Pada dasarnya glukoneogenesis adalahsintesis glukosa dari

senyawa bukan karbohidrat, misalnya asam laktat dan beberapa asam

amino. Proses glukoneogenesis berlangsung terutama dalam hati. Asam

laktat yang terjadi pada proses glikolisis dapat dibawa oleh darah ke hati.

Di sini asam laktat diubah menjadi glukosa kembali melalui serangkaian

reaksi dalam suatu proses yaitu glukoneogenesis (pembentukan gula

baru). 

Glukoneogenesis yang dilakukan oleh hati atau ginjal, menyediakan

suplai glukosa yang tetap. Kebanyakan karbon yang digunakan untuk sintesis glukosa akhirnya berasal dari katabolisme asam amino. Laktat

yang dihasilkan dalam sel darah merah dan otot dalam keadaan anaerobik juga dapat berperan sebagai substrat untuk glukoneogenesis.

Glukoneogenesis mempunyai banyak enzim yang sama dengan glikolisis,

tetapi demi alasan termodinamika dan pengaturan, glukoneogenesis

bukan kebalikan dari proses glikolisis karena ada tiga tahap reaksi dalam

glikolisis yang tidak reversibel, artinya diperlukan enzim lain untuk reaksi

kebalikannya.

Glukokinase

1. Glukosa + ATP Glukosa-6-fosfat + ADP

fosfofruktokinase

2. Fruktosa-6-fosfat + ATP fruktosa-1,6-difosfat + ADP

Piruvatkinase

3. Fosfenol piruvat + ADP asam piruvat + ATP

Ads not by this site

Enzim glikolitik yang terdiri dari glukokinase, fosfofruktokinase, dan

piruvat kinase mengkatalisis reaksi yang ireversibel sehingga tidak dapat

digunakan untuk sintesis glukosa. Dengan adanya tiga tahap reaksi yang

tidak reversibel tersebut, maka proses glukoneogenesis berlangsung

melalui tahap reaksi lain. Reaksi tahap pertama glukoneogenesis

merupakan suatu reaksi kompleks yang melibatkan beberapa enzim dan

organel sel (mitokondrion), yang diperlukan untuk mengubah piruvat

menjadi malat sebelum terbentuk fosfoenolpiruvat.

Tiga reaksi pengganti yang pertama mengubah piruvat menjadi

fosfoenolpiruvat (PEP), jadi membalik reaksi yang dikatalisis oleh piruvat kinase. Perubahan ini dilakukan dalam 4 langkah. Pertama,

piruvat mitokondria mengalami dekarboksilasi membentuk oksaloasetat.

Reaksi ini memerlukan ATP (adenosin trifosfat) dan dikatalisis oleh piruvat

karboksilase. Seperti banyak enzim lainnya yang melakukan reaksi fiksasi

CO2, pada reaksi ini memerlukan biotin untuk aktivitasnya. Oksaloasetat

direduksi menjadi malat oleh malat dehidrogenase mitokondria. Pada

reaksi ini, glukoneogenesis secara singkat mengalami overlap (tumpang

tindih) dengan siklus asam sitrat. Malat meninggalkan mitokondria dan

dalam sitoplasma dioksidasi membentuk kembali oksaloasetat. Kemudian

oksaloasetat sitoplasma mengalami dekarboksilasi membentuk PEP pada

reaksi yang tidak memerlukan GTP (guanosin trifosfat) yang dikatalisis

oleh PEP karboksikinase.Reaksi pengganti kedua dan ketiga dikatalisis oleh fosfatase. Fruktosa-

1,6-bisfosfatase mengubah fruktosa-1,6-bisfosfat menjadi fruktosa-6-

fosfat, jadi membalik reaksi yang dikatalisis oleh fosfofruktokinase.

Glukosa-6-fosfatase yang ditemukan pada permulaan metabolisme

glikogen, mengkatalisis reaksi terakhir glukoneogenesis dan mengubah

glukosa-6-fosfat menjadi glukosa bebas.

