glikolisis

Fisiologi Olahraga

          1.Sistem Energi Glikolisis

• Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energi, yaitu glukosa yang mempunyai 6 atom C manjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang mempunyai 3 atom C.
• Reaksi ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma), dalam suasana anaerob karena memang tidak memerlukan oksigen dalam prosesnya
• Reaksi glikolisis mempunyai sembilan tahapan reaksi yang dikatalisis oleh enzim tertentu, tetapi disini tidak akan dibahas enzim-enzim yang berperan dalam proses glikolisis ini.
• Dari sembilan tahapan reaksi tersebut dapat dikelompokkan menjadi dua fase

1. Fase investasi energi yaitu dari tahap 1 sampai tahap 4
2. Fase pembelanjaan energi, yaitu dari tahap 5 sampai tahap 9 (selesai).

• Pertama-tama Glukosa mendapat tambahan satu gugus fosfat dari penguraian satu molekul ATP yang berubah menjadi ADP, membentuk glukosa 6-fosfat.

• Setelah itu, glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim menjadi isomernya, yaitu fruktosa 6-fosfat. Satu molekul ATP yang lain memberikan satu gugus fosfatnya kepada fruktosa 6-fosfat, yang membuat ATP tersebut menjadi ADP dan fruktosa 6-fosfat menjadi fruktosa 1,6-difosfat. Kemudian, fruktosa 1,6-difosfat dipecah menjadi dua senyawa yang saling isomer satu sama lain, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan PGAL (fosfogliseraldehid atau gliseraldehid 3-fosfat).
• Tahapan-tahapan reaksi diatas itulah yang disebut dengan fase investasi energi.

• Selanjutnya, dihidroksi aseton fosfat dan PGAL masing-masing mengalami oksidasi dan mereduksi NAD+, sehingga terbentuk NADH, dan mengalami penambahan molekul fosfat anorganik (Pi) sehingga terbentuk 1,3-difosfogliserat.
• Kemudian masing-masing 1,3-difosfogliserat melepaskan satu gugus fosfatnya dan berubah menjadi 3-fosfogliserat, dimana gugus fosfat yang dilepas oleh masing-masing 1,3-difosfogliserat dipindahkan ke dua molekul ADP dan membentuk dua molekul ATP.
• Setelah itu, 3-fosfogliserat mengalami isomerisasi menjadi 2-fosfogliserat. Setelah menjadi 2-fosfogliserat, sebuah molekul air dari masing-masing 2-fosfogliserat dipisahkan, menghasilkan fosfoenolpiruvat.
• Terakhir, masing-masing fosfoenolpiruvat melepaskan gugus fosfat terakhirnya, yang kemudian diterima oleh dua molekul ADP untuk membentuk ATP, dan berubah menjadi asam piruvat. (lihat bagan)

• Setiap pemecahan 1 molekul glukosa pada reaksi glikolisis akan menghasilkan produk kotor berupa 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH, 4 molekul ATP, dan 2 molekul air.
• Akan tetapi, pada awal reaksi ini telah digunakan 2 molekul ATP, sehingga hasil bersih reaksi ini adalah 2 molekul asam piruvat (C3H4O3), 2 molekul NADH, 2 molekul ATP, dan 2 molekul air.
• Perlu dicatat, pencantuman air sebagai hasil glikolisis bersifat opsional, karena ada sumber lain yang tidak mencantumkan air sebagai hasil glikolisis.

• Dari Glikolisis inilah kemudian proses dilanjutkan ke Dekarboksilasi Oksidatif dan Siklus Krebs kemudian ke Sistem Transport Elektron
• Glikolisis tidak terjadi di mitocondria oleh karena itu suasananya Anaerob , maka jika di Mitocondria tidak ada oksigen karena tidak tersuplai , maka energi tetap bisa dihasilkan karena energi di sel itu masih bisa dibuat secara anaerob di sitoplasma berupa peristiwa Glikolisis
• Proses itulah yang kemudian disebut dengan Fermentasi Asam Laktat : Proses pembentukan Asam Laktat dalam suasana anaerob di sitoplasma
• Proses hanya berlangsung tahap Glikolisis saja dan tetap bisa menghasilkan energi meskipun jumlahnya kecil (2 ATP) dan juga menghasilkan senyawa racun berupa asam laktat yang membuat pegal tubuh
• Jadi Glikolisis akan diteruskan Prosesnya ke DO-Siklus krebs-STE jika mitocondrianya penuh oksigen
• Maka kemudian proses penyederhanaan Glukosa secara sempurna kita sebut dengan Respirasi Aerob

