Monosakarida: pengertian, Contoh, jenis, fungsi, struktur, sifat

Monosakarida, juga dikenal sebagai gula sederhana, adalah salah satu senyawa dasar yang berfungsi sebagai bahan pembangun karbohidrat. Monosakarida merupakan polihidroksi aldehida atau keton; yaitu, mereka adalah molekul dengan lebih dari satu gugus hidroksil (-OH) dan satu gugus karbonil (C = O) dalam atom karbon terminal (aldosa) atau dalam atom karbon kedua (ketosa). Gugus karbonil bergabung dalam larutan berair dengan gugus hidroksil untuk membentuk senyawa siklik (hemi-asetal atau hemi-ketal). Monosakarida yang dihasilkan berupa padatan kristal yang larut dalam air.

Kita semua mengonsumsi beberapa jenis karbohidrat melalui makanan kita setiap hari. Sumber karbohidrat terbesar bagi kita adalah melalui gula. Monosakarida adalah bentuk gula paling sederhana yang ditemukan dalam banyak makanan umum seperti madu, gula tebu, buah-buahan. Mari kita lihat detail monosakarida.

Apa itu Monosakarida

Kita sudah belajar tentang karbohidrat dan apa yang disebut karbohidrat. Sekarang monosakarida hanyalah bentuk paling sederhana atau klasifikasi karbohidrat. Karenanya mereka dikenal sebagai unit karbohidrat paling dasar. Monosakarida didefinisikan sebagai karbohidrat (atau gula) yang tidak dapat dihidrolisis lebih jauh untuk menghasilkan gula yang lebih sederhana.

Pengertian

Monosakarida adalah karbohidrat paling sederhana yang dapat kita temukan dan secara kimiawi terbuat dari rantai poliol tunggal dengan gugus aldehida atau keton, sehingga tidak dapat dipecah oleh hidrolisis.

Ciri monosakarida

Ciri-ciri utama monosakarida adalah:

• Monosakarida adalah sumber energi; kebanyakan dari mereka menyediakan sekitar 4 kalori (kilokalori) per gram, sama seperti karbohidrat lainnya.
• Mereka adalah nutrisi non-esensial, sehingga tubuh dapat menghasilkan semua yang dibutuhkan untuk fungsi yang tepat dari nutrisi lain.
• Mereka tidak perlu diekstraksi dari makanan lain.
• Mereka diserap di usus kecil dan dapat diserap tanpa sebelumnya terdegradasi oleh enzim usus.
• Mereka adalah karbohidrat paling sederhana dan tidak dapat dihidrolisis.
• Mereka dibentuk oleh C, H dan O dalam rasio 1: 2: 1 masing-masing.
• Mereka padat dalam konsistensi, kristal, berwarna putih dan memiliki rasa yang sangat manis.
• Bergantung pada jumlah karbon yang membentuknya, terminasi beruang digunakan.
  Yang paling dikenal adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa.

Jenis Monosakarida

Monosakarida memiliki dua klasifikasi luas berdasarkan gugus fungsional yang ada di dalamnya. Jadi jika mereka mengandung gugus aldehida, mereka dikenal sebagai “aldosa”. Dan jika mereka mengandung gugus keto kita menyebutnya “ketosa”. Ada juga klasifikasi tambahan tentang jumlah atom karbon yang terdiri dari setiap molekul. Tabel berikut ini akan membuat nama-nama itu mudah diingat.

Struktur Monosakarida

Rumus kimia yang dimiliki sebagian besar monosakarida adalah C_x(H2O)_y, di mana umumnya x≥ 3. Molekul selalu dibentuk oleh tiga unsur dan tiga unsur saja: Karbon (C), Hidrogen (H) dan Oksigen (O). Molekul monosakarida sangat kecil dan ukurannya kompak. Inilah alasan lain kita menyebut monosakarida sebagai gula sederhana.

