Struktur Jalur Glikolisis

Glikolisis (dari glycose, istilah yang lebih tua untuk glukosa +-lisis degradasi) adalah yang mengubah jalur metabolisme glukosa, C6H12O6, menjadi piruvat, CH3COCOO-+ H +. Energi bebas dilepaskan dalam proses ini digunakan untuk membentuk senyawa energi tinggi, ATP (adenosin trifosfat) dan NADH (dikurangi nikotinamid adenin dinukleotida).

Glikolisis adalah urutan tertentu yang melibatkan sepuluh sepuluh reaksi antara senyawa (salah satu langkah yang melibatkan dua zat antara). The intermediet memberikan entry point untuk glikolisis. Sebagai contoh, sebagian besar monosakarida, seperti fruktosa, glukosa, dan galaktosa, dapat dikonversi ke salah satu peralihan ini. The intermediet mungkin juga akan langsung berguna. Sebagai contoh, antara dihydroxyacetone fosfat adalah sumber yang mengkombinasikan gliserol dengan asam lemak untuk membentuk lemak. (Pathmanaban)

Glikolisis adalah dianggap sebagai pola dasar yang universal jalur metabolisme. Terjadi, dengan variasi, di hampir semua organisme, baik aerobik dan anaerobik. Lebar terjadinya glikolisis mengindikasikan bahwa ini merupakan salah satu yang dikenal paling kuno metabolisme.

Jenis yang paling umum glikolisis adalah Embden-Meyerhof-Parnus jalur, yang pertama kali ditemukan oleh Gustav Embden dan Otto Meyerhof dan Parnus. Glikolisis juga mengacu pada jalur-jalur lainnya, seperti jalur Entner-Doudoroff. Namun, diskusi di sini akan dibatasi pada jalur Embden-Meyerhof.

Gambaran

Keseluruhan reaksi glikolisis adalah:

D-[Glucose]				[Pyruvate]
	+ 2 [NAD]+ + 2 [ADP] + 2 [P]i		2		+ 2 [NADH] + 2 H+ + 2 [ATP] + 2 H2O

Penggunaan simbol dalam persamaan ini membuatnya tampak tidak seimbang berkenaan dengan atom oksigen, hidrogen atom dan biaya. Atom keseimbangan dijaga oleh dua fosfat (Pi) kelompok [3]:

• Masing-masing ada dalam bentuk fosfat hidrogen anion (HPO42-), disosiasi untuk berkontribusi 2 H + secara keseluruhan

• Masing-masing membebaskan atom oksigen ketika mengikat ke ADP (adenosin difosfat) molekul, menyumbang 2 O keseluruhan

Biaya diimbangi oleh perbedaan antara ADP dan ATP. Dalam lingkungan selular ketiga kelompok hidroksi ADP terdisosiasi menjadi-O-dan H +, memberikan ADP3-, dan ion ini cenderung berada dalam ikatan ionik dengan Mg2 +, memberikan ADPMg-. ATP berperilaku secara identik kecuali bahwa ia memiliki empat kelompok hidroksi, memberikan ATPMg2-. Ketika perbedaan ini bersama dengan biaya sebenarnya pada dua gugus fosfat dianggap bersama-sama, tuduhan bersih -4 di setiap sisi yang seimbang.

Untuk fermentations anaerobik sederhana, metabolisme dari satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat memiliki hasil bersih dua molekul ATP. Sebagian besar sel kemudian akan melakukan reaksi lebih lanjut untuk ‘membayar’ yang digunakan NAD + dan menghasilkan produk akhir dari etanol atau asam laktat. Banyak bakteri menggunakan senyawa anorganik sebagai akseptor hidrogen untuk meregenerasi NAD +.

Sel melakukan respirasi aerobik lebih mensintesis ATP, tetapi bukan sebagai bagian dari glikolisis. Ini reaksi aerobik lebih lanjut menggunakan piruvat dan NADH + H + dari glikolisis. Eukariotik respirasi aerobik tambahan menghasilkan kira-kira 34 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa, namun sebagian besar diproduksi oleh mekanisme yang sangat berbeda pada tingkat substrat fosforilasi dalam glikolisis.

Produksi energi yang lebih rendah, per glukosa, respirasi anaerob relatif terhadap respirasi aerobik, menghasilkan fluks yang lebih besar melalui jalur di bawah hipoksia (oksigen rendah) kondisi, kecuali alternatif sumber-oxidizable anaerobik substrat, seperti asam lemak, yang ditemukan.

