Glikolisis dan fermentasi beralkohol

oleh Jean Sloat Morton, Ph.D.

Ketika suplai oksigen berjalan pendek di olahraga berat atau berkepanjangan, otot memperoleh sebagian besar energi mereka dari proses (tanpa oksigen) disebutglikolisis anaerobik. Sel-sel ragi memperoleh energi dalam kondisi anaerobik menggunakan proses yang sangat mirip disebut fermentasi alkohol. Glikolisis adalah rincian kimia dari glukosa menjadi asam laktat. Proses ini membuat energi yang tersedia untuk aktivitas sel dalam bentuk senyawa fosfat berenergi tinggi yang dikenal sebagai adenosin trifosfat (ATP). Fermentasi alkohol identik dengan glikolisis kecuali untuk langkah terakhir (Gambar 1). Pada fermentasi alkohol, asam piruvat dipecah menjadi etanol dan karbon dioksida. Asam laktat dari glikolisis menghasilkan perasaan lelah, produk fermentasi alkohol telah digunakan dalam memanggang dan menyeduh selama berabad-abad.

Kedua fermentasi alkohol dan glikolisis anaerobik adalah proses fermentasi yang dimulai dengan gula glukosa. Glikolisis membutuhkan 11 enzim yang menurunkan glukosa menjadi asam laktat (Gambar 2). Fermentasi alkohol mengikuti jalur enzimatik yang sama untuk 10 langkah pertama. Enzim terakhir dari glikolisis, dehidrogenase laktat, digantikan oleh dua enzim dalam fermentasi alkohol. Kedua enzim, dekarboksilase piruvat dehidrogenase dan alkohol, mengkonversi asam piruvat menjadi karbon dioksida dan etanol dalam fermentasi alkohol.

Menyatakan skenario yang paling umum diterima evolusi bahwa organisme pertama muncul dalam suasana kurang oksigen. Fermentasi anaerobik ^1,2 seharusnya telah berevolusi pertama dan dianggap jalur yang paling kuno untuk memperoleh energi. Ada beberapa kesulitan ilmiah, bagaimanapun, dengan mempertimbangkan fermentasi sebagai mekanisme pemanenan energi primitif yang dihasilkan oleh waktu dan kesempatan.

Pertama-tama, dibutuhkan energi ATP untuk memulai proses yang akan hanya kemudian menghasilkan keuntungan bersih di ATP. Dua ATP dimasukkan ke dalam jalur glikolisis untuk priming reaksi, pengeluaran energi dengan konversi ATP menjadi ADP yang diperlukan dalam langkah pertama dan ketiga dari jalur (Gambar 2). Sebanyak empat ATP diperoleh hanya nanti dalam urutan, membuat keuntungan bersih dua ATP untuk setiap molekul glukosa terdegradasi. Keuntungan bersih dua ATP tidak menyadari sampai enzim kesepuluh dalam seri mengkatalisis phosphoenolpyruvate menjadi ATP dan asam piruvat (piruvat). Ini berarti bahwa baik glikolisis atau fermentasi alkohol menyadari setiap keuntungan di bidang energi (ATP) sampai kerusakan enzimatik kesepuluh.