Apa yang Diperlukan untuk Memulai Glikolisis?

Glikolisis adalah proses penurunan energi dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat) dari molekul gula enam karbon glukosa (C₆H₁₂HAI₆). Serangkaian sepuluh reaksi cepat ini terjadi di semua sel di alam. Pada organisme bersel tunggal seperti bakteri, hampir selalu merupakan satu-satunya sumber energi seluler.

Dalam organisme multiseluler seperti hewan, tumbuhan dan jamur yang memiliki peralatan seluler untuk menggunakan oksigen dalam reaksi mereka, glikolisis hanyalah langkah pertama dari respirasi seluler. Per molekul glukosa, respirasi sel secara keseluruhan menghasilkan 36 hingga 38 ATP, dan glikolisis saja hanya menghasilkan dua ATP.

Setelah molekul glukosa berdifusi ke dalam sel melalui membran sel, ia memiliki sepasang gugus fosfat yang melekat padanya selama proses penataan ulang. Kemudian terbelah menjadi dua, dan molekul tiga karbon identik yang dihasilkan akhirnya menjadi piruvat. Keuntungan bersih dari glikolisis adalah dua ATP.

Pada tingkat yang lebih granular, glikolisis adalah ekstraksi energi yang disimpan dalam ikatan molekul glukosa untuk penggunaan energi itu oleh sel, dengan biaya molekul glukosa dipecah menjadi sesuatu lain.

Sepuluh reaksi glikolisis yang berbeda semuanya membutuhkan spesialisasi mereka sendiri enzim, yang merupakan protein yang sangat mempercepat reaksi di dalam sel. Sel dapat mengontrol kecepatan glikolisis, dan dengan demikian kecepatan ketersediaan energi, dengan membuat enzim tertentu lebih tersedia atau lebih sedikit tersedia.

Hanya glukosa yang diperlukan sebagai reaktan pada awal glikolisis, tetapi sepanjang jalan, dua ATP harus disediakan untuk mendorong proses ke titik tengahnya. Setelah molekul dipecah, prosesnya membutuhkan pasokan yang stabil NAD⁺ untuk melanjutkan.

Khususnya, oksigen adalah tidak diperlukan untuk glikolisis, dan jika tidak ada, glikolisis dapat terus berlangsung dengan fermentasi. Proses ini mengubah piruvat menjadi laktat, dan dengan demikian memberikan NAD yang sangat dibutuhkan⁺ menjadi glikolisis melalui konversi NADH₂.

Ketika glukosa memasuki sel, itu terfosforilasi (yaitu, memiliki fosfat yang dilekatkan oleh enzim). Kemudian disusun ulang menjadi gula enam karbon lainnya, fruktosa. Molekul ini difosforilasi untuk kedua kalinya pada atom karbon yang berbeda, di mana fase pertama glikolisis selesai.

Ini sering disebut "fase investasi" glikolisis, karena meskipun hasil keseluruhan adalah penyediaan energi, sel harus mengalami kerugian kecil terlebih dahulu. Dua ATP yang dibutuhkan untuk menyediakan fosfat dalam fase ini merupakan investasi, tetapi salah satu yang selalu terbayar.

Di awal yang disebut "fase kembali," enam karbon, molekul fruktosa terfosforilasi ganda dipecah menjadi dua molekul tiga karbon yang sangat mirip, masing-masing dengan gugus fosfatnya sendiri; semuanya dengan cepat diubah menjadi yang lain, gliseraldehida-3-fosfat.

Molekul-molekul yang sekarang identik diatur ulang dan difosforilasi dan diatur ulang lagi beberapa kali menjadi piruvat (C₃H₄HAI₃). Dalam reaksi akhir, yang membutuhkan NAD⁺, molekul kembar melepaskan fosfatnya atas nama ATP, yang berarti bahwa fase ini menghasilkan empat ATP. Jadi glikolisis menghasilkan dua ATP secara keseluruhan setelah memperhitungkan dua ATP yang "dihabiskan" pada fase pertama.

Pada akhirnya, produk glikolisis adalah piruvat, NADH₂, dua atom hidrogen yang dibebaskan dan ATP. Karena produk awal hanya glukosa dan ATP muncul kemudian, persamaan keseluruhan untuk glikolisis adalah:

C₆H₁₂HAI₆ + 2 ATP + 2 NAD+ 2 C₃H₄HAI₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Piruvat kemudian melanjutkan ke mitokondria untuk pernapasan aerobik jika cukup oksigen hadir (yang pada manusia sebagian besar waktu) tetapi tetap berada di sitoplasma untuk fermentasi menjadi laktat jika tingkat oksigen tidak mencukupi.