Bagikan:
Fase dan Fungsi Glukolisis
itu glikolisis atau glikolisis adalah proses melalui mana molekul glukosa dipecah menjadi dua molekul piruvat. Energi dihasilkan melalui glikolisis, yang digunakan oleh tubuh dalam berbagai proses seluler.
Glikolisis juga dikenal sebagai siklus Embden-Meyerhof, untuk menghormati Gustav Embden dan Otto Fritz Meyerhof, yang merupakan penemu prosedur ini..
Glikolisis dihasilkan dalam sel, khususnya dalam sitosol yang terletak di sitoplasma. Ini adalah prosedur paling luas di semua makhluk hidup, karena dihasilkan di semua jenis sel, baik eukariotik dan prokariotik..
Ini menyiratkan bahwa hewan, tumbuhan, bakteri, jamur, alga dan bahkan organisme protozoa rentan terhadap proses glikolisis.
Tujuan utama glikolisis adalah untuk menghasilkan energi yang kemudian digunakan dalam proses seluler lainnya dari tubuh.
Glikolisis sesuai dengan langkah awal dari mana proses respirasi seluler atau aerobik dihasilkan, di mana keberadaan oksigen diperlukan.
Dalam kasus lingkungan yang kekurangan oksigen, glikolisis juga memiliki partisipasi penting, karena berkontribusi pada proses fermentasi.
Indeks
- 1 Fase glikolisis
- 1.1 Fase kebutuhan energi
- 1.2 Fase pelepasan energi
- 2 Fungsi glikolisis
- 2.1 Perlindungan saraf
- 3 Referensi
Fase glikolisis
Glikolisis dihasilkan sebagai akibat dari sepuluh fase. Sepuluh fase ini dapat dijelaskan dengan cara yang disederhanakan, menentukan dua kategori utama: yang pertama, di mana ada kebutuhan energi; dan yang kedua, di mana lebih banyak energi diproduksi atau dilepaskan.
Fase kebutuhan energi
Dimulai dengan molekul glukosa yang diperoleh dari gula, yang memiliki molekul glukosa dan molekul fruktosa.
Setelah molekul glukosa dipisahkan, ia bergabung dengan dua kelompok fosfat, juga disebut asam fosfat.
Asam fosfat ini berasal dari adenosin trifosfat (ATP), suatu unsur yang dianggap sebagai salah satu sumber energi utama yang diperlukan dalam berbagai aktivitas dan fungsi sel..
Dengan penggabungan gugus fosfat ini, molekul glukosa dimodifikasi dan mengadopsi nama lain: fruktosa-1,6-bifosfat.
Asam fosfat menghasilkan situasi yang tidak stabil dalam molekul baru ini, yang membawa akibatnya dibagi menjadi dua bagian..
Akibatnya, dua gula yang berbeda muncul, masing-masing dengan karakteristik fosfatisasi dan dengan tiga karbon.
Walaupun kedua gula ini memiliki basis yang sama, mereka memiliki karakteristik yang membuatnya berbeda satu sama lain.
Yang pertama disebut gliseraldehida-3-fosfat, dan merupakan yang akan langsung menuju fase selanjutnya dari proses glikolisis.
Gula fosfat tiga karbon kedua yang dihasilkan disebut dihydroxyacetone phosphate, yang dikenal dengan singkatan DHAP. Ini juga berpartisipasi dalam langkah-langkah glikolisis berikut setelah menjadi komponen yang sama dengan gula pertama yang dihasilkan dari proses: gliseraldehida-3-fosfat.
Transformasi dihydroxyacetone phosphate menjadi glyceraldehyde-3-phosphate dihasilkan melalui enzim yang terletak di sitosol sel dan disebut gliserol-3-fosfat dehidrogenase. Proses konversi ini dikenal sebagai "antar-jemput gliserol fosfat".
Kemudian, secara umum dapat dikatakan bahwa fase pertama glikolisis didasarkan pada modifikasi molekul glukosa dalam dua molekul triosa fosfat. Ini adalah tahap di mana oksidasi tidak terjadi.
Langkah tersebut terdiri dari lima langkah yang disebut reaksi dan masing-masing dikatalisis oleh enzim spesifiknya sendiri. 5 langkah dari fase persiapan atau kebutuhan energi adalah sebagai berikut:
Langkah pertama
Langkah pertama dalam glikolisis adalah konversi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat. Enzim yang mengkatalisasi reaksi ini adalah hexokinase. Di sini, cincin glukosa difosforilasi.
