Mengenal Glikolisis: Jalur Kunci dalam Produksi ATP dalam Sel

Glikolisis berasal dari kata glukosa dan lisis (pemecahan), adalah serangkaian reaksi biokimia di mana glukosa dioksidasi menjadi molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme.

Dilansir dari Biology Online, glikolisis adalah jalur yang sangat penting dalam mengubah glukosa menjadi piruvat. Konversi ini diperlukan untuk memproduksi Adenosine triphosphate (ATP) atau energi siap pakai. Tanpanya, sel tidak dapat bertahan hidup. Glikolisis akan memecah molekul 6-karbon glukosa menjadi molekul 3-C yang disebut piruvat dalam serangkaian reaksi biokimia pengoksidasi yang kompleks. Glikolisis terjadi di dalam sitoplasma semua sel.

Pencernaan Karbohidrat

Karbohidrat (sakarida atau gula) yang kita makan sebagai sumber energi masuk ke dalam tubuh dalam bentuk senyawa kompleks, seperti disakarida (maltosa dan laktosa) dan polimer pati (amilosa dan amilopektin). Agar dapat digunakan oleh tubuh untuk menghasilkan energi, senyawa karbohidrat yang diserap dari dinding saluran pencernaan harus dipotong menjadi senyawa gula sederhana yang disebut monosakarida, seperti glukosa.

Pencernaan polimer karbohidrat dimulai di mulut. Di dalam mulut, terdapat enzim amilase yang dapat membantu memotong polimer karbohidrat menjadi struktur yang lebih sederhana. Selain itu, air liur di dalam mulut memiliki pH yang cukup asam untuk membantu pemotongan senyawa karbohidrat kompleks. Pada tahap selanjutnya, pencernaan karbohidrat kompleks berlanjut di daerah lambung. Enzim amilase yang masih ada akan segera berhenti bekerja karena pH lambung yang sangat asam. Selain karbohidrat, beberapa senyawa lain, seperti protein dan lemak, akan dicerna tubuh dengan bantuan enzim protease dan lipase. Setelah menjadi senyawa yang lebih sederhana, polimer karbohidrat kemudian masuk ke dalam usus pencernaan.

Di dalam usus, pemotongan karbohidrat dilakukan dengan bantuan enzim α-amilase. Enzim ini dihasilkan di pankreas dan memiliki aktivitas yang sama dengan enzim amilase yang ada di mulut. Secara garis besar, enzim ini akan memecah disakarida dan oligosakarida menjadi monosakarida. Enzim lain yang turut membantu pemecahan molekul kompleks karbohidrat di usus adalah maltase, sukrase, laktase, dan trehelase. Hasil dari pemotongan enzim-enzim ini adalah molekul karbohidrat sederhana (monosakarida), seperti glukosa. Senyawa ini kemudian diedarkan ke seluruh tubuh dan akan dikonversi menjadi asam lemak, asam amino, glikogen, dan lain-lain.

Di dalam tubuh, glukosa akan dioksidasi untuk menjadi senyawa lain sesuai dengan keperluan masing-masing sel, seperti asam laktat dan asam piruvat. Peristiwa oksidasi inilah yang umum dikenal dengan istilah glikolisis. Glikolisis terjadi di sitosol dan merupakan langkah awal dari proses produksi energi utama di dalam tubuh manusia dimana asam piruvat menjadi salah satu senyawa prekursor terpenting.

Proses glikolisis dapat terjadi dengan maupun tanpa oksigen. Jika terjadi dengan oksigen, maka disebut glikolisis aerobik. Jika tanpa adanya oksigen, maka disebut glikolisis anaerobik.

Jenis Glikolisis

Dari penjelasan di atas, glikolisis dapat dibedakan menjadi dua jenis. Berikut ini penjelasan yang dilansir dari laman Kemdikbud:

1. Glikolisis Aerob
   • Glikolisis aerob merupakan lintasan glikolisis dengan kondisi tersedianya oksigen. Dalam kondisi aerob, piruvat dapat diubah oleh piruvat dehidrogenase menjadi asetil koenzim A (Ko A) yang kemudian masuk ke dalam siklus asam sitrat.
2. Glikolisis Anaerob
   • Glikolisis anaerob merupakan lintasan glikolisis yang dapat bekerja dengan sedikit oksigen, atau bahkan sama sekali tanpa oksigen.

Dalam kondisi anaerob, piruvat direduksi oleh NADH2+, menjadi laktat oleh enzim laktat dehidrogenase (LDH). NAD dihasilkan oleh reaksi ini yang memungkinkan proses glikolisis dilanjutkan. Dalam kondisi anaerob, ragi dan organisme-organisme lain melakukan proses fermentasi alkohol yang mereduksi piruvat menggunakan NADH2+ menjadi asetaldehid dan kemudian menjadi etanol.

