Glikolisis / Pemecahan Glukosa
Sebelum masuk bagaimana proses glikolisis/pemecahan glukosa sebagai sumber energi, saya punya cerita menarik ketika belajar biokimia di kampus dulu. Dosen biokimia 1 dan 2 beserta praktikumnya adalah ibuk Iryani. Beliau adalah lulusan S2 ITB jurusan biokimia.
Beliau menurut saya terlalu luar biasa. Mungkin juga karena pengalaman berpuluh tahun mengajar biokimia di UNP dan di banyak STIKES, beliau bisa ingat setiap reaksi metrabolisme karbohidrat (glikolisis, siklus Krebs dan transfer elektron), beserta struktur dan nama enzimnya masing –masing. Ada puluhan reaksi yang bisa beliau ingat dan ajarkan tanpa melihat buku.
Saya hanya melongo dan tibalah waktu ujian yang kami takutkan. Saya sudah berusaha sekuat tenaga dalam menghafal dan memahami reaksi (untung waktu itu tidak pakai struktur) berserta nama enzimnya masing – masing. Teman – teman yang lain juga begitu. Tapi apalah daya, pas soal ujian diberikan, semua yang saya hafal bercampur aduk sehingga saya jadi pusing menjawab soal tersebut.
Saya tulis yang masih teringat saja dan pasti kami gagal dalam ujian. Kepala saya panas rasanya dan mau demam. Teman – teman lain juga merasakan hal yang sama sehingga setelah ujian kami berbondong-bondong menemui ibu Iryani.
Beliau juga sadar, jika tidak diadakan remedi pasti kami semua gagal mata kuliah biokimia waktu itu. Tapi, REMEDI???? Menghafal lagi??? Hufh......rasanya sudah tidak sanggup. Untung ibunya pengertian dan hanya memberi tugas paper sebagai penambah nilai ujian biokimia waktu itu.
Akhirnya saya lulus, yeye.
Kalau ditanya sekarang tentang semua reaksi biokimia itu, jujur saya sudah tidak ingat. Nah mudah – mudahan tulisan ini menjadi pengingat buat saya dan membantu teman – teman memahami proses pengubahan glukosa menjadi energi.
Oke kita balik ke glikolisis.
Apa itu glikolisis? Singkatnya adalah reaksi pemecahan glukosa menjadi :
1. Asam piruvat (aerob = ada oksigen)
2. Asam laktat (anaerob = tidak tersedia oksigen)
Glikolisis merupakan jalan utama metabolisme glukosa membentuk asam piruvat dan kemudian diubah menjadi asetil KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (siklus Kreb’s).
Ringkasan dan pejelasan singkat reaksi adalah sebagai berikut :
1. Glukosa difosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat dengan bantuan enzim heksokinase atau glukokinase yang dihasilkan oleh sel parenkim hati dan pankreas.
Agar fosforilasi berhasil dibutuhkan ATP sebagai pendonor fosfat. ATP bereaksi dengan glukosa sebagai kompleks Mg-ATP yang kemudian akan berubah menjadi ADP (-1P).
Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut :
heksokinase Mg2+
Glukosa + ATP ==> Glukosa – 6 – fosfat + ADP
Enzim heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi yang hasilkan.
Setelah terbentuk glukosa-6-fosfat, baru masuk ke lintasan glikolisis.
2. Glukosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-6-fosfat dengan batuan enzim fosfoheksosa isomerase. Reaksi pengubahan ini adalah reaksi isomerasi aldosa (glukosa) – ketosa (fruktosa).
Enzim fosfoheksosa bekerja spesifik hanya pada pada anomer α - glukosa – 6 fosfat.
Reaksi yang terjadi :
Fosfoheksosa isomerase
α –D-glukosa–6-fosfat <=====> α –D-fruktosa–6-fosfat
3. Pengubahan fruktosa-6-fosfat menjadi fruktosa-1,6-bifosfat dengan bantuan enzim fosfofruktokinase dan membutuhkan ATP sebagai donor fosfat. ATP akan berubah menjadi ADP(-1P).
Reaksi yang terjadi :
Fosfofruktokinase
α –D-fruktosa–6-fosfat + ATP <====> D-fruktosa-1,6-bifosfat + ADP
4. Fruktosa-1,6-bifosfat dipecah menjadi dua senyawa triosa fosfat yaitu :
a. Gliseraldehid-3-fosfat
b. Dihidroksi aseton fosfat
Pemecahan dilakukan dengan bantuan enzim aldolase (fruktosa-1,6-bifosfat aldolase).
