Reaksi glikolisis anaerob dan jalur fermentasi



itu glikolisis anaerob atau anaerob adalah rute katabolik yang digunakan oleh banyak jenis sel untuk degradasi glukosa tanpa adanya oksigen. Artinya, glukosa tidak sepenuhnya teroksidasi menjadi karbon dioksida dan air, seperti halnya dengan glikolisis aerob, tetapi produk fermentasi dihasilkan.

Ini disebut glikolisis anaerob karena berlangsung tanpa adanya oksigen, yang dalam kasus lain berfungsi sebagai akseptor elektron akhir dalam rantai transpor mitokondria, di mana sejumlah besar energi dihasilkan dari pemrosesan produk glikolitik..

Tergantung pada organisme, suatu kondisi anaerobiosis atau tidak adanya oksigen akan menghasilkan produksi asam laktat (sel otot, misalnya) atau etanol (ragi), dari piruvat yang dihasilkan oleh katabolisme glukosa.

Akibatnya, efisiensi energi turun drastis, karena hanya dua mol ATP yang diproduksi per mol glukosa yang diproses, dibandingkan dengan 8 mol yang dapat diperoleh selama glikolisis aerob (hanya dalam fase glikolitik).

Perbedaan jumlah molekul ATP ada hubungannya dengan reoksidasi NADH, yang tidak menghasilkan ATP tambahan, bertentangan dengan apa yang terjadi dalam glikolisis aerob, bahwa untuk setiap NADH, 3 molekul ATP diperoleh.

Indeks

  • 1 Reaksi
  • 2 rute fermentasi
    • 2.1 Produksi asam laktat
    • 2.2 Produksi etanol
  • 3 Fermentasi aerobik
  • 4 Glikolisis dan kanker
  • 5 Referensi

Reaksi

Glikolisis anaerob sama sekali tidak jauh dari glikolisis aerobik, karena istilah "anaerob" lebih mengacu pada apa yang terjadi setelah rute glikolitik, yaitu nasib produk dan perantara reaksi..

Jadi, sepuluh enzim yang berbeda berpartisipasi dalam reaksi glikolisis anaerob, yaitu:

1-Hexokinase (HK): menggunakan satu molekul ATP untuk setiap molekul glukosa. Ini menghasilkan glukosa 6-fosfat (G6P) dan ADP. Reaksinya ireversibel dan menjamin ion magnesium.

 2-Phosphoglucose isomerase (PGI): mengisomerisasi G6P menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P).

 3-Fosfofructoquinasa (PFK): phosphorylates F6P untuk fruktosa 1,6-bifosfat (F1.6-BP) menggunakan satu molekul ATP untuk setiap F6P, reaksi ini juga tidak dapat diubah.

 4-Aldolase: membelah molekul F1.6-BP dan menghasilkan gliseraldehida 3-fosfat (GAP) dan dihidroksiaseton fosfat (DHAP).

 5-Triose phosphate isomerase (TIM): berpartisipasi dalam interkonversi DHAP dan GAP.

 6-Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH): mempekerjakan dua molekul NAD+ dan 2 molekul fosfat anorganik (Pi) untuk memfosforilasi GAP, menghasilkan 1,3-bifosfogliserat (1,3-BPG) dan 2 NADH.

 7-Phosphoglycerate kinase (PGK): menghasilkan dua molekul ATP melalui fosforilasi pada tingkat substrat dua molekul ADP. Ia menggunakan setiap molekul 1,3-BPG sebagai donor kelompok fosfat. Menghasilkan 2 molekul 3-fosfogliserat (3PG).

 8-Phosphoglycerate mutase (PGM): mengatur ulang molekul 3PG untuk menghasilkan zat antara dengan energi yang lebih tinggi, 2PG.

 9-Enolase: dari 2PG menghasilkan phosphoenolpyruvate (PEP) oleh dehidrasi yang pertama.

10-Pyruvate kinase (PYK): fosfoenolpiruvat digunakan oleh enzim ini untuk membentuk piruvat. Reaksi ini melibatkan transfer gugus fosfat pada posisi 2-fosfoenolpiruvat ke molekul ADP. 2 piruvat dan 2 ATP diproduksi untuk setiap glukosa.

Rute fermentasi

Fermentasi adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan bahwa glukosa atau nutrisi lain terdegradasi tanpa adanya oksigen, untuk mendapatkan energi.

Dengan tidak adanya oksigen, rantai transpor elektron tidak memiliki akseptor akhir dan, oleh karena itu, fosforilasi oksidatif yang menghasilkan sejumlah besar energi dalam bentuk ATP tidak terjadi. NADH tidak dioksidasi ulang melalui rute mitokondria tetapi melalui jalur alternatif, yang tidak menghasilkan ATP.

