Isi
Makhluk hidup, yang semuanya terdiri dari satu atau lebih sel individual, dapat dibagi menjadi prokariota dan eukariota.
Hampir semua sel mengandalkan glukosa untuk kebutuhan metabolisme mereka, dan langkah pertama dalam pemecahan molekul ini adalah serangkaian reaksi yang disebut glikolisis (Secara harfiah, "pemecahan glukosa"). Dalam glikolisis, sebuah molekul glukosa tunggal mengalami serangkaian reaksi untuk menghasilkan sepasang molekul piruvat dan sejumlah kecil energi dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP).
Namun penanganan utama dari produk-produk ini bervariasi dari tipe sel ke tipe sel. Organisme prokariotik tidak ikut serta pernapasan aerobik. Ini berarti bahwa prokariota tidak dapat menggunakan oksigen molekuler (O2). Sebaliknya, piruvat mengalami fermentasi (respirasi anaerob).
Beberapa sumber termasuk glikolisis dalam proses "respirasi seluler" pada eukariota, karena secara langsung mendahului aerobik respirasi (mis., siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif dalam rantai transpor elektron). Lebih tepatnya, glikolisis itu sendiri bukanlah proses aerobik hanya karena tidak bergantung pada oksigen dan terjadi apakah O atau tidak2 hadir
Namun, karena glikolisis adalah a prasyarat dari respirasi aerobik yang memasok piruvat untuk reaksi-reaksi mereka, adalah wajar untuk mempelajari kedua konsep sekaligus.
Apa itu Glukosa?
Glukosa adalah gula enam karbon yang berfungsi sebagai karbohidrat tunggal paling penting 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 karenanya dianggap sebagai monosakarida ("satu gula").
Formula untuk glukosa adalah C6H12HAI6. Bagian utama 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).
Jalur Glikolisis
Proses glikolisis, yang terjadi di sitoplasma sel, terdiri dari 10 reaksi individu.
Biasanya tidak perlu mengingat nama-nama semua produk antara dan enzim. Tapi, memiliki gambaran keseluruhan yang kuat sangat berguna. Ini bukan hanya karena glikolisis mungkin merupakan satu-satunya reaksi yang paling relevan dalam sejarah kehidupan di Bumi, tetapi juga karena langkah-langkah tersebut menggambarkan dengan baik sejumlah peristiwa umum dalam sel, termasuk aksi enzim selama reaksi eksotermik (menguntungkan secara energetik).
Ketika glukosa memasuki sel, itu dihampiri oleh enzim hexokinase dan terfosforilasi (yaitu, kelompok fosfat, sering ditulis Pi, ditambahkan ke dalamnya). Ini menjebak molekul di dalam sel dengan memberinya muatan elektrostatik negatif.
Molekul ini menyusun kembali 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 serupa, salah satunya dengan cepat diubah menjadi yang lain untuk menghasilkan dua molekul gliseraldehida-3-fosfat.
Zat ini disusun kembali menjadi molekul berlipat ganda ganda lainnya sebelum penambahan awal gugus fosfat dibalik dalam langkah-langkah yang tidak berurutan. Dalam setiap langkah ini, 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.
Ringkasan Glikolisis: Input dan Output
Satu-satunya reaktan glikolisis yang benar adalah molekul glukosa. Dua molekul masing-masing ATP dan NAD + (nicotinamide adenine dinucleotide, pembawa elektron) diperkenalkan selama serangkaian reaksi.
Anda akan sering melihat proses lengkap respirasi sel yang terdaftar dengan glukosa dan oksigen sebagai reaktan dan karbon dioksida dan air sebagai produk, bersama dengan 36 (atau 38) ATP. Tetapi glikolisis hanyalah serangkaian reaksi pertama yang akhirnya memuncak pada ekstraksi aerobik dari energi sebanyak ini dari glukosa.
Total dari empat molekul ATP diproduksi dalam reaksi yang melibatkan tiga komponen karbon glikolisis - dua selama konversi pasangan 1,3-bifosfogliserat molekul menjadi dua molekul 3-fosfogliserat, dan dua selama konversi sepasang molekul fosfoenolpiruvat menjadi dua molekul piruvat mewakili akhir glikolisis. Ini semua disintesis melalui fosforilasi tingkat-substrat, yang berarti bahwa ATP berasal dari penambahan langsung fosfat anorganik (Pi) ke ADP daripada dibentuk sebagai konsekuensi dari beberapa proses lainnya.
Dua ATP diperlukan di 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. Dengan demikian, keuntungan bersih ATP dalam glikolisis sebagai hasil dari satu molekul glukosa yang menjalani proses ini adalah dua molekul, yang mudah diingat jika Anda mengaitkannya dengan jumlah molekul piruvat yang dibuat.
Selain itu, selama konversi gliseraldehida-3-fosfat menjadi 1,3-bisfosfogliserat, dua molekul NAD + direduksi menjadi dua molekul NADH, dengan yang terakhir berfungsi sebagai sumber energi tidak langsung karena mereka berpartisipasi dalam reaksi antara proses lain, respirasi aerobik.
Singkatnya, hasil glikolisis bersih karenanya 2 ATP, 2 piruvat, dan 2 NADH. Ini hampir satu per dua puluh jumlah ATP yang diproduksi dalam respirasi aerobik, tetapi karena prokariota pada umumnya jauh lebih kecil dan kurang kompleks daripada eukariota, dengan tuntutan metabolisme yang lebih kecil untuk mencocokkan, mereka dapat bertahan meskipun ini kurang dari Skema -alum.
(Cara lain untuk melihat ini, tentu saja, adalah bahwa kurangnya respirasi aerobik pada bakteri membuat mereka tidak berevolusi menjadi makhluk yang lebih besar dan lebih beragam, yang penting.)
Nasib Produk Glikolisis
Pada prokariota, setelah jalur glikolisis selesai, organisme telah memainkan hampir setiap kartu metabolisme yang dimilikinya. Piruvat dapat dimetabolisme lebih lanjut menjadi laktat fermentasi, atau 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 serangkaian langkah pertama dalam respirasi aerobik: siklus Krebs, juga disebut siklus asam tricarboxylic (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 siklus delapan langkah ini adalah untuk menghasilkan lebih banyak pembawa elektron berenergi tinggi untuk reaksi selanjutnya - 3 NADH, satu FADH2 (mengurangi flavin adenin dinukleotida) dan satu GTP (guanosin trifosfat).
Ketika ini memasuki rantai transpor elektron pada membran mitokondria, sebuah proses yang disebut fosforilasi oksidatif menggeser elektron dari pembawa berenergi tinggi ini ke molekul oksigen, dengan hasil akhirnya adalah produksi 36 (atau mungkin 38) molekul ATP per molekul glukosa " ke hulu."
Efisiensi dan hasil yang jauh lebih besar dari metabolisme aerobik pada dasarnya menjelaskan semua perbedaan mendasar saat ini antara prokariota dan eukariota, dengan yang sebelumnya, dan diyakini telah memunculkan, ke yang terakhir.