Metabolisme Glikolisis

Table of Contents

A. Pengertian Glikolisis

Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP. Proses glikolisis dapat dibagi menjadi glikolisis aerobik atau anaerobik, tergantung pada ketersediaan oksigen dari lingkungan itu terjadi. Namun, dalam kedua proses, sumber awal adalah glukosa dan produk akhirnya adalah piruvat.

Glikolisis aerobik

Glikolisis aerobik adalah jalur glikolitik yang terjadi di sitosol dengan adanya oksigen. Bila dibandingkan dengan glikolisis anaerob, jalur ini jauh lebih efisien dan menghasilkan lebih banyak ATP per molekul glukosa. Dalam glikolisis aerobik, produk akhir, piruvat ditransfer ke mitokondria untuk memulai siklus asam sitrat. Oleh karena itu, produk akhir dari glikolisis aerobik adalah 36 molekul ATP, air, dan karbon dioksida.

Glikolisis anaerobik

Glikolisis anaerobik terjadi di sitoplasma ketika sel kekurangan oksigen lingkungan atau tidak memiliki mitokondria. Dalam hal ini, NADH dioksidasi menjadi NAD + dalam sitosol dengan mengubah piruvat menjadi laktat. Glikolisis anaerobik menghasilkan (2 laktat + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+) dari satu molekul glukosa. Berbeda dengan glikolisis aerobik, glikolisis anaerob menghasilkan laktat, yang mengurangi pH dan menginaktivasi enzim.

B. Tahap Metabolisme Glikolisis

1. Tahap persiapan

Tahap persiapan adalah tahap di mana ada konsumsi ATP dan juga dikenal sebagai fase investasi. Fase panen adalah di mana ATP dihasilkan. Lima langkah pertama dari reaksi glikolisis dikenal sebagai fase persiapan atau investasi. Tahap ini mengkonsumsi energi untuk mengubah molekul glukosa menjadi dua molekul molekul gula tiga-karbon.

Langkah 1

Langkah satu dalam glikolisis adalah fosforilasi. Langkah ini Glukosa terfosforilasi oleh enzim heksokinase. Dalam proses ini, molekul ATP dikonsumsi. Sebuah gugus fosfat dari ATP ditransfer ke molekul glukosa untuk menghasilkan glukosa-6-fosfat.

Glukosa (C₆H₁₂O₆) + Heksokinase + ATP → Glukosa-6-fosfat (C₆H₁₁O₆P₁) + ADP

Langkah 2

Tahap kedua dari glikolisis merupakan reaksi isomerisasi. Dalam reaksi ini glukosa-6-fosfat diatur ulang menjadi fruktosa-6-fosfat oleh isomerase fosfat enzim glukosa. Ini adalah reaksi reversibel dalam kondisi normal sel.

Glukosa-6-fosfat (C₆H₁₁O₆P₁) + Phosphoglucoisomerase → Fruktosa-6-fosfat (C₆H₁₁O₆P₁)

Langkah 3

Pada langkah ketiga glikolisis adalah reaksi fosforilasi. Pada langkah ini enzim fosfofruktokinase yang mentransfer gugus fosfat untuk membentuk fruktosa 1,6-bifosfat. Molekul ATP lain yang digunakan dalam langkah ini.

Fruktosa 6-fosfat (C₆H₁₁O₆P₁) + + ATP fosfofruktokinase → Fruktosa 1,6-bifosfat (C₆H₁₀O₆P₂) + ADP

Langkah 4

Langkah ini dalam glikolisis adalah langkah destabilisasi, di mana aksi enzim aldolase memecah fruktosa 1,6-bifosfat menjadi dua gula. Gula ini isomer satu sama lain, mereka adalah dihidroksiaseton fosfat dan gliseraldehida fosfat.

Fruktosa 1,6-bifosfat (C₆H₁₀O₆P₂) + aldolase → Dihidroksiaseton fosfat (C₃H₅O₃P₁) + gliseraldehida fosfat (C₃H₅O₃P₁)

Langkah 5

Langkah 5 glikolisis merupakan reaksi interkonversi. Di sini, enzim triose isomerase fosfat interkonversi molekul fosfat dihidroksiaseton dan gliseraldehida fosfat.

Dihidroksiaseton fosfat (C₃H₅O₃P₁) → gliseraldehida fosfat (C₃H₅O₃P₁)

Langkah ini menandai akhir dari persiapan atau fase investasi glikolisis. Jadi pada akhir di sini, molekul glukosa 6-karbon dibagi menjadi dua molekul tiga karbon dengan mengorbankan molekul ATP.

