Glikolisis adalah rute metabolisme yang berfungsi sebagai langkah awal untuk katabolisme karbohidrat pada makhluk hidup. Pada dasarnya terdiri dari pemecahan molekul glukosa melalui oksidasi molekul glukosa, sehingga memperoleh jumlah energi kimia yang dapat digunakan oleh sel.
Glikolisis bukanlah proses yang sederhana, tetapi terdiri dari serangkaian sepuluh reaksi kimia enzimatik berturut-turut, yang mengubah satu molekul glukosa (C6H12O6) menjadi dua piruvat (C3H4O3), berguna untuk proses metabolisme lainnya yang terus memberikan energi kepada tubuh.
Serangkaian proses glikolisis ini dapat terjadi dengan ada atau tidak adanya oksigen, dan terjadi dalam sitosol sel, sebagai bagian awal dari respirasi seluler. Dalam hal tumbuhan, itu adalah bagian dari siklus Calvin.
Laju reaksi glikolisis sangat tinggi sehingga selalu sulit untuk dipelajari. Secara resmi ditemukan pada tahun 1940 oleh Otto Meyerhoff dan tahun-tahun yang sama kemudian oleh Luis Leloir, meskipun semuanya berkat karya-karya sebelumnya dari akhir abad ke-19.
Rute metabolik ini biasanya dinamai dengan nama keluarga kontributor utama penemuannya: rute Embden-Meyerhoff-Parnas. Di sisi lain, kata “glikolisis” berasal dari glikos Yunani, “gula”, dan lisis, “pecah”.
Glikolisis adalah proses yang memecah glukosa menjadi dua molekul yang lebih kecil dan sangat penting untuk produksi energi dalam organisme. Glikolisis dibagi menjadi dua fase, satu investasi energi dan yang lainnya kompensasi energi. Pada akhir dua tahap, keseimbangan adalah dua molekul ATP dan dua molekul NADH. Semua ini dilakukan dalam sitosol sel.
Glikolisis, yang diterjemahkan menjadi “pembelah gula”, adalah proses melepaskan energi di dalam gula. Dalam glikolisis, gula enam karbon yang dikenal sebagai glukosa dibagi menjadi dua molekul gula tiga karbon yang disebut piruvat. Proses multistep ini menghasilkan dua molekul ATP yang mengandung energi bebas, dua molekul piruvat, dua energi tinggi, molekul pembawa elektron NADH, dan dua molekul air.
Apa itu Glikolisis
- Glikolisis adalah proses pemecahan glukosa.
- Glikolisis dapat terjadi dengan atau tanpa oksigen.
- Glikolisis menghasilkan dua molekul piruvat, dua molekul ATP, dua molekul NADH, dan dua molekul air.
- Glikolisis terjadi di sitoplasma.
- Ada 10 enzim yang terlibat dalam memecah gula. 10 langkah glikolisis diatur oleh urutan enzim spesifik bertindak pada sistem.
Glikolisis dapat terjadi dengan atau tanpa oksigen. Di hadapan oksigen, glikolisis adalah tahap pertama dari respirasi seluler. Dengan tidak adanya oksigen, glikolisis memungkinkan sel untuk membuat sejumlah kecil ATP melalui proses fermentasi.
Glikolisis terjadi di sitosol sitoplasma sel. Jaring dua molekul ATP diproduksi melalui glikolisis (dua digunakan selama proses dan empat diproduksi.
Glikolisis adalah proses oksidasi glukosa (karbohidrat), sumber energi utama makhluk hidup, yang menggunakan molekul ini untuk berfungsinya metabolisme dengan baik.
Proses glikolisis membagi molekul glukosa, yang terdiri dari enam atom karbon, menjadi dua molekul piruvat, masing-masing dengan tiga karbon. Glikolisis terjadi dalam dua tahap, dalam sitosol organisme prokariotik dan eukariotik: tahap pertama terjadi dengan pengeluaran energi dan disebut investasi energi; yang kedua, yang disebut kompensasi energi, menggantikan apa yang telah dikonsumsi dan masih menghasilkan dua molekul ATP lebih banyak.
Tahapan glikolisis
Pelajari lebih lanjut tentang 10 langkah proses glikolisis di bawah ini.
- Tahap 1. Enzim heksokinase memfosforilasi atau menambah gugus fosfat menjadi glukosa dalam sitoplasma sel. Dalam prosesnya, gugus fosfat dari ATP ditransfer ke glukosa yang menghasilkan glukosa 6-fosfat atau G6P. Satu molekul ATP dikonsumsi selama tahap ini.