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Aldolase
D-fruktosa-1,6-bifosfat <===> D-gliseraldehid-3-fosfat + Dihidroksiaeton fosfat.
Gliseraldehid-3-fosfat dapat berubah menjadi Dihidroksiaseton fosfat dan sebaliknya. Reaksi ini disebut interkonversi. Reaksi bolak balik ini akan menghasilkan katalisator enzim fosfotriosa isomerase.
5. Glikolisis berlajut dengan oksidasi gliseraldehid-3-fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat.
Dhidroksiaseton fosfat juga dioksidasi menjadi senyawa 1,3-bifosfogliserat dengan pengubahan menjadi gliseraldehid-3-fosfat terlebih dahulu.
Enzim yang bertanggungjawab dalam reaksi oksidasi ini adalah fosfat dehidrogenase.
Reaksi yang terjadi :
fosfat dehidrogenase
D-gliseraldehid-3-fosfat + NAD+ + P <==> 1,3-bifosfogliserat + NADH + H+
Enzim diatas adalah enzim yang bergantung pada NAD. Atom hidrogen yang dilepaskan pada reaksi dipindahkan kepana NAD menjadi NAD+ yang terikat pada enzim.
Oksidasi dliseraldehid-3-phosfat akan mengahasilkan 3 ATP.
Jadi jika satu molekul glukosa yang diglikolisis, maka akan dihasilkan 2 buah molekul gliseraldehid-3-fosfat (dari hasil pemecahan fruktosa 1,6 – bifosfat dihasilkan satu molekul gliseraldehid-3-fosfat dan satu molekul dihidroksiaseton asetat yang juga akan berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat yang kemudian dioksidasi).
Satu molekul gliseraldehid-3-fosfat menghasilkan 3 ATP ketika dioksidasi, maka satu molekul glukosa akan menghasilkan ATP sebanyak = 2 x 3 ATP = 6 ATP.
Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi disimpan melalui pembentukan ikatan sulfur berenergi tinggi.
6. Satu buah fosfat berenergi tinggi dan berposisi satu dari senyawa 1,3-bifosfoglierat (produk reaksi no 5) akan dilepaskan dan kemudian ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP.
Reaksi berlangsung dengan bantuan enzim fosfogliserat kinase. Senyawa yang terbentuk adalah 3-fosfogliserat.
Satu molekul 1,3-bifosfogliserat menghasilkan 1 ATP pada reaksi ini.
Fosfogliserat kinase
1,3 – bifosfogliserat + ADP <====>3-fosfogliserat + ATP
Kan tadi 1 molekul glukosa menghasilkan 2 buah molekul gliseraldehid-3-fosfat. Satu molekul gliseraldehid-3-fosfat akan diubah menjadi satu molekul 3-fofsogliserat dan menghasilkan 1 ATP.
Berarti dalam glikolisis 1 molekul glukosa dihasilkan ATP sebanyak = 2 x 1 = 2 ATP.
7. Tahap selanjutnya adalah pengubahan 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat dengan bantuan enzim fosfogliserat mutase. Reaksi ini melalui zat antara 2,3-bifosfogliserat (DPG).
Reaksi yang terjadi :
Fosfogliserat mutase
3-fosfogliserat <==> 2-fosfogliserat
8. 2-fosfogliserat kemudian diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase.
Enzim enolase dapat dihambat oleh unsur fluoride misalnya untuk mencegah reaksi glikolisi dalam darah untuk keperluan pengecekan kadar gula darah. Enzim enolase bergantung pada keberadaan ion Mn2+ dan Mg2+.
Reaksi yang terjadi :
enolase
2-fosfogliserat <==> fosfoenol piruvat + H2O
Pada PEP akan terbentuk fosfat berbergi tinggi yaitu fosfat pada posisi 2.
9. Fosfat bernergi tinggi dari PEP dipindahkan ke ADP oleh enzim piruvat kinase sehingga dihasilkan 1 ATP.
Fosfoenol piruvat akan menjalani reaksi konversi menjadi keto piruvat (asam piruvat).
Reaksi yang terjadi :
Fosfoenol piruvat + ADP ==>piruvat + ATP.
Karena ada dua molekul fosfoenol piruvat yang dihasilkan dari reaksi sebelumnya, maka ATP yang dihasilkan adalah 2 ATP.
Jumlah ATP yang dihasilkan oleh reaksi glikolisis 1 molekul glukosa.
