Glikolisis

Glikolisis adalah jalur sitosolik sentral yang memecah satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat, menghasilkan sedikit ATP bersih dan NADH tereduksi dalam prosesnya. Proses ini hampir universal di antara sel-sel hidup, beroperasi dengan atau tanpa oksigen, dan memasukkan produk pemecahan glukosa ke dalam respirasi aerobik dan fermentasi.

Definition

Glikolisis adalah konversi enzimatik sepuluh langkah sitosolik dari satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat, dengan perolehan bersih dua ATP melalui fosforilasi tingkat substrat dan reduksi dua NAD+ menjadi NADH.

Scope

Entri ini mencakup urutan sepuluh reaksi dari glukosa menjadi piruvat, pembagiannya menjadi fase investasi energi dan fase pembayaran energi, regulasinya pada langkah-langkah ireversibel utama, dan nasib piruvat dalam kondisi aerobik dan anaerobik. Entri ini memperlakukan glikolisis sebagai topik metabolik dalam biokimia, bukan sebagai panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana glukosa diubah menjadi piruvat, dan langkah mana yang mengonsumsi serta menghasilkan ATP?
• Bagaimana glikolisis menghasilkan ATP tanpa oksigen?
• Apa yang mengontrol laju fluks glikolitik?
• Apa yang terjadi pada piruvat dan NADH dalam kondisi aerobik versus anaerobik?

Key concepts

• Fase investasi energi dan pembayaran energi
• Fosforilasi tingkat substrat
• Hasil bersih dua ATP dan dua NADH per glukosa
• Piruvat sebagai produk akhir
• Regulasi pada heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase
• Fosfofruktokinase sebagai langkah komitmen dan pembatas laju
• Regenerasi NAD+ dan kaitannya dengan fermentasi

Mechanisms

Glikolisis berlangsung dalam dua tahap. Pada fase investasi energi, glukosa difosforilasi dan diatur ulang, mengonsumsi dua ATP, dan intermediat enam karbon dibelah menjadi dua gula tiga karbon yang dapat saling diubah. Pada fase pembayaran energi, setiap unit tiga karbon dioksidasi, mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan mengalami fosforilasi tingkat substrat yang menghasilkan ATP, memberikan perolehan bersih dua ATP per glukosa. Jalur ini dikendalikan terutama pada tiga reaksi ireversibel yang dikatalisis oleh heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase, dengan fosfofruktokinase berfungsi sebagai langkah regulasi dan komitmen utama. Karena glikolisis itu sendiri tidak memerlukan oksigen, NADH yang dihasilkannya harus direoksidasi — melalui transfer elektron ke mitokondria dalam kondisi aerobik, atau melalui reduksi piruvat selama fermentasi ketika oksigen langka.

Clinical relevance

Banyak tumor yang berkembang biak dengan cepat sangat bergantung pada glikolisis bahkan ketika oksigen tersedia, sebuah fenomena yang dikenal sebagai efek Warburg, yang telah menjadikan metabolisme glikolitik sebagai fokus biologi kanker. Defisiensi bawaan enzim glikolitik juga dapat mengganggu sel, seperti sel darah merah, yang bergantung pada glikolisis untuk ATP. Entri ini menjelaskan biokimia dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis atau pengobatan individu.

History

Jalur glikolitik direkonstruksi pada paruh pertama abad kedua puluh melalui karya beberapa peneliti, dan umumnya dinamakan jalur Embden-Meyerhof-Parnas sesuai nama kontributor utamanya. Studi Otto Warburg tentang metabolisme glukosa dalam sel tumor menarik perhatian yang berkelanjutan terhadap glikolisis sebagai jalur yang relevan secara klinis, sebuah minat yang dihidupkan kembali oleh penelitian metabolisme kanker modern.

Debates

Mengapa sel yang berproliferasi lebih menyukai glikolisis bahkan dengan adanya oksigen?

Efek Warburg — glikolisis aerobik pada tumor — telah lama membingungkan karena tampaknya boros energi; penjelasan saat ini menekankan bahwa fluks glikolitik yang tinggi memasok prekursor biosintetik dan intermediat redoks yang diperlukan untuk proliferasi cepat daripada memaksimalkan hasil ATP.

Key figures

• Otto Warburg
• Gustav Embden
• Otto Meyerhof
• Jakub Parnas

Seminal works

• warburg-1956
• vander-heiden-2009

Frequently asked questions

Berapa banyak ATP yang dihasilkan glikolisis per glukosa?

Glikolisis menghasilkan empat ATP tetapi mengonsumsi dua pada fase investasinya, untuk perolehan bersih dua ATP per glukosa, bersama dengan dua molekul NADH dan dua molekul piruvat.

Apakah glikolisis membutuhkan oksigen?

Tidak. Glikolisis itu sendiri tidak menggunakan oksigen; namun, NADH yang dihasilkannya harus direoksidasi, baik oleh respirasi mitokondria ketika oksigen ada atau oleh fermentasi ketika tidak ada.