Dengan penggantian reaksi-reaksi pada glikolisis yang secara

termodinamika ireversibel, glukoneogenesis secara termodinamika

seluruhnya menguntungkan dan diubah dari lintasan yang menghasilkan

energi menjadi lintasan yang memerlukan energi. Dua fosfat berenergi

tinggi digunakan untuk mengubah piruvat menjadi PEP. ATP tambahan

digunakan untuk melakukan fosforilasi 3-fosfogliserat menjadi 1,3-

bisfosfogliserat. Diperlukan satu NADH pada perubahan 1,3-

bisfosfogliserat menjadi gliseraldehida-3-fosfat. Karena 2 molekul piruvat

digunakan pada sintesis satu glukosa, maka setiap molekul glukosa yang

disintesis dalam glukoneogenesis, sel memerlukan 6 ATP dan 2 NADH.

Glikolisis dan glukoneogenesis tidak dapat bekerja pada saat yang sama.

Oleh karena itu, ATP dan NADH yang diperlukan pada glukoneogenesis

harus berasal dari oksidasi bahan bakar lain, terutama asam lemak.Ads not by this site

Walaupun lemak menyediakan sebagian besar energi untuk

glukoneogenesis, tetapi lemak hanya menyumbangkan sedikit fraksi atom karbon yang digunakan sebagai substrat. Ini sebagai akibat struktur siklus

asam sitrat. Asam lemak yang paling banyak pada manusia yaitu asam

lemak dengan jumlah atom karbon genap didegradasi oleh enzim -

oksidasi menjadi asetil-KoA. Asetil KoA menyumbangkan fragmen 2-

karbon ke siklus asam sitrat, tetapi pada permulaan siklus 2 karbon hilang

sebagai CO2. Jadi, metabolisme asetil KoA tidak mengakibatkan

peningkatan jumlah oksaloasetat yang tersedia untuk glukoneogenesis.

Bila oksaloasetat dihilangkan dari siklus dan tidak diganti, kapasitas

pembentukan ATP dari sel akan segera membahayakan. Siklus asam sitrat

tidak terganggu selama glukoneogenesis karena oksaloasetat dibentuk

dari piruvat melalui reaksi piruvat karboksilase.

Kebanyakan atom karbon yang digunakan pada sintesis glukosa

disediakan oleh katabolisme asam amino. Beberapa asam amino yang

umum ditemukan mengalami degradasi menjadi piruvat. Oleh karena itu

masuk ke proses glukoneogenesis melalui reaksi piruvat karboksilase.

Asam amino lainnya diubah menjadi zat antara 4 atau 5 karbon dari siklus

asam sitrat sehingga dapat membantu meningkatkan kandungan

oksaloasetat dan malat mitokondria. Dari 20 asam amino yang sering

ditemukan dalam protein, hanya leusin dan lisin yang seluruhnya

didegradasi menjadi asetil-KoA yang menyebabkan tidak dapat

menyediakan substrat untuk glukoneogenesis.

Pengaturan Glukoneogenesis

Hati dapat membuat glukosa melalui glukoneogenesis dan menggunakan glukosa melalui glikolisis sehingga harus ada suatu sistem

pengaturan yang mencegah agar kedua lintasan ini bekerja

serentak.Sistem pengaturan juga harus menjamin bahwa aktivitas

metabolik hati sesuai dengan status gizi tubuh yaitu pembentukan

glukosa selama puasa dan menggunakan glukosa saat glukosa banyak.

Aktivitas glukoneogenesis dan glikolisis diatur secara terkoordinasi

dengan cara perubahan jumlah relatif glukagon dan insulin dalam

sirkulasi. Bila kadar glukosa dan insulin darah turun, asam lemak

dimobilisasi dari cadangan jaringan adipose dan aktivitas -oksidasi dalam

hati meningkat. Hal ini mengakibatkan peningkatan konsentrasi asam

lemak dan asetil-KoA dalam hati. Karena asam amino secara serentak

dimobilisasi dari otot, maka juga terjadi peningkatan kadar asam amino

terutama alanin. Asam amino hati diubah menjadi piruvat dan substrat

lain glukoneogenesis. Peningkatan kadar asam lemak, alanin, dan asetil-

KoA semuanya memegang peranan mengarahkan substrat masuk ke

glukoneogenesis dan mencegah penggunaannya oleh siklus asam sitrat.Ads not by this site

