dan ubi merupakan makanan ruji untuk manusia. Karbohidrat membekalkan tenaga untuk menjalankan aktiviti seharian. Atom hidrogen dan oksigen adalah dalam nisbah 2:1. Formula kimia karbohidrat ialah (CH₂O) ₓ.

Jenis-jenis Karbohidrat

Terdapat tiga jenis karbohidrat iaitu monosakarida, disakarida dan polisakarida. Monosakarida ialah monomer karbohidrat. Ia merupakan gula paling ringkas yang membentuk semua jenis karbohidrat. Banyak monosakarida bergabung membentuk disakarida atau polisakarida. Secara umumnya, monosakarida ialah hablur pada suhu bilik, rasa manis dan boleh larut dalam air. Contoh-contoh yang paling dikenali ialah glukosa, fruktosa dan galaktosa.

• Glukosa , juga dikenali sebagai dekstrosa berasal dari keluarga aldose. Glukosa boleh dijumpai dalam buah-buahan, sayur-sayuran, nasi dan roti putih. Ia digunakan oleh hampir semua organisma hidup.
• Fruktosa ialah karbohidrat yang paling manis. Ia boleh dijumpai dalam madu, sirap jagung dan secara semula jadi dalam nectar bunga.
• Galaktosa terdapat dalam susu dan produk tenusu yang diperbuat daripada susu. Ia jarang dijumpai dalam bentuk monosakarida (selalunya dalam bentuk disakarida).

Rajah 4 - Monosakarida mempunyai struktur cincin 6-karbon.

Semua monosakarida ialah gula penurun kerana kewujudan kumpulan aldehid dalam struktur mereka. Ini membolehkan monosakarida dikesan dengan menggunakan larutan Benedict. Kuprum (II) sulfat biru diturunkan menjadi mendakan kuprum (I) oksida yang berwarna merah bata.

Rajah 5 - Larutan Benedict berwarna biru kerana kewujudan ion kuprum (II). Gula penurun menurunkan ion kuprum (II) menjadi ion kuprum (I).

Molekul disakarida terbentuk apabila dua monosakarida bergabung melalui ikatan glikosid. Proses ini dikenali sebagai kondensasi. Air terbentuk sebagai produk sampingan dalam proses ini. Hidrolisis pula merupakan proses untuk menghuraikan disakarida di mana molekul air diperlukan untuk memecahkan ikatan glikosid. Contoh-contoh disakarida termasuk maltosa, sukrosa, dan laktosa.

• Glukosa + glukosa ‹―› Maltosa + air
• Glukosa + fruktosa ‹―› Sukrosa + air
• Glukosa + galaktosa ‹―› Laktosa + air

Maltose boleh dijumpai dalam bijirin. Sukrosa pula boleh didapati secara semula jadi dalam buah-buahan dan sayur-sayuran. Laktosa terdapat dalam susu, yogurt dan keju. Laktosa dan maltosa adalah gula penurun dan dapat menurunkan larutan kuprum (II) sulfat kepada mendakan kuprum (I) oksida. Sementara itu, sukrosa ialah gula bukan penurun dan tidak dapat menurunkan larutan kuprum (II) sulfat.

Rajah 6 - Maltosa dibentuk daripada gabungan 2 molekul glukosa melalui kondensasi.

Rajah 7 - Sukrosa terbentuk daripada gabungan 1 molekul glukosa dan 1 molekul fruktosa melalui kondensasi.

Rajah 8 - Laktosa terbentuk daripada gabungan 1 molekul glukosa dan 1 molekul galaktosa melalui kondensasi.

Polisakarida ialah karbohidrat kompleks yang dibentuk apabila banyak monosakarida bergabung melalui proses kondensasi. Polisakarida mempunyai ciri-ciri kimia seperti di bawah:

• Tidak larut dalam air kerana saiz molekul yang besar
• Tidak rasa manis
• Tidak menghablur
• Tidak aktif secara osmotik dalam sel

Contoh-contoh polisakarida termasuk kanji, selulosa dan glikogen. Polisakarida boleh diurai melalui hidrolisis dengan bantuan asid cair, pendidihan dan tindakan enzim.

Rajah 9 - Kanji (kiri) terdiri daripada amilosa dan amilopektin. Tumbuh-tumbuhan menyimpan karbohidrat dalam bentuk kanji. Glikogen (tengah) merupakan polisakarida bercabang. Glikogen mempunyai cabang yang lebih banyak berbanding dengan amilopektin. Haiwan menyimpan karbohidrat dalam bentuk glikogen. Selulosa (kanan) dibuat daripada rantai linear unit glukosa.