Efek Apa yang Dapat Menghambat Glikolisis?

Glikolisis adalah proses metabolisme universal di antara makhluk hidup di dunia. Rangkaian 10 reaksi dalam sitoplasma semua sel ini mengubah molekul gula enam karbon six glukosa menjadi dua molekul piruvat, dua molekul ATP dan dua molekul NADH.
Pelajari tentang glikolisis.

Di prokariota, yang merupakan organisme paling sederhana, glikolisis benar-benar satu-satunya permainan metabolisme seluler di kota. Organisme ini, hampir semuanya terdiri dari satu sel dengan isi yang relatif sedikit, memiliki keterbatasan kebutuhan metabolisme, dan glikolisis cukup untuk memungkinkan mereka berkembang dan bereproduksi tanpa adanya persaingan faktor. Eukariota, di sisi lain, menggelar glikolisis sebagai sesuatu dari makanan pembuka yang diperlukan sebelum hidangan utama respirasi aerobik memasuki gambar.

Diskusi glikolisis sering berpusat pada kondisi yang mendukungnya, misalnya, substrat dan konsentrasi enzim yang memadai. Jarang disebutkan, tetapi juga penting, adalah hal-hal yang mungkin dirancang menghalangi

Glukosa adalah gula enam karbon dengan rumus C₆H₁₂HAI₆. (Hal-hal sepele biomolekul yang menyenangkan: Setiap karbohidrat – baik gula, pati, atau serat tidak larut – memiliki rumus kimia umum C_tidakH_2NHAI_tidak.) Ia memiliki massa molar 180 g, mirip dengan asam amino yang lebih berat dalam hal ukurannya. Ia mampu berdifusi bebas masuk dan keluar sel melalui membran plasma.

Glukosa adalah monosakarida, artinya tidak dibuat dengan menggabungkan gula yang lebih kecil. Fruktosa adalah monosakarida, sedangkan sukrosa ("gula meja") adalah disakarida yang dirakit dari molekul glukosa dan molekul fruktosa.

Khususnya, glukosa dalam bentuk cincin, direpresentasikan sebagai segi enam di sebagian besar diagram. Lima dari enam atom cincin adalah glukosa, sedangkan yang keenam adalah oksigen. Karbon nomor-6 terletak pada metil (–CH₃) kelompok di luar ring.

Rumus lengkap untuk jumlah 10 reaksi glikolisis adalah:

C₆H₁₂HAI₆ + 2 NAD⁺ + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH₃(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Dengan kata lain, ini berarti bahwa satu molekul glukosa diubah menjadi dua molekul glukosa, menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH (bentuk tereduksi dari nikotinamida adenin dinukleotida, "pembawa elektron" umum di biokimia).

Perhatikan bahwa tidak ada oksigen yang dibutuhkan. Meskipun piruvat hampir selalu dikonsumsi dalam tahap respirasi aerobik, glikolisis terjadi pada organisme aerobik dan anaerobik.

Glikolisis secara klasik dibagi menjadi dua bagian: "fase investasi", yang membutuhkan 2 ATP (adenosin trifosfat, "energi mata uang" sel) untuk membentuk molekul glukosa menjadi sesuatu dengan banyak energi potensial, dan "hasil" atau "panen" fase, di mana 4 ATP dihasilkan melalui konversi satu molekul tiga karbon (gliseraldehida-3-fosfat, atau GAP) menjadi yang lain, piruvat. Ini berarti bahwa total 4 -2 = 2 ATP dihasilkan per molekul glukosa.

Ketika glukosa memasuki sel, itu terfosforilasi (yaitu, memiliki gugus fosfat yang melekat padanya) di bawah aksi enzim heksokinase. Enzim ini, atau katalis protein, adalah salah satu yang paling penting dari enzim pengatur dalam glikolisis. Masing-masing dari 10 reaksi dalam glikolisis dikatalisis oleh satu enzim, dan enzim itu pada gilirannya hanya mengkatalisis satu reaksi itu.

Glukosa-6-fosfat (G6P) yang dihasilkan dari langkah fosforilasi ini kemudian diubah menjadi fruktosa-6-fosfat (F6P) sebelum fosforilasi kedua terjadi, kali ini pada arah fosfofruktokinase, enzim pengatur penting lainnya. Ini menghasilkan pembentukan fruktosa-1,6-bifosfat (FBP), dan fase pertama glikolisis selesai.