Rumus kimia (CH₂O)_n menunjukkan monosakarida adalah karbon hidrat. Namun, rumus kimia tidak menunjukkan penempatan atom karbon di dalam molekul atau kiralitas gula. Monosakarida diklasifikasikan berdasarkan berapa banyak atom karbon yang dikandungnya, penempatan gugus karbonil, dan stereokimia mereka.

N dalam rumus kimia menunjukkan jumlah atom karbon dalam monosakarida. Setiap gula sederhana mengandung tiga atau lebih atom karbon. Mereka dikategorikan berdasarkan jumlah karbon: triosa (3), tetrosa (4), pentosa (5), heksosa (6), dan heptosa (7). Perhatikan, semua kelas ini diberi nama dengan akhiran -osa, yang menunjukkan bahwa mereka adalah karbohidrat. Gliseraldehida adalah gula triosa. Eritrosa dan Treosa adalah contoh gula tetrosa. Ribosa dan xilosa adalah contoh gula pentosa. Gula sederhana yang paling banyak adalah gula heksosa. Ini termasuk glukosa, fruktosa, manosa, dan galaktosa. Sedoheptulosa dan mannoheptulosa adalah contoh monosakarida heptosa.

Aldosis memiliki lebih dari satu gugus hidroksil (-OH) dan gugus karbonil (C = O) pada karbon terminal, sedangkan ketosis memiliki gugus hidroksil dan gugus karbonil yang terikat pada atom karbon kedua.

Sistem klasifikasi dapat dikombinasikan untuk menggambarkan gula sederhana. Sebagai contoh, glukosa adalah aldoheksose, sedangkan ribosa adalah ketoheksosa.

Linear dan Siklik

Monosakarida dapat ada sebagai molekul rantai lurus (asiklik) atau sebagai cincin (siklik). Gugus keton atau aldehida dari molekul lurus dapat bereaksi secara reversibel dengan gugus hidroksil pada karbon lain untuk membentuk cincin heterosiklik. Di dalam cincin, sebuah atom oksigen menjembatani dua atom karbon. Cincin yang terbuat dari lima atom disebut gula furanosa, sedangkan cincin yang terdiri dari enam atom adalah bentuk piranosa. Di alam, bentuk rantai lurus, furanosa, dan pirranosa ada dalam kesetimbangan. Menyebut molekul “glukosa” dapat merujuk pada glukosa rantai lurus, glukofuranosa, glukopiranosa, atau campuran bentuk.

Stereokimia

Monosakarida menunjukkan stereokimia. Setiap gula sederhana bisa dalam bentuk D- (dekstro) atau L- (levo). Bentuk D- dan L- adalah gambar cermin satu sama lain. Monosakarida alami dalam bentuk D, sedangkan monosakarida yang diproduksi secara sintetis biasanya dalam bentuk L.

Monosakarida siklik juga menampilkan stereokimia. Gugus -OH yang menggantikan oksigen dari gugus karbonil dapat berada di salah satu dari dua posisi (umumnya digambar di atas atau di bawah cincin). Isomer ditunjukkan menggunakan awalan α- dan β-.

Glukosa

Monosakarida yang paling banyak ditemukan di alam sebenarnya adalah glukosa. Ini adalah senyawa organik paling berlimpah di bumi. Kita dapat menemukan glukosa dalam beragam buah, madu, dan bahkan dalam pati dan gula tebu. Kita memperoleh sebagian besar energi dalam tubuh kita dari glukosa melalui makanan yang kita makan. Ini adalah aldoheksosa, yang berarti memiliki enam atom karbon dalam molekulnya. Rumus kimianya adalah C₆H₁₂O₆.

Kita memperoleh glukosa terutama dari dua sumber yaitu pati dan sukrosa. Mari kita lihat bagaimana kita dapat menyiapkan glukosa dari sumber-sumber ini.

