glikolisis aerobik atau aerobik didefinisikan sebagai penggunaan kelebihan glukosa tidak diproses oleh fosforilasi oksidatif untuk pembentukan produk “fermentasi”, bahkan di bawah kondisi konsentrasi oksigen yang tinggi dan meskipun penurunan efisiensi energi.
Ini biasanya terjadi pada jaringan dengan tingkat proliferatif tinggi, yang konsumsi glukosa dan oksigennya tinggi. Contohnya adalah sel tumor kanker, beberapa sel parasit darah mamalia dan bahkan sel-sel di beberapa area otak mamalia .
Jalur glikolisis (Sumber: [[File: Jalur glikolisis.png | Jalur glikolisis]] melalui Wikimedia Commons)
Energi yang diekstraksi oleh katabolisme glukosa disimpan dalam bentuk ATP dan NADH, yang digunakan di hilir dalam berbagai jalur metabolisme.
Selama glikolisis aerobik, piruvat diarahkan ke siklus Krebs dan rantai transpor elektron, tetapi juga diproses melalui jalur fermentasi untuk regenerasi NAD + tanpa produksi tambahan ATP, yang berakhir dengan pembentukan laktat.
Glikolisis aerobik atau anaerobik terjadi terutama di sitosol, dengan pengecualian organisme seperti trypanosomatid, yang memiliki organel glikolitik khusus yang dikenal sebagai glikosom.
Glikolisis adalah salah satu jalur metabolisme yang paling dikenal. Itu sepenuhnya diformulasikan pada tahun 1930-an oleh Gustav Embden dan Otto Meyerhof, yang mempelajari jalur dalam sel otot rangka. Namun, glikolisis aerobik telah dikenal sebagai efek Warburg sejak 1924.
Indeks artikel
Reaksi
Katabolisme glukosa aerobik terjadi dalam sepuluh langkah yang dikatalisis secara enzimatik. Banyak penulis menganggap bahwa langkah-langkah ini dibagi menjadi fase investasi energi, yang bertujuan untuk meningkatkan kandungan energi bebas di perantara, dan satu lagi dari penggantian dan perolehan energi dalam bentuk ATP.
Fase investasi energi
1-fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6-fosfat dikatalisis oleh heksokinase (HK). Dalam reaksi ini, satu molekul ATP dibalik untuk setiap molekul glukosa, yang bertindak sebagai donor gugus fosfat. Ini menghasilkan glukosa 6-fosfat (G6P) dan ADP, dan reaksinya ireversibel.
Enzim tentu membutuhkan pembentukan Mg-ATP2- lengkap untuk operasinya, itulah sebabnya ia membutuhkan ion magnesium.
2-Isomerisasi G6P menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P). Ini tidak melibatkan pengeluaran energi dan merupakan reaksi reversibel yang dikatalisis oleh fosfoglukosa isomerase (PGI).
3-Fosforilasi F6P menjadi fruktosa 1,6-bifosfat yang dikatalisis oleh fosfofruktokinase-1 (PFK-1). Sebuah molekul ATP digunakan sebagai donor gugus fosfat dan produk reaksinya adalah F1,6-BP dan ADP. Berkat nilai G-nya, reaksi ini tidak dapat diubah (seperti reaksi 1).
Pemecahan 4-katalitik F1,6-BP menjadi dihidroksiaseton fosfat (DHAP), suatu ketosis, dan gliseraldehida 3-fosfat (GAP), suatu alsin. Enzim aldolase bertanggung jawab atas kondensasi aldol reversibel ini.
5-Triosa fosfat isomerase (TIM) bertanggung jawab atas interkonversi triosa fosfat: DHAP dan GAP, tanpa masukan energi tambahan.
Fase pemulihan energi
1-GAP dioksidasi oleh gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase (GAPDH), yang mengkatalisis transfer gugus fosfat ke GAP untuk membentuk 1,3-bisfosfogliserat. Dalam reaksi ini, dua molekul NAD + direduksi per molekul glukosa, dan dua molekul fosfat anorganik digunakan.