- Tahap 2. Enzim fosfoglukomutase mengisomerisasi G6P menjadi fruktosa 6-fosfat atau F6P isomernya. Isomer memiliki rumus molekul yang sama satu sama lain tetapi susunan atomnya berbeda.
- Tahap 3. Kinase fosfofruktokinase menggunakan molekul ATP lain untuk mentransfer gugus fosfat ke F6P untuk membentuk fruktosa 1,6-bifosfat atau FBP. Sejauh ini dua molekul ATP telah digunakan.
- Tahap 4. Enzim aldolase membagi fruktosa 1,6-bifosfat menjadi keton dan molekul aldehida. Gula ini, Dihidroksiaseton fosfat (DHAP) dan Gliseraldehid 3-fosfat (GAP), adalah isomer satu sama lain.
- Tahap 5. Enzim triose-fosfat isomerase dengan cepat mengubah DHAP menjadi GAP (isomer-isomer ini dapat saling mengkonversi). GAP adalah substrat yang diperlukan untuk langkah glikolisis berikutnya.
- Tahap 6. Enzim gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase (GAPDH) melayani dua fungsi dalam reaksi ini. Pertama, ia mendehidrogenasi GAP dengan mentransfer salah satu molekul hidrogen (H⁺) ke zat pengoksidasi nicotinamide adenine dinucleotide (NAD⁺) untuk membentuk NADH + H⁺. Selanjutnya, GAPDH menambahkan fosfat dari sitosol ke GAP teroksidasi untuk membentuk 1,3-bisfosfogliserat (BPG). Kedua molekul GAP yang diproduksi pada langkah sebelumnya menjalani proses dehidrogenasi dan fosforilasi.
- Tahap 7. Enzim fosfogliserokinase mentransfer fosfat dari BPG ke molekul ADP untuk membentuk ATP. Ini terjadi pada setiap molekul BPG. Reaksi ini menghasilkan dua molekul 3-fosfogliserat (3 PGA) dan dua molekul ATP.
- Tahap 8. Enzim fosfogliserokinase memindahkan P dari dua molekul 3 PGA dari karbon ketiga ke karbon kedua untuk membentuk dua molekul 2-fosfogliserat (2 PGA).
- Tahap 9. Enolase enzim menghilangkan molekul air dari 2-phosphoglycerate untuk membentuk fosfoenolpiruvat (PEP). Ini terjadi untuk setiap molekul 2 PGA dari langkah delapan.
- Tahap 10. Enzim piruvat kinase mentransfer P dari PEP ke ADP untuk membentuk piruvat dan ATP. Ini terjadi untuk setiap molekul PEP. Reaksi ini menghasilkan dua molekul piruvat dan dua molekul ATP.
Glikolisis dipelajari dalam dua fase yang berbeda, yaitu:
Fase pertama: pengeluaran energi
Pada tahap pertama ini, molekul glukosa ditransformasikan menjadi dua gliseraldehida, sebuah molekul dengan hasil energi yang rendah. Untuk ini, dua unit energi biokimia (ATP, Adenosine Triphosphate) dikonsumsi. Namun, pada fase selanjutnya energi yang diperoleh berkat investasi awal ini akan berlipat ganda.
Jadi, dari ATP diperoleh asam fosfat, yang menyediakan gugus glukosa fosfat, membentuk gula baru dan tidak stabil. Gula ini segera membelah dan menghasilkan dua molekul yang sama, fosfat dan dengan tiga karbon.
Meskipun memiliki struktur yang sama, salah satunya berbeda, sehingga juga diperlakukan dengan enzim untuk membuatnya identik dengan yang lain, sehingga memperoleh dua senyawa yang identik. Semua ini terjadi dalam rantai reaksi lima langkah.
Fase kedua: mendapatkan energi
Gliseraldehida dari fase pertama diubah menjadi senyawa energi biokimia tinggi pada fase kedua. Untuk melakukan ini, pasangan dengan kelompok fosfat baru, setelah kehilangan dua proton dan elektron.
Jadi, gula-gula antara ini mengalami proses perubahan yang secara bertahap melepaskan fosfatnya, sehingga memperoleh empat molekul ATP (dua kali lipat jumlah yang diinvestasikan pada langkah sebelumnya) dan dua molekul piruvat, yang akan melanjutkan siklusnya. sendiri, glikolisis selesai. Reaksi fase kedua ini terdiri dari lima langkah lagi.
