Sel menghasilkan energi dengan memecah makromolekul. Respirasi seluler adalah proses biokimia yang mengubah “energi makanan” (dari ikatan kimia makromolekul) menjadi energi kimia dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Langkah pertama dari proses yang diatur dan rumit ini adalah glikolisis. Kata glikolisis berasal dari bahasa Latin glyco (gula) dan lisis (pemecahan). Glikolisis adalah urutan reaksi untuk pemecahan Glukosa (molekul 6-karbon) menjadi 2 molekul asam piruvat (molekul 3-karbon) dalam kondisi aerob.
Glikolisis melayani dua fungsi intraseluler utama: menghasilkan ATP dan metabolit antara untuk memberi makan ke jalur lain. Jalur glikolitik mengubah satu heksosa (karbohidrat enam karbon seperti glukosa), menjadi dua molekul triosa (karbohidrat tiga karbon) seperti piruvat, dan jaring dua molekul ATP (empat diproduksi, dua dikonsumsi) dan dua molekul nikotinamid adenin dinukleotida (NADH).
Penjelasan Glikolisis
Tahukah Anda bahwa glikolisis adalah jalur biokimia pertama yang ditemukan? Pada pertengahan 1800-an, Louis Pasteur menetapkan bahwa mikroorganisme menyebabkan pemecahan glukosa tanpa adanya oksigen (fermentasi). Pada tahun 1897, Eduard Buchner menemukan bahwa reaksi fermentasi masih dapat dilakukan dalam ekstrak ragi bebas sel, dicapai dengan memecah sel dan mengumpulkan sitoplasma yang berisi molekul dan organel yang larut.
Tak lama kemudian pada tahun 1905, Arthur Harden dan William Young menemukan bahwa laju fermentasi menurun tanpa penambahan fosfat anorganik (Pi) dan bahwa fermentasi memerlukan kehadiran kedua komponen yang peka terhadap panas (kemudian diidentifikasi mengandung sejumlah enzim) dan berat molekul rendah, fraksi stabil panas (ion anorganik, ATP, ADP dan koenzim seperti NAD). Pada 1940, dengan upaya banyak orang, jalur glikolisis lengkap didirikan oleh Gustav Embden, Otto Meyerhof, Jakub Karol Parnas, dkk. Bahkan, glikolisis sekarang dikenal sebagai jalur EMP.
Nasib Glukosa
Glukosa dapat masuk ke dalam sel dengan dua cara: Difusi yang difasilitasi melalui sekelompok protein integral yang disebut protein GLUT (pengangkut glukosa) yang memindahkan glukosa ke dalam sitosol. Anggota keluarga protein GLUT hadir dalam jaringan spesifik di seluruh tubuh manusia. Sebagai alternatif, transpor aktif sekunder menggerakkan glukosa terhadap gradien konsentrasinya melalui protein simpporter transmembran. Pelapor menggunakan energi elektrokimia dari memompa ion. Contohnya adalah transporter terkait natrium-glukosa di usus kecil, jantung, otak, dan ginjal.
Dalam kondisi aerobik (kaya O2) dan anaerob (kurang O2), glikolisis dapat dimulai setelah glukosa memasuki sitosol sel. Ada dua fase utama glikolisis. Fase pertama membutuhkan energi dan dianggap sebagai langkah persiapan, menjebak glukosa dalam sel dan merestrukturisasi tulang punggung enam-karbon sehingga dapat dibelah secara efisien. Fase kedua adalah fase hasil, melepaskan energi dan menghasilkan piruvat.
Nasib Piruvat
Tergantung pada tingkat oksigen dan keberadaan mitokondria, piruvat mungkin memiliki satu dari dua kemungkinan nasib. Di bawah kondisi aerobik, dengan hadirnya mitokondria, piruvat memasuki mitokondria, menjalani Siklus Asam Asam Sitrat dan rantai transpor elektron (ETC) untuk dioksidasi menjadi CO2, H2O, dan bahkan lebih banyak ATP. Sebaliknya, di bawah kondisi anaerob (mis., Otot yang bekerja) atau kurangnya mitokondria (mis., Prokariota), piruvat mengalami fermentasi laktat (mis., Direduksi menjadi laktat dalam kondisi anaerob). Menariknya, ragi dan beberapa bakteri dalam kondisi anaerob dapat mengubah piruvat menjadi etanol melalui proses yang dikenal sebagai fermentasi alkohol.
Regulasi Glikolisis
Kontrol yang ketat dan regulasi jalur metabolisme yang dimediasi enzim, seperti glikolisis, sangat penting untuk berfungsinya suatu organisme. Kontrol diberikan oleh pembatasan substrat atau regulasi terkait-enzim. Keterbatasan substrat terjadi ketika konsentrasi substrat dan produk dalam sel mendekati kesetimbangan. Akibatnya, ketersediaan substrat menentukan laju reaksi. Dalam regulasi terkait-enzim, konsentrasi substrat dan produk jauh dari keseimbangan. Aktivitas enzim menentukan laju reaksi, yang mengontrol fluks jalur keseluruhan. Dalam glikolisis, tiga enzim pengatur adalah heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase.