Setiap NADH yang dihasilkan melewati rantai transpor elektron dan 6 molekul ATP disintesis oleh fosforilasi oksidatif.
2-Fosfogliserat kinase (PGK) mentransfer gugus fosforil dari 1,3-bisfosfogliserat ke ADP, membentuk dua molekul ATP dan dua 3-fosfogliserat (3PG). Proses ini dikenal sebagai fosforilasi tingkat substrat.
Dua molekul ATP yang dikonsumsi dalam reaksi HK dan PFK digantikan oleh PGK pada langkah ini di jalur.
3-3PG diubah menjadi 2PG oleh phosphoglycerate mutase (PGM), yang mengkatalisis perpindahan gugus fosforil antara karbon 3 dan 2 gliserat dalam dua langkah reversibel. Ion magnesium juga dibutuhkan oleh enzim ini.
4-A reaksi dehidrasi dikatalisis oleh enolase mengubah 2PG menjadi fosfoenolpiruvat (PEP) dalam reaksi yang tidak memerlukan investasi energi, tetapi menghasilkan senyawa dengan potensi energi yang lebih besar untuk transfer gugus fosfat nanti.
5-Akhirnya, piruvat kinase (PYK) mengkatalisis transfer gugus fosforil dalam PEP ke molekul ADP, dengan produksi piruvat secara bersamaan. Dua molekul ADP digunakan per molekul glukosa dan 2 molekul ATP dihasilkan. PYK menggunakan ion kalium dan magnesium.
Jadi, energi total yang dihasilkan dari glikolisis adalah 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang memasuki jalur tersebut. Dalam kondisi aerobik, degradasi lengkap glukosa melibatkan perolehan antara 30 dan 32 molekul ATP.
Nasib zat antara glikolitik
Setelah glikolisis, piruvat mengalami dekarboksilasi, menghasilkan CO2 dan menyumbangkan gugus asetil ke asetil koenzim A, yang juga dioksidasi menjadi CO2 dalam siklus Krebs.
Elektron yang dilepaskan selama oksidasi ini diangkut ke oksigen melalui reaksi berantai pernapasan mitokondria, yang pada akhirnya mendorong sintesis ATP di organel ini.
Selama glikolisis aerobik, kelebihan piruvat yang dihasilkan diproses oleh enzim laktat dehidrogenase, yang membentuk laktat dan meregenerasi bagian dari NAD + yang dikonsumsi langkah-langkah dalam glikolisis, tetapi tanpa pembentukan molekul ATP baru.
Mekanisme Dehidrogenase Laktat (Sumber: Jazzlw [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
Selanjutnya, piruvat dapat digunakan dalam proses anabolik yang mengarah pada pembentukan asam amino alanin, misalnya, atau dapat juga bertindak sebagai kerangka untuk sintesis asam lemak.
Seperti piruvat, produk akhir glikolisis, banyak intermediet reaksi melayani fungsi lain dalam jalur katabolik atau anabolik yang penting bagi sel.
Seperti kasus jalur glukosa 6-fosfat dan jalur pentosa fosfat, di mana zat antara ribosa yang ada dalam asam nukleat diperoleh.
Referensi
- Akram, M. (2013). Ulasan mini tentang Glikolisis dan Kanker. J. Canc. Pendidik. , 28 , 454–457.
- Esen, E., & Panjang, F. (2014). Glikolisis Aerobik di Osteoblas. Curr Osteoporos Rep , 12 , 433–438.
- Haanstra, JR, González-Marcano, EB, Gualdrón-López, M., & Michels, PAM (2016). Biogenesis, pemeliharaan dan dinamika glikosom pada parasit trypanosomatid. Biochimica et Biophysica Acta – Penelitian Sel Molekuler , 1863 (5), 1038–1048.
- Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Glikolisis aerobik: melampaui proliferasi. Perbatasan dalam Imunologi , 6 , 1-5.
- Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikita, B., & Murata, K. (2005). Hipotesis: struktur, evolusi, dan nenek moyang glukosa kinase dalam keluarga heksokinase. Jurnal Bioscience dan Bioengineering , 99 (4), 320–330.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-5).
