anaerobik glikolisis atau anaerobik adalah jalur katabolik digunakan oleh banyak jenis sel untuk degradasi glukosa dalam dalam ketiadaan oksigen. Artinya, glukosa tidak sepenuhnya teroksidasi menjadi karbon dioksida dan air, seperti halnya dengan glikolisis aerobik, melainkan produk fermentasi yang dihasilkan.
Ini disebut glikolisis anaerobik karena berlangsung tanpa adanya oksigen, yang dalam kasus lain berfungsi sebagai akseptor elektron terakhir dalam rantai transpor mitokondria , di mana sejumlah besar energi dihasilkan dari pemrosesan produk glikolitik.
Glikolisis (Sumber: RegisFrey [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Tergantung pada organisme, kondisi anaerobiosis atau kekurangan oksigen akan menghasilkan produksi asam laktat (sel otot, misalnya) atau etanol (ragi), dari piruvat yang dihasilkan oleh katabolisme glukosa.
Akibatnya, hasil energi turun drastis, karena hanya dua mol ATP yang diproduksi untuk setiap mol glukosa yang diproses, dibandingkan dengan 8 mol yang dapat diperoleh selama glikolisis aerobik (hanya dalam fase glikolitik).
Perbedaan jumlah molekul ATP berkaitan dengan reoksidasi NADH, yang tidak menghasilkan ATP tambahan, bertentangan dengan apa yang terjadi dalam glikolisis aerobik, di mana 3 molekul ATP diperoleh untuk setiap NADH.
Indeks artikel
Reaksi
Glikolisis anaerobik sama sekali tidak berbeda dari glikolisis aerobik, karena istilah “anaerobik” lebih mengacu pada apa yang terjadi setelah jalur glikolitik, yaitu nasib produk reaksi dan zat antara.
Dengan demikian, sepuluh enzim berbeda terlibat dalam reaksi glikolisis anaerobik, yaitu:
1-Hexokinase (HK): menggunakan satu molekul ATP untuk setiap molekul glukosa. Menghasilkan glukosa 6-fosfat (G6P) dan ADP. Reaksinya ireversibel dan membutuhkan ion magnesium.
2-Phosphoglucose isomerase (PGI): isomerisasi G6P menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P).
3-Phosphofructokinase (PFK): memfosforilasi F6P menjadi fruktosa 1,6-bifosfat (F1,6-BP) menggunakan satu molekul ATP untuk setiap F6P, reaksi ini juga tidak dapat diubah.
4-Aldolase: memotong molekul F1,6-BP dan menghasilkan gliseraldehida 3-fosfat (GAP) dan dihidroksiaseton fosfat (DHAP).
5-Triose phosphate isomerase (TIM): berpartisipasi dalam interkonversi DHAP dan GAP.
6-Gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase (GAPDH): menggunakan dua molekul NAD + dan 2 molekul fosfat anorganik (Pi) untuk memfosforilasi GAP, menghasilkan 1,3-bisfosfogliserat (1,3-BPG) dan 2 NADH.
7-Phosphoglycerate kinase (PGK): menghasilkan dua molekul ATP melalui fosforilasi pada tingkat substrat dua molekul ADP. Ia menggunakan sebagai donor gugus fosfat setiap molekul 1,3-BPG. Menghasilkan 2 molekul 3-fosfogliserat (3PG).
8-Phosphoglycerate mutase (PGM): menata ulang molekul 3PG untuk menghasilkan zat antara dengan energi lebih tinggi, 2PG.
9-Enolase: dari 2PG menghasilkan fosfoenolpiruvat (PEP) dengan dehidrasi yang pertama.
10-Pyruvate kinase (PYK): fosfoenolpiruvat digunakan oleh enzim ini untuk membentuk piruvat. Reaksi melibatkan transfer gugus fosfat pada posisi 2 dari fosfoenolpiruvat ke molekul ADP. 2 piruvat dan 2 ATP diproduksi untuk setiap glukosa.
Jalur fermentasi
fermentasi adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan glukosa itu atau nutrisi lain yang terdegradasi di dalam ketiadaan oksigen, untuk mendapatkan energi.
Dengan tidak adanya oksigen, rantai transpor elektron tidak memiliki akseptor akhir dan oleh karena itu fosforilasi oksidatif tidak terjadi, yang menghasilkan sejumlah besar energi dalam bentuk ATP. NADH tidak dioksidasi ulang oleh rute mitokondria tetapi dengan rute alternatif, yang tidak menghasilkan ATP.