Reaksi no 5 = 6 ATP
Reaksi no 6 = 2 ATP
Reaksi no 9 = 2 ATP
Total = 10 ATP
Beliau menurut saya terlalu luar biasa. Mungkin juga karena pengalaman berpuluh tahun mengajar biokimia di UNP dan di banyak STIKES, beliau bisa ingat setiap reaksi metrabolisme karbohidrat (glikolisis, siklus Krebs dan transfer elektron), beserta struktur dan nama enzimnya masing –masing. Ada puluhan reaksi yang bisa beliau ingat dan ajarkan tanpa melihat buku.
Saya hanya melongo dan tibalah waktu ujian yang kami takutkan. Saya sudah berusaha sekuat tenaga dalam menghafal dan memahami reaksi (untung waktu itu tidak pakai struktur) berserta nama enzimnya masing – masing. Teman – teman yang lain juga begitu. Tapi apalah daya, pas soal ujian diberikan, semua yang saya hafal bercampur aduk sehingga saya jadi pusing menjawab soal tersebut.
Saya tulis yang masih teringat saja dan pasti kami gagal dalam ujian. Kepala saya panas rasanya dan mau demam. Teman – teman lain juga merasakan hal yang sama sehingga setelah ujian kami berbondong-bondong menemui ibu Iryani.
Beliau juga sadar, jika tidak diadakan remedi pasti kami semua gagal mata kuliah biokimia waktu itu. Tapi, REMEDI???? Menghafal lagi??? Hufh......rasanya sudah tidak sanggup. Untung ibunya pengertian dan hanya memberi tugas paper sebagai penambah nilai ujian biokimia waktu itu.
Akhirnya saya lulus, yeye.
Kalau ditanya sekarang tentang semua reaksi biokimia itu, jujur saya sudah tidak ingat. Nah mudah – mudahan tulisan ini menjadi pengingat buat saya dan membantu teman – teman memahami proses pengubahan glukosa menjadi energi.
Oke kita balik ke glikolisis.
Apa itu glikolisis? Singkatnya adalah reaksi pemecahan glukosa menjadi :
1. Asam piruvat (aerob = ada oksigen)
2. Asam laktat (anaerob = tidak tersedia oksigen)
Glikolisis merupakan jalan utama metabolisme glukosa membentuk asam piruvat dan kemudian diubah menjadi asetil KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (siklus Kreb’s).
Ringkasan dan pejelasan singkat reaksi adalah sebagai berikut :
1. Glukosa difosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat dengan bantuan enzim heksokinase atau glukokinase yang dihasilkan oleh sel parenkim hati dan pankreas.
Agar fosforilasi berhasil dibutuhkan ATP sebagai pendonor fosfat. ATP bereaksi dengan glukosa sebagai kompleks Mg-ATP yang kemudian akan berubah menjadi ADP (-1P).
Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut :
heksokinase Mg2+
Glukosa + ATP ==> Glukosa – 6 – fosfat + ADP
Enzim heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi yang hasilkan.
Setelah terbentuk glukosa-6-fosfat, baru masuk ke lintasan glikolisis.
2. Glukosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-6-fosfat dengan batuan enzim fosfoheksosa isomerase. Reaksi pengubahan ini adalah reaksi isomerasi aldosa (glukosa) – ketosa (fruktosa).
Enzim fosfoheksosa bekerja spesifik hanya pada pada anomer α - glukosa – 6 fosfat.
Reaksi yang terjadi :
Fosfoheksosa isomerase
α –D-glukosa–6-fosfat <=====> α –D-fruktosa–6-fosfat
3. Pengubahan fruktosa-6-fosfat menjadi fruktosa-1,6-bifosfat dengan bantuan enzim fosfofruktokinase dan membutuhkan ATP sebagai donor fosfat. ATP akan berubah menjadi ADP(-1P).
Reaksi yang terjadi :
Fosfofruktokinase
α –D-fruktosa–6-fosfat + ATP <====> D-fruktosa-1,6-bifosfat + ADP
4. Fruktosa-1,6-bifosfat dipecah menjadi dua senyawa triosa fosfat yaitu :
a. Gliseraldehid-3-fosfat
b. Dihidroksi aseton fosfat
Pemecahan dilakukan dengan bantuan enzim aldolase (fruktosa-1,6-bifosfat aldolase).
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Aldolase
D-fruktosa-1,6-bifosfat <===> D-gliseraldehid-3-fosfat + Dihidroksiaeton fosfat.