Tanpa NAD yang cukup+ jalur glikolitik berhenti, karena transfer fosfat ke GAP membutuhkan reduksi bersamaan dari kofaktor ini..

Beberapa sel memiliki mekanisme alternatif untuk mengatasi periode anaerobiosis, dan umumnya mekanisme ini melibatkan beberapa jenis fermentasi. Sel-sel lain, sebaliknya, hampir secara eksklusif bergantung pada proses fermentasi untuk subsistensi mereka.

Produk dari jalur fermentasi dari banyak organisme secara ekonomi relevan bagi manusia; contohnya adalah produksi etanol oleh beberapa ragi dalam anaerobiosis dan pembentukan asam laktat oleh bakteri lakto yang digunakan untuk produksi yogurt..

Produksi asam laktat

Banyak jenis sel tanpa adanya oksigen menghasilkan asam laktat berkat reaksi yang dikatalisis oleh kompleks laktat dehidrogenase, yang menggunakan karbon piruvat dan NADH yang diproduksi dalam reaksi GAPDH.

Produksi etanol

Piruvat dikonversi menjadi asetaldehida dan CO2 oleh piruvat dekarboksilase. Asetaldehida kemudian digunakan oleh alkohol dehidrogenase, yang menguranginya dengan memproduksi etanol dan meregenerasi molekul NAD+ untuk setiap molekul piruvat yang masuk dengan cara ini.

Fermentasi aerob

Glikolisis anaerob memiliki karakteristik utama fakta bahwa produk akhir tidak sesuai dengan CO2 dan air, seperti dalam kasus glikolisis aerob. Sebagai gantinya, produk khas dari reaksi fermentasi dihasilkan.

Beberapa penulis telah menggambarkan suatu proses "fermentasi aerob" atau glikolisis glukosa aerob untuk organisme tertentu, termasuk beberapa parasit dari keluarga Trypanosomatidae dan banyak sel tumor kanker..

Dalam organisme ini telah ditunjukkan bahwa bahkan dengan adanya oksigen, produk dari jalur glikolitik berhubungan dengan produk dari rute fermentasi, sehingga diperkirakan bahwa oksidasi glukosa "parsial" terjadi, karena tidak semua energi diekstraksi mungkin dari karbonnya.

Meskipun "fermentasi aerobik" glukosa tidak menyiratkan tidak adanya aktivitas pernapasan total, karena itu bukan proses semua atau tidak sama sekali. Namun, literatur menunjukkan ekskresi produk seperti piruvat, laktat, suksinat, malat dan asam organik lainnya..

Glikolisis dan kanker

Banyak sel kanker menunjukkan peningkatan penyerapan glukosa dan fluks glikolitik.

Tumor pada pasien kanker tumbuh dengan cepat, sehingga pembuluh darah mengalami hipoksia. Jadi, suplemen energi sel-sel ini terutama tergantung pada glikolisis anaerob.

Namun, fenomena ini dibantu oleh faktor transkripsi hipoksia-diinduksi (HIF), yang meningkatkan ekspresi enzim glikolitik dan transporter glukosa dalam membran melalui mekanisme kompleks.

Referensi

  1. Akram, M. (2013). Ulasan mini tentang Glikolisis dan Kanker. J. Canc. Educ., 28, 454-457.
  2. Bustamante, E., & Pedersen, P. (1977). Glikolisis aerob tinggi sel hepatoma tikus dalam biakan: Peran hexokinase mitokondria. Proc Natl. Acad. Sci., 74(9), 3735-3739.
  3. Cazzulo, J. J. (1992). Fermentasi glukosa secara aerobik oleh trypanosomatid. Jurnal FASEB, 6, 3153-3161.
  4. Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Glikolisis aerob: melampaui proliferasi. Perbatasan dalam Imunologi, 6, 1-5.
  5. Li, X., Gu, J., & Zhou, Q. (2015). Tinjauan glikolisis aerobik dan enzim utamanya - target baru untuk terapi kanker paru-paru. Kanker Thoracic, 6, 17-24.
  6. Maris, A.J.A. Van, Abbott, Æ. D. A., Bellissimi, Æ. E., Brink, J. Van Den, Kuyper, Æ. M., Luttik, Æ. M. A. H., Pronk, J. T. (2006). Fermentasi alkohol sumber karbon dalam hidrolisat biomassa oleh Saccharomyces cerevisiae: status saat ini. Antonie van Leeuwenhoek, 90, 391-418.
  7. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Edisi Omega (Edisi ke-5).