GLIKOLISIS
Glikolisis adalah mekanisme katabolik yang terjadi di dalam sitoplasma dan dapat ditemukan pada hampir semua organisme baik itu aerob maupun anaerob. Dalam proses glikolisis, glukosa diubah menjadi 2 molekul piruvat, dan ditambah 2 molekul ATP dan 2 molekul NADH + H+( Koolman, 2005: 150). Pada eukariot dan prokariot terdapat kesamaan yang sangat besar dalam proses glikolisisnya baik dalam enzim yang digunakan, jumlah dan mekanisme reaksi yang terjadi (Trudy McKee, 2002: 236).
Glikolisis dapat kita bagi menjadi 2 kondisi:
1) Glikolisis Aerob
Kondisi ini terjadi saat hadirnya oksigen dalam proses. 2) Glikolisis Anaerob
Kondisi ini terjadi saat tidak hadirnya oksigen dalam proses. ( Koolman, 2005: 150)
Glikolisis terdiri dari 10 tahapan reaksi, dan tahapan ini dibagi menjadi 2 tahapan besar, yaitu:
1) Urutan I (memerlukan ATP) glukosa phosphorilasi dan dipecah membentuk 2 satuan 3-karbon triosa phospat.
Berikut ini merupakan kesepuluh tahapan glikolisis:
Setelah memasuki sel, glukosa dan molekil gula yang lain diphosphorilasi. Phosporilasi ini bertujuan untuk mencegah glukosa keluar dari sel sehingga meningkatkan kereaktifan atom O, dan terbentuklah Phospat Ester. Enzim Heksokinase berfungsi sebagai katalis phosphorilasi pada heksosa. Sedangkan ATP merupakn kosubstrat reaksi yang dikomplekskan oleh Mg2+( Trudy McKee, 2002: 236). Dalam bentuk kompleks inilah(MgATP2-), baru bias digunakan menjadi substrat oleh heksokinase(David S. Page, 1997: 262).
2. Mengubah Glukosa-6-Phosphate Menjadi Fruktosa-6-Phosphat
Selama tahap ini, aldosa(glukosa-6-phosphat) diubah menjadi ketosa(fruktosa-6-phosphat) dengan menggunakan PGI(phosphoglukoisomerase). Dan perubahan ini membuat C-1 dari fruktosa dapat diphosphorilasi( Trudy McKee, 2002: 238).
Seperti yang kita ketahui, pada tahap kedua C-1 dari fruktosa daoat di phosphorilasi. Dan pada tahap ini, C-1 dari fruktosa diphosphorilasi dengan katalis Phosphofruktokinase-1(PKF-1), dan reaksi ini berlangsung satu arah( Trudy McKee, 2002: 238).
4. Pemecahan Fruktosa 1,6-Bisphosphat
Langkah I dari glikolisis berakhir seiring dengan pemecahan Fruktosa-1,6-bisphosphat menjadi gliseraldehid-3-phosphat (G-3-P) dan dihidroksiaseton phosphate (DHAP). Reaksi ini disebut “Pemecahan Aldol”, sebab itu nama enzyme reaksi ini adalah aldolase. Reaksi pemecahan aldol merupakan kebalikan dari reaksi kondensasi aldol( Trudy McKee, 2002: 239).
5. Interkonversi Gliseraldehid-3-Phosphat dan Dihidroksiaseton Phosphat
6. Oksidasi Gliseraldehid-3-Phosphat(G-3-P)
Pada tahap ini, G-3-P mengalami 2 reaksi yaitu oksidasi dan phosphorilasi. Produk dari tahap ini adalah glicerat-1,3-bisphosphat. Glicerat-1,3-bisphosphat memiliki energi ikatan yang besar, dan dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan ATP( Trudy McKee, 2002: 240).
Gliseraldehid-3-phosphat dehidrogenase berfungsi sebagai katalis reaksi. Gliseraldehid-3-phosphat dehidrogenase terdiri dari 4 subunit yang identik. Setiap subunit memiliki sisi untuk berikatan dengan G-3-P dan satu sisi lagi untuk berikatan dengan NAD+ pada sisi aktif. Dan lalu NADH meninggalkan sisi aktif dan ditempati oleh NAD+. Barulah gliserat-3-bisphosphat terbentuk( Trudy McKee, 2002: 240).
7. Pemindahan Gugus Phosphoril
Pada tahap ini, reaksi menghasilkan ATP dengan katalis phosphogliserat kinase. Lebih lengkapnya dari gambar berikut.
Pembentukan ATP dengan cara memindahkan gugus phosphoril dari senyawa yang berenergi tinggi ke ADP disebut dengan “Phosphorilasi Tingkat Substrat”. Reaksi ini merupakan reaksi pertama yang menhasilkan ATP dalam tahapan glikolisis(Horton, 2012 : 336).
8. Interkonversi 3-Phosphogliserat dan 2-Phosphogliserat
Gliserat-3-phosphat memiliki gugus phosphoril yang susah untuk dipindahkan. Dan hal ini membuat gliserat-3-phosphat susah untuk digunakan dalam membentuk ATP.
Sel mengubah gliserat-3-phosphat dengan ester phosphate berenergi rendah menjadi phosphoenolpituvat(PEP), yang mana gugus phosphorilnya sangat berpotensial tinggi untuk dapat dipindahkan. Pada tahap pertama perubahan, phosphogliserat mutase mengkatalis perubahan senyawa C-3 yang terphosphorilasi menjadi senyawa C-2 yang terphosphorilasi melalalui 2 langkah siklus eliminasi/adisi.
