Pengertian dan peran Glukosa
Glukosa (GLC) adalah monosakarida (atau gula sederhana) dengan rumus kimia C6H12O6. Ini adalah gula utama yang bebas beredar dalam darah hewan tingkat tinggi, dan bahan bakar yang disukai oleh otak dan sistem saraf, serta sel-sel darah merah (eritrosit).
Sebagai substrat yang universal (molekul yang di atasnya enzim bertindak) untuk produksi energi sel, glukosa sangat berperan sentral dalam metabolisme semua bentuk kehidupan. Ini adalah salah satu produk utama fotosintesis, proses dimana fotoautotrof seperti tanaman dan alga mengkonversi energi dari cahaya matahari menjadi energi potensial kimia yang digunakan oleh sel.
Glukosa juga merupakan titik awal utama untuk respirasi sel, di mana ikatan kimia dari molekul yang kaya energi seperti glukosa diubah menjadi energi yang dapat digunakan untuk proses kehidupan.
Glukosa adalah contoh yang mencolok dari keterkaitan yang kompleks antara tumbuhan dan hewan: tanaman menangkap energi matahari menjadi molekul glukosa, mengkonversi ke bentuk yang lebih kompleks (pati atau selulosa) yang dimakan oleh hewan, yang memulihkan unit glukosa asli, mengirimkannya ke sel mereka, dan akhirnya menggunakan energi matahari yang tersimpan untuk metabolisme mereka sendiri.
Susu sapi, misalnya, merumput di rumput sebagai sumber selulosa, yang mereka pecah menjadi glukosa menggunakan perut mereka dengan empat bilik. Beberapa glukosa yang kemudian masuk ke dalam susu yang kita minum.
Glukosa sangat penting bagi tubuh manusia dan untuk otak, penting untuk mempertahankan kadar glukosa darah agak konstan.
Bagi mereka dengan diabetes mellitus, penyakit dimana kadar glukosa dalam darah terlalu tinggi,
Semua karbohidrat adalah makanan utama yang mengandung glukosa, baik sebagai hanya satu blok bangunan mereka, atau dalam kombinasi dengan monosakarida lain, seperti dalam sukrosa (“gula meja”) dan laktosa, gula utama yang ditemukan dalam susu.
Bentuk alami glukosa (D-glukosa) juga disebut sebagai dekstrosa, terutama pada industri makanan.
Ketika teroksidasi di dalam tubuh dalam proses yang disebut metabolisme, glukosa menghasilkan karbon dioksida, air, dan beberapa senyawa nitrogen dan dalam proses menyediakan energi yang dapat digunakan oleh sel-sel. Menghasilkan energi sekitar 686 kilokalori (2870 kilojoule) per mol yang dapat digunakan untuk melakukan pekerjaan atau membantu menjaga tubuh hangat.
Angka Energi ini adalah perubahan Gibbs atau energi bebas ΔG dalam reaksi, ukuran jumlah kerja maksimum yang dapat diperoleh dari reaksi. Sebagai sumber energi utama dalam tubuh, tidak memerlukan pencernaan dan sering disediakan intravena untuk orang-orang di rumah sakit sebagai nutrisi.
Energi dari glukosa diperoleh dari reaksi oksidasi
C6H12O6 + 6O2 –> 6CO2 + 6H2O
di mana satu mol glukosa (sekitar 180 gram) bereaksi dengan enam mol O2 dengan menghasilkan energi ΔG = 2870 kJ.
Keenam mol oksigen pada STP akan menempati 6 x 22.4L = 134 liter. Menghasilkan energi dari glukosa sering dinyatakan sebagai hasil per liter oksigen, yang akan menjadi 5,1 kkal per liter atau 21,4 kJ per liter. Energi yang dihasilkan ini dapat diukur dengan benar-benar membakar glukosa dan mengukur energi yang dibebaskan dalam kalorimeter.
Namun dalam organisme hidup, oksidasi glukosa berkontribusi terhadap serangkaian reaksi biokimia yang kompleks yang menyediakan energi yang dibutuhkan oleh sel. Langkah pertama dalam pemecahan glukosa dalam semua sel adalah glikolisis, menghasilkan piruvat yang merupakan titik awal untuk semua proses-proses lain dalam respirasi selular. Dalam sel-sel di mana oksigen hadir (respirasi aerobik) proses ini telah dimodelkan dalam TCA atau siklus Krebs.
Sebagian besar penggunaan energi dari oksidasi glukosa adalah konversi ADP menjadi ATP, dengan molekul ATP kaya energi yang selanjutnya digunakan sebagai mata uang energi sel.
Glukosa diproduksi oleh tanaman dengan bantuan energi dari matahari dalam proses yang disebut fotosintesis.
Sintesis ini dilakukan di pabrik-pabrik energi kecil yang disebut kloroplas pada daun tanaman. Kloroplas menangkap energi dari cahaya dan membuat molekul glukosa dari karbon dioksida dari udara dan air dari tanah.
Fungsi glukosa
Glukosa adalah bahan bakar di mana-mana dalam organisme biologis.Ada tiga fungsi utama glukosa tergantung pada kondisi tertentu dalam sel yakni sumber energi, sintetis dan komponen karbohidrat.
