PROSES GLIKOLISIS Glikolisis merupakan jalur, dimana pemecahan D-glukosa yang dioksidasi menjadi piruvat yang kemudian dapat direduksi menjadi laktat. Jalur ini terkait dengan metabolisme glikogen lewat D-glukosa 6-fosfat. Glikolisis bersangkutan dengan hal-hal berikut : 1. Pembentukan ATP dalam rangkaian ini molekul glukosa dioksidasi sebagian. 2. Produksi piruvat 3. Pembentukan senyawa antara bagi proses-proses biokimiawi lain misalnya, gliserol 3fosfat. Untuk biosintesis trigliserid dan fosfolipid, 2, 3bisfosfogliserat dalam eritrosit, piruvat untuk biosintesis Lalanin, dan sebagainya. Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat. Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen. Pemeliharaan kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dalam sel essensial untuk fungsi normalnya. Tetapi situasi abnormal dapat terjadi, bila tubuh menderita stres. Stres demikian mungkin berupa keperluan energi tinggi misalnya, labihan ekstrim atau hiperventilasi esenfalitis, apabila laju pengangkutan oksigen kedalam sel tidak sama kecepatannya dengan reaksi katabolik oksidatif penghasil ATP. Karena reaksi-reaksi oksidatif ini dikaitkan dengan oksigen lewat NAD+ / NADH dan sistem sitokrom, dan karena hal-hal tersebut tidak dapat berlangsung kecuali NADH + H + diubah menjadi NAD+, diperlukan langkah darurat yang melibatkan piruvat. Hal ini mengakibatkan konversi piruvat menjadi laktat. Bila kadar laktat dalam darah meningkat, pH menurun, dan timbul tanda-tanda yang diperkirakan, yakni pernafasan cepat dan kehabisan energi. Variasi kadar laktat darah yang mengikuti perubahan-perubahan dalam aktivitas jasmani. Laktat yang diproduksi dan dilepaskan kedalam darah diubah kembali menjadi piruvat dalam hati apabila diperoleh cukup oksigen. Regenerasi NAD+ oleh piruvat. Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai dalam sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6fosfat. Gugus fosforil pada glukosa 6 fosfat berasal dari ATP. Nampaknya agak mengherankan karena glikolisis merupakan lintasan katabolisme, kita mengharapkan memperoleh ATP, bukan menggunakannya. Glukosa 6fosfat diubah menjadi fruktosa 6fosfat : Fruktosa 6fosfat mengalami fosfosilasi menjadi fruktosa 1, 6difosfat dengan menggunakan satu molekul ATP lagi yang diinvestasikan.
Setelah sel telah mengintenvestasikan dua molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang dirombak. Perubahan fruktosa 6fosfat menjadi fruktosa 1, 6difosfat telah terbentuk, senyawa ini harus terus mengalami lintasan glikolisis. Jadi, kita dikatakan bahwa fosforilasi fruktosa 6fosfat menjadi 1,6difosfat adalah tahap wajib dari glikolisis. Fruktosa 1,6difosfat sekarang terpecah menjadi, memberikan sepasang senyawa berkorban 3, yaitu dihidroksiaseton fosfat dan gliserol dehida 3fosfat. Hanya gliseraldehid 3fosfat yang akan digunakan dalam tahap lanjutan glikolisis. Tetapi, dihidroksiaseton bukanlah limbah. Alam bersifat hemat dan sel mempunyai enzim yang mengubah dihidroksiaseton fosfat menjadi gliseraldehida 3fosfat. Karena satu molekul glukosa telah menyediakan dua molekul gliseraldehida 3fosfat, kita harus mengingatnya untuk membuat perhitungan keseluruhan. Enzim kemudian mengubah gliseraldehida 3fosfat menjadi 1,3difosfogliserat dalam reaksi oksidasi penghasil energi yang pertama dalam katabolisme glukosa. Enzim menggunakan NAD+ sebagai koenzim. NAD+ direduksi menjadi NADH dengan menerima dua elektron dan satu proton dari substrat aldehida selama reaksi berlangsung. Gugus fosfosil yang baru pada produk organik berasal dari ion. Fosfat anorganik yang ada dalam sitoplasma, sehingga tak ada ATP yang dipakai disini. Kenyataannya, 1,3 difosfogliserat sendiri adalah senyawa kaya energi, yaitu anhidrida campuran dari asam karboksilat dan asam fosfat yang dapat mengalihkan gugus fosforilnya kepada ADP. Pengalihan ini berlangsung pada tahap sesudah glikolisis. Karena sel menginvestasikan dua molekul ATP dan sekarang mendapatkan dua, ini baru mencapai titik impas. Dari titik ini, setiap ATP yang dihasilkan merupakan keuntungan. Tahap berikutnya dalam glikoliis adalah pengalihan gugus fosforil pada 3Fosfogliserat : Produk reaksi ini, yaitu 2Fosfogliserat melepaskan molekul air untuk menghasilkan fosfoenolpiruvat. Fosfoenolpiruvat adalah molekul fosfat yang kaya energi, yang mampu memberikan gugus fosforilnya kepada ADP. Karena perombakan satu molekul glukosa akhirnya menghasilkan dua molekul fosfoenolpiruvat, maka dua molekul ADP dapat difosforilasi menjadi ATP jika fosfoenolpiruvat dari satu molekul glukosa diubah menjadi piruvat. Kedua molekul ATP ini adalah keuntungan yang diperoleh dalam glikolisis. Pembentukan piruvat mengakhiri proses glikolisis aerob. Berikut ini adalah pokok yang terjadi dalam oksidasi satu molekul glukosa : 1. Terbentuk dua molekul piruvat. 2. Dua molekul NAD+ telah direduksi menjadi NADH 3. Jumlah bersih sebesar dua molekul ADP telah difosforilasi menjadi ATP (empat molekul ATP yang diperoleh dikurangi dua yang dinvestasikan). Tabel 15.1. Mengikhtisarkan reaksi glikolisis : 1. Glukosa Glukosa 6-fosfat 2. Glukosa 6Fosfat Fruktosa 6fosfat
3. Fruktosa 6Fosfat Fruktosa 1,6difosfat 4. Fruktosa 1,6difosfat Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehida 3-fosfat 5. Gliseraldehida 3Fosfat 1,3difosfogliserat 6. 1,3difosfogliserat 3Fosfogliserat 7. 3Fosfogliserat 2-Fosfogliserat 8. 2Fosfogliserat Fosfoenolpiruvat 9. Fosfoenolpiruvat piruvat Contoh proses glikolisis itu sendiri terjadi pada Glikolisis pada sel ragi dan glikolisis pada sel darah merah. A. Glikolisis pada Sel Ragi Pada hasil percobaan yang telah dilakukan didapat bahwa pada glikolisis sel ragi didapat pada tabung ke 1 (suspensi ragi + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis berjalan dengan baik dan semua glukosa terhidrolisis. Pada tabung ke 2 (suspensi ragi dipanaskan + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis masih berjalan, seharusnya proses glikolisis tidak berjalan, hal ini disebabkan karena ragi yang dipanaskan sel ragi akan mati maka tidak terjadi glikolisis. Pada tabung ke 3 (suspensi ragi + larutan glukosa + laruitan arsenat (AS2O3 1 %) + pereaksi Benedict) setelah dipanaskan ternyata glikolisis tetap berjalan. Arsenat di sini seharusnya sebgai penghambat/inhibitor agar tidak terjadi glikolisis, ternyata arsenat di sini tidak menghambat glikolisis, glukosanya habis karena glikolisis tetap berjalan. Fungsi penambahan arsenat di sini sebagai inhibitor/penghambat proses glikolisis dan glukosa yang dihasilkan tidak habis (tidak semua glukosa terhidrolisis). Jika dilihat dari kadar glukosa, pada tabung ke 1 kadar glukosanya lebih sedikit (endapan yang terlihat sedikit) sebelum dipanaskan dan setelah dipanaskan endapan berwarna kuning kecoklatan, ini menandakan bahwa kadar glukosa berkurang, proses glikolisis tetap terjadi tetapi hanya sedikit glukosa yang terhidrolisis. Begitu juga hal ini pada tabung ke 2 endapan terlihat banyak (sebelum dipanaskan) terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, glikolisis juga tetap terjadi tetapi hanya sedikit. Pada tabung ke 3. terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, ini menandakan bahwa kadar glukoa telah berkurang, walaupun pada tabung ke 3 ini sudah ditambahkan arsenat yang dijadikan sebagai inhibitor/penghambat, tetapi arsenat tidak menghambat glikolisis, glikolisis dapat berjalan walau hanya sedikit. Pereaksi Benedict di sini digunakan untuk indikasi banyak atau tidaknya glukosa. Reaksi Glukosa + Benedict
2 Cu+ + 2 OH- Cu2O + H2O (endapan) b. Glikolisis pada Sel Darah Merah Pada tabung ke 1 dan ke 2 digunakan sebagai kontrol positif dan negatif. Bertujuan untuk membandingkan dengan tabung ke 3 dan ke 4 digunakan untuk melihat inhibitor. Pada tabung ke 1, ke 3, dan tabung ke 4 ditambahkan satu tetes darah . Masing-masing tabung ditambah larutan buffer fosfat (7 ml). Lalu ketiga tabung tersebut dtambahkan dengan glukosa 2 % sebanyak 1 ml. Pada tabung ke 4 dan ke 3 ditambah lagi dengan larutan arsenat pada tabung ke 4 dan ditambah lagi dengan larutan Hg(CH3COO)2 pada tabung ke 3. Setelah itu keempat tabung reaksi tersebut diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30menit, kemudian dipanaskan selama 5 menit. Pada tiap tabung terdapat endapan yang berwarna berbeda-beda. Pada tabung ke 1 dan ke 2, terdapat endapan merah bata, ini menandakan semua glukosa terglikolisis. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4, tabung ke 3 endapan berwarna coklat dan tabung ke 4 berwarna kuning, ini menandakan proses glikolisis tetap berjalan, walaupun ada ditambahkan larutan penghambat (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2). Dari warna endapan yang ada kita dapat membandingkan pada tabung ke 1 dan ke 2 proses glikolisis berlangsung dengan baik karena kadar glukosa berkurang, glikolisis berjalan dengan baik karena tidak ada yang menghambat. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4 yang sudah diberi larutan penghambat/inhibitor (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2) glikolisis tetap berjalan, karena kerja penghambat di sini hanya sedikit sekali menghambatnya, terlihat dari berkurangnya sedikit glukosa dari warna endapan yang terlihat berbeda antara tabung ke 3 dan ke 4 dengan tabung ke 1 dan ke 2 Reaksi Peragian Reaksi Fermentasi Asam Laktat Prosesnya : 1. Glukosa Asam piruvat (proses glikolisis) 2. Dehidrogenasi Asam Piruvat akan terbentuk Asam Laktat Energi yang terbentuk dari glikolisis hingga terbentu asam laktat 8 ATP 2 NADH2 = 8 2 (3 ATP) = 2 ATP
GlikolisisPosted: 10 Maret 2010 by DELTA FORCE in Anatomi
7 Glikolisis (dari glycose, istilah yang lebih tua untuk glukosa +-lisis degradasi) adalah yang mengubah jalur metabolisme glukosa, C6H12O6, menjadi piruvat, CH3COCOO-+ H +. Energi bebas dilepaskan dalam proses ini digunakan untuk membentuk senyawa energi tinggi, ATP (adenosin trifosfat) dan NADH (dikurangi nikotinamid adenin dinukleotida). Glikolisis adalah urutan tertentu yang melibatkan sepuluh sepuluh reaksi antara senyawa (salah satu langkah yang melibatkan dua zat antara). The intermediet memberikan entry point untuk glikolisis. Sebagai contoh, sebagian besar monosakarida, seperti fruktosa, glukosa, dan galaktosa, dapat dikonversi ke salah satu peralihan ini. The intermediet mungkin juga akan langsung berguna. Sebagai contoh, antara dihydroxyacetone fosfat adalah sumber yang mengkombinasikan gliserol dengan asam lemak untuk membentuk lemak. (Pathmanaban) Glikolisis adalah dianggap sebagai pola dasar yang universal jalur metabolisme. Terjadi, dengan variasi, di hampir semua organisme, baik aerobik dan anaerobik. Lebar terjadinya glikolisis mengindikasikan bahwa ini merupakan salah satu yang dikenal paling kuno metabolisme. Jenis yang paling umum glikolisis adalah Embden-Meyerhof-Parnus jalur, yang pertama kali ditemukan oleh Gustav Embden dan Otto Meyerhof dan Parnus. Glikolisis juga mengacu pada jalur-jalur lainnya, seperti jalur Entner-Doudoroff. Namun, diskusi di sini akan dibatasi pada jalur Embden-Meyerhof.