Fruktosa-1,6-bifosfat dipecah menjadi sepasang molekul tiga karbon, dihidroksiaseton fosfat (DHAP) dan gliseraldehida-3-fosfat (GAP). DHAP dengan cepat diubah menjadi GAP, sehingga efek bersih dari pemisahan ini adalah terciptanya dua molekul tiga karbon yang identik dari satu molekul enam karbon.

GAP kemudian diubah oleh enzim gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase menjadi 1,3-difosfogliserat. Ini adalah langkah yang sibuk; NAD⁺ diubah menjadi NADH dan H⁺ menggunakan atom hidrogen yang dilepaskan dari GAP, dan kemudian molekul tersebut difosforilasi.

Pada langkah selanjutnya, yang mengubah 1,3-difosfogliserat menjadi piruvat, kedua fosfat dikeluarkan secara berurutan dari molekul tiga karbon untuk menghasilkan ATP. Karena semua setelah pemecahan FBP terjadi dua kali per molekul glukosa, ini berarti bahwa 2 NADH, 2 H⁺ dan 4 ATP dihasilkan pada fase kembali, untuk jaring 2 NADH, 2 H⁺ dan 2 ATP.
Baca lebih lanjut tentang hasil akhir glikolisis.

Tiga dari enzim yang berpartisipasi dalam glikolisis memainkan peran utama dalam pengaturan proses. Dua, heksokinase dan fosfofruktokinase (atau PFK), telah disebutkan. Ketiga, piruvat kinase, bertanggung jawab untuk mengkatalisis reaksi glikolisis akhir, konversi fosfoenolpiruvat (PEP) menjadi piruvat.

Masing-masing enzim ini memiliki aktivator sebaik penghambat. Jika Anda terbiasa dengan kimia dan konsep penghambatan umpan balik, Anda mungkin dapat memprediksi kondisi yang menyebabkan enzim tertentu mempercepat atau memperlambat aktivitasnya. Misalnya, jika suatu wilayah sel kaya akan G6P, apakah Anda mengharapkan heksokinase untuk secara agresif mencari molekul glukosa yang berkeliaran? Anda mungkin tidak akan melakukannya, karena dalam kondisi ini, tidak ada kebutuhan mendesak untuk menghasilkan G6P tambahan. Dan Anda akan benar.

Sementara heksokinase dihambat oleh G6P, heksokinase diaktifkan oleh AMP (adenosin monofosfat) dan ADP (adenosin difosfat), seperti halnya PFK dan piruvat kinase. Ini karena tingkat AMP dan ADP yang lebih tinggi umumnya menandakan tingkat ATP yang lebih rendah, dan ketika ATP rendah, dorongan untuk terjadinya glikolisis tinggi.

Piruvat kinase juga diaktifkan oleh fruktosa-1,6-bifosfat, yang masuk akal, karena terlalu banyak FBP menyiratkan bahwa zat antara glikolisis terakumulasi di hulu dan hal-hal perlu terjadi lebih cepat di ujung ekor tail proses. Juga, fruktosa-2,6-bifosfat adalah aktivator PFK.

Heksokinase, sebagaimana dicatat, dihambat oleh G6P. PFK dan piruvat kinase keduanya dihambat oleh adanya ATP untuk alasan dasar yang sama mereka diaktifkan oleh AMP dan ADP: Keadaan energi sel mendukung penurunan laju glikolisis.

PFK juga dihambat oleh garam sitrat, komponen dari siklus Krebs yang terjadi hilir dalam respirasi aerobik. Piruvat kinase dihambat oleh asetil KoA, yang merupakan molekul yang diubah menjadi piruvat setelah glikolisis berakhir dan sebelum siklus Krebs dimulai (pada kenyataannya, asetil KoA bergabung dengan oksaloasetat pada langkah pertama siklus untuk membuat garam sitrat). Akhirnya, asam amino alanin juga menghambat piruvat kinase.

Anda mungkin mengharapkan produk glikolisis lain selain G6P untuk menghambat heksokinase, karena kehadirannya dalam jumlah yang signifikan tampaknya menunjukkan penurunan kebutuhan akan G6P. Namun, hanya G6P sendiri yang menghambat heksokinase. Kenapa ini?

Alasannya cukup sederhana: G6P diperlukan untuk jalur reaksi selain glikolisis, termasuk pentosa fosfat shunt dan sintesis glikogen. Oleh karena itu, jika molekul hilir selain G6P dapat mencegah heksokinase bekerja, jalur reaksi lain ini these juga akan melambat karena kurangnya G6P yang memasuki proses, dan karena itu akan mewakili semacam kerusakan tambahan.