Pada tahun 1860 Louis Pasteur menemukan bahwa mikroorganisme yang bertanggung jawab untuk fermentasi. Pada tahun 1897 Eduard Buchner menemukan bahwa ekstrak dari sel-sel tertentu dapat menyebabkan fermentasi. Pada tahun 1905 Arthur Harden dan William Young bertekad bahwa peka panas tinggi berat molekul-fraksi subselular (enzim) dan tidak peka panas rendah sitoplasma berat molekul-fraksi (ADP, ATP dan NAD + dan kofaktor lainnya) yang diperlukan bersama-sama untuk fermentasi untuk melanjutkan. Rincian jalur akhirnya ditentukan oleh 1940, dengan masukan utama dari Otto Meyerhof dan beberapa tahun kemudian oleh Luis Leloir. Kesulitan terbesar dalam menentukan seluk-beluk jalur itu karena seumur hidup yang sangat pendek dan kondisi mapan rendah konsentrasi pada peralihan dari glikolitik reaksi cepat.

Urutan Reaksi

Tahap persiapan

Lima langkah pertama dianggap sebagai persiapan (atau investasi) fase sejak mereka mengkonsumsi energi untuk mengubah glukosa menjadi dua tiga-karbon gula fosfat.

Langkah pertama dalam glikolisis adalah fosforilasi glukosa oleh sebuah keluarga enzim yang disebut hexokinases untuk membentuk glukosa 6-fosfat (G6P). Reaksi ini mengkonsumsi ATP, tetapi ia bertindak untuk menjaga konsentrasi glukosa rendah, terus-menerus mempromosikan transportasi glukosa ke dalam sel melalui membran plasma transporter. Selain itu, blok glukosa dari bocor keluar – kekurangan sel transporter untuk G6P. Glukosa mungkin alternatif dapat dari phosphorolysis atau hidrolisis pati intraselular atau glikogen.

D-Glucose (Glc)	Hexokinase (HK) a transferase		α-D-Glucose-6-phosphate (G6P)
	ATP	H+ + ADP

Pada hewan, sebuah isozyme dari heksokinase disebut glukokinase juga digunakan dalam hati, yang memiliki afinitas yang jauh lebih rendah untuk glukosa (Km di sekitar glycemia normal), dan berbeda dalam peraturan properti. Afinitas substrat yang berbeda dan peraturan alternatif enzim ini merupakan cerminan dari peran hati dalam menjaga kadar gula darah.

Kofaktor: Mg2 +

G6P kemudian disusun kembali menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P) oleh glukosa fosfat isomerase. Fruktosa juga dapat memasukkan jalur glikolitik oleh fosforilasi pada titik ini.

α-D-Glucose 6-phosphate (G6P)	Phosphoglucose isomerase an isomerase		β-D-Fructose 6-phosphate (F6P)

Perubahan dalam struktur adalah isomerization, di mana telah G6P dikonversikan ke F6P. Membutuhkan reaksi enzim, phosphohexose isomerase, untuk melanjutkan. Reaksi ini reversibel secara bebas di bawah kondisi sel normal. Namun, sering didorong ke depan karena konsentrasi rendah F6P, yang terus-menerus dikonsumsi selama langkah berikutnya glikolisis. Kondisi F6P tinggi konsentrasi reaksi ini mudah berjalan terbalik. Fenomena ini dapat dijelaskan melalui Prinsip Le Chatelier.

Pengeluaran energi ATP lain dalam langkah ini adalah dibenarkan dalam 2 cara: The glikolitik proses (sampai dengan langkah ini) sekarang ireversibel, dan energi disediakan mendestabilkan molekul. Karena reaksi dikatalisis oleh fosfofruktokinase 1 (PFK-1) adalah penuh semangat sangat menguntungkan, pada dasarnya tidak dapat diubah, dan jalur yang berbeda harus digunakan untuk melakukan konversi selama glukoneogenesis sebaliknya. Hal ini membuat reaksi titik regulasi kunci (lihat di bawah). Ini juga merupakan langkah rate limiting.