Fosforilasi terdiri dari penambahan gugus fosfat ke dalam molekul yang berasal dari ATP. Akibatnya, pada titik glikolisis ini, 1 molekul ATP telah dikonsumsi.
Reaksi terjadi dengan bantuan enzim hexokinase, suatu enzim yang mengkatalisis fosforilasi dari banyak struktur glukosa seperti cincin enam elemen..
Magnesium atom (Mg) juga melakukan intervensi untuk membantu melindungi muatan negatif gugus fosfat dalam molekul ATP.
Hasil fosforilasi ini adalah molekul yang disebut glukosa-6-fosfat (G6P), disebut demikian karena karbon 6 glukosa memperoleh gugus fosfat.
Langkah kedua
Langkah kedua glikolisis meliputi transformasi glukosa-6-fosfat menjadi fruktosa-6-fosfat (F6P). Reaksi ini terjadi dengan bantuan isomerase enzim phosphoglucose.
Seperti yang tersirat dari nama enzim, reaksi ini memerlukan efek isomerisasi.
Reaksi ini melibatkan transformasi ikatan karbon-oksigen untuk memodifikasi cincin enam anggota dalam cincin beranggota lima.
Reorganisasi terjadi ketika cincin enam anggota dibuka dan kemudian ditutup sedemikian rupa sehingga karbon pertama sekarang menjadi eksternal bagi cincin itu..
Langkah ketiga
Pada langkah ketiga glikolisis, fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-bifosfat (FBP).
Serupa dengan reaksi yang terjadi pada langkah pertama glikolisis, molekul ATP kedua menyediakan gugus fosfat yang ditambahkan ke molekul fruktosa-6-fosfat.
Enzim yang mengkatalisasi reaksi ini adalah fosfofruktokinase. Seperti pada langkah 1, atom magnesium terlibat untuk membantu melindungi muatan negatif.
Langkah keempat
Enzim aldolase membagi fruktosa 1,6-bifosfat menjadi dua gula yang merupakan isomer satu sama lain. Kedua gula ini adalah dihydroxyacetone phosphate dan glyceraldehyde triphosphate.
Tahap ini menggunakan enzim aldolase, yang mengkatalisasi pembelahan fruktosa-1,6-bifosfat (FBP) untuk menghasilkan dua molekul 3-karbon. Salah satu molekul ini disebut gliseraldehida trifosfat dan yang lainnya disebut dihidroksiaseton fosfat.
Langkah lima
Enzim triphosphate isomerase dengan cepat melakukan penetrasi molekul dihydroxyacetone phosphate dan glyceraldehyde triphosphate. Gliseraldehida fosfat dihilangkan dan / atau digunakan pada langkah glikolisis berikutnya.
Glyceraldehyde triphosphate adalah satu-satunya molekul yang berlanjut di jalur glikolitik. Akibatnya, semua molekul dihydroxyacetone fosfat yang diproduksi diikuti oleh enzim triphosphate isomerase, yang mengatur kembali dihydroxyacetone phosphate dalam gliseraldehida trifosfat sehingga dapat melanjutkan glikolisis.
Pada titik ini di jalur glikolitik ada dua molekul tiga karbon, tetapi glukosa belum sepenuhnya dikonversi menjadi piruvat..
Fase pelepasan energi
Dua molekul gula tiga karbon yang dihasilkan dari tahap pertama sekarang akan menjalani serangkaian transformasi lainnya. Proses yang akan dijelaskan di bawah ini akan dihasilkan dua kali untuk setiap molekul gula.
Pertama, salah satu molekul akan menghilangkan dua elektron dan dua proton dan, sebagai akibat dari pelepasan ini, satu lagi fosfat akan ditambahkan ke molekul gula. Komponen yang dihasilkan disebut 1,3-bifosfogliserat.
Selanjutnya, 1,3-bifosfogliserat menghilangkan salah satu gugus fosfat, yang akhirnya menjadi molekul ATP.
Pada titik ini energi dilepaskan. Molekul yang dihasilkan dari pelepasan fosfat ini disebut 3-fosfogliserat.