Asetil-KoA secara alosterik mengaktifkan piruvat karboksilase dan

menghambat piruvat dehidrogenase. Oleh karena itu, menjamin bahwa

piruvat akan diubah menjadi oksaloasetat. Piruvat kinase dihambat oleh

asam lemak dan alanin, jadi menghambat pemecahan PEP yang baru

terbentuk menjadi piruvat. Pengaturan hormonal fosfofruktokinase dan

fruktosa-1,6-bisfosfatase diperantarai oleh senyawa yang baru ditemukan

yaitu fruktosa 2,6-bisfosfat. Pembentukan dan pemecahan senyawa

pengatur ini dikatalisis oleh enzim-enzim yang diatur oleh fosforilasi dan

defosforilasi. Perubahan konsentrasi fruktosa-2,6-bisfosfat sejajar dengan

perubahan untuk glukosa dan insulin yaitu konsentrasinya meningkat bila

glukosa banyak dan berkurang bila glukosa langka. Fruktosa-2,6- bisfosfat

secara alosterik mengaktifkan fosfofruktokinase dan menghambat

fruktosa 1,6-bisfosfatase. Jadi, bila glukosa banyak maka glikolisis aktif

dan glukoneogenesis dihambat. Bila kadar glukosa turun, peningkaan

glukagon mengakibatkan penurunan konsentrasi fruktosa-2,6-bisfosfat

dan penghambatan yang sederajat pada glikolisis dan pengaktifan

glukoneogenesis.

Daftar Pustaka

Poedjiadi,A.2005.Dasar-dasar Biokimia.UI-Press,Jakarta.

Wirahadikusumah,M.1985.Biokimia:metabolisme energi, karbohidrat, dan

lipid. Penerbit ITB, Bandung.

Glikolisis adalah proses pemecahan glukosa pada tingkat sel. Padaartikel ini saya menjelaskan tahap-tahap glikolisis yang detail setiap tahap dalam proses biokimia yang merupakan bagian dari respirasi selular. Akan melalui sepuluh tahap akan memberi Anda wawasan tentang bagaimana reaksi biokimia yang kompleks dan terkoordinasi dengan baik dapat.

Glikolisis adalah rincian sistematis glukosa dan gula lain untuk kekuatan proses respirasi selular. Ini adalah reaksi biokimia universal yang terjadi dalam setiap organisme uniseluler atau multiseluler yang hidup respires aerobik dan anaerobik. Ada jalur metabolik di mana proses ini terjadi. Tahap glikolisis yang saya hadir di sini merujuk pada jalur tertentu yang disebut embden-Meyerhof-Parnus jalur. Proses ini adalah bagian kecil dari siklus respirasi seluler dan metabolisme tubuh secara keseluruhan, diarahkan untuk menciptakan ATP (Adenosine Triphosphate) yang merupakan mata uang energi tubuh.

Apa saja tahapan Glikolisis?

Glikolisis secara harfiah berarti pemecahan glukosa atau dekomposisi. Melalui proses ini, satu molekul glukosa sepenuhnya dipecah untuk menghasilkan dua molekul asam piruvat, dua molekul ATP dan dua NADH (Reduced nikotinamida adenin dinukleotida) radikal yang membawa elektron yang dihasilkan. Butuh waktu bertahun-tahun penelitian melelahkan dalam biokimia yang mengungkapkan tahap-tahap glikolisis yang membuat respirasi selular mungkin. Berikut adalah berbagai tahap yang disajikan dalam urutan awal terjadinya dengan glukosa sebagai bahan baku utama. Seluruh proses melibatkan sepuluh tahap dengan membentuk produk pada setiap tahap dan setiap tahap diatur oleh enzim yang berbeda. Produksi berbagai senyawa di setiap tahap menawarkanentry point yang berbeda ke dalam proses. Itu berarti, proses ini dapat langsung mulai dari tahap peralihan jika senyawa yang reaktan pada tahap yang langsung tersedia.