β-D-Fructose 6-phosphate (F6P)	phosphofructokinase (PFK-1) a transferase		β-D-Fructose 1,6-bisphosphate (F1,6BP)
	ATP	H+ + ADP

Reaksi yang sama juga dapat dikatalisis oleh pyrophosphate tergantung fosfofruktokinase (PFP atau PPI-PFK), yang ditemukan di sebagian besar tumbuhan, beberapa bakteri, archea dan protista tetapi tidak pada hewan. Enzim ini menggunakan pyrophosphate (PPI) sebagai donor fosfat, bukan ATP. Ini merupakan reaksi reversibel, meningkatkan fleksibilitas glikolitik metabolisme. Sebuah jarang ADP-PFK tergantung varian enzim telah diidentifikasi dalam archaean spesies.

Kofaktor: Mg2 +

Mendestabilisasi molekul dalam reaksi sebelumnya memungkinkan cincin heksosa untuk dibagi oleh aldolase menjadi dua triose gula, dihydroxyacetone fosfat, keton, dan gliseraldehida 3-fosfat, aldehida. Ada dua kelas aldolases: kelas I aldolases, hadir pada hewan dan tumbuhan, dan kelas II yang hadir dalam aldolases jamur dan bakteri; kedua kelas menggunakan berbagai mekanisme yang ketosa berlayar padanya cincin.

β-D-Fructose 1,6-bisphosphate (F1,6BP)	fructose bisphosphate aldolase (ALDO) a lyase		D-glyceraldehyde 3-phosphate (GADP)		dihydroxyacetone phosphate (DHAP)
				+

Cepat Triosephosphate isomerase fosfat dengan interconverts dihydroxyacetone gliseraldehida 3-fosfat (GADP) yang keluar lebih jauh ke dalam glikolisis. Hal ini menguntungkan, karena mengarahkan dihydroxyacetone fosfat ke jalur yang sama seperti gliseraldehida 3-fosfat, menyederhanakan peraturan.

Dihydroxyacetone phosphate (DHAP)	triosephosphate isomerase (TPI) an isomerase		D-glyceraldehyde 3-phosphate (GADP)

Pay-off fase

Paruh kedua glikolisis dikenal sebagai fase off bayar, ditandai dengan keuntungan bersih dari molekul yang kaya energi ATP dan NADH. Sejak glukosa mengarah pada dua triose gula dalam tahap persiapan, masing-masing reaksi dalam fase membayar-off terjadi dua kali per glukosa molekul. Ini menghasilkan 2 molekul NADH dan 4 ATP molekul, mengarah ke keuntungan bersih dari 2 molekul NADH dan 2 molekul ATP dari jalur glikolitik per glukosa.

Para triose gula adalah dehydrogenated dan anorganik fosfat ditambahkan kepada mereka, membentuk 1,3-bisphosphoglycerate.

Hidrogen digunakan untuk mengurangi dua molekul NAD +, pembawa hidrogen, untuk memberikan NADH + H + untuk setiap triose.

glyceraldehyde 3-phosphate (GADP)	glyceraldehyde phosphate dehydrogenase (GAPDH) an oxidoreductase		D-1,3-bisphosphoglycerate (1,3BPG)
	NAD+ + Pi	NADH + H+

Atom hidrogen keseimbangan dan keseimbangan muatan keduanya dipertahankan karena fosfat (Pi) kelompok benar-benar ada dalam bentuk anion fosfat hidrogen (HPO42-) yang berdisosiasi untuk memberikan kontribusi tambahan ion H + dan memberikan tuduhan -3 bersih pada kedua belah pihak.

Langkah ini adalah transfer enzim gugus fosfat dari 1,3-bisphosphoglycerate ke ADP oleh phosphoglycerate kinase, membentuk ATP dan 3-phosphoglycerate. Pada langkah ini, glikolisis telah mencapai titik impas: 2 molekul ATP dikonsumsi, dan 2 molekul baru kini telah disintesis. Langkah ini, salah satu dari dua tingkat fosforilasi substrat-langkah, memerlukan ADP; demikian, ketika sel telah banyak ATP (dan sedikit ADP), reaksi ini tidak terjadi. ATP meluruh karena relatif cepat jika tidak dimetabolisme, ini peraturan penting titik di jalur glikolitik.

1,3-bisphosphoglycerate (1,3-BPG)	phosphoglycerate kinase (PGK) a transferase		3-phosphoglycerate (3-P-G)
	ADP	ATP
	phosphoglycerate kinase (PGK)

ADP benar-benar ada sebagai ADPMg-dan ATP sebagai ATPMg2-, menyeimbangkan -5 pungutan di kedua belah pihak.

