Apa yang Anda ketahui tentang polisakarida?

Polisakarida


Kebanyakan karbohidrat yang ditemukan di alam sebagai polisakarida. Polisakarida dinamakan juga glikan. Antara glikan dapat berbeda dalam hal unit monosakarida penyusunnya, panjang rantai polisakarida, tipe ikatan antara unit monosakarida dan jumlah (derajat) percabangan. Polisakarida dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok besar yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida. Homopolisakarida dinamakan juga homoglikan yaitu polisakarida yang mengandung hanya satu tipe residu monosakarida, sedangkan heteropolisakarida dinamakan juga heteroglikan yaitu polisakarida yang mengandung residu monosakarida lebih dari satu tipe. Homoglikan dan heteroglikan dapat berbentuk rantai lurus atau bercabang.

Beberapa homoglikan berfungsi sebagai molekul penyimpan energi seperti pati dan glikogen. Sebagian homoglikan yang lain berfungsi sebagai elemen struktural dinding sel tumbuhan yaitu selulosa dan rangka luar hewan yaitu kitin. Heteroglikan menyediakan pendukung ekstraseluler untuk semua kingdom. Selulosa, pati, dan glikogen adalah contoh homoglikan, sedangkan polimer pada peptidoglikan termasuk kelompok heteroglikan.

Polisakarida adalah polimer gula yang mengandung lebih dari 20 unit residu monosakarida yang berikatan melalui ikatan glikosida. Glukosa adalah monosakarida yang paling umum ditemui pada polisakarida. Panjang dan komposisi residu unit monosakarida pada polisakarida bervariasi. Beberapa polisakarida terdiri dari seratus bahkan sampai seribu unit monosakarida. Oleh sebab itu, ukuran polisakarida lebih tepat dinyatakan sebagai derajat polimerisasi (DP) bukan massa molekul relatif (Mr). DP menyatakan jumlah unit monosakarida yang berikatan pada suatu polimer.

Beberapa rantai polisakarida linear dan yang lainnya bercabang. Selulosa adalah rantai polisakarida linear, sedangkan glikogen adalah rantai polisakarida bercabang. Polimer glikogen dan selulosa terdiri dari unit D-glukosa yang berulang. Glikogen dan selulosa dibedakan hanya oleh tipe ikatan glikosidanya, tetapi mengakibatkan glikogen dan selulosa mempunyai struktur yang berbeda. Perbedaan struktur glikogen dan selulosa mengakibatkan keduanya mempunyai sifat dan peranan biologi yang berbeda pula.

Polisakarida dapat diklasifikasikan menurut peranannya yaitu sebagai polisakarida penyimpan, polisakarida struktural dan polisakarida penyerap air. Polisakarida penting pada bakteri, tumbuhan dan binatang dengan rincian yang dimuat oleh tabel berikut:

Pati, inulin adalah polisakarida penyimpan pada sel tumbuhan, sedangkan levan adalah polisakarida penyimpan pada sel bakteri. Glikogen merupakan polisakarida penyimpan pada sel hewan. Kitin dan selulosa merupakan polisakarida struktural. Polisakarida lainnya adalah dextran, peptidoglikan, agarosa, hyaluronan, carrageenan, xyloglukan. Dextran, agarosa dan carrageenan termasuk kelompok polisakarida penyerap air. Agarosa digunakan sebagai gel pada elektroforesis DNA.

1 Like

Pati dan Glikogen


Polisakarida penyimpan paling penting adalah pati pada sel tumbuhan dan glikogen pada sel hewan. Pati adalah karbohidrat paling melimpah yang dihasilkan pada tumbuhan. Pati merupakan sumber makanan kita yang paling penting. Pati dan glikogen merupakan glukan yaitu polimer glukosa. Kedua polisakarida ini merupakan penyimpan residu glukosa untuk menghasilkan energi. Polisakarida ini berada di dalam sitosol sel sebagai granula. Molekul pati dan glikogen merupakan molekul penyerap air yang luar biasa karena molekul ini mempunyai banyak gugus hidroksil yang menyediakan ikatan hidrogen dengan air. Sel tumbuhan paling banyak mempunyai kemampuan untuk membentuk pati dan menyimpan pati pada umbinya seperti kentang, pada bijinya seperti biji gandum, biji jagung, dan beras.