Karena membran sel bersifat permeabel untuk glukosa, sel tidak dapat menumpuk glukosa murni untuk setiap konsentrasi yang lebih tinggi daripada yang hadir dalam aliran darah. Namun sel meskipun demikian tetap saja menumpuk glukosa sebagai enzim kimiawi dengan memodifikasi molekul glukosa dengan penambahan gugus fosfat (fosforilasi).
Karena membran sel kedap terhadap bentuk modifikasi ini, yang disebut glukosa-6-fosfat, proses secara efektif “menangkap” glukosa di dalam sel, yang memungkinkan pemulihan lebih banyak glukosa dari aliran darah. Glukosa-6-fosfat, pada gilirannya, dapat digunakan untuk tiga fungsi utama, tergantung pada kondisi tertentu dalam sel dan kebutuhan keseluruhan organisme:
Glukosa merupakan sumber energi utama
Glukosa adalah bahan bakar di mana-mana dalam organisme biologis. Ketika energi kimia yang dibutuhkan, glukosa dioksidasi menjadi piruvat melalui proses yang dikenal sebagai glikolisis, yang merupakan sumber energi bagi organisme tertentu yang disebut anaerob obligat yang tidak dapat memanfaatkan oksigen untuk metabolisme. Dalam organisme aerobik, bagaimanapun, piruvat biasanya terus maju ke reaksi siklus asam sitrat (TCAC) dan rantai transpor elektron, membentuk CO2 dan air. Reaksi kemudian menghasilkan energi sekitar 18 kali lebih banyak dari glikolisis, terutama dalam bentuk ATP.
Glukosa berperan dalam sintesis non-karbohidrat
Glukosa dan metabolitnya juga dapat dimobilisasi ketika kerangka karbon diperlukan. Artinya, glukosa juga berpartisipasi dalam sintesis kompleks molekul (anabolisme) selain perannya dalam jalur katabolik yang memecah molekul menjadi komponen yang lebih kecil. Sebagai contoh, glukosa-6-fosfat dapat memasuki jalur fosfat pentosa, yang menghasilkan gula ribosa lima-karbon (pentosa) untuk sintesis nukleotida, bahan bangunan asam nukleat DNA dan RNA.
Pada tumbuhan dan kebanyakan hewan (kecuali marmut dan primata, seperti manusia), glukosa merupakan prekursor untuk produksi vitamin C (asam askorbat). Polimer glukosa juga terikat dengan protein (untuk membentuk glikoprotein) atau lipid (untuk membentuk glikolipid). Penambahan rantai gula dapat berfungsi untuk membantu protein dalam melipat ke dalam struktur tiga dimensi yang menjadi karakteristik mereka, untuk meningkatkan stabilitas protein dan lipid membran, atau bertindak sebagai situs pengenalan untuk bahan kimia tertentu.
Glukosa merupakan komponen karbohidrat lain
Ketika organisme memiliki kelimpahan ATP dan glukosa, maka dapat mensintesis satu atau lebih dari polimer yang umum glukosa (polisakarida): glikogen pada hewan dan pati dan selulosa untuk tanaman. Sementara glikogen dan pati menjadi molekul penyimpanan energi, selulosa memainkan terutama peran struktural pada tumbuhan hijau.
Penyimpanan Bentuk Glukosa pada Organisme
Setelah organisme telah mendapat makanan, makanan dicerna, dan nutrisi yang dibutuhkan akan dikirim melalui aliran darah. Bila organisme telah menggunakan semua nutrisi yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi yang tepat, nutrisi yang tersisa diekskresikan atau disimpan.
Disimpan dalam bentuk: Glikogen
Hewan (termasuk manusia) menyimpan beberapa glukosa dalam sel-sel sehingga tersedia untuk pengambilan energi yang cepat dimasa depan. Kelebihan glukosa disimpan di hati sebagai senyawa besar yang disebut glikogen. Glikogen adalah polisakarida glukosa, tetapi struktur yang memungkinkan untuk dikemas secara kompak, sehingga dapat disimpan lebih banyak dalam sel untuk digunakan nanti. Jika Anda mengkonsumsi begitu banyak karbohidrat ekstra tubuh akan menyimpannya semakin banyak kelebihan glukosa, semua glikogen Anda mungkin terstruktur kompak.
Pati: Penyimpanan glukosa pada tumbuhan
Bentuk penyimpanan glukosa pada tumbuhan adalah pati. Pati adalah polisakarida. Daun tanaman membuat gula selama proses fotosintesis. Fotosintesis terjadi dalam keberadaan cahaya (foto = cahaya), seperti ketika matahari bersinar. Energi dari sinar matahari digunakan untuk membuat energi untuk tanaman. Jadi, ketika tumbuhan membuat gula (untuk bahan bakar, energi) pada hari yang cerah, mereka menyimpan beberapa bagian sebagai pati. Ketika gula sederhana perlu diambil untuk digunakan, pati dipecah menjadi komponen yang lebih kecil. Mereka benar-benar menghemat energi untuk persediann saat hari sedang hujan.
Demikianlah ,semoga bermanfaat.
Aamiin