Kofaktor: Mg2 +

Mutase sekarang Phosphoglycerate bentuk 2-phosphoglycerate.

3-phosphoglycerate (3PG)	phosphoglycerate mutase (PGM) a mutase		2-phosphoglycerate (2PG)

Enolase berikutnya phosphoenolpyruvate bentuk dari 2-phosphoglycerate.

Kofaktor: 2 Mg2 +: satu “konformasi” ion untuk berkoordinasi dengan kelompok karboksilat substrat, dan satu “katalis” ion yang berpartisipasi dalam dehidrasi.

2-phosphoglycerate (2PG)	enolase (ENO) a lyase		phosphoenolpyruvate (PEP)
		H2O
	enolase (ENO)

Sebuah akhir fosforilasi tingkat substrat sekarang membentuk molekul molekul piruvat dan ATP melalui enzim piruvat kinase. Ini berfungsi sebagai peraturan tambahan langkah, mirip dengan langkah kinase phosphoglycerate.

Kofaktor: Mg2 +

phosphoenolpyruvate (PEP)	pyruvate kinase (PK) a transferase		pyruvate (Pyr)
	ADP + H+	ATP

Regulasi

Glikolisis diatur dengan memperlambat atau mempercepat langkah-langkah tertentu dalam jalur glikolisis. Hal ini dicapai dengan menghambat atau mengaktifkan enzim yang terlibat. Langkah-langkah yang diatur dapat ditentukan dengan menghitung perubahan energi bebas, ΔG, untuk setiap langkah. Jika langkah produk dan reaktan dalam kesetimbangan, maka langkah diasumsikan tidak dapat diatur. Karena perubahan energi bebas adalah nol untuk sistem pada kesetimbangan, setiap langkah dengan perubahan energi bebas mendekati nol tidak sedang diatur. Jika langkah yang sedang diatur, maka langkah itu tidak menghasilkan konversi Enzim adalah reaktan menjadi produk secepat itu bisa, mengakibatkan tumpukan reaktan, yang akan dikonversikan ke produk jika enzim beroperasi lebih cepat. Karena reaksi ini thermodynamically menguntungkan, perubahan energi bebas untuk langkah akan negatif. Sebuah langkah dengan perubahan negatif besar energi bebas diasumsikan diatur.

Perubahan energi bebas

Perubahan energi bebas, ΔG, untuk setiap langkah dalam jalur glikolisis dapat dihitung menggunakan ΔG = ΔG ° ‘+ RTln Q, di mana Q adalah reaksi hasil bagi. Ini membutuhkan pengetahuan yang konsentrasi metabolit. Semua nilai-nilai ini tersedia untuk eritrosit, dengan pengecualian konsentrasi NAD + dan NADH. Rasio NAD + menjadi NADH adalah sekitar 1, yang mengakibatkan konsentrasi ini membatalkan dalam reaksi hasil bagi. (Sejak NAD + dan NADH terjadi pada sisi berlawanan reaksi, satu akan di pembilang dan yang lain dalam penyebut.)

Menggunakan konsentrasi diukur setiap langkah, dan standar perubahan energi bebas, yang sebenarnya perubahan energi bebas dapat dihitung.

Concentrations of metabolites in erythrocytes^[6]

Compound	Concentration / mM
glucose	5.0
glucose-6-phosphate	0.083
fructose-6-phosphate	0.014
fructose-1,6-bisphosphate	0.031
dihydroxyacetone phosphate	0.14
glyceraldehyde-3-phosphate	0.019
1,3-bisphosphoglycerate	0.001
2,3-bisphosphoglycerate	4.0
3-phosphoglycerate	0.12
2-phosphoglycerate	0.03
phosphoenolpyruvate	0.023
pyruvate	0.051
ATP	1.85
ADP	0.14
Pi	1.0
The change in free energy for each step of glycolysis estimated from the concentration of metabolites in a erythrocyte.