Pati terdapat di dalam sel tumbuh-tumbuhan sebagai campuran polisakarida amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan homopolisakarida tidak bercabang, sedangkan amilopektin adalah homopolisakarida bercabang. Amilosa dan amilopektin membentuk struktur kompleks yang disebut butir pati (granula pati). Granula pati adalah struktur kompleks semikristalin. Ukuran granula pati bervariasi dari 1-100 μm tergantung sumber pati. Amilopektin merupakan komponen utama granula pati dengan rata-rata 75% dari massa granula. Jumlah ini bervariasi tergantung dari sumber pati.

Polimer amilosa tersusun dari residu monomer α-D-glukosa yang dihubungkan oleh oleh ikatan glikosida α-(1→4) yaitu ikatan glikosida antara C-1 dari satu molekul glukosa dan C-4 dari glukosa berikutnya.

!struktur amilosa|681x255](upload://7n6YxMi0caOOEFPDTCWGoXFGLkh.png)

Ikatan glikosida α-(1→4) pada amilosa merupakan tipe ikatan yang sama yang menghubungkan monomer glukosa pada disakarida maltosa. Satu untai amilosa dapat terdiri dari kira-kira 100 sampai 1000 residu D-glukosa. Amilopektin adalah amilosa bercabang banyak yang cabangnya terikat pada gugus hidroksil C-6 oleh ikatan glikosida α-(1→6). Ikatan ini terjadi setiap 24 sampai 30 residu glukosa.

struktur amilopektin

Amilosa membentuk helix putar kiri dengan 6 residu glukosa setiap putaran. Pada kompleks pati-iodin, molekul iodin paralel sepanjang sumbu helix pada struktur pati. Enam putaran helix mengandung 36 residu glicosyl yang dibutuhkan untuk menghasilkan warna biru pada kompleks pati-iodin.

Pati dihidrolisis di usus halus oleh aksi enzim α-amilase dan sebuah enzim penghilang cabang. Enzim α-amilase terdapat pada binatang dan tumbuhan yang merupakan endoglycosidase. Enzim ini mengkatalisis reaksi hidrolisis ikatan glikosida α-(1→4) internal secara random pada amilosa dan amilopektin. Enzim lainnya adalah β-amilase yang ditemukan pada biji dan umbi beberapa tumbuhan. Enzim β-amilase adalah sebuah exoglycosidase (memutus ikatan glikosida terminal). Enzim ini mengkatalisis reaksi hidrolisis ikatan glikosida melepaskan maltosa dari ujung non-pereduksi amilopektin. Dengan demikian, α-amilase dan β-amilase merupakan enzim yang mengkatalisis reaksi hidrolisis ikatan glikosidik α(1→4). Pola posisi pemutusan ikatan glikosida oleh kedua enzim ini pada amilopektin.

Ikatan α-(1→6) pada titik cabang tidak merupakan substrat enzim α-amilase maupun βamilase. Setelah hidrolisis amilopektin berkataliskan amylase, tersisa amilopektin dengan titik cabang banyak. Molekul ini disebut limit dextran. Limit dextran selanjutnya dapat dihidrolisis dengan katalis α-amylase maupun β-amylase setelah enzim penghilang cabang mengkatalisis reaksi hidrolisis ikatan α-(1→6) pada titik cabang.

Enzim pendegradasi pati dapat dikelompokkan menjadi empat yaitu endoamilase, exoamilase, enzim pemutus cabang dan transferase. Endoamilase memutus ikatan α-1,4-glikosidik bagian dalam amilosa dan amilopektin menghasilkan oligosakarida berbagai ukuran dan dekstrin. Exoamilase memutus ikatan α-1,4glikosidik dari ujung non pereduksi pati dengan produk glukosa atau maltosa dan dekstrin. Enzim pemutus cabang memutus ikatan α-1,6-glikosidik amilopektin dengan produk polisakarida rantai lurus. Transferase memutus ikatan α-1,4-glikosidik molekul sehingga terbentuk ikatan glikosidik baru (van der Maarel et al., 2002). Enzim amilolitik yang paling dikenal adalah α-amylase (EC 3.2.1.1), β-amylase (EC 3.2.1.2) dan glukoamilase (EC 3.2.1.3). Enzim α-amylase merupakan endoamylase, sedangkan β-amylase dan glukoamilase merupakan exoamylase. Produk hidrolisis pati oleh βamylase adalah maltosa dan dekstrin, sedangkan oleh glukoamilase adalah glukosa.