3-fosfogliserat menjadi elemen lain yang sama dengannya, tetapi dengan karakteristik tertentu dalam hal struktur molekul. Elemen baru ini adalah 2-fosfogliserat.
Pada langkah kedua dari proses glikolisis, 2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenolpiruvat sebagai akibat dari hilangnya molekul air.
Akhirnya, fosfoenolpiruvat menghilangkan gugus fosfat lain, prosedur yang juga melibatkan pembuatan molekul ATP dan, karenanya, melepaskan energi.
Bebas fosfat, fosfoenolpiruvat menghasilkan pada akhir proses dalam molekul piruvat.
Pada akhir glikolisis, dua molekul piruvat dihasilkan, empat ATP dan dua nikotinamid adenin dinukleotida hidrogen (NADH), unsur yang terakhir yang juga mendukung pembuatan molekul ATP dalam tubuh..
Seperti yang telah kita lihat, pada paruh kedua glikolisis inilah lima reaksi yang tersisa terjadi. Tahap ini juga dikenal sebagai oksidatif.
Selain itu, enzim spesifik ikut campur untuk setiap langkah dan reaksi tahap ini terjadi dua kali untuk setiap molekul glukosa. 5 langkah fase manfaat atau pelepasan energi adalah sebagai berikut:
Langkah pertama
Pada langkah ini dua peristiwa utama terjadi, salah satunya adalah bahwa gliseraldehida trifosfat dioksidasi oleh koenzim nicotinamide adenine dinucleotide (NAD); dan di sisi lain, molekul tersebut terfosforilasi dengan penambahan gugus fosfat bebas.
Enzim yang mengkatalisasi reaksi ini adalah gliseraldehida trihosfat dehidrogenase.
Enzim ini mengandung struktur yang sesuai dan menjaga molekul dalam posisi sedemikian rupa sehingga memungkinkan molekul nikotinamid adenin dinukleotida mengekstraksi hidrogen dari gliseraldehida trifosfat, mengubah NAD menjadi NAD dehydrogenase (NADH).
Kelompok fosfat kemudian menyerang molekul gliseraldehida trifosfat dan melepaskannya dari enzim untuk menghasilkan 1,3 bisphosphoglyrate, NADH dan atom hidrogen.
Langkah kedua
Pada tahap ini 1,3 bisphosphoglyrate dikonversi menjadi triphosphoglycerate oleh enzim phosphoglycerate kinase.
Reaksi ini melibatkan hilangnya gugus fosfat dari bahan awal. Fosfat ditransfer ke molekul adenosin difosfat yang menghasilkan molekul ATP pertama.
Karena sebenarnya ada dua molekul 1,3 biphosglycerate (karena ada dua produk dari 3 karbon dari tahap 1 glikolisis), dua molekul ATP sebenarnya disintesis dalam langkah ini.
Dengan sintesis ATP ini, dua molekul ATP pertama yang digunakan dibatalkan, menyebabkan jaringan 0 molekul ATP hingga tahap glikolisis ini..
Sekali lagi diamati bahwa atom magnesium terlibat untuk melindungi muatan negatif dalam gugus fosfat dari molekul ATP.
Langkah ketiga
Langkah ini melibatkan penataan ulang sederhana dari posisi gugus fosfat dalam molekul 3-fosfogliserat, yang mengubahnya menjadi 2 fosfogliserat.
Molekul yang terlibat dalam katalisis reaksi ini disebut fosfogliserat mutase (PGM). Mutase adalah enzim yang mengkatalisis transfer kelompok fungsional dari satu posisi dalam satu molekul ke molekul lain.
Mekanisme reaksi berlangsung dengan terlebih dahulu menambahkan gugus fosfat tambahan ke posisi 2 'dari 3 fosfogliserat. Kemudian, enzim menghilangkan fosfat dari posisi 3 ', hanya menyisakan fosfat 2', dan dengan demikian memberikan 2 fosfogliserat. Dengan cara ini, enzim juga dikembalikan ke keadaan semula terfosforilasi.
Langkah keempat
Langkah ini melibatkan konversi 2 fosfogliserat menjadi fosfoenolpiruvat (PEP). Reaksi dikatalisis oleh enzim enolase.
