Apa Hasil Glikolisis?

Makhluk hidup, yang semuanya terdiri dari satu atau lebih sel individu, dapat dibagi menjadi: prokariota dan eukariota.

Hampir semua sel bergantung pada glukosa untuk kebutuhan metabolisme mereka, dan langkah pertama dalam pemecahan molekul ini adalah serangkaian reaksi yang disebut glikolisis (secara harfiah, "pemecahan glukosa"). Dalam glikolisis, satu molekul glukosa mengalami serangkaian reaksi untuk menghasilkan sepasang molekul piruvat dan sejumlah kecil energi dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP).

Penanganan akhir dari produk ini, bagaimanapun, bervariasi dari jenis sel ke jenis sel. Organisme prokariotik tidak berpartisipasi dalam pernapasan aerobik. Ini berarti bahwa prokariota tidak dapat menggunakan oksigen molekuler (O₂). Sebaliknya, piruvat mengalami undergo fermentasi (respirasi anaerob).

Beberapa sumber termasuk glikolisis dalam proses "respirasi seluler" pada eukariota, karena secara langsung mendahului aerobik respirasi (yaitu, Siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif di rantai transpor elektron

Namun, karena glikolisis adalah prasyarat respirasi aerobik yang memasok piruvat untuk reaksinya, adalah wajar untuk mempelajari kedua konsep sekaligus.

Glukosa adalah gula enam karbon yang berfungsi sebagai karbohidrat tunggal terpenting dalam biokimia manusia. Karbohidrat mengandung karbon (C) dan hidrogen (H) selain oksigen, dan rasio C terhadap H dalam senyawa ini selalu 1:2.

Gula lebih kecil dari karbohidrat lain, termasuk pati dan selulosa. Faktanya, glukosa sering merupakan subunit berulang, atau monomer, dalam molekul yang lebih kompleks ini. Glukosa itu sendiri tidak terdiri dari monomer, dan karena itu dianggap sebagai monosakarida ("satu gula").

Rumus untuk glukosa adalah C₆H₁₂HAI₆. Bagian utama dari molekul terdiri dari cincin heksagonal yang mengandung lima atom C dan satu atom O. Atom C keenam dan terakhir ada dalam rantai samping dengan gugus metil yang mengandung hidroksil (-CH₂OH).

Proses dari glikolisis, yang terjadi di dalam sel sitoplasma, terdiri dari 10 reaksi individu.

Biasanya tidak perlu mengingat nama semua produk antara dan enzim. Namun, memiliki pemahaman yang kuat tentang gambaran keseluruhan itu berguna. Ini bukan hanya karena glikolisis mungkin merupakan satu-satunya reaksi yang paling relevan dalam sejarah kehidupan di Bumi, tetapi juga karena langkah-langkahnya menggambarkan dengan baik sejumlah peristiwa umum di dalam sel, termasuk aksi enzim selama eksotermik (secara energi menguntungkan) reaksi.

Ketika glukosa memasuki sel, ia didatangi oleh enzim heksokinase dan terfosforilasi (yaitu, gugus fosfat, sering ditulis Pi, ditambahkan padanya). Ini menjebak molekul di dalam sel dengan memberinya muatan elektrostatik negatif.

Molekul ini menyusun ulang dirinya menjadi bentuk fruktosa terfosforilasi, yang kemudian mengalami langkah fosforilasi lain dan menjadi fruktosa-1,6-bifosfat. Molekul ini kemudian dipecah menjadi dua molekul tiga karbon yang serupa, salah satunya dengan cepat diubah menjadi yang lain untuk menghasilkan dua molekul gliseraldehida-3-fosfat.

Zat ini disusun ulang menjadi molekul terfosforilasi ganda lainnya sebelum penambahan awal gugus fosfat dibalik dalam langkah-langkah yang tidak berurutan. Dalam setiap langkah ini, sebuah molekul adenosin difosfat (ADP) terjadi oleh kompleks enzim-substrat (nama untuk struktur yang dibentuk oleh molekul apa pun yang bereaksi dan enzim yang mendorong reaksi menuju penyelesaian).

ADP ini menerima fosfat dari masing-masing molekul tiga karbon yang ada. Akhirnya, dua molekul piruvat duduk di sitoplasma, siap untuk ditempatkan ke jalur apa pun yang dibutuhkan sel untuk masuk atau mampu menampung.

Satu-satunya reaktan sejati glikolisis adalah molekul glukosa. Dua molekul masing-masing ATP dan NAD+ (nicotinamide adenine dinucleotide, pembawa elektron) diperkenalkan selama rangkaian reaksi.