Peranan glikolisis
Glikolisis adalah proses yang sangat penting di bidang biokimia. Di satu sisi, ini sangat penting bagi evolusi, karena merupakan reaksi dasar untuk kehidupan yang semakin kompleks dan untuk dukungan kehidupan seluler. Di sisi lain, penelitian mereka mengungkapkan detail tentang berbagai jalur metabolisme yang ada dan tentang aspek lain dari kehidupan sel kita.
Sebagai contoh, penelitian terbaru di universitas di Spanyol dan Rumah Sakit Universitas Salamanca mendeteksi hubungan antara kelangsungan hidup neuron di otak dan peningkatan glikolisis yang menjadi sasaran neuron. Ini bisa menjadi kunci dalam memahami penyakit seperti penyakit Parkinson atau penyakit Alzheimer.
Glukosa diproduksi oleh organisme autotrofik dan ditransfer ke heterotrof melalui rantai makanan. Namun, agar energi ini dimanfaatkan oleh organisme, molekul ini perlu didegradasi melalui glikolisis, yang merupakan jalur metabolisme yang umum bagi semua makhluk hidup, di mana dekomposisi parsial dari molekul-molekul ini terjadi di hadapan atau tidak adanya oksigen. Ketika molekul glukosa terdegradasi, energi yang dilepaskan disimpan dalam ikatan fosfananoat ATP.
Pada organisme yang melakukan respirasi seluler, setelah glikolisis, tahapan baru terjadi hingga total degradasi glukosa dan ada penggunaan energi yang lebih besar, dengan produksi 32 molekul ATP.
Pada organisme yang melakukan proses anaerob, seperti fermentasi, glikolisis adalah satu-satunya proses degradasi glukosa, dengan penggunaan energi yang lebih sedikit, hanya dua ATP. Selain produksi ATP, glikolisis juga bertanggung jawab untuk produksi prekursor senyawa seperti asam lemak di hati.
Fermentasi dan respirasi sel
Setelah tahap glikolisis, tergantung pada ada atau tidak adanya oksigen, proses produksi energi berlanjut melalui proses seperti fermentasi dan respirasi sel.
Dalam fermentasi, proses anaerob (terjadi tanpa adanya oksigen), piruvat tetap dalam sitosol, menerima elektron dari NADH, mendaur ulang NAD +, yang dapat digunakan lagi dalam glikolisis, dan memunculkan produk baru, tergantung pada jenisnya. organisme yang melakukan proses ini (laktat atau etanol dan karbon dioksida).
Keseimbangan energi akhir dari fermentasi adalah 2 ATP. Dalam respirasi seluler, proses aerobik (terjadi di hadapan oksigen), piruvat memasuki mitokondria mengikuti serangkaian reaksi dan akan menghadirkan keseimbangan energi akhir dari 32 molekul ATP.
Persamaan glikolisis
Proses glikolisis dapat diringkas dalam persamaan berikut:
Glukosa + 2 NAD+ +2ADP + 2Pi → 2 Piruvato + 2NADH + 2H+ +2ATP +2 H2O
Fungsi glikolisis
Fungsi utama glikolisis adalah sederhana: memperoleh energi biokimia yang diperlukan untuk berbagai proses seluler. Berkat ATP yang diperoleh dari pemecahan glukosa, banyak bentuk kehidupan mendapatkan energi untuk bertahan hidup atau untuk memicu proses kimia yang jauh lebih kompleks.
Oleh karena itu, glikolisis sering bertindak sebagai pemicu atau pemicu biokimiawi untuk mekanisme utama lainnya, seperti siklus Calvin atau siklus Krebs. Baik eukariota dan prokariota adalah praktisi glikolisis.
Glikolisis dan glukoneogenesis
Jika glikolisis adalah jalur metabolik yang memecah molekul glukosa untuk energi, glukoneogenesis adalah jalur metabolik yang mengambil jalur yang berlawanan: konstruksi molekul glukosa dari prekursor non-glikida, yaitu, tidak terkait sama sekali dengan gula.
Proses ini hampir eksklusif untuk hati (90%) dan ginjal (10%), dan memanfaatkan sumber daya seperti asam amino, laktat, piruvat, gliserol, dan asam karboksilat apa pun sebagai sumber karbon. Dengan tidak adanya glukosa, seperti puasa, mereka memungkinkan tubuh untuk tetap stabil dan berfungsi untuk periode yang masuk akal, sementara cadangan glikogen dalam hati bertahan lama.