Karbohidrat adalah biomolekul yang paling melimpah di Bumi, berfungsi sebagai sumber energi, komponen struktural, dan elemen pengenalan dalam organisme hidup. Mereka tersusun dari karbon, hidrogen, dan oksigen, biasanya dengan rumus empiris (CH2O)n.
Monosakarida
Monosakarida adalah karbohidrat paling sederhana dan tidak dapat dihidrolisis menjadi gula yang lebih kecil. Mereka diklasifikasikan berdasarkan jumlah atom karbon: triosa (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C), dan heksosa (6C). Glukosa, fruktosa, dan galaktosa adalah heksosa penting, sementara ribosa dan deoksiribosa adalah pentosa esensial yang ditemukan dalam asam nukleat.
Monosakarida menunjukkan stereoisomerisme karena atom karbon kiral. Notasi D dan L, yang juga digunakan untuk asam amino, mengacu pada konfigurasi atom karbon kiral dengan nomor tertinggi. Gula alami sebagian besar berada dalam konfigurasi-D. Dalam larutan, monosakarida bersiklisasi membentuk hemiasetal, menciptakan anomer alfa dan beta melalui karbon anomerik.
Disakarida dan Oligosakarida
Disakarida terdiri dari dua unit monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Contoh penting termasuk sukrosa (glukosa-alfa-1,2-fruktosa), laktosa (galaktosa-beta-1,4-glukosa), dan maltosa (glukosa-alfa-1,4-glukosa). Jenis ikatan glikosidik menentukan apakah disakarida tersebut bersifat reduksi atau non-reduksi.
Oligosakarida mengandung tiga hingga sepuluh unit monosakarida. Mereka sering ditemukan terikat pada protein dan lipid di permukaan sel, di mana mereka berfungsi sebagai penanda pengenalan. Antigen golongan darah ABO adalah contoh klasik penanda identitas berbasis oligosakarida.
Polisakarida
Polisakarida adalah polimer dari unit monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Mereka dapat diklasifikasikan sebagai polisakarida penyimpanan atau struktural.
Polisakarida penyimpanan: Pati adalah polisakarida penyimpanan utama pada tanaman, terdiri dari amilosa (glukosa linier alfa-1,4) dan amilopektin (bercabang alfa-1,4 dan alfa-1,6). Glikogen adalah padanan pada hewan, lebih bercabang daripada amilopektin, ditemukan terutama di hati dan jaringan otot.
Polisakarida struktural: Selulosa adalah polimer linier dari unit glukosa beta-1,4, membentuk fibril kaku yang memberikan dukungan struktural di dinding sel tanaman. Kitin, tersusun dari unit N-asetilglukosamin dengan ikatan beta-1,4, membentuk eksoskeleton arthropoda. Glikosaminoglikan seperti asam hialuronat dan kondroitin sulfat adalah komponen kunci dari matriks ekstraseluler.
Ikatan Glikosidik dan Gula Reduksi
Ikatan glikosidik terbentuk antara karbon anomerik satu monosakarida dan gugus hidroksil dari monosakarida lain. Ikatan ini ditetapkan sebagai alfa atau beta tergantung pada konfigurasi pada karbon anomerik. Gula dengan karbon anomerik bebas dapat bertindak sebagai agen pereduksi, sehingga disebut gula reduksi. Ketika kedua karbon anomerik terlibat dalam ikatan glikosidik, seperti pada sukrosa, disakarida tersebut bersifat non-reduksi.
Karbohidrat Termodifikasi
Karbohidrat dapat dimodifikasi dengan berbagai cara untuk mengubah sifatnya. Fosforilasi memerangkap gula di dalam sel dan mengaktifkannya untuk metabolisme. Gula amino seperti glukosamin dan N-asetilglukosamin adalah komponen glikoprotein dan dinding sel bakteri. Gula deoksi seperti deoksiribosa dan fukosa tidak memiliki gugus hidroksil pada posisi tertentu, mempengaruhi reaktivitas kimia dan fungsi biologisnya.
