Proses dan Tahapan Glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan glukosa menjadi dua molekul asam piruvat dengan menghasilkan dua ATP dan dua NADH. Glikolisis terjadi pada sel mikroorganisme, tumbuhan, dan hewan melalui 10 tahap reaksi. Proses ini terjadi di sitoplasma dengan bantuan 10 jenis enzim yang berbeda.

Glikolisis merupakan tahapan pertama dari respirasi aerob untuk memproses gula menjadi energi dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat). Respirasi aerob sendiri berlangsung dalam 4 tahapan yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transpor elektron.

ATP yang dihasilkan dalam glikolisis akan digunakan untuk berbagai proses yang membutuhkan energi, karena ATP merupakan molekul penyimpan energi. Sedangkan NADH nantinya akan menjalani proses transfer elektron untuk menghasilkan ATP. Sebuah molekul NADH dalam transfer elektron akan menghasilkan tiga molekul ATP.

Proses glikolisis

Alur langkah glikolisis adalah sebagai berikut.

1. Tahap pertama, glukosa akan diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim hexokinase. Tahap ini membutuhkan energi dari ATP (adenosin trifosfat). ATP yang telah melepaskan energi yang disimpannya akan berubah menjadi ADP.
2. Glukosa 6-fosfat akan diubah menjadi fruktosa 6-fosfat yang dikatalisis oleh enzim fosfohexosa isomerase.
3. Fruktosa 6-fosfat akan diubah menjadi fruktosa 1,6-bifosfat, reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfofruktokinase. Dalam reaksi ini dibutuhkan energi dari ATP.
4. Fruktosa 1,6-bifosfat (6 atom C) akan dipecah menjadi gliseraldehida 3-fosfat (3 atom C) dan dihidroksi aseton fosfat (3 atom C). Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim aldolase.
5. Satu molekul dihidroksi aseton fosfat yang terbentuk akan diubah menjadi gliseraldehida 3-fosfat oleh enzim triosa fosfat isomerase. Enzim tersebut bekerja bolak-balik, artinya dapat pula mengubah gliseraldehida 3-fosfat menjadi dihdroksi aseton fosfat.
6. Gliseraldehida 3-fosfat kemudian akan diubah menjadi 1,3-bifosfogliserat oleh enzim gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase. Pada reaksi ini akan terbentuk NADH.
7. Kemudian 1,3 bifosfogliserat akan diubah menjadi 3-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat kinase. Para reaaksi ini akan dilepaskan energi dalam bentuk ATP.
8. Kemudian 3-fosfogliserat akan diubah menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat mutase.
9. Kemudian 2-fosfogliserat akan diubah menjadi fosfoenol piruvat oleh enzim enolase.
10. Fosfoenolpiruvat akan diubah menjadi piruvat yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase. Dalam tahap ini juga dihasilkan energi dalam bentuk ATP.

Yang perlu diperhatikan adalah pada langkah ke-6 hingga ke-10. Langkah-langkah tersebut terjadi dua kali karena terbentuk dua gliseraldehida 3-fosfat dari pemecahan fruktosa 1,6-bifosfat. Oleh karena itu dua molekul gliseraldehida 3-fosfat masing-masing akan menjalani langkah 6 hingga 10 tersebut.

Hasil Akhir Glikolisis

Satu molekul asam piruvat yang dihasilkan memiliki total energi tersimpan kira-kira sebesar 546 kcal, sedangkan energi yang tersimpan dalam satu molekul glukosa sekitar 686 kcal. Sehingga energi yang tersimpan dalam dua molekul asam piruvat lebih besar daripada satu molekul glukosa sebagai bahan dasarnya.

Hasil akhir glikolisis adalah 2 molekul asam piruvat dengan 2 ATP dan 2 NADH.

Persamaan reaksi glikolisis

Molekul ATP yang terbentuk sebenarnya ada 4, namun 2 ATP telah digunakan untuk membayar hutang ATP yang telah dipakai pada tahap reaksi pertama dan ketiga. Dalam tahap awalnya, proses glikolisis membutuhkan dua ATP sebagai sumber energi. Namun dalam tahap selanjutnya, glikolisis akan menghasilkan ATP yang dapat digunakan untuk membayar hutang ATP yang telah digunakan di awal dan masih ada sisa ATP yang dapat digunakan untuk fungsi yang lain. Jadi dalam glikolisis, terjadi surplus ATP, lebih banyak ATP yang dihasilkan daripada yang digunakan dalam proses tersebut.

Perjalanan Asam Piruvat Selanjutnya

Dalam keadaan terdapat oksigen, asam piruvat akan masuk tahap dekarboksilasi oksidatif dan siklus krebs untuk membentuk energi lebih lanjut. Namun ketika tidak tersedia oksigen, piruvat akan menjalani proses fermentasi homolaktat atau fermentasi alkohol. Kedua jenis fermentasi tersebut merupakan proses menghasilkan energi tanpa kehadiran oksigen sehingga disebut respirasi anaerob.

Fermentasi homolaktat terjadi pada mikroorganisme dan hewan. Hasil akhir proses ini adalah asam laktat yang akan tertimbun dalam jaringan dan menyebabkan munculnya rasa lelah. Saat seorang berolahraga dengan keras, kebutuhan oksigennya tidak tercukupi dengan pernapasannya. Maka jaringan tidak dapat menjalani respirasi aerob sehingga yang terjadi adalah fermentasi homo laktat. Asam laktat yang tertimbun menyababkan otot terasa lelah saat berolahraga. Asam laktat akan diubah kembali menjadi glukosa di dalam hati namun memerlukan proses yang agak lambat.

Sedangkan fermentasi alkohol terjadi pada yeast, atau jamur bersel satu yang biasanya digunakan untuk membuat anggur. Yeast akan mengubah piruvat menjadi alkohol yang dilepaskan ke lingkungan yang dimanfaatkan oleh manusia untuk membuat minuman.

Berbagai Jalur Metabolisme Glukosa

Glukosa dalam sel dapat mengalami berbagai jalur metabolisme, baik disimpan, diubah menjadi energi, ataupun diubah menjadi molekul lain. Apabila terjadi kelebihan gula dalam darah, glukosa akan disimpan dalam otot atau hati dalam bentuk glikogen. Apabila sel-sel tubuh sedang aktif membelah, glukosa akan diubah menjadi gula pentosa yang penting dalam sintesis DNA dan RNA. Dan ketika tubuh membutuhkan energi, glukosa akan diproses untuk menghasilkan energi melalui tahapan glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transfer elektron. Tahapan-tahapan tersebut dapat terjadi apabila terdapat oksigen dalam jaringan sehingga prosesnya disebut respirasi aerob (menghasilkan energi dengan adanya oksigen).

Terakhir diedit : 7 Juli 2019