Fungsi Glikolisis

Dikutip dari an-nur.ac.id, fungsi utama glikolisis yaitu untuk memanen energi siap pakai (ATP) dan energi pereduksi (NADH). Berikut ini sejumlah fungsi selengkapnya:

1. Memproduksi energi siap pakai yang dapat langsung digunakan untuk berbagai proses biologis, misalnya kontraksi otot, transpor aktif, biosintesis, dan sebagainya.
2. Memproduksi energi pereduksi (NADH) yang dapat digunakan untuk sintesis biomolekul, produksi ATP di transpor elektron, dan sebagainya.
3. Glikolisis dapat menghasilkan asam piruvat yang bisa dipecah lagi untuk memanen energi yang masih tersimpan dalam ikatan-ikatan kimia senyawa ini.
4. Menghasilkan prekursor sejumlah jalur metabolisme dan biosintesis molekul-molekul yang dibutuhkan oleh sel mikroorganisme.
5. Glikolisis memungkinkan sel untuk beradaptasi dengan situasi lingkungan yang berubah-ubah, seperti ketersediaan oksigen, sumber karbon, dan sebagainya.

Proses Glikolisis

Proses glikolisis dibagi menjadi dua fase. Dilansir dari LibreTexts Biology, fase pertama adalah investasi energi, kemudian yang kedua adalah fase memanen energi.

1. Fase Investasi Energi, pada fase ini, ada lima proses yang dilalui, yaitu:
   • Fase Memanen Energi atau melepas pelepasan energi ini juga terjadi lima proses, yaitu:Pada proses ini, sebagian gula dioksidasi. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase. Enzim ini mengkatalisis reaksi multi-langkah antara tiga substrat, gliseraldehida-3-fosfat, kofaktor NAD +, dan fosfat anorganik (Pi) dan menghasilkan tiga produk, yaitu 1,3-bifosfogliserat, NADH, dan H+.
   • Proses ketujuh ini dikatalisis oleh fosfogliserat kinase, 1,3-bifosfogliserat memindahkan fosfat ke ADP, membentuk satu molekul ATP dan satu molekul 3-fosfogliserat.Gugus fosfat yang tersisa dalam 3-fosfogliserat berpindah dari karbon ketiga ke karbon kedua, menghasilkan 2-fosfogliserat (isomer dari 3-fosfogliserat).
   • Enolase menyebabkan 2-fosfogliserat kehilangan air dari strukturnya. Ini adalah reaksi dehidrasi, menghasilkan pembentukan ikatan rangkap yang meningkatkan energi potensial pada ikatan fosfat yang tersisa dan menghasilkan fosfoenolpiruvat (PEP).
   • Proses terakhir glikolisis adalah dikatalisis oleh enzim piruvat kinase. Mengubah PEP menjadi piruvat, secara bersamaan mengubah ADP menjadi ATP.
2. Enzim heksokinase mengkatalisis fosforilasi glukosa, di mana glukosa dan ATP merupakan substrat untuk reaksi, menghasilkan molekul glukosa-6-fosfat dan Adenosin Difosfat (ADP) sebagai produk.
3. Isomerase mengkatalisis konversi glukosa-6-fosfat menjadi salah satu isomernya, yaitu fruktosa-6-fosfat. Terjadi fosforilasi yang mengubah fruktosa-6-fosfat yang dikatalisis oleh enzim fosfofruktokinase menjadi fruktosa-1,6- bifosfat.
4. Enzim fruktosa-bifosfat aldolase membelah 1,6-bifosfat menjadi dua isomer tiga karbon: dihidroksiaseton-fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat.
5. Isomerase mengubah dihidroksiaseton-fosfat menjadi isomernya, yaitu gliseraldehid-3-fosfat.
6. Kini 6 karbon glukosa sudah diubah menjadi dua molekul 3-karbon terfosforilasi G3P.

Itulah tadi penjelasan lengkap mengenai glikolisis, mulai dari pengertian, jenis, fungsi, dan prosesnya.

Referensi

1. Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter (2002). Molecular Biology of the Cell – Fig. 2-71. An outline of glycolysis (edisi ke-4). Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1. Diakses tanggal 5 Februari 2024.
2. Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter (2002). Molecular Biology of the Cell – Panel 2-8 Details of the 10 Steps of Glycolysis (edisi ke-4). Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1. Diakses tanggal 5 Februari 2024.
3.  Overview of Citric Acid Cycle. Elmhurst College; Charles E. Ophardt. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2015-03-29. Diakses tanggal 5 Februari 2024.