Gambaran Keseluruhan reaksi glikolisis adalah:
D-[Glucose]
[Pyruvate]
+ 2 [NAD]+ + 2 [ADP] + 2 [P]i
2
+ 2 [NADH] + 2 H+ + 2 [ATP] + 2 H2O
Penggunaan simbol dalam persamaan ini membuatnya tampak tidak seimbang berkenaan dengan atom oksigen, hidrogen atom dan biaya. Atom keseimbangan dijaga oleh dua fosfat (Pi) kelompok [3]:
Masing-masing ada dalam bentuk fosfat hidrogen anion (HPO42-), disosiasi untuk berkontribusi 2 H + secara keseluruhan Masing-masing membebaskan atom oksigen ketika mengikat ke ADP (adenosin difosfat) molekul, menyumbang 2 O keseluruhan
Biaya diimbangi oleh perbedaan antara ADP dan ATP. Dalam lingkungan selular ketiga kelompok hidroksi ADP terdisosiasi menjadi-O-dan H +, memberikan ADP3-, dan ion ini cenderung berada dalam ikatan ionik dengan Mg2 +, memberikan ADPMg-. ATP berperilaku secara identik kecuali bahwa ia memiliki empat kelompok hidroksi, memberikan ATPMg2-. Ketika perbedaan ini bersama dengan biaya sebenarnya pada dua gugus fosfat dianggap bersama-sama, tuduhan bersih -4 di setiap sisi yang seimbang. Untuk fermentations anaerobik sederhana, metabolisme dari satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat memiliki hasil bersih dua molekul ATP. Sebagian besar sel kemudian akan melakukan reaksi lebih lanjut untuk membayar yang digunakan NAD + dan menghasilkan produk akhir dari etanol atau asam laktat. Banyak bakteri menggunakan senyawa anorganik sebagai akseptor hidrogen untuk meregenerasi NAD +. Sel melakukan respirasi aerobik lebih mensintesis ATP, tetapi bukan sebagai bagian dari glikolisis. Ini reaksi aerobik lebih lanjut menggunakan piruvat dan NADH + H + dari glikolisis. Eukariotik respirasi aerobik tambahan menghasilkan kira-kira 34 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa, namun sebagian besar diproduksi oleh mekanisme yang sangat berbeda pada tingkat substrat fosforilasi dalam glikolisis. Produksi energi yang lebih rendah, per glukosa, respirasi anaerob relatif terhadap respirasi aerobik, menghasilkan fluks yang lebih besar melalui jalur di bawah hipoksia (oksigen rendah) kondisi, kecuali alternatif sumber-oxidizable anaerobik substrat, seperti asam lemak, yang ditemukan. Pada tahun 1860 Louis Pasteur menemukan bahwa mikroorganisme yang bertanggung jawab untuk fermentasi. Pada tahun 1897 Eduard Buchner menemukan bahwa ekstrak
dari sel-sel tertentu dapat menyebabkan fermentasi. Pada tahun 1905 Arthur Harden dan William Young bertekad bahwa peka panas tinggi berat molekul-fraksi subselular (enzim) dan tidak peka panas rendah sitoplasma berat molekul-fraksi (ADP, ATP dan NAD + dan kofaktor lainnya) yang diperlukan bersama-sama untuk fermentasi untuk melanjutkan. Rincian jalur akhirnya ditentukan oleh 1940, dengan masukan utama dari Otto Meyerhof dan beberapa tahun kemudian oleh Luis Leloir. Kesulitan terbesar dalam menentukan seluk-beluk jalur itu karena seumur hidup yang sangat pendek dan kondisi mapan rendah konsentrasi pada peralihan dari glikolitik reaksi cepat. Urutan Reaksi Tahap persiapan Lima langkah pertama dianggap sebagai persiapan (atau investasi) fase sejak mereka mengkonsumsi energi untuk mengubah glukosa menjadi dua tiga-karbon gula fosfat. Langkah pertama dalam glikolisis adalah fosforilasi glukosa oleh sebuah keluarga enzim yang disebut hexokinases untuk membentuk glukosa 6-fosfat (G6P). Reaksi ini mengkonsumsi ATP, tetapi ia bertindak untuk menjaga konsentrasi glukosa rendah, terusmenerus mempromosikan transportasi glukosa ke dalam sel melalui membran plasma transporter. Selain itu, blok glukosa dari bocor keluar kekurangan sel transporter untuk G6P. Glukosa mungkin alternatif dapat dari phosphorolysis atau hidrolisis pati intraselular atau glikogen. D-Glucose (Glc) Hexokinase (HK) -D-Glucose-6-phosphate (G6P) a transferase ATP H+ + ADP
Pada hewan, sebuah isozyme dari heksokinase disebut glukokinase juga digunakan dalam hati, yang memiliki afinitas yang jauh lebih rendah untuk glukosa (Km di sekitar glycemia normal), dan berbeda dalam peraturan properti. Afinitas substrat yang berbeda dan peraturan alternatif enzim ini merupakan cerminan dari peran hati dalam menjaga kadar gula darah. Kofaktor: Mg2 +
G6P kemudian disusun kembali menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P) oleh glukosa fosfat isomerase. Fruktosa juga dapat memasukkan jalur glikolitik oleh fosforilasi pada titik ini. -D-Glucose 6-phosphate (G6P) Phosphoglucose isomerase an isomerase -D-Fructose 6-phosphate (F6P)
Perubahan dalam struktur adalah isomerization, di mana telah G6P dikonversikan ke F6P. Membutuhkan reaksi enzim, phosphohexose isomerase, untuk melanjutkan. Reaksi ini reversibel secara bebas di bawah kondisi sel normal. Namun, sering didorong ke depan karena konsentrasi rendah F6P, yang terus-menerus dikonsumsi selama langkah berikutnya glikolisis. Kondisi F6P tinggi konsentrasi reaksi ini mudah berjalan terbalik. Fenomena ini dapat dijelaskan melalui Prinsip Le Chatelier. Pengeluaran energi ATP lain dalam langkah ini adalah dibenarkan dalam 2 cara: The glikolitik proses (sampai dengan langkah ini) sekarang ireversibel, dan energi disediakan mendestabilkan molekul. Karena reaksi dikatalisis oleh fosfofruktokinase 1 (PFK-1) adalah penuh semangat sangat menguntungkan, pada dasarnya tidak dapat diubah, dan jalur yang berbeda harus digunakan untuk melakukan konversi selama glukoneogenesis sebaliknya. Hal ini membuat reaksi titik regulasi kunci (lihat di bawah). Ini juga merupakan langkah rate limiting. -D-Fructose 6-phosphate (F6P) phosphofructokinase (PFK-1) a transferase ATP H+ + ADP -D-Fructose 1,6-bisphosphate (F1,6BP)
Reaksi yang sama juga dapat dikatalisis oleh pyrophosphate tergantung fosfofruktokinase (PFP atau PPI-PFK), yang ditemukan di sebagian besar tumbuhan, beberapa bakteri, archea dan protista tetapi tidak pada hewan. Enzim ini menggunakan pyrophosphate (PPI) sebagai donor fosfat, bukan ATP. Ini merupakan reaksi reversibel, meningkatkan fleksibilitas glikolitik metabolisme. Sebuah jarang ADP-PFK tergantung varian enzim telah diidentifikasi dalam archaean spesies. Kofaktor: Mg2 + Mendestabilisasi molekul dalam reaksi sebelumnya memungkinkan cincin heksosa untuk dibagi oleh aldolase menjadi dua triose gula, dihydroxyacetone fosfat, keton, dan gliseraldehida 3-fosfat, aldehida. Ada dua kelas aldolases: kelas I aldolases, hadir pada hewan dan tumbuhan, dan kelas II yang hadir dalam aldolases jamur dan bakteri; kedua kelas menggunakan berbagai mekanisme yang ketosa berlayar padanya cincin. fructose bisphosphate D-glyceraldehyde aldolase 3-phosphate (ALDO) (GADP) a lyase
-D-Fructose 1,6bisphosphate (F1,6BP)
dihydroxyacetone phosphate (DHAP)
+
Cepat Triosephosphate isomerase fosfat dengan interconverts dihydroxyacetone gliseraldehida 3-fosfat (GADP) yang keluar lebih jauh ke dalam glikolisis. Hal ini menguntungkan, karena mengarahkan dihydroxyacetone fosfat ke jalur yang sama seperti gliseraldehida 3-fosfat, menyederhanakan peraturan. Dihydroxyacetone phosphate (DHAP) triosephosphate isomerase D-glyceraldehyde 3-phosphate (TPI) (GADP) an isomerase
Pay-off fase Paruh kedua glikolisis dikenal sebagai fase off bayar, ditandai dengan keuntungan bersih dari molekul yang kaya energi ATP dan NADH. Sejak glukosa mengarah pada dua triose gula dalam tahap persiapan, masing-masing reaksi dalam fase membayar-off terjadi dua kali per glukosa molekul. Ini menghasilkan 2 molekul NADH dan 4 ATP molekul, mengarah ke keuntungan bersih dari 2 molekul NADH dan 2 molekul ATP dari jalur glikolitik per glukosa. Para triose gula adalah dehydrogenated dan anorganik fosfat ditambahkan kepada mereka, membentuk 1,3-bisphosphoglycerate. Hidrogen digunakan untuk mengurangi dua molekul NAD +, pembawa hidrogen, untuk memberikan NADH + H + untuk setiap triose. glyceraldehyde 3phosphate (GADP) glyceraldehyde phosphate dehydrogenase (GAPDH) an oxidoreductase NAD+ + Pi NADH + H+ D-1,3-bisphosphoglycerate (1,3BPG)
Atom hidrogen keseimbangan dan keseimbangan muatan keduanya dipertahankan karena fosfat (Pi) kelompok benar-benar ada dalam bentuk anion fosfat hidrogen (HPO42-) yang berdisosiasi untuk memberikan kontribusi tambahan ion H + dan memberikan tuduhan -3 bersih pada kedua belah pihak.