2. Tahap panen

Tahap kedua glikolisis dikenal sebagai fase panen dari glikolisis. Fase ini ditandai dengan keuntungan dari molekul yang kaya energi ATP dan NADH.

Langkah 6

Langkah glikolisis Ini merupakan langkah dehidrogenasi. Enzim triose fosfat dehidrogenase, dehydrogenates gliseraldehida 3-fosfat dan menambahkan fosfat anorganik untuk membentuk 1,3- bifosfogliserat. Pertama, aksi enzim mentransfer sebuah H (hidrogen) dari gliseraldehida fosfat ke + NAD yang merupakan agen pengoksidasi untuk membentuk NADH. Enzim juga menambahkan fosfat anorganik dari sitosol ke gliseraldehida fosfat untuk membentuk 1,3- bifosfogliserat. Reaksi ini terjadi dengan kedua molekul yang dihasilkan pada langkah sebelumnya.

2 gliseraldehida fosfat (C₃H₅O₃P₁) + triose fosfat dehidrogenase + 2H- + 2P + 2NAD + → dua 1,3- bifosfogliserat (C₃H₄O₄P₂) ⁺ + 2H + 2NADH

Langkah 7

Langkah 7 glikolisis adalah langkah fosforilasi tingkat substrat, di mana enzim phosphoglycerokinase mentransfer gugus fosfat dari 1,3- bifosfogliserat. Fosfat ditransfer ke ADP untuk membentuk ATP. Proses ini menghasilkan dua molekul molekul 3-fosfogliserat dan dua molekul ATP. Ada dua molekul ATP yang disintesis dalam langkah glikolisis ini.

2 molekul 1,3 bifosfogliserat (C₃H₄O₄P₂) + phosphoglycerokinase + 2 ADP → 2 molekul 3-fosfogliserat (C₃H₅O₄P₁) + 2 ATP

Langkah 8

Langkah glikolisis Ini merupakan langkah mutase, terjadi di hadapan enzim mutase fosfogliserat. Enzim ini merelokasi fosfat dari posisi karbon ketiga 3-fosfogliserat molekul ke posisi karbon kedua, hasil dalam pembentukan ini 2-fosfogliserat.

2 molekul 3-fosfogliserat (C₃H₅O₄P₁) + fosfogliseratmutase → 2 molekul 2- fosfogliserat (C₃H₅O₄P₁)

Langkah 9

Langkah glikolisis Ini adalah reaksi liase, yang terjadi dengan adanya enzim enolase. Dalam reaksi ini enzim menghilangkan molekul air dari 2-fosfogliserat untuk membentuk asam fosfoenolpiruvat (PEP)

2 molekul 2-fosfogliserat (C₃H₅O₄P₁) + enolase → 2 molekul asam fosfoenolpiruvat (PEP) (C₃H₃O₃P₁) + H₂O

Langkah 10

Ini adalah tahap akhir dari glikolisis yang merupakan langkah fosforilasi tingkat-substrat. Dalam kehadiran kinase enzim piruvat, ada transfer molekul fosfat bentuk molekul fosfoenolpiruvat anorganik ke ADP untuk membentuk asam piruvat dan ATP. Reaksi ini menghasilkan 2 molekul asam piruvat dan dua molekul ATP.

2 molekul PEP (C₃H₃O₃P₁) + piruvat kinase + 2 ADP→ 2 molekul asam piruvat (C₃H₄O₃) + 2 ATP

Reaksi ini menandai akhir dari glikolisis, dengan ini menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa.

Yang perlu diperhatikan adalah pada langkah ke-6 hingga ke-10. Langkah-langkah tersebut terjadi dua kali karena terbentuk dua gliseraldehida 3-fosfat dari pemecahan fruktosa 1,6-bifosfat. Oleh karena itu dua molekul gliseraldehida 3-fosfat masing-masing akan menjalani langkah 6 hingga 10 tersebut.

Jadi hasil total glikolisis adalah 2 molekul asam piruvat dengan 2 ATP dan 2 NADH. Molekul ATP yang terbentuk sebenarnya ada 4, namun 2 ATP telah digunakan untuk mengganti ATP yang telah dipakai pada tahap reaksi pertama dan ketiga.

