Glikolisis adalah proses metabolisme yang terdiri dari pemecahan glukosa menjadi dua molekul piruvat, dengan pelepasan energi dalam bentuk ATP dan NADH. Glikolisis memiliki beberapa fungsi penting dalam tubuh, seperti mengatur kadar glukosa dalam darah. Proses ini terdiri dari dua tahap: tahap investasi energi dan tahap perolehan energi.
Glukosa adalah molekul penting bagi kehidupan, karena menyediakan energi bagi sel-sel semua makhluk hidup. Tapi bagaimana energi itu diekstraksi dari glukosa? Jawabannya adalah dari glikolisis, suatu proses metabolisme yang terdiri dari 10 reaksi kimia yang mengubah glukosa menjadi piruvat, molekul yang lebih sederhana dan serbaguna.
Apakah anda ingin mengetahui lebih lanjut? Pada artikel ini kita akan mempelajari apa itu glikolisis, fungsi dan tahapannya, bagaimana hal itu dilakukan dan apa pentingnya bagi metabolisme sel.
Apa itu glikolisis
Glikolisis merupakan jalur metabolisme yang terjadi di dalam sel semua makhluk hidup dan terdiri dari pemecahan glukosa, sejenis karbohidrat, untuk memperoleh energi kimia dan molekul lain yang berguna bagi tubuh. Ini adalah salah satu jalur metabolisme yang paling banyak dipelajari dan terkenal karena peran sentralnya dalam metabolisme katabolik.
Ini dianggap sebagai tahap pertama respirasi sel dan memungkinkan kita memperoleh dua molekul ATP (adenosin trifosfat), yang merupakan sumber energi utama untuk reaksi kimia seluler, dan dua molekul NADH (nikotinamida adenin dinukleotida), yang merupakan pengangkut elektron. . yang digunakan dalam tahap respirasi sel lainnya.
Glikolisis menghasilkan dua molekul piruvat, yang dapat mengikuti jalur metabolisme berbeda tergantung pada ketersediaan oksigen dan jenis sel. Rute-rute ini adalah siklus Krebs ketika oksigen tersedia, dan fermentasi ketika gas ini tidak tersedia.
Rangkaian reaksi kimia yang akan kita bahas di artikel ini, terjadi di sitoplasma sel dan tidak memerlukan oksigen untuk pengoperasiannya.
Fungsi glikolisis
- Ini adalah sarana utama untuk memperoleh energi bagi sel-sel yang kekurangan mitokondria, seperti eritrosit dan beberapa bakteri. Temukan di artikel ini Mitokondria: apa itu, fungsi dan strukturnya.
- Ini adalah tahap pertama respirasi sel aerobik, yang memungkinkan oksidasi piruvat secara lengkap atau sebagian dan menghasilkan lebih banyak ATP dan senyawa lainnya.
- Ini juga mewakili titik awal jalur fermentasi, yang meskipun kurang efisien dibandingkan respirasi sel, juga menghasilkan energi kimia dalam bentuk ATP.
- Ini adalah sumber prekursor untuk sintesis biomolekul lain, seperti asam amino, asam lemak dan kolesterol.
- Ini adalah mekanisme untuk mengatur kadar glukosa dalam darah, karena diaktifkan ketika glukosa berlebih dan dihambat ketika ada kekurangan atau ketika sumber energi lain tersedia.
Fase glikolisis
Proses metabolisme ini terdiri dari sepuluh reaksi yang dikatalisis oleh enzim yang dapat dibagi menjadi dua fase: fase investasi energi, atau pengeluaran energi, dan fase perolehan energi.
Fase investasi energi melibatkan lima reaksi pertama glikolisis, di mana dua molekul ATP diinvestasikan untuk mengubah glukosa menjadi dua molekul gliseraldehida-3-fosfat (G3P). Mari kita lihat lima reaksi mereka:
- Glukosa difosforilasi oleh heksokinase, membentuk glukosa-6-fosfat (G6P).
- G6P diisomerisasi oleh isomerase fosfoglukosa, membentuk fruktosa-6-fosfat (F6P).
- F6P difosforilasi oleh fosfofruktokinase-1 (PFK-1), membentuk fruktosa-1,6-bifosfat (F1,6BP). Ini adalah reaksi ireversibel dan mengatur glikolisis.
- F1,6BP dibelah oleh aldolase, membentuk dua triosa fosfat: dihidroksiaseton fosfat (DHAP) dan G3P.
- DHAP diisomerisasi oleh triose fosfat isomerase, membentuk molekul G3P lainnya.
Selanjutnya terjadi fase produksi energi, yang meliputi lima reaksi terakhir glikolisis, di mana empat molekul ATP dan dua molekul NADH diproduksi untuk setiap molekul glukosa. Reaksi-reaksi ini adalah:
- G3P dioksidasi dan difosforilasi oleh gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase (GAPDH), membentuk 1,3-bifosfogliserat (1,3BPG) dan mereduksi molekul NAD+ menjadi NADH.
- 1,3BPG mengalami defosforilasi oleh fosfogliserat kinase (PGK), membentuk 3-fosfogliserat (3PG) dan menghasilkan molekul ATP melalui substitusi pada tingkat substrat.
- 3PG diisomerisasi oleh fosfogliserat mutase (PGM), membentuk 2-fosfogliserat (2PG).
- 2PG didehidrasi oleh enolase, membentuk fosfoenolpiruvat (PEP).
- PEP mengalami defosforilasi oleh piruvat kinase (PK), membentuk piruvat dan menghasilkan molekul ATP lain melalui substitusi pada tingkat substrat.
Masing-masing reaksi ini diulang dua kali untuk setiap molekul glukosa, menghasilkan keseimbangan bersih dua molekul ATP dan dua molekul NADH untuk setiap molekul glukosa yang memasuki glikolisis.
Pentingnya glikolisis
Pentingnya glikolisis secara biologis terletak pada kenyataan bahwa ini adalah langkah pertama dalam produksi energi di sebagian besar sel. ATP yang dihasilkan oleh glikolisis digunakan untuk melakukan berbagai proses seluler, seperti sintesis molekul baru, pembelahan sel, kontraksi otot, dan transpor aktif molekul melintasi membran sel. Selain itu, glikolisis juga menyediakan prekursor metabolisme untuk sintesis senyawa penting lainnya, seperti asam lemak dan asam amino.
Pada beberapa organisme, seperti bakteri dan ragi, glikolisis merupakan sumber energi utama. Pada organisme lain, seperti mamalia, glikolisis merupakan bagian penting dari produksi energi, tetapi juga dilengkapi dengan proses metabolisme lainnya, seperti respirasi sel, fermentasi, dan oksidasi beta asam lemak.
Selain itu, telah dibuktikan dalam banyak kesempatan bahwa glikolisis adalah jalur metabolisme yang sangat kuno dan terpelihara, yang berarti bahwa glikolisis berasal dari miliaran tahun yang lalu dan hanya mengalami sedikit perubahan pada sebagian besar organisme hidup.
Hal ini menunjukkan pentingnya glikolisis secara biologis, karena ini merupakan cara yang efisien dan serbaguna untuk memperoleh energi dari sumber yang berlimpah dan dapat diakses.
Glikolisis juga memiliki fungsi biologis lainnya, seperti menyediakan prekursor untuk sintesis senyawa organik lainnya (seperti asam amino, asam lemak atau nukleotida) atau mengatur keseimbangan pH sel dengan memproduksi asam laktat atau etanol dalam kondisi anaerobik (tanpa oksigen).