Langkah ini adalah transfer enzim gugus fosfat dari 1,3-bisphosphoglycerate ke ADP oleh phosphoglycerate kinase, membentuk ATP dan 3-phosphoglycerate. Pada langkah ini, glikolisis telah mencapai titik impas: 2 molekul ATP dikonsumsi, dan 2 molekul baru kini telah disintesis. Langkah ini, salah satu dari dua tingkat fosforilasi substrat-langkah, memerlukan ADP; demikian, ketika sel telah banyak ATP (dan sedikit ADP), reaksi ini tidak terjadi. ATP meluruh karena relatif cepat jika tidak dimetabolisme, ini peraturan penting titik di jalur glikolitik. 1,3-bisphosphoglycerate (1,3BPG) phosphoglycerate kinase (PGK) a transferase ADP ATP 3-phosphoglycerate (3-PG)
phosphoglycerate kinase (PGK) ADP benar-benar ada sebagai ADPMg-dan ATP sebagai ATPMg2-, menyeimbangkan -5 pungutan di kedua belah pihak. Kofaktor: Mg2 + Mutase sekarang Phosphoglycerate bentuk 2-phosphoglycerate. 3-phosphoglycerate (3PG) phosphoglycerate mutase (PGM) 2-phosphoglycerate (2PG) a mutase
Enolase berikutnya phosphoenolpyruvate bentuk dari 2-phosphoglycerate.
Kofaktor: 2 Mg2 +: satu konformasi ion untuk berkoordinasi dengan kelompok karboksilat substrat, dan satu katalis ion yang berpartisipasi dalam dehidrasi. 2-phosphoglycerate (2PG) enolase (ENO) phosphoenolpyruvate (PEP) a lyase H2O
enolase (ENO) Sebuah akhir fosforilasi tingkat substrat sekarang membentuk molekul molekul piruvat dan ATP melalui enzim piruvat kinase. Ini berfungsi sebagai peraturan tambahan langkah, mirip dengan langkah kinase phosphoglycerate. Kofaktor: Mg2 + phosphoenolpyruvate (PEP) pyruvate kinase (PK) pyruvate (Pyr) a transferase ADP + H+ ATP
Regulasi Glikolisis diatur dengan memperlambat atau mempercepat langkah-langkah tertentu dalam jalur glikolisis. Hal ini dicapai dengan menghambat atau mengaktifkan enzim yang terlibat. Langkah-langkah yang diatur dapat ditentukan dengan menghitung perubahan energi bebas, G, untuk setiap langkah. Jika langkah produk dan reaktan dalam kesetimbangan, maka langkah diasumsikan tidak dapat diatur. Karena perubahan energi bebas adalah nol untuk sistem pada kesetimbangan, setiap langkah dengan perubahan energi bebas mendekati nol tidak sedang diatur. Jika langkah yang sedang diatur, maka langkah itu tidak menghasilkan konversi Enzim adalah reaktan menjadi produk secepat itu bisa, mengakibatkan tumpukan reaktan, yang akan dikonversikan ke produk jika enzim beroperasi lebih cepat. Karena reaksi ini thermodynamically menguntungkan,
perubahan energi bebas untuk langkah akan negatif. Sebuah langkah dengan perubahan negatif besar energi bebas diasumsikan diatur. Perubahan energi bebas Perubahan energi bebas, G, untuk setiap langkah dalam jalur glikolisis dapat dihitung menggunakan G = G + RTln Q, di mana Q adalah reaksi hasil bagi. Ini membutuhkan pengetahuan yang konsentrasi metabolit. Semua nilai-nilai ini tersedia untuk eritrosit, dengan pengecualian konsentrasi NAD + dan NADH. Rasio NAD + menjadi NADH adalah sekitar 1, yang mengakibatkan konsentrasi ini membatalkan dalam reaksi hasil bagi. (Sejak NAD + dan NADH terjadi pada sisi berlawanan reaksi, satu akan di pembilang dan yang lain dalam penyebut.) Menggunakan konsentrasi diukur setiap langkah, dan standar perubahan energi bebas, yang sebenarnya perubahan energi bebas dapat dihitung.
Concentrations of metabolites in erythrocytes[6] Compound Concentration / mM glucose 5.0 glucose-6-phosphate 0.083 fructose-6-phosphate 0.014 fructose-1,6-bisphosphate 0.031 dihydroxyacetone phosphate 0.14 glyceraldehyde-3-phosphate 0.019 1,3-bisphosphoglycerate 0.001 2,3-bisphosphoglycerate 4.0 3-phosphoglycerate 0.12 2-phosphoglycerate 0.03 phosphoenolpyruvate 0.023 pyruvate 0.051 ATP 1.85 ADP 0.14 Pi 1.0
The change in free energy for each step of glycolysis estimated from the concentration of metabolites in a erythrocyte. Change in free energy for each step of glycolysis G / G / Step Reaction (kJ/mol) (kJ/mol) 423+ 1 glucose + ATP glucose-6-phosphate + ADP + H -16.7 -34 2 glucose-6-phosphate2- fructose-6-phosphate21.67 -2.9 24fructose-6-phosphate + ATP fructose-1,63 -14.2 -19 bisphosphate4- + ADP3- + H+ fructose-1,6-bisphosphate4- dihydroxyacetone 4 23.9 -0.23 phosphate2- + glyceraldehyde-3-phosphate2dihydroxyacetone phosphate2- glyceraldehyde-35 7.56 2.4 phosphate2glyceraldehyde-3-phosphate2- + Pi2- + NAD+ 1,36 6.30 -1.29 bisphosphoglycerate4- + NADH + H+ 1,3-bisphosphoglycerate4- + ADP3- 3-phosphoglycerate37 -18.9 0.09 + ATP48 3-phosphoglycerate3- 2-phosphoglycerate34.4 0.83 9 2-phosphoglycerate3- phosphoenolpyruvate3- + H2O 1.8 1.1 33+ 410 phosphoenolpyruvate + ADP + H pyruvate + ATP -31.7 -23.0
Dari mengukur konsentrasi metabolit fisiologis dalam eritrosit tampak bahwa sekitar tujuh langkah dalam glikolisis berada dalam kesetimbangan untuk tipe sel. Tiga dari langkah-langkah-yang dengan besar perubahan energi bebas negatif-tidak berada dalam kesetimbangan dan disebut sebagai ireversibel; langkah-langkah seperti itu sering tunduk pada peraturan. Langkah 5 pada gambar akan ditampilkan di belakang langkah-langkah lain, karena langkah itu merupakan reaksi samping yang dapat menurunkan atau meningkatkan konsentrasi menengah, gliseraldehida-3-fosfat. Senyawa yang dikonversikan ke dihydroxyacetone fosfat oleh enzim, triose fosfat isomerase, yang merupakan enzim catalytically sempurna; laju begitu cepat sehingga reaksi dapat diasumsikan dalam kesetimbangan. Fakta bahwa G tidak nol menunjukkan bahwa konsentrasi yang sebenarnya dalam eritrosit tidak akurat diketahui. Biokimia logika dia adanya lebih dari satu titik peraturan menunjukkan bahwa peralihan antara titik-titik masuk dan keluar jalur glikolisis oleh proses lain. Sebagai contoh, dalam langkah diatur pertama, heksokinase mengkonversi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat. Daripada terus melalui jalur glikolisis, perantara ini dapat diubah menjadi molekul glukosa penyimpanan, seperti glikogen atau pati. Reaksi sebaliknya, meruntuhkan, misalnya, glikogen, terutama menghasilkan glukosa-6-fosfat; sangat sedikit glukosa bebas terbentuk dalam reaksi. Glukosa-6-fosfat yang dihasilkan dapat memasukkan glikolisis setelah titik kontrol pertama. Diatur kedua langkah (langkah ketiga glikolisis) fosfofruktokinase mengkonversi fruktosa-6-fosfat menjadi fruktosa-1 ,6-bisphosphate, yang kemudian diubah menjadi gliseraldehida-3-fosfat dan dihydroxyacetone fosfat. Dihydroxyacetone fosfat yang dapat dihilangkan dari glikolisis oleh konversi menjadi gliserol-3-fosfat, yang dapat digunakan untuk membentuk trigliserida. Sebaliknya, trigliserida dapat dibagi menjadi asam lemak dan gliserol; yang terakhir, pada gilirannya, dapat dikonversi ke dihydroxyacetone fosfat, yang dapat masuk glikolisis setelah titik kontrol kedua. Regulasi Ketiga enzim diatur heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase. Fluks melalui jalur glikolitik disesuaikan dalam menanggapi kondisi baik di dalam maupun di luar sel. Laju di hati diatur untuk memenuhi kebutuhan selular utama: (1) produksi ATP, (2) penyediaan biosintetik blok bangunan untuk reaksi, dan (3) untuk menurunkan glukosa darah, salah satu fungsi utama hati. Ketika gula darah turun, glikolisis dihentikan di hati untuk memungkinkan proses kebalikannya, glukoneogenesis. Dalam glikolisis, reaksi dikatalisis oleh heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase secara efektif ireversibel pada kebanyakan organisme. Dalam jalur metabolisme, seperti situs berpotensi enzim kontrol, dan ketiganya enzim melayani tujuan ini dalam glikolisis.