Tahap1: Fosforilasi Glukosa

Ads not by this site

Tahap pertama adalah fosforilasi glukosa (penambahan gugus fosfat). Reaksi ini dimungkinkan oleh heksokinase enzim, yang memisahkan satu kelompok fosfat dari ATP (Adenosine Triphsophate) dan menambahkannya ke glukosa, mengubahnya menjadi glukosa 6-fosfat. Dalam proses satu ATP molekul, yang merupakan mata uang energitubuh, digunakan dan akan ditransformasikan ke ADP (Adenosin difosfat), karena pemisahan satu kelompok fosfat. Reaksi keseluruhan dapat diringkas sebagai berikut:

Glukosa (C6H12O6) + + ATP heksokinase → Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + ADP

Tahap 2: Produksi Fruktosa-6 Fosfat

Tahap kedua adalah produksi fruktosa 6-fosfat. Hal ini dimungkinkan oleh aksi dari enzim phosphoglucoisomerase. Kerjanya pada produk dari tahap sebelumnya, glukosa 6-fosfat dan berubah menjadi fruktosa 6-fosfat yang merupakan isomer nya (Isomer adalah molekul yang berbeda dengan rumus molekul yang sama tetapi susunan berbeda dari atom). Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut:

Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + Phosphoglucoisomerase (Enzim) → Fruktosa 6-Fosfat (C6H11O6P1)

Tahap 3: Produksi Fruktosa 1, 6-difosfat

Pada tahap berikutnya, Fruktosa isomer 6-fosfat diubah menjadi fruktosa 1, 6-difosfat dengan penambahan kelompok fosfat. Konversi ini dimungkinkan oleh fosfofruktokinase enzim yang memanfaatkan satu molekul ATP lebih dalam proses. Reaksi ini diringkas sebagai berikut:

Fruktosa 6-fosfat (C6H11O6P1) + fosfofruktokinase (Enzim) + ATP → Fruktosa 1, 6-difosfat (C6H10O6P2)

Tahap 4: Pemecahan Fruktosa 1, 6-difosfat

Pada tahap keempat, adolase enzim membawa pemisahan Fruktosa 1, 6-difosfatmenjadi dua molekul gula yang berbeda yang keduanya isomer satu sama lain. Kedua gula yang terbentuk adalah gliseraldehida fosfat dan fosfat dihidroksiaseton. Reaksi berjalan sebagai berikut:

Fruktosa 1, 6-difosfat (C6H10O6P2) + Aldolase (Enzim) → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1) + Dihydroxyacetone fosfat (C3H5O3P1)

Tahap 5: interkonversi Dua Glukosa

Fosfat dihidroksiaseton adalah molekul hidup pendek. Secepat itu dibuat, itu akan diubah menjadi fosfat gliseraldehida oleh enzim yang disebut fosfat triose. Jadi dalam totalitas, tahap keempat dan kelima dari glikolisis menghasilkan dua molekul gliseraldehida fosfat.

Dihidroksiaseton fosfat (C3H5O3P1) + Triose Fosfat → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1)

Tahap 6: Pembentukan NADH & 1,3-Diphoshoglyceric

Tahap keenam melibatkan dua reaksi penting. Pertama adalah pembentukan NADH dari NAD + (nicotinamide adenin dinukleotida) dengan menggunakan enzim dehydrogenase fosfat triose dan kedua adalah penciptaan 1,3-diphoshoglyceric asam dari dua molekul gliseraldehida fosfat yang dihasilkan pada tahap sebelumnya. Reaksi keduanya adalah sebagai berikut:

Fosfat dehidrogenase Triose (Enzim) + 2 NAD + + 2 H-→ 2NADH (Reduced nicotinamide adenine dinucleotide) + 2 H +

Triose fosfat dehidrogenase gliseraldehida fosfat + 2 (C3H5O3P1) + 2P (dari sitoplasma) → 2 molekul asam 1,3-diphoshoglyceric (C3H4O4P2)

Tahap 7: Produksi ATP & 3-fosfogliserat Asam

Tahap ketujuh melibatkan penciptaan 2 molekul ATP bersama dengan dua molekul 3-fosfogliserat asam dari reaksi phosphoglycerokinase pada dua molekul produk 1,3-diphoshoglyceric asam, dihasilkan dari tahap sebelumnya.