Change in free energy for each step of glycolysi^s

Step	Reaction	ΔG°’ / (kJ/mol)	ΔG / (kJ/mol)
1	glucose + ATP4- → glucose-6-phosphate2- + ADP3- + H+	-16.7	-34
2	glucose-6-phosphate2- → fructose-6-phosphate2-	1.67	-2.9
3	fructose-6-phosphate2- + ATP4- → fructose-1,6-bisphosphate4- + ADP3- + H+	-14.2	-19
4	fructose-1,6-bisphosphate4- → dihydroxyacetone phosphate2- + glyceraldehyde-3-phosphate2-	23.9	-0.23
5	dihydroxyacetone phosphate2- → glyceraldehyde-3-phosphate2-	7.56	2.4
6	glyceraldehyde-3-phosphate2- + Pi2- + NAD+ → 1,3-bisphosphoglycerate4- + NADH + H+	6.30	-1.29
7	1,3-bisphosphoglycerate4- + ADP3- → 3-phosphoglycerate3- + ATP4-	-18.9	0.09
8	3-phosphoglycerate3- → 2-phosphoglycerate3-	4.4	0.83
9	2-phosphoglycerate3- → phosphoenolpyruvate3- + H2O	1.8	1.1
10	phosphoenolpyruvate3- + ADP3- + H+ → pyruvate- + ATP4-	-31.7	-23.0

Dari mengukur konsentrasi metabolit fisiologis dalam eritrosit tampak bahwa sekitar tujuh langkah dalam glikolisis berada dalam kesetimbangan untuk tipe sel. Tiga dari langkah-langkah-yang dengan besar perubahan energi bebas negatif-tidak berada dalam kesetimbangan dan disebut sebagai ireversibel; langkah-langkah seperti itu sering tunduk pada peraturan.

Langkah 5 pada gambar akan ditampilkan di belakang langkah-langkah lain, karena langkah itu merupakan reaksi samping yang dapat menurunkan atau meningkatkan konsentrasi menengah, gliseraldehida-3-fosfat. Senyawa yang dikonversikan ke dihydroxyacetone fosfat oleh enzim, triose fosfat isomerase, yang merupakan enzim catalytically sempurna; laju begitu cepat sehingga reaksi dapat diasumsikan dalam kesetimbangan. Fakta bahwa ΔG tidak nol menunjukkan bahwa konsentrasi yang sebenarnya dalam eritrosit tidak akurat diketahui.

Biokimia logika

dia adanya lebih dari satu titik peraturan menunjukkan bahwa peralihan antara titik-titik masuk dan keluar jalur glikolisis oleh proses lain. Sebagai contoh, dalam langkah diatur pertama, heksokinase mengkonversi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat. Daripada terus melalui jalur glikolisis, perantara ini dapat diubah menjadi molekul glukosa penyimpanan, seperti glikogen atau pati. Reaksi sebaliknya, meruntuhkan, misalnya, glikogen, terutama menghasilkan glukosa-6-fosfat; sangat sedikit glukosa bebas terbentuk dalam reaksi. Glukosa-6-fosfat yang dihasilkan dapat memasukkan glikolisis setelah titik kontrol pertama.

Diatur kedua langkah (langkah ketiga glikolisis) fosfofruktokinase mengkonversi fruktosa-6-fosfat menjadi fruktosa-1 ,6-bisphosphate, yang kemudian diubah menjadi gliseraldehida-3-fosfat dan dihydroxyacetone fosfat. Dihydroxyacetone fosfat yang dapat dihilangkan dari glikolisis oleh konversi menjadi gliserol-3-fosfat, yang dapat digunakan untuk membentuk trigliserida. Sebaliknya, trigliserida dapat dibagi menjadi asam lemak dan gliserol; yang terakhir, pada gilirannya, dapat dikonversi ke dihydroxyacetone fosfat, yang dapat masuk glikolisis setelah titik kontrol kedua.

Regulasi

Ketiga enzim diatur heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase.

Fluks melalui jalur glikolitik disesuaikan dalam menanggapi kondisi baik di dalam maupun di luar sel. Laju di hati diatur untuk memenuhi kebutuhan selular utama: (1) produksi ATP, (2) penyediaan biosintetik blok bangunan untuk reaksi, dan (3) untuk menurunkan glukosa darah, salah satu fungsi utama hati. Ketika gula darah turun, glikolisis dihentikan di hati untuk memungkinkan proses kebalikannya, glukoneogenesis. Dalam glikolisis, reaksi dikatalisis oleh heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase secara efektif ireversibel pada kebanyakan organisme. Dalam jalur metabolisme, seperti situs berpotensi enzim kontrol, dan ketiganya enzim melayani tujuan ini dalam glikolisis.

