Apa yang Terjadi Ketika Tidak Ada Oksigen yang Tersedia di Akhir Glikolisis Lambat?

Glikolisis adalah langkah pertama dalam respirasi sel, dan tidak memerlukan oksigen untuk melanjutkan. Glikolisis mengubah satu molekul gula menjadi dua molekul piruvat, juga menghasilkan dua molekul masing-masing adenosin trifosfat (ATP) dan nikotinamida adenin dinukleotida (NADH). Ketika oksigen tidak ada, sel dapat memetabolisme piruvat melalui proses fermentasi.

ATP adalah molekul penyimpan energi sel, sedangkan NADH dan versi teroksidasinya, NAD+, mengambil bagian dalam reaksi sel yang melibatkan transfer elektron, yang dikenal sebagai reaksi redoks. Jika oksigen hadir, sel dapat mengekstrak energi kimia substansial dengan memecah piruvat melalui siklus asam sitrat, yang mengubah NADH kembali menjadi NAD+. Tanpa oksidasi, sel harus menggunakan fermentasi untuk mengoksidasi NADH sebelum menumpuk ke tingkat yang tidak sehat.

Piruvat adalah molekul tiga karbon yang diubah oleh enzim laktat dehidrogenase menjadi laktat melalui proses yang dikenal sebagai fermentasi homolaktik. Dalam prosesnya, NADH dioksidasi menjadi NAD+ yang diperlukan agar glikolisis dapat berlangsung. Dengan tidak adanya oksigen, fermentasi homolaktik mencegah NADH terakumulasi, yang akan menghentikan glikolisis dan merampas sumber energi sel. Fermentasi tidak menghasilkan molekul ATP, tetapi memungkinkan glikolisis untuk melanjutkan dan menghasilkan sedikit ATP. Dalam fermentasi homolaktik, laktat adalah satu-satunya produk.

Dengan tidak adanya oksigen, organisme tertentu seperti ragi dapat mengubah piruvat menjadi karbon dioksida dan etanol. Pembuat bir memanfaatkan proses ini untuk mengubah tumbukan biji-bijian menjadi bir. Fermentasi heterolaktik berlangsung dalam dua langkah. Pertama, enzim piruvat dehidrogenase mengubah piruvat menjadi asetaldehida. Pada langkah kedua, enzim alkohol dehidrogenase mentransfer hidrogen dari NADH ke asetaldehida, mengubahnya menjadi etanol dan karbon dioksida. Proses ini juga meregenerasi NAD+, yang memungkinkan glikolisis berlanjut.

Jika Anda pernah merasakan otot Anda terbakar selama aktivitas fisik yang berat, Anda mengalami efek fermentasi homolaktik pada sel otot Anda. Olahraga berat untuk sementara menghabiskan suplai oksigen sel. Dalam kondisi ini, otot memetabolisme piruvat menjadi asam laktat, yang menghasilkan sensasi terbakar yang familiar. Namun, ini adalah reaksi sementara terhadap kadar oksigen yang rendah. Tanpa oksigen, sel bisa cepat mati.

Fermentasi anaerobik digunakan untuk membuat beberapa bahan makanan selain bir. Misalnya, manfaat kubis dari fermentasi untuk menghasilkan makanan lezat seperti kimchee dan asinan kubis. Strain bakteri tertentu, termasuk Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophiles, mengubah susu menjadi yogurt melalui fermentasi homolaktik. Prosesnya membekukan susu, memberi rasa yogurt dan meningkatkan keasaman susu, yang membuatnya tidak enak bagi banyak bakteri berbahaya.