Dalam keadaan terdapat oksigen, asam piruvat akan masuk tahap dekarboksilasi oksidatif dan siklus krebs untuk membentuk energi lebih lanjut. Namun ketika tidak tersedia oksigen, piruvat akan menjalani proses fermentasi homolaktat atau fermentasi alkohol. Kedua jenis fermentasi tersebut merupakan proses menghasilkan energi tanpa kehadiran oksigen sehingga disebut respirasi anaerob.

C. Enzim yang terlibat dalam glikolisis

Heksokinase: Heksokinase adalah enzim fosforilasi, ia bertindak pada gula 6-karbon seperti glalcatose. fruktosa mannose, glukosa. Enzim ini membawa reaksi pada langkah pertama glikolisis. Dalam aksi glukosa enzim ini diubah menjadi glukosa-6-fosfat.
Phoshphoglucoisomerase: Ini adalah enzim isomerisasi aldosa-ketose. Enzim phoshpoglucoisomerase adalah enzim mengkatalisis reaksi isomerisasi pada langkah kedua glikolisis, di mana glukosa 6-fosfat diubah menjadi fruktosa 6-fosfat.
Phsophofructokinase: Enzim phsophorylates ini F ^ P menjadi fruktosa 1,6-bifosfat di langkah ketiga glikolisis. Reaksi ini terjadi dengan mengorbankan molekul ATP.
Aldolase: Ini enzim mengkatalisis langkah keempat jalur glikolisis. Enzim aldolase membagi fruktosa 1,6 bispohsphate menjadi perantara dua molekul karbon, gliseraldehida 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat.
Triose Phsophate Isomerase: Ini adalah enzim isomerisasi. Enzim ini mengkatalisis langkah kelima glikolisis dimana DHAP yang isomerised ke gliseraldehida 3-fosfat.
gliseraldehida dehidrogenase 3-fosfat: Enzim ini mengkatalisis langkah 6 glikolisis, di mana G3P yang terfosforilasi dan teroksidasi menjadi 1,3 bifosfogliserat dan NAD + direduksi menjadi NADH.
fosfogliserat kinase: enzim ini mengkatalisis reaksi fosforilasi tingkat substrat. Dalam reaksi ini kinase enzim fosfogliserat memfosforilasi ADP untuk menghasilkan 3-fosfogliserat dan ATP.
fosfogliserat mutase: Enzim ini mengkatalisis langkah kedelapan glikolisis. Ini adalah reaksi mutasi di mana enzim mendukung pembentukan 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat.
Enolase: Enzim ini membawa reaksi dehidrasi sederhana. Molekul 2-fosfogliserat mengalami dehidrasi untuk membentuk fosfoenolpiruvat.
Kinase piruvat: Enzim ini mengkatalisis langkah terakhir dari glikolisis. Ini adalah reaksi fosforilasi tingkat substrat – di mana gugus fosfat dari fosfoenolpiruvat ditransfer ke molekul ADP menghasilkan ATP kedua dari glikolisis dan piruvat.

D. Perbedaan antara Glikolisis aerobik dan anaerobik

Glikolisis aerobik terjadi dalam lingkungan yang kaya oksigen, sedangkan glikolisis anaerobik terjadi pada lingkungan kekurangan oksigen.
Glikolisis aerobik lebih efisien daripada glikolisis anaerobik; karena itu menghasilkan sejumlah besar ATP dari glikolisis anaerobik.
Glikolisis aerobik hanya terjadi pada eukariota sedangkan glikolisis anaerobik terjadi di kedua prokariota dan eukariota.
Tidak seperti di glikolisis anaerobik, produk akhir dari glikolisis aerobik (piruvat) digunakan untuk memulai jalur lain dalam mitokondria.
Glikolisis anaerobik menghasilkan 2 ATP per molekul glukosa.
Produk akhir glikolisis anaerobik adalah laktat, yang dapat membahayakan sel itu sendiri, sedangkan untuk glikolisis aerobik air dan karbon dioksida, yang tidak berbahaya bagi sel.
Tidak seperti di glikolisis anaerobik, NADH+ H+ menjalani fosforilasi oksidatif dengan adanya oksigen dalam glikolisis aerobik.
Piruvat direduksi menjadi laktat selama glikolisis anaerobik sedangkan, selama glikolisis aerobik, piruvat oksidasi menjadi asetil koenzim A (asetil-CoA).

Daftar Pustaka

Gropper S. S., Smith L. J., Groff L. J. 2009. Aduanced Nutrition and Human Metabolisme 5 th Edition. Wadasworth ; Amerika Serikat.