Hexokinase Pada hewan, peraturan kadar glukosa darah oleh hati adalah bagian vital dari homeostasis. Dalam sel hati, ekstra G6P (glukosa-6-fosfat) dapat dikonversi menjadi G1P untuk konversi glikogen, atau itu alternatif dikonversi oleh glikolisis menjadi asetil-KoA dan kemudian sitrat. Kelebihan citrate diekspor ke sitosol, dimana ATP sitrat lyase akan diperbarui asetil-KoA dan OAA. Asetil-KoA yang kemudian digunakan untuk sintesis asam lemak dan kolesterol sintesis, dua cara penting pemanfaatan kelebihan glukosa bila konsentrasi yang tinggi dalam darah. Hati mengandung heksokinase dan glukokinase; catalyses yang terakhir fosforilasi glukosa untuk G6P dan tidak dihambat oleh G6P. Jadi memungkinkan glukosa untuk dikonversi menjadi glikogen, asam lemak, dan kolesterol bahkan ketika kegiatan heksokinase rendah. Hal ini penting ketika kadar glukosa darah tinggi. Selama hipoglikemia, yang glikogen dapat diubah kembali ke G6P dan kemudian dikonversi menjadi glukosa oleh enzim spesifik hati-glukosa 6-fosfatase. Reaksi balik ini adalah peran penting sel hati untuk menjaga tingkat gula darah selama puasa. Ini penting untuk fungsi otak, karena otak menggunakan glukosa sebagai sumber energi dalam sebagian besar kondisi.
Phosphofructokinase Fosfofruktokinase adalah titik kontrol penting dalam jalur glikolitik, karena merupakan salah satu langkah ireversibel dan memiliki alosterik kunci efektor, AMP dan fruktosa 2,6-bisphosphate (F2, 6BP).
Fruktosa 2,6-bisphosphate (F2, 6BP) adalah penggerak yang sangat ampuh fosfofruktokinase (PFK-1) yang disintesis ketika F6P difosforilasi oleh fosfofruktokinase kedua (PFK2). Dalam hati, ketika gula darah rendah dan glukagon mengangkat cAMP, PFK2 difosforilasi oleh protein kinase A. inactivates PFK2 fosforilasi, dan domain lain protein ini akan menjadi aktif sebagai fruktosa 2,6-bisphosphatase, yang mengubah F2, 6BP kembali ke F6P . Baik glukagon dan epinefrin menyebabkan tingginya kadar cAMP dalam hati. Hasil dari tingkat yang lebih rendah hati fruktosa-2 ,6-bisphosphate penurunan dalam kegiatan fosfofruktokinase dan peningkatan kegiatan fruktosa 1,6bisphosphatase, sehingga glukoneogenesis (dasarnya glikolisis secara terbalik) lebih disukai. Hal ini konsisten dengan peranan hati dalam situasi seperti itu, karena tanggapan dari hati hormon ini adalah untuk melepaskan glukosa ke dalam darah.
ATP bersaing dengan AMP untuk efektor alosterik situs di PFK enzim. Konsentrasi ATP di dalam sel lebih tinggi daripada AMP, biasanya 100-kali lipat lebih tinggi, tetapi konsentrasi ATP tidak berubah lebih dari sekitar 10% di bawah kondisi fisiologis, sedangkan 10% penurunan hasil ATP dalam sebuah 6-kali lipat di AMP. Dengan demikian, relevansi ATP sebagai efektor alosterik dipertanyakan. Peningkatan AMP adalah sebuah konsekuensi dari penurunan biaya energi dalam sel.
Citrate menghambat fosfofruktokinase saat diuji in vitro dengan meningkatkan efek penghambatan ATP. Namun, diragukan bahwa ini adalah efek yang berarti in vivo, karena dalam sitosol sitrat terutama dimanfaatkan untuk konversi menjadi asetil-KoA untuk asam lemak dan kolesterol sintesis. Pyruvate kinase Enzim ini mengkatalisis langkah terakhir glikolisis, di mana piruvat dan ATP terbentuk. Peraturan enzim ini dibahas dalam topik utama, piruvat kinase.
Post-proses glikolisis Proses keseluruhan glikolisis adalah: glukosa + 2 NAD + + 2 ADP + 2 Pi 2 piruvat + 2 NADH + 2 H + + 2 ATP + 2 H2O
Jika glikolisis adalah untuk terus tanpa batas waktu, seluruh NAD + akan digunakan, dan glikolisis akan berhenti. Untuk memungkinkan glikolisis untuk melanjutkan, organisme harus dapat mengoksidasi NADH kembali ke NAD +. Respirasi anaerobik Salah satu metode untuk melakukan ini adalah dengan hanya memiliki piruvat melakukan oksidasi; dalam proses ini, piruvat diubah menjadi laktat (basa konjugat asam laktat) dalam proses yang disebut fermentasi asam laktat: piruvat + NADH + H + laktat + NAD + Proses ini terjadi pada bakteri yang terlibat dalam pembuatan yogurt (asam laktat menyebabkan susu menjadi dadih). Proses ini juga terjadi pada hewan di bawah hipoksia (atau sebagian-anaerobik) kondisi, ditemukan, misalnya, dalam terlalu banyak bekerja otot yang kekurangan oksigen, atau di infarcted sel-sel otot jantung. Dalam banyak jaringan, ini adalah terakhir selular untuk energi; sebagian besar jaringan hewan tidak dapat mempertahankan respirasi anaerobik untuk jangka waktu panjang. Beberapa organisme, seperti ragi, mengkonversi NADH kembali ke NAD + dalam proses yang disebut fermentasi etanol. Dalam proses ini, pertama piruvat dikonversikan menjadi asetaldehida dan karbon dioksida, kemudian ke etanol. Asam laktat fermentasi dan etanol fermentasi dapat terjadi tanpa adanya oksigen. Fermentasi anaerobik ini memungkinkan banyak organisme bersel tunggal menggunakan glikolisis sebagai satu-satunya sumber energi. Dalam dua contoh di atas fermentasi, NADH dioksidasi dengan mentransfer dua elektron untuk piruvat. Namun, bakteri anaerob menggunakan berbagai senyawa sebagai akseptor elektron terminal pada respirasi sel: senyawa nitrogen, seperti nitrat dan nitrit; senyawa belerang, seperti sulfat, sulfida, sulfur dioksida, dan unsur belerang; karbon dioksida; senyawa besi; senyawa mangan; kobalt senyawa dan senyawa uranium. Respirasi aerobik Dalam organisme aerobik, mekanisme yang rumit telah berevolusi untuk menggunakan oksigen di udara sebagai akseptor elektron terakhir dari respirasi. * Pertama, piruvat diubah menjadi asetil-KoA dan CO2 dalam mitokondria dalam proses yang disebut piruvat dekarboksilasi. * Kedua, asetil-CoA memasuki siklus asam sitrat, di mana sepenuhnya teroksidasi menjadi karbon dioksida dan air, menghasilkan lebih banyak NADH. * Ketiga, NADH dioksidasi untuk NAD + oleh rantai transpor elektron, dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron terakhir. Proses ini menciptakan sebuah gradien ion hidrogen melintasi membran dalam mitokondria.
