Glikolisis: Pemanenan Energi Dalam Sel

Our Score
Apakah artikel ini memuaskan?
[Total: 2 Average: 5]

Tahapan Reaksi Glikolisis

Glikolisis adalah jalur konversi energi utama bagi sel, baik sel prokariot dan eukariot. Pada sel eukariot, glikolisis terletak di sitoplasma sel (sitosol). Proses ini terdiri dari tiga reaksi utama (Gambar 1). Pada langkah pertama, terjadi konversi glukosa menjadi fruktosa 1,6-bifosfat yang terdiri dari tiga reaksi: fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6-fosfat yang membutuhkan satu molekul ATP serta dikatalis oleh enzim heksokinase, isomerasi molekul Glu-6-fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat oleh phospo-glucose isomerase dan fosforilasi kedua menggunakan satu molekul ATP hingga dihasilkan molekul fruktosa 1,6-bifosfat oleh fosfofruktokinase. Tujuan utama dari proses inisiasi tersebut adalah untuk memerangkap glukosa dalam sel untuk dipecah lagi menjadi dua molekul berkarbon tiga yang dibutuhkan untuk langkah kedua.

Proses Utama pada reaksi glikolisis
Gambar 1. Proses Utama pada reaksi glikolisis

langkah kedua dari glikolisis adalah reaksi pemecahan fruktosa 1,6-bifosfat menjadi dua gula beratom karbon tiga yakni gliseraldehid 3-fosfat (G3P) dan dihidroksiaseton fosfat. Dihidroksiaseton fosfat diubah menjadi G3P  yang siap untuk dikonversi pada tahap ketiga. Pada tahap ketiga, terjadi serangkaian reaksi yang menghasilkan dua molekul piruvat dan dua molekul ATP.

Mekanisme Kerja Heksokinase

Glukosa memasuki sel melalui transporter spesifik pada membran sel. Kemudian, molekul tersebut di fosforilasi menggunakan satu molekul ATP (adenosin trifosfat) oleh enzim heksokinase menjadi Glukosa 6-fosfat. tujuan utama dari proses fosforilasi glukosa tersebut adalah: (i) agar glukosa tidak terdifusi keluar sel karena muatannya menjadi negatif (ii) untuk memecah stabilitas glukosa agar memudahkan proses reaksi selanjutnya. Proses fosforilasi tersebut dilakukan dengan mentransfer gugus fosfat dari ATP pada gugus hidroksil atom C nomor enam glukosa oleh heksokinase (Gambar 2).

Proses fosforilasi glukosa oleh Heksokinase
Gambar 2. Proses fosforilasi glukosa oleh Heksokinase

Transfer gugus fosfat adalah reaksi biokimiawi dasar dan banyak didiskusikan secara mekanis dan detail struktural molekul yang terlibat.  Proses fosforilasi dikatalis oleh enzim kinase, enzim tersbut mentransfer gugus fosfor dari ATP pada molekul lain dan heksokinase adalah salah satu jenis enzim kinase yang spesifik pada transfer gugus fosfat pada molekul gula dengan enam karbon seperti glukosa dan manosa. Heksokinase, seperti enzim kinase lain membutuhkanMg2+ atau logam divalent lain seperti Mn2+ untuk mengikat molekul ATP.

Hasil pemetaan sinar X pada molekul heksokinase khamir mengungkap bahwa pengikatan glukosa oleh enzim tersebut mengubah konformasi heksokinase dengan cara yang sama pada pengubahan konformasi pada NMP kinase saat enzim tersebut mengikat substrat. Dari pemetaan sinar X tersebut juga menggambarkan molekul heksokinase yang terdiri dari dua sub-unit polipeptida. kedua subunit tersebut bergerak mendekat satu sama lain saat glukosa terikat pada sisi aktif enzim tersebut (gambar 3). Saat glukosa terikat, masing-masing sub-unit berotasi sebesar 12 derajat dan terjadi pergerakan pada bagian polipeptida penyangga sebesar 8 Å yang menyebabkan celah pada kedua subunit menyempit dan glukosa dikelilingi oleh molekul heksokinase tersebut.

pengikatan glukosa oleh heksokinase
Gambar 3. Pengikatan glukosa oleh heksokinase

Perubahan struktural heksokinase tersebut juga mengubah polaritas glukosa menjadi lebih non-polar, keadaan yang dibutuhkan untuk menerima gugus fosfat dari ATP. Kemudian, enzim heksokinase menggunakan H2O sebagai substrat dan menjadi lebih kaku. Molekul air tersebut digunakan untuk menyerang gugus γ phosphoryl pada ATP dan memecah ATP menjadi ADP serta molekul fosfat inorganik. Dengan kata lain, heksokinase rigid dapat berperan sebagai ATPase.

Isomerasi Fruktosa 6-fosfat dari Glukosa 6-fosfat

Tahap selanjutnya dari glikolisis adalah isomerasi glukosa 6-fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat. Glukosa memiliki sebuah gugus aldehid pada atom karbon nomor 1. Sedangkan pada fruktosa, pada atom karnon nomor dua terdapat gugus keto. Pada dasarnya, bila dilihat dari kedua perbedaan glukosa dan fruktosa tersebut, proses isomerasi ini adalah mengkonversi aldose menjadi ketose. Reaksi isomerasi ini dikatalis oleh bifosfogluko isomerase. Langkah pertama isomerasi tersebut dimulai dengan pembukaan rantai tertutup glukosa 6-fosfat dan mengubahnya menjadi fruktosa 6-fosfat (Gambar 4).

tahapan isomerasi glukosa 6-fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat
Gambar 4. Tahapan isomerasi glukosa 6-fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat

Setelah proses isomerasi selesai, terjadi fosforilasi kedua pada fruktosa 6-fosfat menjadi fruktosa 1,6-bisfosfat. Disebut bisfosfat karena dua gugus fosfat tadi terpisah. Reaksi tersebut dikatalis oleh enzim fosfofruktokinase.

Daftar Pustaka

Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 5th edition. New York: W H Freeman; 2002. Section 16.1, Glycolysis Is an Energy-Conversion Pathway in Many Organisms. Available from: zttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22593/

Leave a Comment