Hexokinase

Pada hewan, peraturan kadar glukosa darah oleh hati adalah bagian vital dari homeostasis. Dalam sel hati, ekstra G6P (glukosa-6-fosfat) dapat dikonversi menjadi G1P untuk konversi glikogen, atau itu alternatif dikonversi oleh glikolisis menjadi asetil-KoA dan kemudian sitrat. Kelebihan citrate diekspor ke sitosol, dimana ATP sitrat lyase akan diperbarui asetil-KoA dan OAA. Asetil-KoA yang kemudian digunakan untuk sintesis asam lemak dan kolesterol sintesis, dua cara penting pemanfaatan kelebihan glukosa bila konsentrasi yang tinggi dalam darah. Hati mengandung heksokinase dan glukokinase; catalyses yang terakhir fosforilasi glukosa untuk G6P dan tidak dihambat oleh G6P. Jadi memungkinkan glukosa untuk dikonversi menjadi glikogen, asam lemak, dan kolesterol bahkan ketika kegiatan heksokinase rendah. Hal ini penting ketika kadar glukosa darah tinggi. Selama hipoglikemia, yang glikogen dapat diubah kembali ke G6P dan kemudian dikonversi menjadi glukosa oleh enzim spesifik hati-glukosa 6-fosfatase. Reaksi balik ini adalah peran penting sel hati untuk menjaga tingkat gula darah selama puasa. Ini penting untuk fungsi otak, karena otak menggunakan glukosa sebagai sumber energi dalam sebagian besar kondisi.

Phosphofructokinase

Fosfofruktokinase adalah titik kontrol penting dalam jalur glikolitik, karena merupakan salah satu langkah ireversibel dan memiliki alosterik kunci efektor, AMP dan fruktosa 2,6-bisphosphate (F2, 6BP).

Fruktosa 2,6-bisphosphate (F2, 6BP) adalah penggerak yang sangat ampuh fosfofruktokinase (PFK-1) yang disintesis ketika F6P difosforilasi oleh fosfofruktokinase kedua (PFK2). Dalam hati, ketika gula darah rendah dan glukagon mengangkat cAMP, PFK2 difosforilasi oleh protein kinase A. inactivates PFK2 fosforilasi, dan domain lain protein ini akan menjadi aktif sebagai fruktosa 2,6-bisphosphatase, yang mengubah F2, 6BP kembali ke F6P . Baik glukagon dan epinefrin menyebabkan tingginya kadar cAMP dalam hati. Hasil dari tingkat yang lebih rendah hati fruktosa-2 ,6-bisphosphate penurunan dalam kegiatan fosfofruktokinase dan peningkatan kegiatan fruktosa 1,6-bisphosphatase, sehingga glukoneogenesis (dasarnya “glikolisis secara terbalik”) lebih disukai. Hal ini konsisten dengan peranan hati dalam situasi seperti itu, karena tanggapan dari hati hormon ini adalah untuk melepaskan glukosa ke dalam darah.

ATP bersaing dengan AMP untuk efektor alosterik situs di PFK enzim. Konsentrasi ATP di dalam sel lebih tinggi daripada AMP, biasanya 100-kali lipat lebih tinggi, tetapi konsentrasi ATP tidak berubah lebih dari sekitar 10% di bawah kondisi fisiologis, sedangkan 10% penurunan hasil ATP dalam sebuah 6-kali lipat di AMP. Dengan demikian, relevansi ATP sebagai efektor alosterik dipertanyakan. Peningkatan AMP adalah sebuah konsekuensi dari penurunan biaya energi dalam sel.

Citrate menghambat fosfofruktokinase saat diuji in vitro dengan meningkatkan efek penghambatan ATP. Namun, diragukan bahwa ini adalah efek yang berarti in vivo, karena dalam sitosol sitrat terutama dimanfaatkan untuk konversi menjadi asetil-KoA untuk asam lemak dan kolesterol sintesis.

Pyruvate kinase

Enzim ini mengkatalisis langkah terakhir glikolisis, di mana piruvat dan ATP terbentuk. Peraturan enzim ini dibahas dalam topik utama, piruvat kinase.

Post-proses glikolisis

Proses keseluruhan glikolisis adalah:

glukosa + 2 NAD + + 2 ADP + 2 Pi → 2 piruvat + 2 NADH + 2 H + + 2 ATP + 2 H2O

Jika glikolisis adalah untuk terus tanpa batas waktu, seluruh NAD + akan digunakan, dan glikolisis akan berhenti. Untuk memungkinkan glikolisis untuk melanjutkan, organisme harus dapat mengoksidasi NADH kembali ke NAD +.