* Keempat, gradien proton yang digunakan untuk menghasilkan sejumlah besar ATP dalam proses yang disebut oksidatif fosforilasi. Zat antara jalur-jalur lain Artikel ini memusatkan perhatian pada peran katabolik glikolisis berkenaan dengan potensi mengubah energi kimia ke energi kimia yang dapat digunakan selama oksidasi glukosa untuk piruvat. Namun, banyak dari metabolit di jalur glikolitik juga digunakan oleh jalur anabolik, dan, sebagai akibatnya, fluks melalui jalur sangat penting untuk mempertahankan persediaan karbon kerangka untuk biosintesis. Selain itu, tidak semua karbon memasuki jalur daun piruvat dan dapat diambil pada tahap-tahap awal untuk menyediakan senyawa karbon jalur-jalur lainnya. Jalur metabolik ini semua sangat bergantung pada glikolisis sebagai sumber metabolit: * Glukoneogenesis * Lipid metabolisme * Pentosa jalur fosfat * Siklus asam sitrat, yang pada gilirannya mengarah pada: * Sintesis asam amino * Nukleotida sintesis * Tetrapyrrole sintesis Dari sudut pandang metabolisme anabolik, yang NADH memiliki peran untuk mendorong reaksi sintetis, melakukannya secara langsung atau tidak langsung mengurangi genangan NADP + dalam sel untuk NADPH, yang merupakan agen pereduksi penting lainnya untuk biosintetik dalam sel. Glikolisis dalam penyakit Penyakit genetika Glikolitik mutasi umumnya jarang karena pentingnya jalur metabolisme, ini berarti bahwa sebagian besar hasil mutasi yang terjadi dalam ketidakmampuan untuk sel untuk bernafas, dan karena itu menyebabkan kematian sel pada tahap awal. Namun beberapa mutasi terlihat. Kanker Ganas yang tumbuh dengan cepat-sel tumor biasanya memiliki tingkat glikolitik yang hingga 200 kali lebih tinggi daripada jaringan normal mereka asal. Fenomena ini pertama kali dijelaskan pada 1930 oleh Otto Warburg dan disebut sebagai efek Warburg. Hipotesis yang Warburg menyatakan bahwa kanker ini terutama disebabkan oleh
mitokondria dysfunctionality dalam metabolisme, bukan karena pertumbuhan sel yang tidak terkendali. Sejumlah teori telah dikemukakan untuk menjelaskan efek Warburg. Tingkat glikolisis tinggi ini memiliki aplikasi medis penting, seperti glikolisis aerobik tinggi oleh tumor ganas dimanfaatkan secara klinis untuk mendiagnosa dan memantau tanggapan pengobatan kanker dengan pencitraan pengambilan 2-18F-2-deoxyglucose (FDG) (a radioaktif diubah heksokinase substrat) dengan positron emisi tomografi (PET). Ada penelitian berkelanjutan untuk mempengaruhi metabolisme mitokondria dan mengobati kanker dengan mengurangi kelaparan dan dengan demikian glikolisis sel-sel kanker dalam berbagai cara baru, termasuk ketogenic diet. penyakit Alzheimer
Disfunctioning glikolisis atau metabolisme glukosa dalam fronto-temporo-Cinguli korteks parietalis dan telah dikaitkan dengan penyakit Alzheimer , mungkin karena penurunan amiloid (1-42) (A42) dan peningkatan tau, terfosforilasi tau di cairan cerebrospinal (CSF ). Alternatif tatanama Beberapa metabolit dalam glikolisis memiliki nama dan tata-nama alternatif. Sebagian, hal ini karena beberapa dari mereka yang umum jalur-jalur lainnya, seperti siklus Calvin. This article 1 glucose 3 fructose 6-phosphate fructose 1,64 bisphosphate dihydroxyacetone 5 phosphate glyceraldehyde 36 phosphate 7 8 9 10 11 1,3bisphosphoglycerate 3-phosphoglycerate 2-phosphoglycerate phosphoenolpyruvate pyruvate Alternative Alternative names nomenclature Glc dextrose F6P F1,6BP DHAP GADP fructose 1,6-diphosphate FBP, FDP, F1,6DP glycerone phosphate 3phosphoglyceraldehyde glycerate 1,3bisphosphate, glycerate 1,3diphosphate, 1,3-diphosphoglycerate glycerate 3-phosphate glycerate 2-phosphate pyruvic acid PGAL, G3P, GALP,GAP,TP PGAP, BPG, DPG PGA, GP
1,3BPG 3PG 2PG PEP Pyr
Referensi :
1. ^ Websters New International Dictionary of the English Language, 2nd ed. (1937) Merriam Company, Springfield, Mass. 2. ^ Romano AH, Conway T. (1996) Evolution of carbohydrate metabolic pathways. Res Microbiol. 147(6-7):448-55 PMID 9084754 3. ^ a b Lane, A. N.; Fan, T. W. -M.; Higashi, R. M. (2009). Metabolic acidosis and the importance of balanced equations. Metabolomics 5: 163165. doi:10.1007/s11306-008-0142-2. edit 4. ^ Reeves, R. E.; South D. J., Blytt H. J. and Warren L. G. (1974). Pyrophosphate: D-fructose 6-phosphate 1-phosphotransferase. A new enzyme with the glycolytic function 6-phosphate 1-phosphotransferase. J Biol Chem 249 (24): 77377741. PMID 4372217. 5. ^ Selig, M.; Xavier K. B., Santos H. and Schnheit P. (1997). Comparative analysis of Embden-Meyerhof and Entner-Doudoroff glycolytic pathways in hyperthermophilic archaea and the bacterium Thermotoga. Arch Microbiol 167 (4): 217232. PMID 9075622. 6. ^ Garrett, R.; Grisham, C. M. (2005). Biochemistry (3rd ed.). Belmont, CA: Thomson Brooks/Cole. p. 584. ISBN 0-534-49011-6.
Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia dimana glukosa dioksidasi menjadi molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme. Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Energi yang dihasilkan disimpan dalam senyawa organik berupa adenosine triphosphate atau yang lebih umum dikenal dengan istilah ATP dan NADH. Asam piruvat (CH3COCO2H) adalah sebuah asam alfa-keto yang memiliki peran penting dalam proses-proses biokimia. Anionkarboksilat dari asam piruvat disebut piruvat. Asam piruvat adalah cairan tak berwarna, dengan bau yang mirip asam asetat. Asam piruvat bercampur dengan air, dan larut dalam etanol dan dietil eter.
Di laboratorium, asam piruvat dibuat dengan cara memanaskan campuran asam tartarat dengan kalium bisulfat, atau melalui hidrolisis asetil sianida, yang dibuat melalui reaksi asetil klorida dan kalium sianida: CH3COCl + KCN CH3COCN CH3COCN CH3COCOOH Piruvat adalah suatu senyawa kimia yang penting dalam biokimia. Senyawa ini merupakan hasil metabolisme glukosa yang disebutglikolisis. Sebuah molekul glukosa terpecah menjadi dua molekul asam piruvat, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan energi. Jika tersedia cukup oksigen, maka asam piruvat diubah menjadi asetil-KoA, yang kemudian diproses dalam siklus Krebs. Piruvat juga dapat diubah menjadi oksaloasetat melalui reaksi anaploretik yang kemudian dipecah menjadi molekul-molekul karbon dioksida. Nama siklus ini diambil dari ahli biokimia Hans Adolf Krebs, pemenang Hadiah Nobel 1953 bidang fisiologi, karena ia berhasil mengidentifikasi siklus tersebut). Jika tidak tersedia cukup oksigen, asam piruvat dipecah secara anaerobik, menghasilkan asam laktat pada hewan dan manusia, atau etanol pada tumbuhan. Piruvat diubah laktat, atau menjadi asetaldehida dan lalu etanol melalui fermentasi alkohol. Asam piruvat juga dapat diubah menjadi karbohidrat melalui glukoneogenesis, menjadi asam lemak atau energi melalui asetil-KoA, menjadi asam amino alanin dan juga menjadi etanol Lintasan glikolisis yang paling umum adalah lintasan Embden-Meyerhof-Parnas (bahasa Inggris: EMP pathway), yang pertama kali ditemukan oleh Gustav Embden, Otto Meyerhof dan Jakub Karol Parnas. Selain itu juga terdapat lintasan EntnerDoudoroff yang ditemukan oleh Michael Doudoroff dan Nathan Entner terjadi hanya pada sel prokariota, dan berbagai lintasan heterofermen-tatif dan homofermentatif (Bruce Albert dkk, 2002) Didalam sel, katabolisme glukosa, fruktosa dan galaktosa pertama kali dilakukan oleh enzim-enzim glikolisis yang larut dalam sitoplasma. Glikolisis (gluko= glukosa: lisis = penguraian) adalah proses penguraian karbohidrat (glukosa ) menjadi piruvat. Reaksi penguraian ini terjadi dalam keadaan ada atau tanpa oksigen. Bila ada oksigen, asam piruvat akan dioksidasi lebih lanjut menjadi CO2dan air, misalnya pada hewan, tanaman dan banyak sel mikroba yang berada pada kondisi aerobic. Bila tanpa oksigen, asam piruvat akan dirubah menjadi etano l(fermentasi alcohol) pada ragi atau menjadi asam menjadi laktat menggunakan enzim laktatdehidrogenase dan koenzim NADH melalui fermentasi