Glikogen adalah polimer bercabang dari α-D-glukosa yang strukturnya mirip dengan amilopektin pada pati. Glikogen terdiri dari rantai yang berikatan α-(1→4) dan ikatan α-(1→6) pada titik cabang. Perbedaan utama antara glikogen dan amilopektin adalah pada glikogen lebih banyak titik cabangnya.

Titik cabang terjadi sekitar setiap 8-10 residu glukosa pada glikogen dan sekitar setiap 25-30 residu glukosa pada amilopektin. Pada glikogen rata-rata panjang rantai adalah 13 residu glukosa dan terdapat 12 lapisan cabang. Selain itu, rantai polisakarida glikogen diikatkan pada sebuah molekul protein. Molekul protein berada pada posisi tengah struktur glikogen.

Setiap ujung rantai glikogen merupakan ujung non-pereduksi. Sebuah molekul glikogen dengan n cabang mempunyai n+1 ujung non-pereduksi, tetapi hanya satu ujung pereduksi. Ketika glikogen dan amilopektin digunakan sebagai sumber energi, unit glukosa dihidrolisis dari ujung non-pereduksi. Enzim yang mengkatalisis reaksi hidrolisis glikogen dan amilopektin aktif hanya pada ujung non-pereduksi glikogen dan amilopektin.

Glikogen yang ditemukan pada sel binatang dalam bentuk granula yang mirip dengan granula pati pada sel tumbuhan. Granula glikogen diamati baik pada sel liver maupun pada sel otot, tetapi granula glikogen melimpah di dalam sel hati. Granula glikogen tidak kelihatan pada tipe sel lainnya seperti sel otak dan sel jantung di bawah kondisi normal. Glikogen digunakan pada otot manusia, dan liver untuk penyimpan glukosa. Ketika kadar glukosa darah tinggi, glukosa dari darah membentuk glikogen. Ketika kadar glukosa darah rendah, glukosa dilepaskan dari glikogen, kemudian glukosa memasuki aliran darah.

Polisakarida tersusun dari lebih dari sepuluh unit monosakarida. Polisakarida mencakup beberapa karbohidrat yang penting secara fisiologis yaitu pati, glikogen, glikosaminoglikan, glikoprotein, dan glikoforin (Murray , et al 2009).

Pati (kanji, starch ) adalah suatu homopolimer glukosa yang membentuk rantai α-glukosida yang disebut glukosan atau glukan. Pati adalah sumber utama dalam makanan seperti sereal, kacang-kacangan, umbi-umbian, dan sayuran lainnya. Dua komponen utamanya dalah amilosa dengan kandungan pada pati rata-rata sebesar 13-20% dan amilopektin sebesar 80-85%. Amilosa mempunyai struktur heliks lurus tidak bercabang, sedangkan amilopektin terdiri dari rantai-rantai bercabang yang dibentuk oleh 24-30 residu glukosa yang disatukan oleh ikatan α-1à4 di rantai dan oleh ikatan α-1à6 di titik percabangan. Seberapa banyak pati dalam makanan dapat dihidrolisis oleh amilase ditentukan oleh strukturnya, derajat kristalisasi atau hidrasi (hasil proses memasak), dan apakah pati terbungkus dalam sel tumbuhan utuh (tidak dapat dicerna) atau tidak (Murray , et al 2009).

Polisakarida lain yang tergolong penting secara fisiologis adalah glikogen. Glikogen adalah simpanan polisakarida pada hewan dan kadang-kadang disebut pati hewani. Glikogen memiliki sktruktur yang lebih bercabang dibandingkan amilopektin. Selain glikogen, berikutnya ada glikosaminoglikan yang merupakan karbohidrat kompleks dengan kandungan gula amino dan asam uronat. Selanjutnya adalah glikoprotein atau dikenal juga dengan mukoprotein adalah protein yang mengandung rantai oligosakarida becabang atau tidak bercabang. Terakhir adalah glikoforin yaitu suatu glikoprotein integral membran utama pada eritrosit manusia (Almatsier, 2001; Murray , et al 2009).