2 molekul asam 1,3-diphoshoglyceric (C3H4O4P2) + + 2ADP phosphoglycerokinase → 2 molekul 3-fosfogliserat acid (C3H5O4P1) + 2ATP (Adenosine Triphosphate)

Tahap 8: Relokasi Atom Fosfor

Tahap delapan adalah reaksi penataan ulang sangat halus yang melibatkan relokasi dari atom fosfor dalam 3-fosfogliserat asam dari karbon ketiga dalam rantai untuk karbon kedua dan menciptakan 2 - asam fosfogliserat. Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut:

2 molekul 3-fosfogliserat acid (C3H5O4P1) + phosphoglyceromutase (enzim) → 2 molekul asam 2-fosfogliserat (C3H5O4P1)

Tahap 9: Penghapusan Air

Ads not by this site

The enolase enzim datang ke dalam bermain dan menghilangkan sebuah molekul air dari 2-fosfogliserat acid untuk membentuk asam yang lain yang disebut asam phosphoenolpyruvic (PEP). Reaksi ini mengubah kedua molekul 2-fosfogliserat asam yang terbentuk pada tahap sebelumnya.

2 molekul asam 2-fosfogliserat (C3H5O4P1) + enolase (enzim) -> 2 molekul asam phosphoenolpyruvic (PEP) (C3H3O3P1) + H2O 2

Tahap 10: Pembentukan piruvat Asam & ATP

Tahap ini melibatkan penciptaan dua molekul ATP bersama dengan dua molekul asam piruvat dari aksi kinase piruvat enzim pada dua molekul asam phosphoenolpyruvic dihasilkan pada tahap sebelumnya. Hal ini dimungkinkan oleh transfer dari atom fosfor dari asam phosphoenolpyruvic (PEP) untuk ADP (Adenosin trifosfat).

2 molekul asam phosphoenolpyruvic (PEP) (C3H3O3P1) + + 2ADP kinase piruvat (Enzim) → 2ATP + 2 molekul asam piruvat.

Seperti yang Anda lihat, semua tahap sebagian besar melibatkan manipulasi kelompok fosfat dan kemudian atom fosfor yang dimungkinkan

oleh berbagai enzim dalam sitoplasma. Enzim seperti katalis yang membuat reaksi mungkin dan kemudian melepaskan diri.

Ringkasan

Mari saya meringkas semua tahap pada akhirnya dalam bentuk ringkas. Seluruh proses melibatkan pemecahan satu molekul glukosa dan menghasilkan 2 molekul NADH, 2 molekul ATP, 2 molekul air dari air dan 2 molekul asam piruvat. Produk-produk dari glikolisis selanjutnya digunakan dalam asam sitrat atau siklus Krebs yang merupakan bagian dari respirasi selular.

Glukosa (C6H12O6) + 2 [NAD] + + 2 [ADP (Adenosin difosfat)] + 2 [P] i ---> 2 [C3H3O3] - (Piruvat) + 2 [NADH] (Reduced nicotinamide adenine dinucleotide) + 2H + + 2 [ATP] (Adenosine Triphosphate) + 2 H2O

Siklus Cori, yang disebut berdasarkan penemunya,Carl Cori dan Gerty Cori, adalah siklus energi yang dibentuk antara lintasan yang menghasilkan tigasenyawa yaitu asam laktat, asam

piruvat dan alanina, dengan lintasan glukoneogenesis.[1] Siklus Cori yang pertama ditemukan terjadi

antara jaringan otot dan hatiyang membentuk siklus. Asam laktat yang disintesis oleh sel otot di

lintasan glikolisis akan diserap oleh hati dan diubah menjadi glukosa. Sekresi glukosa oleh hati pada lintasan glukoneogenesis kemudian diserap oleh sel otot untuk diubah kembali menjadi asam laktat.

Dalam tiap sel, kedua lintasan, glukoneogenesis dan glikolisis berada dalam koordinasi sedemikian

rupa sehingga salah satu lintasan akan relatif tidak aktif pada saat lintasan yang lain menjadi sangat

aktif.[2] Jika kedua lintasan melakukan aktivitas tinggi pada saat yang bersamaan, hasil akhir akan

berupa hidrolisis terhadap 2 ATP dan 2 GTP untuk tiap siklus reaksi. Namun sejumlah enzim dengan kadar dan aktivitas yang berbeda dari tiap lintasan dikendalikan agar hal tersebut tidak terjadi.