laktat pada otot manusia yang berkontraksi. Tiap proses glikolisis menggunakan enzin tertentu (Anna Poedjiadi, 1994). Glikolisis secara harfiah berarti pemecahan glukosa. Jalur glikolisis ditemukan di dalam sitosol dari sel, mempunyai dua peran; pemecahan monosakarida untuk menghasilkan energi dan menyediakan satuan pembentuk untuk sintesa senyawa yang diperlukan sel seperti gliserol untuk sintesa trigliserida atau lemak. Sebelum glikolisis dapat berlangsung, sebuah sel harus memperoleh glukosa. Hanya beberapa jenis sel seperti sel-sel hati dan buah pinggang (kidney) yang dapat menghasilkan glukosa dari asam amino, dan hanya hati dan sel-sel jaringan menyimpan glukosa dalam jumlah besar. Glukosa ini disimpan sebagai glikogen. Hati dan jaringan memecahkan glikogen menjadi glukosa (atau bentuk monosakarida lain). Sel-sel badan lainnya harus memperoleh glukosa dari sirkulasi darah, sehingga badan perlu mempertahankan suatu konsentrasi yang relatif tetap dari glukosa darah supaya dapat hidup. Hasil glikolisis adalah dua unit senyawa yang mengandung tiga atom karbon yaitu asam piruvat. Sebagian sel-sel mengubah asam piruvat menjadi asam laktat. Glikolisis dimulai dengan penambahan satu gugus fospat ke glukosa, sehingga menjadi lebih reaktif. Satu gugus fospat yang lainnya di tambahkan ke senyawa glukosafospat yang baru terbentuk yang kemudian dipecah menjadi senyawa karbon yang mengandung tiga atom karbon. Senyawaan ini diubah melalui serangkaian tahapan menjadi dua molekul piruvat. Maka dalam glikolisis sebuah sel memulai dengan satu molekul glukosa dan menghasilkan dua molekul yang mengandung tiga atom karbon yakni piruvat. Di dalam proses ini empat hidrogen(mengandung total empat elektron) dikeluarkan dan empat ATP terbentuk. Elektron dan hidrogen ditangkap oleh pembawa (carrier) dalam hal ini NAD. Setiap NAD (bentuk teroksidasi) menerima dua elektorn dan satu ion hidrogen, menghasilkan NADH + H+ (bentuk tereduksi). Maka salah satu hasil akhir dari glikolisis adalah juga sintesa dari dua NADH + H+, dengan pelepasan dua ion hidrogen. Di dalam glikolisis, reaksi pertama melibatkan satu ATP menyumbangkan satu gugus fospat ke glukosa. Pada tahap ketiga, satu lagi ATP digunakan menambah satu gugus fospat kedua. Maka untuk memulai jalur ini, satu sel memakai dua ATP. Pada saat molekul yang mengandung tiga atom karbon diubah menjadi piruvat, masing-masing menghasilkan dua ATP, sehingga total ada 4 ATP. Energi bersih yang dihasilkan sejauh
ini dari glikolisis adalah dua ATP, karena dua ATP digunakan didalam proses dan empat ATP di hasilkan. Masih ada ATP yang akan terbentuk; ini hanya menyatakan sebanyak 5% dari total produksi ATP yang mungkin dari satu molekul glukosa. Energi kimia yang disimpan di dalam ikatan NADH akhirnya dapat ditransfer ke ATP. Pada umumnya setiap NADH + H+ menyumbangkan energy yang cukup untuk menghasilkan 2,5 ATP. Maka NADH + H+ adalah satu bentuk dari energi potensial untuk sel. Pada akhirnya sel memakai energi di dalam NADH+ H+ membentuk ATP (Simanjuntak dan Silalahi, 2003). Glikolisis terdiri dari 2 fase: Fase preparasi (preparatory phase), yaitu fosforilasi glukosa dan konversinya menjadi gliseraldehid 3-fosfat. Fase pembayaran (payoff phase), yaitu konversi oksidatif gliseraldehid 3-P menjadi piruvat disertai pembentukan ATP dan NADH. Reaksi netto glikolisis: Glukosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi -> 2Piruvat + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O Enzim yang terlibat dalam glikolisis Preparatory phase: Heksokinase Fosfoheksoisomerase Fosfofruktokinase Aldolase Triosafosfat isomerase Payoff phase: Gliseraldehid3-P dehidrogenase Fosfogliserat kinase Fosfogliserat kinase Enolase Piruvat kinase Glikolisis melibatkan banyak enzim, uraian lebih lengkapnya di bawah ini: 1. Heksokinase
Tahap pertama pada proses glikolisis adalah pengubahan glukosa menjadi glukosa 6fosfat dengan reaksi fosforilasi. Gugus fosfat diterima dari ATP dalam reaksi. Enzim heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg++sebagai kofaktor. Enzim ini ditemukan Meyerhof pada tahum 1927 dan telah dapat dikristalkan dari ragi, mempunyai berat molekul 111.000. heksesokinase yang berasal dari ragi dapt merupakan katalis pada reaksi pemindahan gugus fosfat dari ATP tidak hanya kepada glukosa tetapi juga kepada fruktosa, manosa, glukosamina. Dalam otak, otot, dan hati terdapat enzim heksesokinase yang multi substrat ini. Disamping itu ada pula enzimenzim yang khas tetapi juga kepada fruktosa, manosa, dan glukosamin. Dalam kinase. Hati juga memproduksi fruktokinase yang menghasilkan fruktosa-1-fosfat. Enzim heksesokinase dari hati dapat dihambat oleh hasil reaksi sendiri. Jadi apabila glukosa-6-fosfat terbentuk dalam jumlah banyak, mak senyawa ini akan menjadi inhibitor bagi enzim heksesokinase tadi. Selanjutnya enzim akan aktif kembali apabila konsentrasi glukosa-6-fosfat menurun pada tingkat tertentu. 2. Fosfoheksoisomerase Reaksi berikutnya ialah isomerasi, yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat menjadi fruktosa6-fosfat, dengan enzim fosfoglukoisomerase. Enzim ini tidak memerlukan kofaktor dan telah diperoleh dari ragi dengan cara kristalisasi. Enzim fosfuheksoisomerase terdapat jaringan otot dan mempunyai beraat molekul 130.000. 3. Fosfofruktokinase Frukrosa-6-fosfat diubah menjagi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosfofruktokinase dibantu oleh ion Mg++ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini gugus fosfat dipindahkan dariATP kepada fruktosa-6-fosfat dari ATP sendiri akan berubah menjadi ADP. Fosfofruktokinase dapat dihambat atau dirangsang oleh beberapa metabolit, yaitu senyawa yang terlibat dalam proses metabolism ini. Sebagai contoh, ATP yang berlebih dan asam sitrat dapat menghambat,dilain pihak adanya AMP, ADP, dan fruktosa-6-fosfat dapat menjadi efektor positif yang merangsang enzim fosfofruktokinase. Enzim ini merupakan suatu enzim alosterik dan mempunyai berat molekul kira-kira 360.000. 4. Aldose Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat
dan D-gliseraldehida-3-fosfat. Dalam tahap ini enzim aldolase yang menjadi katalis telah dimurnukan dan ditemukan oleh Warburg. Enzim ini terdapat dalam jaringan tertentu dan dapat bekerja sebagai kaalis dalam reaksi penguraian beberapa ketosa dan monofosfat, misalnya fruktosa-1,6-difosfat, sedoheptulose-1,7- difosfat, fruktosa-1-fosfat, eritulosa-1fosfat. Hasil reaksi penguraian tiap senyawa tersebut yang sama adalah dihidroksi aseton fosfat. 5. Triosafosfat Isomerase Dalam reaksi penguraian oleh enzim aldolase terbentuk dua macam senyawa, yaitu Dgliseraldehida-3-fosfat dan dihidroksi-aseton fosfat. Yang mengalami reaksi lebih lanjut dalam proses glikolisis adalah D-gliseraldehida-3-fosfat. Andaikata sel tidak mampu mengubah dihidroksiasotonfosfat menjadi D-gliseraldehida-3-fosfat, tentulah dihidrosiasetonfosfat akan bertimbun didalam sel. Hal ini tidak berllangsung karena dalam sel terdapat enzim triofosfat isomerase yang dapat mengubah dihidrokasetonfosfat menjadi D-gliseraldehida-3-fosfat. Adanya keseimbangan antara kedua senyawa tersebut dikemukakan oleh Mayerhof dan dalam keadaan keseimbangan dihidroksiaseton fosfat terdapat dalam jumlah dari 90%. 6. Gliseraldehida-3-fosfat Dihidrogenase Enzim ini bekerja sebagai katalis pada reaksi gliseraldehida-3-fosfat menjadi 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD+. Sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Reaksi oksidasi ini mengubah aldehida menjadi asam karboksilat. Gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase telah dapat diperoleh dalam bentuk Kristal dari ragi dan mempunyai berat molekul 145.000. Enzim ini adalah suatu tetramer yang terdiri atas empat subunit yang masing-masing mengikat suatu molekul NAD+, jadi pada tiap molekul enzim terikat empat molekul NAD+. 7. Fosfogliseril Kinase Reaksi yang menggunakan enzim ini ialah reaksi pengubahan asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk datu molekul ATP dari ADP dan ion Mg2+diperlukan sebagai kofaktor. Oleh karena ATP adalah senyawa fosfat berenergi tinggi, maka reaksi ini mempunyai fungsi untuk menyimpan energy yang dihasilkan oleh proses glikolisis dalam bentuk ATP. 8. Fosfogliseril Mutase
Fosfogliseril mutase bekerja sebagai katalis pada reaksipengubahan asam 3-fosfogliserat menjadi asam 2-fosfogliserat.Enzim ini berfungsi memindahkan gugus fosfat dari suatu atom C kepada atom C lain dalam suatu molekul. Berat molekul enzim ini yang diperoleh dari ragi ialah 112.000. 9. Enolase Reaksi berikutnya ialah pembentukan asam fosfofenol piruvat dari asaam 2-fosfogliserar dengan katalis enzim enolase dan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukkan asam fosfofenol piruvat ini ialah pembentukan asam fosfofenol piruvat dari asaam 2fosfogliserar dengan katalis enzim enolase dan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukkan asam fosfofenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi. Adanya ion F- dapat menghambat kerja enzim enolase, sebab ion F- dengan ion Mg2+dan fosfat dapat membentuk kompleks magnesium fluoro fosfat. Dengan terbentuknya kompleks ini akan mengurangi jumlah ion Mg2+ dalam campuran reaksi dan akibat berkurangnya ion Mg2+maka efektivitas reaksi berkurang. Enzim ini menggunakan enzim laktat dehidrogenase ini ialah reaksi tahap akhir glikolisis, yaitu pembentukan asam laktat dengan cara reduksi asam piruvat. Dalam reaksi ini digunakan NAD sebagai koenzim (Anna Poedjiadi, 1994). Tinjauan energi proses glikolisis Proses glikolisis dimulai dengan molekul glukosa dan diakhiri dengan terbentuknya asam piruvat. Serangkaian reaksi-reaksi dalam proses glikolisis tersebut dimanakan juga jalur Embden-meyerhof. Reaksi-reaksi yang berlangsung pada proses glikolisis dapat dibagi dalam dua fase. Pada fase pertama, glukosa diubah menjadi triofosfat dengan proses fosforilasi. Fase kedua dimulai dari reaksi oksidasi triofosfat hingga terbentuk asam laktat. Perbedaan antara kedua fase ini terletak pada aspek energy yang berkaitan debgan reaksi-reaksi dalam kedua fase tersebut. Dalam proses glikolisis satu mol glukosa diubah menjadi dua mol asam piruvat. Fase pertama dalam proses glikolisis melibatkan dua mol ATP yang diubah menjadi ADP. Jadi fase pertama ini menggunakan energy yang tersimpan dalam molekul ATP. Fase kedua mengubah dua mol triosa yang terbentuk pada fase pertama menjadi dua mol asam laktat, dan dapat menghasilkan 4 mol ATP. Jadi fase kedua ini menghasilkan