Polisakarida ialah karbohidrat yang lebih dari sepuluh satuan monosakarida dan dapat berantai lurus atau bercabang. Kebanyakan dari gula tersebut mengandung beberapa ratus atau bahkan ribuan gula sederhana. Polisakarida dirombak dalam saluran pencernaan menjadi karbohidrat yang sederhana dengan kelengkapan tingkatan yang beragam.

Polisakarida dibuat oleh tumbuhan dari karbondioksida dan air (karbohidrat nabati) serta sedikit dari hewan (karbohidrat hewani). Di dalam tumbuhan karbohidrat mempunyai dua fungsi utama yaitu sebagai simpanan energi dan sebagai penguat struktur tumbuhan tersebut. Sumber energy tersebut terdapat dalam bentuk zat tepung (amylum) dan zat gula (mono dan disakarida).

Timbunan zat tepung terdapat di dalam biji, akar, dan batang. Sedangkan gula terdapat di dalam daging buah dan di dalam cairan tumbuhan, misalnya di dalam batang tebu. Karbohidrat sebagai penguat struktur tumbuhan terdapat sebagai selulosa di dalam dinding sel. Perbedaan khas antara sel tumbuhan dan sel hewan ialah pada sel tumbuhan terdapat dinding sel yang mengandung selulosa, sedangkan sel hewan tidak memiliki dinding sel.

Tiga polisakarida yang sangat penting dalam gizi manusia adalah pati, glikogen dan selulosa. Dari ketiganya, hanya pati dan glikogen yang menyediakan energi bagi tubuh. Sedangkan selulosa penting dalam gizi manusia karena menyediakan serat yang diperlukan dalam makanan.

Pati merupakan polisakarida yang ditemukan dalam butiran padi-padian dan umbi umbian serta buah buahan seperti pisang. Pada pisang misalnya yang menjadi manis setelah masak akibat zat pati yang terkandung terurai menjadi gula sederhana seperti glukosa. Jika zat pati dimasak, molekulnya akan pecah menjadi molekul yang lebih kecil semacam gula yang dinamakan dekstrin. Kemudian dekstrin berurai lagi menjadi maltose dan kemudian menjadi glukosa.

Demikian pula dengan zat pati yang dimakan oleh manusia, karena enzim akhirnya berubah menjadi glukosa. Kemudian masuk dalam darah dan menjadi energi bagi sel-sel tubuh manusia. Jika persediaan glukosa dalam darah meningkat, kelebihannya akan disimpan di dalam hati sebagai polisakarida yang disebut glikogen. Jika seseorang lapar dan belum sempat makan, energi yang diperlukan tubuh diperoleh dari pembakaran glikogen yang terdapat di dalam otot dan hati. Jika tubuh kelebihan karbohidrat maka kelebihan itu akan disimpan sebagai lemak.

Pati yang terdapat di berbagai tanaman terdiri dari partikel-partikel halus disebut granula dengan bentuk dan ukuran sesuai masing-masing tumbuhan. Granula pati sangat halus dan tidak dapat dilihat oleh mata telanjang namun jelas tampak pada pengujian mikroskop. Pati yang belum dimasak tidak mudah dicerna karena granulanya terkandung dalam dinding sel-sel tanaman dan tidak mudah bagi cairan pencernaan untuk menembusnya. Memasak dapat melembutkan dinding sel dan membuat air mampu memasuki granula dan memecahnya menjadi gelatin.

Polisakarida yang lain yaitu selulosa banyak terdapat dalam sayur berupa serat kasar. Selulosa merupakan karbohidrat yang tidak dapat dicerna dan tidak menghasilkan energy sehingga tidak mengakibatkan kegemukan pada badan. Meskipun demikian, jenis karbohidrat ini berguna bagi tubuh yaitu memberikan rasa kenyang dan melancarkan pembuangan tinja (defekasi). Makanan yang mengandung selulosa rendah akan memberikan kesulitan pembuangan tinja dan terjadi sembelit (obstipasi).