Dalam skala besar dan komersial, glukosa disiapkan dari hidrolisis pati dengan merebusnya dengan H2SO4 encer. Reaksi kimia adalah sebagai berikut:

(C₆H₁₀O₅) + n (H2O) ————-> n ( C₆H₁₂O₆ )

Tepung                                               glukosa

Juga, cara lain mempersiapkan glukosa, dengan fruktosa sebagai produk bersama atau dengan, adalah untuk merebus sukrosa dalam HCl encer atau bahkan H2SO4 dalam larutan alkohol. Reaksi kimia ini adalah sebagai berikut:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O ————> C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

Sukrosa                                           Glukosa + Fruktosa

Fruktosa

Fruktosa adalah monosakarida ketonik sederhana. Kita sebagian besar menemukan fruktosa dalam tumbuhan dan buah-buahan, bunga, dan sayuran akar, karenanya menghasilkan moniker gula buah. Juga banyak terdapat dalam sirup madu dan jagung. Umumnya, ikatan fruktosa dengan glukosa membentuk disakarida yang kita kenal sebagai sukrosa. Fruktosa pertama kali ditemukan oleh seorang ahli kimia Perancis Augustin – Pierre Debrunfaut.

Rumus kimia fruktosa juga C₆H₁₂O₆ tetapi ikatan fruktosa sangat berbeda dari glukosa. Fruktosa memiliki struktur siklik. Strukturnya adalah hemiasetal intramolekul. Ia memiliki gugus karbonil pada karbon nomor dua (gugus fungsi ketonnya). Dalam bentuk sikliknya, cincin ini (umumnya) membentuk cincin beranggota lima yang kita sebut cincin Furanosa.

Klasifikasi

Monosakarida dapat diklasifikasikan tergantung pada jumlah atom karbon yang dimilikinya dan sesuai dengan posisi yang ditempati kelompok karbonil dalam molekul. Tergantung pada jumlah atom karbon, mereka dibagi menjadi:

• Triosa: 3 atom karbon
• Tetrosa: 4 atom karbon
• Pentosa: 5 atom karbon
• Heksosa: 6 atom karbon
• Heptosa: 7 atom karbon

Kapan saja gugus karbonil terletak di ujung molekul, monosakarida akan menjadi aldosa. Ketika gugus karbonil tidak di ujung, tetapi dalam posisi tengah, monosakarida akan menjadi keto.

Sifat monosakarida

Dalam bentuk murni, monosakarida adalah kristal, larut dalam air, padatan tidak berwarna. Monosakarida memiliki rasa manis karena orientasi kelompok OH berinteraksi dengan reseptor rasa pada lidah yang mendeteksi rasa manis. Melalui reaksi dehidrasi, dua monosakarida dapat membentuk disakarida, tiga hingga sepuluh dapat membentuk oligosakarida, dan lebih dari sepuluh dapat membentuk polisakarida.

Fungsi monosakarida

Monosakarida melayani dua fungsi utama dalam sel. Monosakarida digunakan untuk menyimpan dan menghasilkan energi. Glukosa adalah molekul energi yang sangat penting. Energi dilepaskan ketika ikatan kimianya terputus. Monosakarida juga digunakan sebagai blok bangunan untuk membentuk gula yang lebih kompleks, yang merupakan elemen struktural penting.

Contoh Monosakarida dan peranan

Monosakarida sangat menarik karena mereka adalah monomer konstituen dari semua karbohidrat. Monosakarida juga tampak bebas, dan bertindak sebagai nutrisi bagi sel untuk mendapatkan energi, atau sebagai metabolit perantara dari proses biologis yang penting, seperti respirasi sel dan fotosintesis.

1. Triosa

Gliseraldehida dan Dihidroksiaseton ditemukan, dalam bentuk ester fosfat, di dalam sel-sel sebagian besar organisme, di mana mereka berpartisipasi sebagai perantara dalam metabolisme glukosa dan karbohidrat lainnya. Mereka tidak membentuk struktur siklus.