energy. Apabila ditinjau dari keseluruhan proses glikolisis ini menggunakan 2 mol ATP dan menghasilkan 4 mol ATP sehingga masih sisa 2 mol ATP yang ekivalen denganenergi sebesar 14.00 kalori. Energy tersebut tersimpan dan dapat digunakan oleh otot dalam energy mekanik (Anna Poedjiadi, 1994). Skema Glikolisis
Proses glikolisis di sitoplasma berlangsung anaerob dengan menghasilkan senyawa 2 , 2, 2 (Asam Piruvat , ATP,NADH )dengan bahan glukosa (hasil fotosintesa) berjalan dengan 10 tahap GiGiFiFi PeGAL 3XPGA-P-P untuk jelasnya lihat ini Produksi Laktat Adalah Titik Akhir Dari Glikolisis Anaerobik Sebagian sel kekurangan jalur yang membutuhkan oksigen (aerobik) diperlukan untuk memakai NADH + H+ untuk sintesa ATP, dan pada saatnya selsel ini kurang mampu memakai proses ini untuk me-recycle NADH + H+ kembali menjadi NAD. Misalnya sel darah merah. Maka, pada saat sel darah merah mengubah glukosa menjadi piruvat, NADH + H+ meningkat di dalam sel. Akhirnya konsentrasi NAD menurun
terlampu rendah sehingga glikolisis berlanjut, karena kebanyakan NAD ada di dalam bentuk NADH + H+. Untuk mengimbanginya, satu sel darah merah mereaksikan piruvat dengan satu NADH + H+ dan satu ion hidrogen bebas membentuk laktat, lihat. Di dalam proses itu, NADH + H+ berobah menjadi NAD. Proses ini memungkinkan sel darah merah untuk menyediakan sendiri (resupply itself) dengan NAD karena sel-sel ini tidakmengandung mitochondria. Otot yang sedang latihan juga menghasilkan laktat jika kekurangan NAD. Bertambahnya laktat kemudian akan menyebabkan otot menjadi lelah (fatigue). Produksi laktat oleh suatu sel memungkinkan glikolisis anaerobik berlanjut karena disini tetap ada suatu pasokan dari NAD. Lagi pula, jalur ini menghasilkan hanya sekitar 5% dari potensial ATP per molekul glukosa. Tetapi untuk sebagian sel-sel seperti sel darah merah, glikolisis anaerobik adalah satu-satunya metode untuk menghasilkan ATP. Asam laktat dilepaskan ke peredaran darah, ditangkap terutama oleh hati dan disintesa menjadi glukosa. .( Simanjuntak dan Silalahi, 2003 ) Glikolisis anarobik berperan hampir pada semua vertebrata, termasuk pada manusia, dalam waktu penedek pada aktivitas otot yang bersifat ekstrim, misalnya selama lari cepat 100 m, pada saat oksigen tidak dapat dibawa pada kecepatan yang cukup untuk dibawa ke otot, dan mengoksidasi piruvat, menghasilkan ATP. Sebaliknya, otot menggunakan glikogen cadangan sebagai
GlikolisisGlikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energi, yaitu glukosa yang mempunyai 6 atom C manjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang mempunyai 3 atom C. Reaksi ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma). Reaksi glikolisis mempunyai sembilan tahapan reaksi yang dikatalisis oleh enzim tertentu, tetapi disini tidak akan dibahas enzim-enzim yang berperan dalam proses glikolisis ini. Dari sembilan tahapan reaksi tersebut dapat dikelompokkan menjadi dua fase, yaitu fase investasi energi, yaitu dari tahap 1 sampai tahap 4, dan fase pembelanjaan energi, yaitu dari tahap 5 sampai tahap 9.
Pertama-tama, glukosa mendapat tambahan satu gugus fosfat dari satu molekul ATP, yang kemudian berubah menjadi ADP, membentuk glukosa 6-fosfat. Setelah itu, glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim menjadi isomernya, yaitu fruktosa 6-fosfat. Satu molekul ATP yang lain memberikan satu gugus fosfatnya kepada fruktosa 6-fosfat, yang membuat ATP tersebut menjadi ADP dan fruktosa 6-fosfat menjadi fruktosa 1,6-difosfat. Kemudian, fruktosa 1,6-difosfat dipecah menjadi dua senyawa yang saling isomer satu sama lain, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan PGAL (fosfogliseraldehid atau gliseraldehid 3-fosfat). Tahapan-tahapan reaksi diatas itulah yang disebut dengan fase investasi energi. Selanjutnya, dihidroksi aseton fosfat dan PGAL masing-masing mengalami oksidasi dan mereduksi NAD+, sehingga terbentuk NADH, dan mengalami penambahan molekul fosfat anorganik (Pi) sehingga terbentuk 1,3-difosfogliserat. Kemudian masing-masing 1,3-difosfogliserat melepaskan satu gugus fosfatnya dan berubah menjadi 3-fosfogliserat, dimana gugus fosfat yang dilepas oleh masing-masing 1,3-difosfogliserat dipindahkan ke dua molekul ADP dan membentuk dua molekul ATP. Setelah itu, 3-fosfogliserat mengalami isomerisasi menjadi 2-fosfogliserat. Setelah menjadi 2-fosfogliserat, sebuah
molekul air dari masing-masing 2-fosfogliserat dipisahkan, menghasilkan fosfoenolpiruvat. Terakhir, masing-masing fosfoenolpiruvat melepaskan gugus fosfat terakhirnya, yang kemudian diterima oleh dua molekul ADP untuk membentuk ATP, dan berubah menjadi asam piruvat. (lihat bagan) Setiap pemecahan 1 molekul glukosa pada reaksi glikolisis akan menghasilkan produk kotor berupa 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH, 4 molekul ATP, dan 2 molekul air. Akan tetapi, pada awal reaksi ini telah digunakan 2 molekul ATP, sehingga hasil bersih reaksi ini adalah 2 molekul asam piruvat (C3H4O3), 2 molekul NADH, 2 molekul ATP, dan 2 molekul air. Perlu dicatat, pencantuman air sebagai hasil glikolisis bersifat opsional, karena ada sumber lain yang tidak mencantumkan air sebagai hasil glikolisis
Tugas Glikolisis
Glikolisis (dari glycose, istilah yang lebih tua untuk glukosa) adalah yang mengubah jalur metabolisme glukosa, C6H12O6 menjadi piruvat, CH3COCOO- + H +. Energi bebas dilepaskan dalam proses ini digunakan untuk membentuk senyawa energi tinggi, ATP (adenosin trifosfat) dan NADH (dikurangi nikotinamid adenin dinukleotida). 1. Tahapan glikolisis
Glukosa diubah menjadi glukosa 6 fosfat dengan bantuan enzim Heksokinase dengan menambahkan 1 fosfat di ATP ke Glukosa sehingga diubah menjadi ADP. Glukosa 6 fosfat diubah menjadi fruktosa 6 fosfat dengan bantuan enzim fosfoglukoisomirase (dapat bolak-balik). Fruktosa 6 fosfat diubah menjadi fruktosa 1,6 fosfat dengan bantuan enzim fosfofruktokinase dengan menambahkan 1 fosfat di ATP ke fruktosa 6 fosfat sehingga dapat diubah menjadi ADP.
Fruktosa 1,6 fosfat diubah menjadi dehidroksi aseton fosfat dan gliseradehid 3 fosfat dengan bantuan enzim aldolase. Karena dehidroksi aseton fosfat di dalam tubuh makhluk hidup dalam keadaan setimbang, maka tidak dapat beraksi lagi. sehingga harus diubah menjadi gliseradehid 3 fosfat. sehingga gliseradehid 3 fosfat ada 2. Gliseradehid 3 fosfat di ubah menjadi 1,3 bifosfatgliserat dengan bantuan enzim dehidroksigenase dengan menambahkan 1 NADH. 1,3 bifosfogliserat diubah menjadi 3 fosfogliserat dengan bantuan enzim fosfogliserokinase dengan membentuk 1 ATP. 3 fosfogliserat diubah menjadi 2 fosfolgliserat dengan bantuan enzim fosfogliseromutase. 2 fosfogliserat diubah menjadi fosfogenopiruvat dengan bantuan enzim enolase dengan mengeluarkan H2O dari 2 fosfogliserat. Fosfogenopiruvat diubah menjadi piruvat dengan bantuan enzim piruvatkinase dengan membentuk 1 ATP. Sehingga hasil akhir tahapan glikolisis adalah membentuk 4 ATP, 2 NADH, 2 PIRUVAT dan menghasilkan 2 ADP, mengeluarkan 1 H2O.Energi yang terbentuk dari glikolisis hingga terbentu asam laktat: 8 ATP 2 NADH2 = 8 2 (3 ATP) = 2 ATP
2. Jalur penting yang dapat dilalui oleh asam piruvat setelah glikolisis dan fungsinya: Dekarboksilasi Oksidatif Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu asetil koenzim-A (asetil ko-A). Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO) sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi DO ini mengambil tempat di intermembran mitokondria. Siklus Krebs Daur krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia. Dari siklus krebs ini, setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2. selanjutnya, molekul NADH dan FADH2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantia transpor electron. Transfor Elektron Rantai transpor elektron adalah tahapanterakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau system oksidasi terminal. Transpor electron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Pada transfor elektron Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalahNADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.