Glukosa - Asam Piruvat akan dijadikan

1. Asam laktat jika kurang Oksigen (anaerob )
2. CO2 dan H2O jika suasana sel kaya oksigen ( aerob)

2. Glikolisis Anaerobik (Sistem Asam Laktat)

Apabila cadangan PC yang digunakan untuk resistesis ATP berkurang, maka dilakukan pemecahan cadangan glikogen tanpa menggunakan oksigen (anaerobic glycolisis). Dalam proses ini diperlukan reaksi yang lebih panjang dari pada sistem phosphagen, karena glikolisis ini menghasilkan asam laktat, sehingga pembentukan energi lewat sistem ini lebih lambat. Aktivitas yang dilakukan secara maksimal dalam waktu 45 – 60 detik menimbulkan akumulasi asam laktat.

Asam laktat yang terbentuk dalam glikolisis anaerobik akan menurunkan pH dalam otot maupun darah. Perubahan pH ini akan menghambat kerja enzim-enzim atau reaksi kimia dalam sel tubuh, terutama dalam otot sehingga menyebabkan kontraksi menjadi lemah dan akhirnya otot mengalami kelelahan. Untuk menghilangkannya diperlukan waktu 3 – 5 menit. Apabila glikolisis anaerobik ini terus berlangsung, maka pH akan menjadi sangat rendah sehingga menyebabkan atlet tidak dapat meneruskan aktivitasnya.

Semua olahraga yang memerlukan kecepatan, pertama-tama menggunakan sistem phosphagen dan kemudian sistem asam laktat. Selanjutnya, timbunan asam laktat dapat diubah menjadi glukosa lagi dalam hati. Untuk olahraga yang memerlukan waktu 1 sampai 3 menit, energi yang digunakan terutama dari glikolisis ini.

3)      Sistem Aerobik

Untuk jenis olahraga ketahanan yang tidak memerlukan gerakan yang cepat, pembentukan ATP terjadi dengan metabolisme aerobik. Apabila cukup oksigen, maka 1 mole glukosa dipecah secara sempurna menjadi CO₂ (karbon dioksida) dan H₂O (air), serta mengeluarkan energi yang cukup untuk resistesis 3 mole ATP. Untuk reaksi tersebut diperlukan beratus-ratus reaksi kimia serta pertolongan beratus-ratus enzim, dengan sendirinya sangat rumit bila dibandingkan dengan kedua sistem terdahulu. Reaksi aerobik ini terjadi di dalam mitokhondria.

3.      Siklus krebs

Siklus Krebs disebut juga: SIKLUS ASAM SITRAT Karena senyawa pertama yang terbentuk adalah asam sitrat.

Siklus krebs juga disebut SIKLUS ASAM TRIKARBOKSILAT (-COOH) Karena hampir di awal-awal siklus krebs, senyawanya tersusun dari asam trikarboksilat. Trikarboksilat itu merupakan gugus asam (-COOH).

SIKLUS KREBS Karena yang menemukan adalah Mr.Hans Krebs ( 1937) seorang ahli biokimia terkenal mendapatkan Nobel Prize in Physiology or Medicine (1953) dalam metabolisme karbohidrat.

Definisi Siklus Krebs

• Adalah satu seri reaksi yang terjadi di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetyl, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai kebutuhan energi jaringan.
• Residu asetyl dalam bentuk asetyl-KoA (CH3-CO-S-CoA, asetat aktif)

Tujuan Siklus Krebs

• Menjelaskan reaksi-reaksi metabolik akhir yang umum terdapat pada jalur biokimia utama katabolisme tenaga
• Menggambarkan bahwa CO2 tidak hanya merupakan hasil akhir metabolisme, namun dapat berperan sebagai zat antara, misalnya untuk proses lipogenesis.
• Mengenali peran sentral mitokondria pada katalisis dan pengendalian jalur-jalur metabolik tertentu, mitokondria berfungsi sebagai penghasil energi.