2. Tetraosa

Eritrosa adalah senyawa antara sekuens biokimiawi dalam proses nutrisi autotrofik. Seperti sisa tetrosas lainnya, tetrosas tidak membentuk struktur siklis.

3. Pentosa

Pentosa yang paling penting adalah ribosa, xilosa, arabinosa, dan ribulosa.

Ribosa

Ini adalah komponen struktural nukleotida dalam keadaan bebas, seperti ATP (adenosin trifosfat); dan asam nukleat, seperti asam ribonukleat (RNA).

Xilosa

Ini adalah komponen dari polisakarida xylan, hadir dalam kayu.

Arabinosa

Ini adalah salah satu dari sedikit monosakarida yang terjadi di alam dalam bentuk L. Ditemukan dalam bentuk permen karet arab.

Ribulosa

Ini bertindak sebagai perantara aktif dalam memperbaiki karbon dioksida atmosfer di organisme autotrofik. Menjadi ketopentosa, ia tidak memiliki struktur siklik.

Heksosa

Yang paling umum adalah glukosa, galaktosa, manosa, dan fruktosa.

4. Glukosa

Juga disebut gula anggur. Ini adalah nutrisi utama makhluk hidup yang, melalui respirasi seluler, sebagian atau seluruhnya terdegradasi untuk mendapatkan energi. Ia ditemukan bebas di dalam sitoplasma sel, di dalam buah-buahan dan di dalam darah. Selain itu, itu adalah konstituen dari polisakarida yang paling umum, pati dan selulosa, dalam sayuran, dan glikogen pada hewan.

5. Galaktosa

Ini tidak bebas, itu adalah bagian dari laktosa (disakarida susu), polisakarida kompleks dan heterosida.

6. Manosa

Ini adalah komponen polisakarida yang terdapat dalam sayuran, bakteri, ragi dan jamur. Ini adalah bagian dari streptomisin; zat dengan aktivitas antibiotik.

7. Fruktosa

Ini ditemukan dalam buah-buahan, bebas atau terikat dengan glukosa, membentuk sukrosa disakarida. Kerjanya dalam cairan mani sebagai nutrisi untuk sperma. Sel-sel hati mengubahnya menjadi glukosa, sehingga memiliki nilai nutrisi yang setara. Ini juga disebut levulose, karena merupakan molekul yang sangat levorotatory.

Makanan monosakarida

Beberapa makanan yang mengandung monosakarida adalah:

• Glukosa: madu, buah-buahan, produk susu, kacang-kacangan, sereal, sayuran dan roti.
• Laktosa: mentega, margarin, yogurt, es krim, susu, custard, keju.
• Fruktosa: ditemukan dalam buah-buahan, madu dan sayuran, sayuran, minyak sayur dan sereal.

Manfaat

Beberapa kegunaan yang dapat diberikan kepada monosakarida adalah:

• Mereka digunakan sebagai sumber energi karena jumlah ATP yang dapat diterima terbentuk dalam oksidasi mereka.
• Mereka dapat diubah menjadi lipid ketika ada kelebihan karbohidrat dalam diet, dan mereka disimpan dalam jaringan adiposa atau asam amino.
• Mereka adalah bagian dari struktur yang lebih kompleks seperti glikoprotein, glikolipid, dan nukleotida.
• Mereka adalah prekursor oligo dan polisakarida.
• Mereka mematuhi prinsip penggunaan karena mereka mampu melakukan fungsi yang berbeda di dalam tubuh.
• Mereka mewakili sumber energi utama untuk semua makhluk hidup karena mereka mudah teroksidasi. Dengan cara ini, mereka adalah sumber bahan bakar untuk metabolisme kita.

Rumus

Monosakarida memiliki tiga hingga tujuh atom karbon dan rumus empirisnya dikenal sebagai (CH2O) n, di mana n ≥ 3.