3. Reaksi yang terjadi Step 1 Reaction glucose + ATP4- glucose-6-phosphate2- + ADP3- + H+ G / (kJ/mol) -16.7 G / (kJ/mol) -34
2 3 4 5 6 7 8 9 10
glucose-6-phosphate2- fructose-6-phosphate2fructose-6-phosphate2- + ATP4- fructose-1,6bisphosphate4- + ADP3- + H+ fructose-1,6-bisphosphate4- dihydroxyacetone phosphate2- + glyceraldehyde-3-phosphate2dihydroxyacetone phosphate2- glyceraldehyde-3phosphate2glyceraldehyde-3-phosphate2- + Pi2- + NAD+ 1,3bisphosphoglycerate4- + NADH + H+ 1,3-bisphosphoglycerate4- + ADP3- 3phosphoglycerate3- + ATP43-phosphoglycerate3- 2-phosphoglycerate32-phosphoglycerate3- phosphoenolpyruvate3- + H2O phosphoenolpyruvate3- + ADP3- + H+ pyruvate- + ATP4-
1.67 -14.2 23.9 7.56 6.30 -18.9 4.4 1.8 -31.7
-2.9 -19 -0.23 2.4 -1.29 0.09 0.83 1.1 -23.0
Kalkulasi net ATP untuk setiap mol glukosa: Reaksi tahap I dibutuhkan 2 mol ATP Reaksi tahap II masing-masing dihasilkan 2 ATP; jadi totalnya ada 4 ATP Net produksi ATP = 4 2 = 2 mol Reaksi total glikolisis (dengan mengabaikan H+): glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 pyruvate + 2 NADH + 2 ATP Hal inilah yang menyebabkan hanya 2 ATP yang dihasilkan dari glikolisis, yaitu karena 2 dari 4 ATP yang terjadi digunakan pada reaksi tahap 1. 5.Mengapa Asam piruvat diubah menjadi asetil ko-A dan Perlunya regulasi pada glikolisis
a. Asam piruvat perlu diubah menjadi asetil ko-A dalam proses glikolisis, karena asetil ko-A ini dibutuhkan pada siklus krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentukasam isositrat. Lalu asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepas satu molekul CO2 dan membentuk asama-keto glutarat (asam alpha ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2, dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinol ko-A, molekul ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi molekul ATP. Sehingga dapat disimpulkan asetil ko-A ini dibutuhkan untuk menghasilkan ATP pada glikolisis, terutama pada siklus krebs. b. perlunya dilakukan regulasi dalam masuknya dan penggunaan residu glukosa di dalam glikolisis yaitu untuk mengatur kadar laju glikolisis, sehingga menurunkan gula dalam darah. Ketika gula darah turun, glikolisis dihentikan di hati untuk memungkinkan proses kebalikannya, glukoneogenesis. Dalam glikolisis, reaksi dikatalisis oleh heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase secara efektif ireversibel pada kebanyakan organisme. Dalam jalur metabolisme, seperti situs berpotensi enzim kontrol, dan ketiganya enzim melayani tujuan ini dalam glikolisis.
6. Glikolisis fruktosa difosforilasi menjadi F1P oleh fructokinase (heksokinase dapat melakukan hal ini jika perlu), F1P yang dibelah menjadi DHAP dan gliseraldehida oleh B aldolase (hanya dalam hati), gliseraldehida dan ATP menjadi glyc-3P oleh kinase triose. Metabolisme galaktosa umum difosforilasi menjadi galaktokinase galaktosa-1-fosfat menggunakan ATP. Gal-1-P mengalami pertukaran dengan UDP-GLC (antara dalam glikolisis) menggunakan transferase uridyl galaktosa 1-fosfat untuk membuat G1P UDPgal dan yang dapat membuat G6P menggunakan fosfoglukomutase. UDP-gal dikembalikan menjadi UDP-GLC oleh 4-epimerase. 7. a. Diabetes mellitus atau penyakit gula atau kencing manis adalah penyakit yang ditandai dengan kadar glukosa darah yang melebihi normal (hiperglikemia) akibat tubuh kekurangan insulin baik absolut maupun relatif. Penyakit diabetes mellitus (DM)yang dikenal masyarakat sebagai penyakit gula atau kencing manis-terjadi pada seseorang yang mengalami peningkatan kadar gula (glukosa) dalam darah akibat kekurangan insulin atau reseptor insulin tidak berfungsi baik. Ketika kadar gula dalam darah naik, maka glikolisis tidak akan terhenti, maka gula dalam darah ini terus meningkat dan akhirnya menumpuk dalam darah. 7. b. Galaktosemia adalah ganggua metabolisme karbohidrat yang diwariskan secara resesif autosom dan mempunyai insiden 1 dalam 60000. Galaktosemia disebabkan oleh tidak adanya atau defisiensi berat enzim galaktosa-1-fosfat uridiltranferasa ( Gal-1-PUT).
Enzim ini penting untuk mengubah galaktosa menjadi glukosa,karena laktosa yang merupakan gula utama susu adalah disakarida yang mengandung glukosa dan galaktosa. Bayi dengan kondisi ini secara cepat menderita galaktosemia jika disusui baik dengan ASI atau susu formula sapi. Metabolik yang terbentuk berbahaya adalah galaktosa-1fosfat. 7. c. Intoleransi terhadap Laktosa (Lactose Intolerance) adalah kondisi di mana seseorang tidak mampu mencerna laktosa, yaitu bentuk gula yang berasal dari susu. Ketidakmampuan ini bisa disebabkan oleh kurangnya atau tidak mampunya tubuh memproduksi Laktase, yaitu salah satu enzim pencernaan yang diproduksi oleh sel-sel di usus kecil yang bertugas memecah gula susu menjadi bentuk yang lebih mudah untuk diserap ke dalam tubuh. Kondisi ini disebut juga Defisiensi Laktase (Lactase Deficiency). Dalam kondisi normal, ketika laktosa mencapai system pencernaan, enzim lactase akan segera bekerja memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Galaktosa sendiri oleh hati akan diubah menjadi glukosa, thus meningkatkan kadar gula dalam darah. Oleh karena itu, tidak meningkatnya kadar gula darah setelah minum susu bisa dianggap sebagai diagnosa adanya intoleransi laktosa. Pada beberapa kasus, ada anak-anak yang terlahir tanpa kemampuan memproduksi enzim lactase. Namun kondisi ini membaik secara alami seiring waktu sampai sekitar usia 2 tahun, tubuh mulai belajar memproduksi lactase sedikit demi sedikit. Sehingga tidak heran jika pada usia dewasa, gejala-gejala intoleransi laktosa bisa berangsur-angsur hilang.
FERMENTASI FERMENTASI
Pada kebanyakan tumbuhan dan hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob / peragian Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol dan fermentasi asam cuka. Agar Imaginasinya masuk lihatlah gambar ini terlebih dahulu OK
A. Fermentasi Asam Laktat Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob. Bahan : Glucosa (C6) Produk : Asam Laktat (C3) Kondisi: Anaerob (tanpa O2) Tempat : Otot /sel yang kurang O2 karena aktifitas tinggi Proses : Hanya berlangsung Glikolisis saja tanpa Siklus krebs dan STE di sel : di Sitoplasma Short cut energi : mengubah langsung asam piruvat menjadi asam laktat bukan diubah jadi asetil CoA mengingat nggak ada O2 di mitocondria Akseptor H+ : Asam Piruvat bukan O2 maka fermentasi asam laktat ini tidak terbentuk Air Energi : 2 ATP untuk jelasnya lihat Reaksinya: C6H12O6 > 2 C2H5OCOOH + Energi enzim Prosesnya : 1. Glukosa > asam piruvat (proses Glikolisis). enzim C6H12O6 > 2 C2H3OCOOH + Energi 2. Dehidrogenasi asam piruvat akan terbentuk asam laktat/Asam susu . 2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 > 2 C2H5OCOOH + 2 NAD piruvatdehidrogenase Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :
8 ATP 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP. Bagaimana caranya agar otot yang kaya akan asam laktat (membuat lelah) bisa hilang ? prosesnya gimana ya ? bahayakah fermentasi asam laktat ini ? Untuk hal ini kami akan paparkan imaginasi anda dengan melihat skema siklus Cory ini Apa lagi itu siklus Cory ? Kok bisa ya tubuh mengubah asam laktat menjadi asam piruvat kembali ? siapa sih yang melakukan ini di tubuh ? Cory mempelajarinya secara detail .
B. Fermentasi Alkohol Pada beberapa mikroba sacharomyces
peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP. Reaksinya :
1. Gula (C6H12O6) > asam piruvat (glikolisis) 2. Dekarboksilasi asam piruvat. Asampiruvat > asetaldehid + CO2. piruvat dekarboksilase CH3CHO) 3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol 2 CH3CHO + 2 NADH2 > 2 C2HsOH + 2 NAD. enzim alkohol dehidrogenase Kesimpulan : senyawa Asetaldehid adalah Akseptor ion H+ dari NADH Ringkasan reaksi : C6H12O6 > 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi untuk jelasnya lihat skema ini
C. Fermentasi Asam Cuka Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob. Reaksi: aerob C6H12O6 > 2 C2H5OH > 2 CH3COOH + H2O + 116 kal (glukosa) bakteri asam cuka asam cuka Fermentasi asam cuka ini berjalan aerob karena menghasilkan H2O ( Air ) Tetap disebut Fermenasi meskipun Aerob karena bahannya Alkohol senyawa produk dari fermentasi
maka jika ada Bir terbuka diatas meja lama kelamaan rasa Bir jadi asem karena alkohol diteruskan dirubah oleh Acetobacter Acet jadi cuka dalam keadaan aerob Jadi sekali lagi saya ulangi Fermentasi ada 3 yaitu: Fermentasi Asam Laktat : merupakan proses fermentasi yang menghasilkan As am Laktat (asam susu = asam lelah), terjadi pada hewan tingkat tinggi dan manusia,menghasilkan Asam Laktat sebagai produk sampingan yang mengakibatkan: napas tersengal-sengal, pegal-pegal di sekujur tubuh, dihasilkan energi sebesar 2 ATP, reaksi sederhananya: 2CH3CCOCOOH 2CH3CHOHCOOH + 47 kkal Fermentasi Alkohol : proses fermentasi yang menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan, terjadi pada sel Ragi (Saccharomyces cerreviceae), menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan. Alkohol mengakibatkan racun bagi organisme tersebut, energi sebesar 2 ATP + 2 NADH2, reaksi sederhananya: 2CH3COCOOH 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal Fermentasi Asam Cuka : proses fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob dan menghasilkan asam cuka, terjadi pada bakteri asam cuka, substratnya adalah Etanol (Alkohol), dihasilkan energi 5 kali lebih besar dari fermentasi alkohol, yaitu 10 ATP