( Trudy McKee, 2002: 242)
9. Dehidrasi 2-Phosphogliserat
Sebab, PEP memiliki gugus phosphoril yang lebh mudah dipindahkan daripada gliserat-2-phosphat. Hal ini terjadi karena PEP terdiri dari gugus enol-phosphat yang bahkan dalam bentuk phosphat ester.
Aldehid dan keton memiliki 2 bentuk isomeri
1) Bentuk enol
Bentuk enol terdiri dari sebuah ikatan karbo rangkap dua dan sebuah gugus hidroksil. Bentuk enol lebih stabil dari bentuk keto
2) Bentuk keto 10. Pembentukan Piruvat
Reaksi terakhir dari proses glikolisis adalah piruvat kinase mengaktalis pemindahan gugus phosphoril dari PEP menuju ADP. Dua molekul ATP terbentuk untuk setiap molekul glukosa. Karena energi bebas dari hidrolisis sangat besar, perubahan PEP menjadi piruvat berlangsung irreversible.
A. Piruvat
1) Piruvat dapat diubah menjadi asetil KoA dan aseti KoA dapat digunakan oada beberapa siklus metabolism. Salah satu yang terpenting adalah asetil KoA dioksidasi menjadi CO2 pada siklus asam sitrat.
2) Piruvat dapat dikarboksilasi menjadi oksaloasetat.
Oksaloasetat adalah salah satu bagian dari siklus asam sitrat dan juga terdapat dalam sintesis glukosa.
3) Pada spesi tertentu, piruvat dapat direduksi menjadi etanol, dan lalu diekskresikan keluar sel. Reaksi ini normalnya ada pada kondisi anaerob.
4) Pada spesi tertentu, piruvat dapat direduksi menjadi laktat. Laktat dapat ditansporkan ke sel dan lalu diubah menjadi piruvat kembali. Dan ini juga terjadi dalam kondisi anaerob.
5) Pada setiap spesi, piruvat dapat diubah menjadi alanin.
(Horton, 2012: 338-339)
B. Data Energi Glikolisis
Kesetimbangan energi dari siklus metabolik tidak hanya tergantung pada nilai ΔG˚, tetapi juga dipengaruhi oleh konsentrasi dari metabolit tersebut. Pada gambar di bawah ini menunjukkan perubahann nilai ΔG˚ setiap tahap glikolisis pada sel eritrosit.
Dari gambar
10berlangsung secara reversible. Pada tahap yang sama juga terjadi pada arah bolak-balik pada proses glukoneogenesis dengan enzim yang sama yang teraktivasi berdasarkan degradasi glukosa.
( Koolman, 2005: 150)
C. Regulasi Glikolisis
Untuk lebih ringkasnya, ada pada table berikut.
( Trudy McKee, 2002: 245-248)
D. Gula-gula yang Lain dalam Glikolisis 1. Sukrosa
Disakarida sukrosa dapat diubah menjadi 2 monosakrida yaitu fruktosa dan glukosa. Proses ini dikatalis oleh kelas enzim yang dengan sukrase. Enzim invertase merupakan salah satu contoh enzim dari kelas enzim sukrase. Prinsip kerja enzim ini adalah memutuskan ikatan glikosidik antara oksigen dan glukosa residu sampai akhinrya terbentuklah 2 molekul monosakarida yaitu fruktosa dan glukosa. Pada glukosa akan diphosphorilasi oleh enzim heksokinase, sedangkan fruktosa akan dijelaskan setelah ini(Horton,2012: 348)
Gambar. Struktur Enzim Invertase
2. Fruktosa
Fruktosa diphophorilasi menjadi fruktosa-1-phosphat dengan bantuan enzim fruktokinase dan ATP. Pada mamalia, tahap ini terjadi di hati dan setelah itu fruktosa diserap oleh susus dan diedarkan pada sirkulasi darah.
Fruktosa-1-phosphat dikatalis menggunakan fruktosa-1-phosphat aldolase untuk dipecah menjadi dihidroksi gliseraldehid
Gliseraldehid diphosphorilasi menjadi gliseraldehid-3-phosphat dengan
mengonsumsi ATP dan triose kinase sebagai katalisnya. Sedangkan pada dihidroksiaseton phosphate diubah menjadi molekul kedua gliseraldehid-3-phosphat dengan bantuan enzim triose gliseraldehid-3-phosphate isomerase.
(Horton,2012: 348-349)
3. Galaktosa
Dari gambar di atas C-4 galaktosa merupakan epimer dari glukosa. Dan ini dapat diubah menjadi glukosa-1-phosphat. Di hati, enzim galaktokinase mengkatalis perpindahan gugus phosphoril ATP ke galaktosa. Galaktosa-1-phosphat yang terbentuk pada reaksi ini diubah menjadi glukosa-1-phosphat(Horton,2012: 349)
4. Mannose
DAFTAR PUSTAKA
Horton,and Friends. 2012. Principle of Biochemistry, Fifth Edition
Koolman. 2005. Color Atlas of Biochemistry, Second Edition. New York: Georg Thieme Verlag
McKee, Trudy and James R. McKee.2003. Biochemistry: The Molecular Basis of Life, Third Edition. USA: McGraw-Hill