Tanpa cukup NAD +, jalur glikolitik berhenti, karena transfer fosfat ke GAP membutuhkan pengurangan kofaktor ini secara bersamaan.
Beberapa sel memiliki mekanisme alternatif untuk mengatasi periode anaerobiosis, dan umumnya mekanisme ini melibatkan beberapa jenis fermentasi . Sel-sel lain, di sisi lain, bergantung hampir secara eksklusif pada proses fermentasi untuk subsistensi mereka.
Produk dari jalur fermentasi banyak organisme secara ekonomi relevan bagi manusia; Contohnya adalah produksi etanol oleh beberapa ragi anaerobik dan pembentukan asam laktat oleh bakteri lakto yang digunakan untuk produksi yogurt.
Produksi asam laktat
Banyak jenis sel tanpa oksigen menghasilkan asam laktat berkat reaksi yang dikatalisis oleh kompleks dehidrogenase laktat, yang menggunakan karbon piruvat dan NADH yang dihasilkan dalam reaksi GAPDH.
Fermentasi Laktat (Sumber: Sjantoni [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Produksi etanol
Piruvat diubah menjadi asetaldehida dan CO2 oleh piruvat dekarboksilase. Asetaldehida kemudian digunakan oleh alkohol dehidrogenase, yang mereduksinya, menghasilkan etanol dan meregenerasi satu molekul NAD + untuk setiap molekul piruvat yang masuk dengan cara ini.
Fermentasi alkohol (Sumber: Arobson1 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
Fermentasi aerobik
Glikolisis anaerob memiliki sebagai ciri utamanya fakta bahwa produk akhir tidak sesuai dengan CO 2 dan air, seperti dalam kasus glikolisis aerobik. Sebaliknya, produk khas dari reaksi fermentasi dihasilkan.
Beberapa penulis telah menggambarkan proses “fermentasi aerobik” atau glikolisis aerobik glukosa untuk organisme tertentu, di antaranya beberapa parasit dari keluarga Trypanosomatidae dan banyak sel tumor kanker menonjol.
Dalam organisme ini telah ditunjukkan bahwa bahkan dengan adanya oksigen, produk dari jalur glikolitik sesuai dengan produk dari jalur fermentasi, sehingga diperkirakan terjadi oksidasi “sebagian” glukosa, karena tidak semua energi dapat diekstraksi. dari karbonnya.
Meskipun “fermentasi aerobik” glukosa tidak berarti tidak adanya aktivitas pernapasan, karena ini bukan proses semua atau tidak sama sekali. Namun, literatur menunjukkan ekskresi produk seperti piruvat, laktat, suksinat, malat, dan asam organik lainnya.
Glikolisis dan kanker
Banyak sel kanker menunjukkan peningkatan ambilan glukosa dan aliran glikolitik.
Tumor pada pasien kanker tumbuh dengan cepat, sehingga pembuluh darah menjadi hipoksia. Jadi, suplemen energi sel-sel ini terutama bergantung pada glikolisis anaerobik.
Namun, fenomena ini dibantu oleh faktor transkripsi yang diinduksi hipoksia (HIF), yang meningkatkan ekspresi enzim glikolitik dan transporter glukosa dalam membran melalui mekanisme yang kompleks.
Referensi
- Akram, M. (2013). Ulasan mini tentang Glikolisis dan Kanker. J. Canc. Pendidik. , 28 , 454–457.
- Bustamante, E., & Pedersen, P. (1977). Glikolisis aerobik tinggi sel hepatoma tikus dalam budaya: Peran heksokinase mitokondria. Prok. Natal akad. Sci. , 74 (9), 3735–3739.
- Cazzulo, JJ (1992). Fermentasi aerobik glukosa oleh trypanosomatid. Jurnal FASEB , 6 , 3153–3161.
- Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Glikolisis aerobik: melampaui proliferasi. Perbatasan dalam Imunologi , 6 , 1-5.
- Li, X., Gu, J., & Zhou, Q. (2015). Tinjauan glikolisis aerobik dan enzim kuncinya – target baru untuk terapi kanker paru-paru. Kanker Toraks , 6 , 17–24.
- Maris, AJA Van, Abbott, . DA, Bellissimi, . E., Brink, J. Van Den, Kuyper, . M., Luttik, . MAH, Pronk, JT (2006). Fermentasi alkohol sumber karbon dalam hidrolisat biomassa oleh Saccharomyces cerevisiae: status saat ini. Antonie van Leeuwenhoek , 90 , 391–418.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-5).