Respirasi anaerobik

Salah satu metode untuk melakukan ini adalah dengan hanya memiliki piruvat melakukan oksidasi; dalam proses ini, piruvat diubah menjadi laktat (basa konjugat asam laktat) dalam proses yang disebut fermentasi asam laktat:

piruvat + NADH + H + → laktat + NAD +

Proses ini terjadi pada bakteri yang terlibat dalam pembuatan yogurt (asam laktat menyebabkan susu menjadi dadih). Proses ini juga terjadi pada hewan di bawah hipoksia (atau sebagian-anaerobik) kondisi, ditemukan, misalnya, dalam terlalu banyak bekerja otot yang kekurangan oksigen, atau di infarcted sel-sel otot jantung. Dalam banyak jaringan, ini adalah terakhir selular untuk energi; sebagian besar jaringan hewan tidak dapat mempertahankan respirasi anaerobik untuk jangka waktu panjang.

Beberapa organisme, seperti ragi, mengkonversi NADH kembali ke NAD + dalam proses yang disebut fermentasi etanol. Dalam proses ini, pertama piruvat dikonversikan menjadi asetaldehida dan karbon dioksida, kemudian ke etanol.

Asam laktat fermentasi dan etanol fermentasi dapat terjadi tanpa adanya oksigen. Fermentasi anaerobik ini memungkinkan banyak organisme bersel tunggal menggunakan glikolisis sebagai satu-satunya sumber energi.

Dalam dua contoh di atas fermentasi, NADH dioksidasi dengan mentransfer dua elektron untuk piruvat. Namun, bakteri anaerob menggunakan berbagai senyawa sebagai akseptor elektron terminal pada respirasi sel: senyawa nitrogen, seperti nitrat dan nitrit; senyawa belerang, seperti sulfat, sulfida, sulfur dioksida, dan unsur belerang; karbon dioksida; senyawa besi; senyawa mangan; kobalt senyawa dan senyawa uranium.

Respirasi aerobik

Dalam organisme aerobik, mekanisme yang rumit telah berevolusi untuk menggunakan oksigen di udara sebagai akseptor elektron terakhir dari respirasi.

* Pertama, piruvat diubah menjadi asetil-KoA dan CO2 dalam mitokondria dalam proses yang disebut piruvat dekarboksilasi.
* Kedua, asetil-CoA memasuki siklus asam sitrat, di mana sepenuhnya teroksidasi menjadi karbon dioksida dan air, menghasilkan lebih banyak NADH.
* Ketiga, NADH dioksidasi untuk NAD + oleh rantai transpor elektron, dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron terakhir. Proses ini menciptakan sebuah “gradien ion hidrogen” melintasi membran dalam mitokondria.
* Keempat, gradien proton yang digunakan untuk menghasilkan sejumlah besar ATP dalam proses yang disebut oksidatif fosforilasi.

Zat antara jalur-jalur lain

Artikel ini memusatkan perhatian pada peran katabolik glikolisis berkenaan dengan potensi mengubah energi kimia ke energi kimia yang dapat digunakan selama oksidasi glukosa untuk piruvat. Namun, banyak dari metabolit di jalur glikolitik juga digunakan oleh jalur anabolik, dan, sebagai akibatnya, fluks melalui jalur sangat penting untuk mempertahankan persediaan karbon kerangka untuk biosintesis.

Selain itu, tidak semua karbon memasuki jalur daun piruvat dan dapat diambil pada tahap-tahap awal untuk menyediakan senyawa karbon jalur-jalur lainnya.

Jalur metabolik ini semua sangat bergantung pada glikolisis sebagai sumber metabolit:

* Glukoneogenesis
* Lipid metabolisme
* Pentosa jalur fosfat
* Siklus asam sitrat, yang pada gilirannya mengarah pada:

* Sintesis asam amino
* Nukleotida sintesis
* Tetrapyrrole sintesis

Dari sudut pandang metabolisme anabolik, yang NADH memiliki peran untuk mendorong reaksi sintetis, melakukannya secara langsung atau tidak langsung mengurangi genangan NADP + dalam sel untuk NADPH, yang merupakan agen pereduksi penting lainnya untuk biosintetik dalam sel.

Glikolisis dalam penyakit

Penyakit genetika

Glikolitik mutasi umumnya jarang karena pentingnya jalur metabolisme, ini berarti bahwa sebagian besar hasil mutasi yang terjadi dalam ketidakmampuan untuk sel untuk bernafas, dan karena itu menyebabkan kematian sel pada tahap awal. Namun beberapa mutasi terlihat.