Enolase bertindak dengan menghilangkan sekelompok air atau mendehidrasi 2 fosogliserat. Kekhasan kantong enzim memungkinkan elektron dalam substrat untuk mengatur ulang sedemikian rupa sehingga ikatan fosfat yang tersisa menjadi sangat tidak stabil, sehingga mempersiapkan substrat untuk reaksi selanjutnya..
Langkah lima
Langkah terakhir glikolisis mengubah fosfoenolpiruvat menjadi piruvat dengan bantuan enzim piruvat kinase.
Seperti yang ditunjukkan oleh nama enzim, reaksi ini melibatkan transfer gugus fosfat. Gugus fosfat yang terikat pada karbon 2 'dari fosfoenolpiruvat ditransfer ke molekul adenosin difosfat, menghasilkan ATP.
Sekali lagi, karena ada dua molekul fosfoenolpiruvat, di sini sebenarnya dua molekul adenosin trifosfat atau ATP dihasilkan.
Fungsi glikolisis
Proses glikolisis sangat penting untuk semua organisme hidup, karena merupakan prosedur melalui mana energi seluler dihasilkan.
Generasi energi ini mendukung proses pernapasan sel dan juga proses fermentasi.
Glukosa yang masuk ke dalam tubuh melalui konsumsi gula, memiliki komposisi yang kompleks.
Melalui glikolisis dimungkinkan untuk menyederhanakan komposisi ini dan mengubahnya menjadi senyawa yang dapat dimanfaatkan tubuh untuk menghasilkan energi..
Melalui proses glikolisis, empat molekul ATP dihasilkan. Molekul ATP ini adalah cara utama melalui mana organisme memperoleh energi dan mendukung pembuatan sel-sel baru; Karena itu, generasi molekul ini sangat penting bagi organisme.
Perlindungan saraf
Studi telah menentukan bahwa glikolisis memainkan peran penting dalam perilaku neuron.
Para peneliti dari Universitas Salamanca, Institut Ilmu Saraf Castilla y León dan Rumah Sakit Universitas Salamanca menetapkan bahwa peningkatan glikolisis pada neuron menyiratkan kematian yang lebih tergesa-gesa dari semua ini..
Ini adalah konsekuensi dari neuron yang menderita apa yang mereka sebut stres oksidatif. Kemudian, semakin rendah glikolisis, semakin besar kekuatan antioksidan pada neuron, dan semakin besar kemungkinan bertahan hidup.
Implikasi dari penemuan ini dapat memiliki dampak positif pada studi penyakit yang ditandai oleh degenerasi neuron, seperti Alzheimer atau Parkinson..
Referensi
- "Apa itu piruvat?" Dalam Metabolic Guide. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Metabolic Guide: guiametabolica.org
- "Glukolisis" di Institut Kanker Nasional. Diperoleh pada 11 September 2017 dari National Cancer Institute: cancer.gov
- Pichel, J. "Menemukan mekanisme yang mengontrol glikolisis dan stres oksidatif dalam neuron" (11 Juni 2009) di Badan Ibero-Amerika untuk Penyebaran Ilmu Pengetahuan dan Teknologi. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Badan Ibero-Amerika untuk Penyebaran Ilmu Pengetahuan dan Teknologi: dicyt.com
- "Glucolysis" di Khan Academy. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Khan Academy: en.khanacademy.org
- González, A. dan Raisman, J. "Glukolisis: siklus sitosol" (31 Agustus 2005) dalam Hypertexts of the Biology Area. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Hypertexts di Wilayah Biologi: biologia.edu.ar
- Smith, J. "Apa itu Glikolisis" (31 Mei 2017) di News Medical. Diperoleh pada 11 September 2017 dari News Medical: news-medical.net
- Bailey, L. "10 Langkah Glikolisis" (8 Juni 2017) di Thoughco. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Thoughco: thoughtco.com
- Berg, J., Tymoczko, J. dan Stryer, L. "Biokimia. Edisi ke-5. " Di Pusat Nasional Informasi Bioteknologi. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Pusat Nasional Informasi Bioteknologi: ncbi.nlm.nih.gov
- "Glycerol-3-phosphate dehydrogenase" di Clínica Universidad de Navarra. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Clínica Universidad de Navarra: cun.es
- "Langkah-langkah respirasi seluler" di Khan Academy. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Khan Academy: en.khanacademy.org.