Proses Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat
Metabolisme secara etimologi berasal dari bahasa Yunani: μεταβολισμοç metabolismos yang artinya perubahan. Dalam hal ini, metabolisme yang dimaksud adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme. Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik, yakni katabolisme dan anabolisme:
- katabolisme
Katabolisme adalah reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi. Ingat, intinya adalah menguraikan senyawa.
- anabolisme
Anabolisme adalah reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh. Ingat, intinya adalah merangkai senyawa
Energi yang dapat langsung dikonsumsi oleh sel adalah energi dalam bentuk adenosin trifosfat atau ATP. Substansi yang kaya akan energi tersebut kemudian diubah menjadi adenosin difosfat atau ADP. Selanjutnya, diubah lagi menjadi adenosin monofosfat atau AMP.
Peristiwa tersebut disebut dengan hidrolisis ATP. Adenosin trifosfat (ATP), suatu senyawa berenergi tinggi, merupakan bentuk energi yang dapat digunakan untuk aktifitas seluler.
Glikolisis
Glikolisis merupakan jalur utama dari katabolisme glukosa yang berlangsung di dalam sitoplasma sel hewan, sel tumbuhan dan sel mikroba (Lehninger, 1994). Glikolisis adalah proses penguraian molekul heksosa yang mempunyai enam atom karbon dan berlangsung secara enzimatis untuk menghasilkan dua molekul asam piruvat yang memilki tiga atom karbon.
Glikolisis juga merupakan salah satu rangkaian dari respirasi seluler. Respirasi seluler adalah rangkaian peristiwa yang berlangsung melalui pemecahan glukosa menjadi asam piruvat, perubahan asam piruvat menjadi asetil KoA, daur krebs dan rantai pernapasan.
Glukosa dapat diperoleh melalui pemecahan polisakarida seperti pati dan glikogen melalui kerja enzim fosforilase. Disakarida seperti sukrosa dan maltosa dihidrolisis oleh sakarose menghasilkan monosakarida. Pemecahan glukosa menjadi dua molekul piruvat berlangsung melalui 11 tahapan reaksi.
Terdapat dua fase di dalam glikolisis, yakni (i) fase persiapan, dan (ii) fase produksi energi dalam bentuk ATP. Pada fase persiapan, terdapat lima tahapan reaksi. Yang dapat masuk ke dalam fase persiapan glikolisis setelah mengalami fosfo-rilasi ini, seperti heksosa lain seperti D-fruktosa, D-Galaktosa, dan D-mannosa Pada fase produksi energi, berlangsung melalui lima tahapan reaksi berikutnya, yang kemudian dihasilkan 4 molekul ATP.
Pada tahap awal glikolisis, glukosa diubah menjadi fruktosa 1,6 bifosfat dengan memanfaatkan dua molekul ATP. Lalu, fruktosa 1,6 bifosfat dipecah menjadi 2 molekul senyawa 3 C yaitu dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida 3 fosfat. Kedua senyawa ini merupakan isomer gliseraldehida 3 fosfat.
Selanjutnya proses yang terjadi adalah reaksi dengan Pi kemudian diikuti dengan reaksi reduksi pembentukan NADP dari NAD dan terbentuk asam 1,3 difosfogliserat. Berikutnya, terdapat fase perubahan melalui pembentukan senyawa-senyawa intermediate yang secara berturut-turut adalah: Asam 3 fosfogliserat, asam 2 fosfogliserat, fosfoenol piruvat dan asam piruvat.
Pada perubahan asam 1, 3 difosfogliserat menjadi 3 fosfogliserat dan dari fosfoenol piruvat menajdi asam piruvat dirangkaikan dengan pembentukan ATP dari ADP dan Pi yang dilepaskan. Seluruh reaksi perubahan glukosa membentuk asam piruvat yang melibatkan berbagai enzim yang sesuai dengan substrat yang bereaksi. Seluruh rangkaian respirasi ini pada akhirnya menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 NADPH.
Jenis transformasi kimia selama glikolisis
Terdapat tiga jenis transformasi kimia yang berbeda selama berlangsungnya glikolisis. Tiga jenis transformasi kimia tersebut, yaitu:
- Pemecahan kerangka karbon glukosa menghasilkan asam piruvat.
- Fosforilasi ADP menjadi ATP oleh senyawa fosfat berenergi tinggi yang dibentuk selama glikolisis.
- Pemindahan atom hidrogen atau elektron.
Baca juga: Peranan Karbohidrat untuk Tubuh
Ciri glikolisis
Ciri utama glikolisis menurut Sheeler dan Bianchii (1983) ada empat. Empat ciri utama glikolisis, yaitu:
- Gula pertama menglami dua kali fosforilasi. Pada gula seperti glukosa, fruktosa dan mannosa membutuhkan dua molekul ATP per mol monosakarida. Sementara pada gula yang diturunkan dari glikogen atau pati, hanya membutuhkan satu mol ATP permol glukosa equivalen. Jadi, fosfat anorganik diperlukan selama fosforilasi polisakarida.
- Gula difosfat berkarbon enam dipecah oleh enzim aldolase untuk menghasilkan gliseraldehida-3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat (DHAP) yang masing-masing memiliki atom karbon tiga. Selanjut-nya DHAP diubah menjadi gliseraldehida-3-fosfat.
- Oksidasi dan fosforilasi subtrat yang utama dikatalisis oleh enzim gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase. 2 mol hidrogen dilepaskan per mol subtrat dan reduksi dua mol koenzim NAD+. Pada reaksi yang sama fosfat anorganik digabungkan dalam asam.
- Pada tahap akhir glikolisis, molekul-molekul intermediate mengalami defosforilasi yang diikuti dengan pembentukan ATP.
Tahap Reaksi Kimia Glikolisis
Tahap-tahap reaksi kimia glikolisis secara kseluruhan ditunjukkan sebagai berikut:1. Reaksi pemindahan fosfat.
Enzim kinase memindahkan fosfat dari ATP suatu akseptor. Enzim heksokinase pada umumnya lebih spesifik untuk memindahkan fosfat ke glukosa.
2. Konversi aldosa ke ketosa. Reaksi ini dibantu oleh enzim fosfoheksosa isomerase
3. Reaksi pemindahan fosfat. Reaksi ini dibantu oleh enzim fosfofruktokinase.
4. Pemecahan karbohidrat enam karbon menjadi 3 carbon. Reaksi ini dibantu oleh enzim aldolase.
5. Perubahan DHAP menjadi PGAL dengan bantuan enzim triosa fosfat isomerase.
6. Fosforilasi gliseraldehida 3 fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat dengan bantuan enzim gliseraldehida 3 fosfat dehidrogenase.
7. Defosforilasi 1,3-bifosfogliserat menjadi 3 fosfogliserat dengan bantuan enzim fosfogliserat kinase.
8. Perubahan 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat dengan bantuan enzim fosfogliserat mutase.
9. Hidrolisis 2-fosfogliserat menjadi fosfoenolpruvat dengan bantuan enzim enolase.
10. Defosforilasi fosfoenolpiruvat mejadi piruvat dengan bantuan enzim piruvat kinase.
