Pengertian glukoneogenesis dan proses tiap langkah

Glukoneogenesis adalah proses metabolisme dimana organisme menghasilkan gula (yaitu glukosa) untuk reaksi katabolik dari prekursor non-karbohidrat. Glukosa adalah satu-satunya sumber energi yang digunakan oleh otak (dengan pengecualian badan keton selama masa puasa), testis, eritrosit, dan medula ginjal. Pada mamalia proses glukoneogenesis terjadi di hati dan ginjal.

Pengantar

Kebutuhan energi penting untuk menopang kehidupan. Organisme telah mengembangkan cara memproduksi substrat yang diperlukan untuk reaksi katabolik yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan ketika substrat yang diinginkan tidak tersedia. Sumber utama energi untuk eukariota adalah glukosa. Ketika glukosa tidak tersedia, organisme mampu memetabolisme glukosa dari prekursor non-karbohidrat lainnya. Proses yang mengubah piruvat menjadi glukosa disebut glukoneogenesis. Cara lain organisme memperoleh glukosa adalah dari penyimpanan energi seperti glikogen dan pati.

Gambaran

Glukoneogenesis mirip dengan glikolisis, hanya prosesnya yang terjadi secara terbalik. Namun, ada pengecualian. Dalam glikolisis ada tiga langkah yang sangat eksergonik (langkah 1,3,10). Ini juga langkah-langkah pengaturan yang meliputi enzim heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase. Reaksi biologis dapat terjadi pada arah maju dan mundur. Jika reaksi terjadi dalam arah sebaliknya, energi yang biasanya dilepaskan dalam reaksi itu sekarang diperlukan.

Jika glukoneogenesis terjadi secara terbalik reaksi akan membutuhkan terlalu banyak energi untuk menguntungkan bagi organisme tertentu. Untuk mengatasi masalah ini, alam telah mengembangkan tiga enzim lain untuk menggantikan enzim glikolisis heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase ketika melalui proses glukoneogenesis:

Langkah pertama dalam glukoneogenesis adalah konversi piruvat menjadi asam fosfoenolpiruvat (PEP). Untuk mengubah piruvat menjadi PEP ada beberapa langkah dan beberapa enzim diperlukan. Piruvat Karboksilase, PEP karboksikinase dan malate dehidrogenase adalah tiga enzim yang bertanggung jawab untuk konversi ini.

Piruvat karboksilase ditemukan pada mitokondria dan mengubah piruvat menjadi oksaloasetat. Karena oksaloasetat tidak dapat melewati membran mitokondria, maka ia harus diubah terlebih dahulu menjadi malat oleh malat dehidrogenase.

Malat kemudian dapat melintasi membran mitokondria ke dalam sitoplasma di mana ia kemudian dikonversi kembali menjadi oksaloasetat dengan dehidrogenase malat lain. Terakhir, oksaloasetat dikonversi menjadi PEP melalui PEP carboxykinase. Beberapa langkah selanjutnya persis sama dengan glikolisis, hanya prosesnya yang terbalik.

Langkah kedua yang berbeda dari glikolisis adalah konversi fruktosa-1,6-bP menjadi fruktosa-6-P dengan penggunaan enzim fruktosa-1,6-fosfatase. Konversi fruktosa-6-P menjadi glukosa-6-P menggunakan enzim yang sama dengan glikolisis, fosfoglukoisomerase.

Langkah terakhir yang berbeda dari glikolisis adalah konversi glukosa-6-P menjadi glukosa dengan enzim glukosa-6-fosfatase. Enzim ini terletak di retikulum endoplasma.glukoneogenesis

Regulasi

Karena penting bagi organisme untuk menghemat energi, mereka memiliki cara untuk mengatur jalur metabolisme yang membutuhkan dan melepaskan sebagian besar energi. Dalam glikolisis dan glukoneogenesis tujuh dari sepuluh langkah terjadi pada atau di dekat keseimbangan.

Dalam glukoneogenesis, konversi piruvat menjadi PEP, konversi fruktosa-1,6-bP, dan konversi glukosa-6-P menjadi glukosa semuanya terjadi sangat spontan sehingga proses ini sangat diatur. Penting bagi organisme untuk menghemat energi sebanyak mungkin. Ketika ada kelebihan energi yang tersedia, glukoneogenesis dihambat. Ketika energi diperlukan, glukoneogenesis diaktifkan.

Konversi piruvat menjadi PEP diatur oleh asetil-KoA. Lebih khusus piruvat karboksilase diaktifkan oleh asetil-KoA. Karena asetil-KoA adalah metabolit penting dalam siklus TCA yang menghasilkan banyak energi, ketika konsentrasi asetil-KoA adalah organisme tinggi gunakan piruvat karboksilase untuk menyalurkan piruvat jauh dari siklus TCA. Jika organisme tidak membutuhkan lebih banyak energi, maka yang terbaik adalah mengalihkan metabolit tersebut ke penyimpanan atau proses lain yang diperlukan.

Konversi fruktosa-1,6-bP menjadi fruktosa-6-P dengan penggunaan fruktosa-1,6-fosfatase diatur secara negatif dan dihambat oleh molekul AMP dan fruktosa-2,6-bP. Ini adalah regulator timbal balik untuk fosfofruktokinase glikolisis. Phosphofructosekinase diatur secara positif oleh AMP dan fruktosa-2,6-bP. Sekali lagi, ketika tingkat energi yang dihasilkan lebih tinggi dari yang dibutuhkan, yaitu rasio ATP ke AMP yang besar, organisme meningkatkan glukoneogenesis dan menurunkan glikolisis.

Sebaliknya juga berlaku ketika tingkat energi lebih rendah dari yang dibutuhkan, yaitu rasio ATP ke AMP yang rendah, organisme meningkatkan glikolisis dan menurunkan glukoneogenesis.

Konversi glukosa-6-P menjadi glukosa dengan penggunaan glukosa-6-fosfatase dikendalikan oleh regulasi tingkat substrat. Metabolit yang bertanggung jawab untuk jenis regulasi ini adalah glukosa-6-P. Ketika kadar glukosa-6-P meningkat, glukosa-6-fosfatase meningkatkan aktivitas dan lebih banyak glukosa diproduksi. Jadi glikolisis tidak dapat dilanjutkan.

Tinggalkan Balasan