Glikolisis
1. Tahapan dalam proses Glikosis Kata glikolisis berasal dari bahasa Yunani, glicos yang artinya manis dan lysis yang artinya terurai. Glikolisis adalah jalur dimana glukosa melalui fruktosa 1,6 bifosfat diubah menjadi piruvat dengan menghasilkan 2 mol ATP/ mol glukosa. Glikolisis secara harfiah memiliki arti pemecahan glukosa. Jalur glikolisis ditemukan di dalam sitosol dari sel, mempunyai dua peran; pemecahan monosakarida untuk menghasilkan energi dan menyediakan satuan pembentuk untuk sintesa senyawa yang diperlukan sel seperti gliserol untuk sintesa trigliserida atau lemak. Sebelum glikolisis dapat berlangsung, sebuah sel harus memperoleh glukosa. Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Tahapan glikolisis dapat melalui 4 jalur (pathway), yaitu jalur Embden Meyerhoff Parnas (EMP), jalur Heksosa Monophosphat (HMP), jalur Pentosa Phosphat (PP), dan jalur Entner Doudoroff (ED). Jalur EMP (Embden Meyerhoff Parnas) Jalur EMP disebut juga jalur heksosa bifosfat. Pada jalur ini glukosa dipecah menjadi 2 piruvat. Jalur EMP terdiri atas 3 tahapan penting metabolisme, yaitu: 1. Tahap I, fosforilasi ganda heksosa Dimulai dari fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6-fosfat dengan bantuan enzim heksokinase. Glukosa 6-fosfat diisomerisasi menjadi fruktosa 6-fosfat dengan bantuan fosfoglukoisomerase. Kemudian, fruktosa-6-fosfat difosforilasi menjadi fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan fosfofruktokinase. 2. Tahap II, pemecahan heksosa bifosfat menjadi 2 triosa fosfat Dimulai dari pemecahan fruktosa 1,6 bifosfat menjadi glieraldehid 3 fosfat (G3P) dan dihidroksiaseton dengan bantuan aldolase. Dihidroksiaseton fosfat dapat direduksi menjdai gliserol 3-fosfat dengan bantuan gliserol fosfat dehidrogenase
atau diisomerisasi menjadi G3P dengan bantuan triosa fosfat isomerase sehingga menghasilkan 2 triosa fosfat (G3P). 3. Tahap III, defosforilasi triosa bifosfat menjadi energy dan piruvat. Dimulai dari fosforilasi G3P oleh fosfat anorganik menjadi triosa bifosfat (1,3difosfogliserat) dengan bantuan G3P dehidrogenase. Proses ini menghasilkan NADH sebagai sumber electron respirasi. 1,3-difosfogliseral didefosforilasi menjadi 3-fosfogliserat dengan bantuan fosfogliserokinase. Gugus fosfat dimutasi dari posisi 3 ke posisi 2, sehingga menghasilkan 2-fosfogliserat dengan bantuan fosfogliserat mutase. Pembentukan ikatan rangkap (dehidrasi) antara atom C no 2 dan no 3, sehingga 2-fosfogliserat menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enolase. Keseluruhan reaksi pada jalur EMP terdapat beberapa reaksi yang bersifat irreversible (tak dapat balik). Yaitu glukosa menjadi glukosa 6-fosfat, fruktosa 1,6 bifosfat menjadi gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat, dan fosfoenol piruvat menjadi piruvat. Hasil akhir dari jalur EMP adalah 2 piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Piruvat akan diproses lebih lanjut melalui siklus asam sitrat. Pada jalur ini dihasilkan pula senyawa antara yang menjadi precursor untuk proses biosintesis
Jalur EMP
Jalur EMP disebut juga jalur heksosa bifosfat. Jalur EMP ini terjadi pada mikroorganisme dan dalam keadaan anaerob. Pada jalur ini, glukosa dipecah menjadi 2 piruvat. Selain itu, dalam proses ini juga terjadi pembentukan ikatan kaya energi pada tingkat nutrien atau substrat. Jalur EMP terdiri atas 3 tahapan penting metabolisme, yaitu:
1. Tahap I, fosforilasi ganda heksosa. Dimulai dari fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6-fosfat dengan bantuan enzim heksokinase. Glukosa 6-fosfat diisomerisasi menjadi fruktosa 6-fosfat dengan bantuan fosfoglukoisomerase. Kemudian, fruktosa-6-fosfat difosforilasi menjadi fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan fosfofruktokinase. 1. Tahap II, pemecahan heksosa bifosfat menjadi 2 triosa fosfat Dimulai dari pemecahan fruktosa 1,6 bifosfat menjadi glieraldehid 3 fosfat (G3P) dan dihidroksiaseton dengan bantuan aldolase. Dihidroksiaseton fosfat dapat direduksi menjadi gliserol 3-fosfat dengan bantuan gliserol fosfat dehidrogenase atau diisomerisasi menjadi G3P dengan bantuan triosa fosfat isomerase sehingga menghasilkan 2 triosa fosfat (G3P). 