Fungsi

• Menghasilkan sebagian besar CO₂
• Metabolisme lain yang menghasilkan CO₂ misalnya jalur pentosa phospat atau P3 (pentosa phospat pathway) atau kalau di harper heksosa monofosfat.
• Sumber enzym-enzym tereduksi yang mendorong RR ( Rantai Respirasi)
• Merupakan alat agar tenaga yang berlebihan dapat digunakan untuk sintesis lemak sebelum pembentukan TG untuk penimbunan lemak
• Menyediakan prekursor-prekursor penting untuk sub-sub unit yang diperlukan dalam sintesis berbagai molekul
• Menyediakan mekanisme pengendalian langsung atau tidak langsung untuk lain-lain sistem enzym

Daur Siklus Krebs

• Karbohidrat , Protein dan Lemak /Lipid akan dimetabolisme yang hasil akhirnya menjadi asetyl Co-A, dimana asetyl Co-A merupakan substrat untuk siklus krebs.
• Kemudian dari siklus krebs dihasilkan CO₂, Hidrogen (FAD NAD) dan ATP.
• Hidrogen (reducing ekivalen) merupakan substrat untuk rantai respirasi (RR).
• Siklus krebs harus berjalan dalamSiklus Asam Sitrat (Siklus Krebs)

Keterangan:

• Substrat siklus krebs adalah asetyl Co-A.
• Asetyl Co-A akan bereaksi dengan oksalo asetat (OAA) à hasilnya sitrat
• Asam sitrat rumusnya beda dengan asam askorbat (vitamin C), kalau vitamin C itu rumusnya lebih mirip glukosa. Manusia tidak bisa menghasilkan vitamin C karena ada suatu reaksi yang terputus dimana manusia itu tidak mempunyai enzim L-glunoluase oksidase yang mengoksidasi glukosa menjadi vitamin C.
• Dari isositrat ke alfa-ketoglutarat membebaskan CO₂ dan NADH (koenzim).
• Kalau menghasilkan NADH pasti membutuhkan NAD.
• NAD à dalam bentuk teroksidasi
• NADH à dalam bentuk tereduksi
• NAD merupakan derivat vitamin B₃.

1. B₁ à thiamin
2. B₂ à riboflavin
3. B₃ à niasin

• Koenzim yang terkait dengan ATP hanya vitamin B₂ dan B₃.
• Kekurangan vitamin B akan mengganggu metabolisme energi.
• NADH à enzimnya isositrat dehidrogenase.
• NADH akan masuk ke rantai respirasi melepaskan hidrogen dan menghasilkan 3 ATP. Sedangkan FADH menghasilkan 2 ATP
• Dekarboksilasi oksidasi à melepaskan CO₂.
• Dari alfa-keto menjadi suksinil Co-A à prosesnya dekarboksilasi oksidasi.
• Dari succynyl Co-A menjadi succinate langsung dihasilkan ATP.
• Reaksi yang menghasilkan ATP langsung: siklus krebs, glikolisis, fosforilasi oksidatif, dan rantai respirasi.
• Lemak penghasil ATP paling banyak tapi tidak menghasilkan ATP secara langsung. Lemak banyak menghasilkan NADH dan FADH.
• Dari succinate menjadi fumarate dihasilkan FADH₂, membutuhkan koenzim FAD (derivat vitamin B₂), dihasilkan 2 ATP.
• Dari malate ke oxaloacetat dihasilkan NADH 3 ATP.
• Total ATP untuk 1 putaran (1 asetyl Co-A) siklus krebs à 12 ATP.
• Glikolisis à 2 asetyl Co-A
• Lemak à 8 asetyl Co.A
• 1 mol glukosa à 2 kali putaran
• 1 mol lemak à 8 kali putaran
• Karbohidrat disimpan di dalam becak-bercak sitoplasma di dalam hepar.
• Hepar dapat bertahan menyimpan glikogen à 0,5 gram
• Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis mjd CO₂ dan juga menyimpan energi ke bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH₂
• Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi à dimana semua makromolekul dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein)
• Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr (piruvat) dan OAA
• Menghasilkan senyawa intermedier yg penting à asetil Co A, a KG & OAA
• Asam amino yang dihasilkan dari alfa-ketoglutarat melalui proses transamnasi à glutamat. Kalau asam oksaloasetat à aspartat
• Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul
• Siklus krebs selain sebagai jalur akhir karbohidrat , lemak dan protein, juga merupakan jalur awal ari makromolekul-makromolekul.
• Jalur akhir à katabolisme à mengubah KH à asetyl Co.A
• Jalur awal à anabolisme
• Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme à amfibolik
• Katabolisme à memproduksi molekul berenergi tinggi
• Anabolisme à memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul

Jadi Dalam setiap siklus:

• 1 gugus asetil ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2 molekul CO₂
• Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat à setelah mengalami reaksi yang panjang à kembali diperoleh OAA
• Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi à dimana energi à digunakan utk mereduksi NAD dan FAD
• Dihasilkan: 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH₂
• Tidak diperlukan O₂ pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif à untuk memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di ubah menjadi Asetil Co A