Lagipula, laju lintasan glikolisis juga ditentukan oleh kadar gula darah, sedangkan laju lintasan

glukoneogenesis ditentukan oleh asam laktat dan beberapa senyawa prekursor glukosa. Sehingga

lintasan glikolisis dalam satu sel akan berpasangan dengan lintasan glukoneogenesis dalam sel lain

melalui mediasi plasma darah dan membentuk satu siklus yang disebut siklus Cori. Siklus Cori biasa

terjadi antara sel otot lurik dan organ hati, oleh karena otot lurik, pada saat berkontraksi, akan

mendifusikan asam laktat dan asam piruvat keluar menjadi sirkulasi darah. Asam laktat lebih banyak

disekresi oleh karena rasio NADH:NAD+ saat kontraksi otot akan mengubah sebagian asam piruvat

menjadi asam laktat. Asam laktat akan terdifusi masuk ke dalam hati oleh karena rasio

NADH:NAD+ yang rendah, untuk dioksidasi menjadi asam piruvat dan kemudian dikonversi menjadi

glukosa.

Asam laktat

Umumnya, asam laktat diproduksi oleh otot lurik dan eritrosit sebagai sumber energi bagi organ lain.

Pada saat otot lurik melakukankontraksi seperti saat berolahraga, laju lintasan glikolisis yang

memproduksi asam piruvat akan bereaksi lebih cepat daripada laju siklus asam sitrat yang mengoksidasi asam tersebut. Dalam kondisi ini, terjadi peningkatan kadar NADH oleh karena

perbedaan kecepatan dua lintasan tersebut. Oleh karena kelangsungan lintasan glikolisis bergantung

pada tersedianya molekul NAD+ untuk mengoksidasi gliseraldehida 3-fosfat, akumulasi asam piruvat

dan NADH akan dikatalisis oleh enzim dehidrogenase laktat dalam reaksi redoks yang mengoksidasi

NADH menjadi NAD+ dan mereduksi asam piruvat menjadi asam laktat. Keberadaan enzim LD akan

menjaga kelangsungan proses glikolisis pada otot lurik, dan terutama pada eritrosit oleh karena

eritrosit tidak memiliki mitokondria sehingga tidak dapat mengoksidasi glukosa dengan sempurna.

Peningkatan kadar asam laktat dalam darah dan/atau urin dapat merupakan indikasi terjadinya penyimpangan metabolisme energi.[3]Rasio asam laktat:asam piruvat di dalam darah berbanding

lurus terhadap rasio NADH:NAD+ di dalam sitoplasma, akan mulai meningkat pada saat terjadi

penyimpangan metabolisme.

Efek Warburg

Saat terjadi kontraksi otot berlebih, laju lintasan glikolisis yang memproduksi asam piruvat akan

meningkat hingga ke suatu titik menyebabkan lintasan glikolisis lain yang mengubah glukosa menjadi

asam laktat dan menghasilkan molekul ATP yang lebih banyak daripada produksi fosforilasi

oksidatif oleh mitokondria.[4] Lintasan glikolisis yang kedua membutuhkan oksigen dan disebut efek

Warburg. Umumnya, rasio produksi asam laktat per konsumsi glukosa diregulasi oleh IL-3, namun

konsumsi oksigen oleh glikolisis akan berkurang seiring dengan meningkatnya IL-3.

GlutaminaGlutamina adalah asam amino terbanyak yang ditemukan pada plasma darah dan berperan

dalam sintesis protein, penyediaan atom nitrogen  dalam sintesis asam amino non-esensial

seperti purina, pirimidina dan heksoamina, dan merupakan sumber utama dari asam glutamat yang

diperlukan dalam sintesis anti-oksidan GSH.[4]

Reaksi oksidasi yang terjadi pada glutamina disebut glutaminolisis, akan menghasilkan asam laktat,

dan NADPH yang diperlukan bagi reaksi reduksi asam lemak dan sintesis nukleotida.

Glutamina juga dapat dikonversi menjadi asam α-ketoglutarat dan masuk ke dalam siklus asam

sitrat di dalam mitokondria untuk menghasilkan asam oksaloasetat. Proses ini disebut anaplerosis.