1. Tahap III, defosforilasi triosa bifosfat menjadi energy dan piruvat. Dimulai dari fosforilasi G3P oleh fosfat anorganik menjadi triosa bifosfat (1,3difosfogliserat) dengan bantuan G3P dehidrogenase. Proses ini menghasilkan NADH sebagai sumber electron respirasi. 1,3-difosfogliseral didefosforilasi menjadi 3-fosfogliserat dengan bantuan fosfogliserokinase. Gugus fosfat dimutasi dari posisi 3 ke posisi 2, sehingga menghasilkan 2-fosfogliserat dengan bantuan fosfogliserat mutase. Pembentukan ikatan rangkap (dehidrasi) antara atom C no 2 dan no 3, sehingga 2-fosfogliserat menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enolase. Keseluruhan reaksi pada jalur EMP terdapat beberapa reaksi yang bersifat irreversible (tak dapat balik). Yaitu glukosa menjadi glukosa 6-fosfat, fruktosa 1,6 bifosfat menjadi gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat, dan fosfoenol piruvat menjadi piruvat. Hasil akhir dari jalur EMP adalah 2 piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Piruvat akan diproses lebih lanjut melalui siklus asam sitrat. Pada jalur ini dihasilkan pula senyawa antara yang menjadi precursor untuk proses biosintesis. Heterofermentasi adalah proses memfermentasi dari glukosa menjadi asam laktat memalui HMP atau jalut pentose phospate. HMP-Shunt o Disebut juga jalur pentosa fosfat / heksosa monofosfat. o Jalur ini menghasilkan NADPH dan ribosa di luar mitokondria. o NADPH diperlukan untuk biosintesis; asam lemak,kolesterol, dan steroid lain. Ribosa untuk biosintesis asam nukleat. Kepentingan lain o HMP-shunt berlangsung dalam jaringan; hepar, lemak, korteks adrenal, tiroid, eritrosit, kelenjar mammae sedang laktasi. o NADPH juga penting dalam; detoksifikasi obat oleh monooksigenase, reduksi glutation. HMP-shunt terdiri dari fase: 1. Oksidatif (irreversible); glukosa 6-fosfat ---> ribulosa 5-fosfat 2. Non-oksidatif (reversible); ribulosa 5-fosfat ---> ribosa 5-fosfat Jalur HMP-Shunt Hasil Bersih
3 glukosa 6-fosfat + 6 NADP+ 3 CO2 + 6 NADPH + 6H+ + 2 fruktosa 6-fosfat + gliseraldehida 3-fosfat Defisiensi glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD) o Eritrosit matang sudah tidak mengandung mitokondria, o Sehingga sangat tergantung pada G6PD. o NADPH diperlukan untuk mereduksi; glutation teroksidasi --> glutation tereduksi (GSH) --> (GS-SG) o GSH penting untuk meredam H2O2. Defisiensi glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD) o Hidrogen peroksida (H2O2) menyebabkan Hb ---> metHb, karena Fe2+ ---> Fe3+. o Akibatnya terbentuk badan-Heinz yang akan menimbulkan anemia hemolitik. o Penyakit ini makin memburuk bila penderita memakan obat malaria primaguin atau kacang fava. HMP SHUNT = HEXOSE MONOPHOSPHATE SHUNT ( =PENTOSE PHOSPHATE PATHWAY = OKSIDASI GLUKOSE LANGSUNG = JALUR FOSFOGLUKONAT) Jalur alternatif untuk oksidasi glukosa Menghasilkan NADPH dan ribosa Hepar, jaringan adiposa, adrenalin cortex, glandula tiroid, sel darah merah testes, mamae sedang menyusui. Aktivitas rendah dalam sel-sel otot. Fungsi HMP Shunt : Menghasilkan NADPH : diperlukan untuk proses anabolik di luar mitokondria, contoh : sintesa asam lemak dan steroid (dan sintesa asam amino). Dalam eritrosit sebagai penghasil reduktor → mereduksi glutation yang telah mengalami oksidasi → glutation yang tereduksi yang dikatalisis oleh Enzim Glutation Reduktase → mengeluarkan H2O2 dari eritrosit dalam reaksi yang dikatalisa enzim GLUTATION PEROKSIDASE. Penumpukan H2O2 : memendekkan umur eritrosit dengan meningkatkan kecepatan oksidasi hemoglobin menjadi methemoglobin. Enzim Glukose 6 P ~ fragilitas sel darah merah mudah hemolisa dengan pemberian oksidan (primaquin, aspirin, sulfonilamid, fava bean) Menghasilkan ribosa : untuk sintesa nukleotida dan asam nukleat Enzim : dalam sitosol Macam rx dibagi 2 fase : Fase oksidatif non reversibel Glukose 6P → proses dehidrogenasi dan dekarboksilasi untuk memberikan sebuah senyawa pantosa yaitu ribulosa 5P. Fase nonoksidatif reversibel
Ribulosa 5P diubah kembali menjadi glukosa 6P oleh serangkaian rx melibatkan enzim TRANSKETOLASE dan enzim TRANSALDOLASE