Kanker

Ganas yang tumbuh dengan cepat-sel tumor biasanya memiliki tingkat glikolitik yang hingga 200 kali lebih tinggi daripada jaringan normal mereka asal. Fenomena ini pertama kali dijelaskan pada 1930 oleh Otto Warburg dan disebut sebagai efek Warburg. Hipotesis yang Warburg menyatakan bahwa kanker ini terutama disebabkan oleh mitokondria dysfunctionality dalam metabolisme, bukan karena pertumbuhan sel yang tidak terkendali. Sejumlah teori telah dikemukakan untuk menjelaskan efek Warburg.

Tingkat glikolisis tinggi ini memiliki aplikasi medis penting, seperti glikolisis aerobik tinggi oleh tumor ganas dimanfaatkan secara klinis untuk mendiagnosa dan memantau tanggapan pengobatan kanker dengan pencitraan pengambilan 2-18F-2-deoxyglucose (FDG) (a radioaktif diubah heksokinase substrat) dengan positron emisi tomografi (PET).

Ada penelitian berkelanjutan untuk mempengaruhi metabolisme mitokondria dan mengobati kanker dengan mengurangi kelaparan dan dengan demikian glikolisis sel-sel kanker dalam berbagai cara baru, termasuk ketogenic diet.

penyakit Alzheimer

Disfunctioning glikolisis atau metabolisme glukosa dalam fronto-temporo-Cinguli korteks parietalis dan telah dikaitkan dengan penyakit Alzheimer , mungkin karena penurunan amiloid β (1-42) (Aβ42) dan peningkatan tau, terfosforilasi tau di cairan cerebrospinal (CSF ).

Alternatif tatanama

Beberapa metabolit dalam glikolisis memiliki nama dan tata-nama alternatif. Sebagian, hal ini karena beberapa dari mereka yang umum jalur-jalur lainnya, seperti siklus Calvin.

This article		Alternative names	Alternative nomenclature
1	glucose	Glc	dextrose
3	fructose 6-phosphate	F6P
4	fructose 1,6-bisphosphate	F1,6BP	fructose 1,6-diphosphate	FBP, FDP, F1,6DP
5	dihydroxyacetone phosphate	DHAP	glycerone phosphate
6	glyceraldehyde 3-phosphate	GADP	3-phosphoglyceraldehyde	PGAL, G3P, GALP,GAP,TP
7	1,3-bisphosphoglycerate	1,3BPG	glycerate 1,3-bisphosphate, glycerate 1,3-diphosphate, 1,3-diphosphoglycerate	PGAP, BPG, DPG
8	3-phosphoglycerate	3PG	glycerate 3-phosphate	PGA, GP
9	2-phosphoglycerate	2PG	glycerate 2-phosphate
10	phosphoenolpyruvate	PEP
11	pyruvate	Pyr	pyruvic acid

Referensi :

1. ^ Webster’s New International Dictionary of the English Language, 2nd ed. (1937) Merriam Company, Springfield, Mass.
2. ^ Romano AH, Conway T. (1996) Evolution of carbohydrate metabolic pathways. Res Microbiol. 147(6-7):448-55 PMID 9084754
3. ^ ^{a b} Lane, A. N.; Fan, T. W. -M.; Higashi, R. M. (2009). “Metabolic acidosis and the importance of balanced equations”. Metabolomics 5: 163–165. doi:10.1007/s11306-008-0142-2.  edit
4. ^ Reeves, R. E.; South D. J., Blytt H. J. and Warren L. G. (1974). “Pyrophosphate: D-fructose 6-phosphate 1-phosphotransferase. A new enzyme with the glycolytic function 6-phosphate 1-phosphotransferase”. J Biol Chem 249 (24): 7737–7741. PMID 4372217.
5. ^ Selig, M.; Xavier K. B., Santos H. and Schönheit P. (1997). “Comparative analysis of Embden-Meyerhof and Entner-Doudoroff glycolytic pathways in hyperthermophilic archaea and the bacterium Thermotoga“. Arch Microbiol 167 (4): 217–232. PMID 9075622.
6. ^ Garrett, R.; Grisham, C. M. (2005). Biochemistry (3rd ed.). Belmont, CA: Thomson Brooks/Cole. p. 584. ISBN 0-534-49011-6.