Gliseraldehid-3-fosfat dapat berubah menjadi Dihidroksiaseton fosfat dan sebaliknya. Reaksi ini disebut interkonversi. Reaksi bolak balik ini akan menghasilkan katalisator enzim fosfotriosa isomerase.
5. Glikolisis berlajut dengan oksidasi gliseraldehid-3-fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat.
Dhidroksiaseton fosfat juga dioksidasi menjadi senyawa 1,3-bifosfogliserat dengan pengubahan menjadi gliseraldehid-3-fosfat terlebih dahulu.
Enzim yang bertanggungjawab dalam reaksi oksidasi ini adalah fosfat dehidrogenase.
Reaksi yang terjadi :
fosfat dehidrogenase
D-gliseraldehid-3-fosfat + NAD+ + P <==> 1,3-bifosfogliserat + NADH + H+
Enzim diatas adalah enzim yang bergantung pada NAD. Atom hidrogen yang dilepaskan pada reaksi dipindahkan kepana NAD menjadi NAD+ yang terikat pada enzim.
Oksidasi dliseraldehid-3-phosfat akan mengahasilkan 3 ATP.
Jadi jika satu molekul glukosa yang diglikolisis, maka akan dihasilkan 2 buah molekul gliseraldehid-3-fosfat (dari hasil pemecahan fruktosa 1,6 – bifosfat dihasilkan satu molekul gliseraldehid-3-fosfat dan satu molekul dihidroksiaseton asetat yang juga akan berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat yang kemudian dioksidasi).
Satu molekul gliseraldehid-3-fosfat menghasilkan 3 ATP ketika dioksidasi, maka satu molekul glukosa akan menghasilkan ATP sebanyak = 2 x 3 ATP = 6 ATP.
Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi disimpan melalui pembentukan ikatan sulfur berenergi tinggi.
6. Satu buah fosfat berenergi tinggi dan berposisi satu dari senyawa 1,3-bifosfoglierat (produk reaksi no 5) akan dilepaskan dan kemudian ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP.
Reaksi berlangsung dengan bantuan enzim fosfogliserat kinase. Senyawa yang terbentuk adalah 3-fosfogliserat.
Satu molekul 1,3-bifosfogliserat menghasilkan 1 ATP pada reaksi ini.
Fosfogliserat kinase
1,3 – bifosfogliserat + ADP <====>3-fosfogliserat + ATP
Kan tadi 1 molekul glukosa menghasilkan 2 buah molekul gliseraldehid-3-fosfat. Satu molekul gliseraldehid-3-fosfat akan diubah menjadi satu molekul 3-fofsogliserat dan menghasilkan 1 ATP.
Berarti dalam glikolisis 1 molekul glukosa dihasilkan ATP sebanyak = 2 x 1 = 2 ATP.
7. Tahap selanjutnya adalah pengubahan 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat dengan bantuan enzim fosfogliserat mutase. Reaksi ini melalui zat antara 2,3-bifosfogliserat (DPG).
Reaksi yang terjadi :
Fosfogliserat mutase
3-fosfogliserat <==> 2-fosfogliserat
8. 2-fosfogliserat kemudian diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase.
Enzim enolase dapat dihambat oleh unsur fluoride misalnya untuk mencegah reaksi glikolisi dalam darah untuk keperluan pengecekan kadar gula darah. Enzim enolase bergantung pada keberadaan ion Mn2+ dan Mg2+.
Reaksi yang terjadi :
enolase
2-fosfogliserat <==> fosfoenol piruvat + H2O
Pada PEP akan terbentuk fosfat berbergi tinggi yaitu fosfat pada posisi 2.
9. Fosfat bernergi tinggi dari PEP dipindahkan ke ADP oleh enzim piruvat kinase sehingga dihasilkan 1 ATP.
Fosfoenol piruvat akan menjalani reaksi konversi menjadi keto piruvat (asam piruvat).
Reaksi yang terjadi :
Fosfoenol piruvat + ADP ==>piruvat + ATP.
Karena ada dua molekul fosfoenol piruvat yang dihasilkan dari reaksi sebelumnya, maka ATP yang dihasilkan adalah 2 ATP.
Jumlah ATP yang dihasilkan oleh reaksi glikolisis 1 molekul glukosa.
Reaksi no 5 = 6 ATP
Reaksi no 6 = 2 ATP
Reaksi no 9 = 2 ATP
Total = 10 ATP
Posting Komentar untuk "Glikolisis / Pemecahan Glukosa"