Anda akan sering melihat proses lengkap respirasi seluler terdaftar dengan glukosa dan oksigen sebagai reaktan dan karbon dioksida dan air sebagai produk, bersama dengan 36 (atau 38) ATP. Tetapi glikolisis hanyalah rangkaian reaksi pertama yang pada akhirnya berpuncak pada ekstraksi aerobik energi sebanyak ini dari glukosa.

Total dari empat molekul ATP diproduksi dalam reaksi yang melibatkan komponen tiga karbon dari glikolisis – dua selama konversi pasangan molekul 1,3-bifosfogliserat menjadi dua molekul 3-fosfogliserat, dan dua selama konversi sepasang molekul fosfoenolpiruvat menjadi dua molekul piruvat yang mewakili akhir glikolisis. Ini semua disintesis melalui fosforilasi tingkat substrat, yang berarti bahwa ATP berasal dari langsung penambahan fosfat anorganik (Pi) ke ADP daripada terbentuk sebagai konsekuensi dari beberapa lainnya proses.

Dua ATP diperlukan pada awal glikolisis, pertama ketika glukosa difosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat, dan kemudian dua langkah kemudian ketika fruktosa-6-fosfat difosforilasi menjadi fruktosa-1,6-bifosfat. Jadi, perolehan bersih ATP dalam glikolisis sebagai akibat dari satu molekul glukosa yang mengalami proses tersebut adalah: dua molekul, yang mudah diingat jika Anda mengasosiasikannya dengan jumlah molekul piruvat dibuat.

Selain itu, selama konversi gliseraldehida-3-fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat, dua molekul NAD+ direduksi menjadi dua molekul NADH, dengan yang terakhir berfungsi sebagai sumber energi tidak langsung karena mereka berpartisipasi dalam reaksi, antara lain, proses aerobik pernafasan.

Singkatnya, hasil bersih glikolisis oleh karena itu 2 ATP, 2 piruvat dan 2 NADH. Ini hampir seperdua puluh jumlah ATP yang dihasilkan dalam respirasi aerobik, tetapi karena prokariota pada umumnya jauh lebih kecil dan kurang kompleks daripada eukariota, dengan tuntutan metabolisme yang lebih kecil untuk dicocokkan, mereka mampu bertahan meskipun ini kurang ideal. skema.

(Cara lain untuk melihat ini, tentu saja, adalah kurangnya pernapasan aerobik dalam bakteri telah mencegah mereka berkembang menjadi makhluk yang lebih besar dan lebih beragam, untuk apa yang penting.)

Pada prokariota, setelah jalur glikolisis selesai, organisme telah memainkan hampir semua kartu metabolisme yang dimilikinya. Piruvat dapat dimetabolisme lebih lanjut menjadi laktat melalui fermentasiatau respirasi anaerob. Tujuan fermentasi bukan untuk menghasilkan laktat, tetapi untuk meregenerasi NAD+ dari NADH sehingga dapat digunakan dalam glikolisis.

(Perhatikan bahwa ini berbeda dari fermentasi alkohol, di mana etanol dihasilkan dari piruvat di bawah aksi ragi.)

Pada eukariota, sebagian besar piruvat memasuki rangkaian langkah pertama dalam respirasi aerobik: siklus Krebs, juga disebut siklus asam trikarboksilat (TCA) atau siklus asam sitrat. Ini terjadi di dalam mitokondria, di mana piruvat diubah menjadi senyawa dua karbon asetil koenzim A (CoA) dan karbon dioksida (CO₂).

Peran dari siklus delapan langkah ini adalah untuk menghasilkan lebih banyak pembawa elektron berenergi tinggi untuk reaksi selanjutnya – 3 NADH, satu FADH₂ (flavin adenin dinukleotida tereduksi) dan satu GTP (guanosin trifosfat).

Ketika ini memasuki rantai transpor elektron pada membran mitokondria, proses yang disebut fosforilasi oksidatif menggeser elektron dari ini pembawa energi tinggi ke molekul oksigen, dengan hasil akhirnya adalah produksi 36 (atau mungkin 38) molekul ATP per molekul glukosa "hulu".

Efisiensi dan hasil metabolisme aerobik yang jauh lebih besar pada dasarnya menjelaskan semua perbedaan mendasar hari ini antara prokariota dan eukariota, dengan yang sebelumnya mendahului, dan diyakini telah memunculkan, terakhir.