JALUR PENTOSA FOSFAT

Makhluk hidup di muka bumi ini selalu memerlukan energi dalam kehidupannya sehari-hari. Dalam proses penyediaan energi baik pada tumbuhan maupun manusia, selalu melalui berbagai rentetan reaksi kimia. Seluruh proses kimia atau reaksi kimia yang terjadi di dalam sel yang berupa reaksi penyusunan energi

dan reaksi penggunaan energi biasa kita sebut dengan Metabolisme. Energi yang ada dalam tubuh manusia haruslah seimbang sesuai yang dibutuhkan oleh tubuhnya

Jalur metabolik yang utama untuk penggunaan glukosa adalah glikolisis dan lintasan pentosa fosfat. Lintasan pentosa fosfat atau heksosa monofosfat shunt merupakan jalur alternatif untuk metabolisme glukosa. Lintasan pentosa fosfat lebih kompleks dari pada glikolisis.Lintasan ini tidak menghasilkan ATP.

Glukosa, fruktosa, dan galaktosa secara kuantitatif merupakan heksosa terpenting yang diserap dari traktus gastrointestinal.Ketiga unsur ini berasal dari masing-masing pati, sukrosa, dan laktosa yang terdapat di dalam makanan.Untuk konversi fruktosa dan galaktosa menjadi glukosa telah dibentuk lintasan yang khusus terutama di hati.

Jalur pentosa fosfat merupakan jalur metabolisme alternatif untuk oksidasi glukosa di mana tidak ada ATP yang dihasilkan. Produk utamanya adalah NADPH, suatu pereduksi yang diperlukan dalam beberapa proses anabolisme (untuk biosintesis asam lemak,kolesterol, dan steroid lain) dan ribosa-5 fosfat yang merupakan komponen struktural nukleotida dan asam nukleat (Ribosa untuk biosintesis asam nukleat).

Jalur pentosa fosfat merupakan jalur untuk sintesis tiga fosfat pentosa : ribulosa 5 - fosfat, ribose 5 - fosfat, dan xylulose 5 - fosfat. Ribosa 5 – fosfat diperlukan untuk sintesis RNA dan DNA.Jalur pentosa fosfat/heksosa monofosfat menghasilkan NADPH dan ribosa di luar mitokondria.Kepentingan lain jalur pentosa fosfat berlangsung dalam jaringan hepar, lemak, korteks adrenal, tiroid, eritrosit, kelenjar mammae.NADPH juga penting dalam detoksifikasi obat oleh monooksigenase, reduksiglutation.

Lintasan pentosa fosfat merupakan jalur alternatif untuk metabolisme glukosa. Lintasan ini tidak menghasilkan ATP, tetapi mempunyai dua fungsi utama, yaitu :

a.       Produksi NADPH untuk sintesis reduktif seperti biosintesis asam lemak serta steroid.

b.      Mencegah stress oksidatif dengan mengubah H₂O₂ menjadi H₂O dan jika tidak terdapat NADPH, H₂O₂ akan di ubah menjadi radikal bebas hidroksin yang

akan menyerang sel.

Pada sel darah merah, kegunaan pertama dari NADPH adalah untuk mereduksi bentuk disulfid dari glutathione menjadi bentuk sulfhydril, reduksi glutathione ini adalah untuk mempertahankan struktur normal dari sel darah merah dan untuk menjaga bentuk hemoglobin dalam bentuk Fe²⁺.NADPH pada hati dan payudara digunakan untuk biosintesis asam lemak.

Reaksi pentosa fosfat terjadi dalam sitosol.Enzim pada lintasan pentosa fosfat seperti pada glikolisis ditemukan di dalam sitosol.Seperti pada glikolisis, oksidasi dicapai lewat reaksi dehidrogenasi, tetapi dalam hal lintasan pentosa fosfat, sebagai akseptor hidrogen digunakan NADP⁺ dan bukan NAD⁺.Tidak ada ATP yang digunakan ataupun diproduksi pada jalur ini.

Terdapat 2 fase pada penthosa fosfat :

1.  Fase oksidatif yang menghasilkan NADPH

Pada fase yang pertama, glukosa 6-phosphate menjalani proses dehidroginase dan dekarboksilase untuk memberikan sebuah senyawa pentosa, yaitu ribosa 5-phosphate.

2.  Fase nonoksidatif yang menghasilkan prekursor ribosa

Pada fase yang kedua, ribulosa 5-fosfat dikonversi kembali menjadi glukosa 6-fosfat oleh serangkaian reaksi yang terutama melibatkan dua enzim yaitu transketolase dan transaldolase.

I.       Fase oksidatif yang menghasilkan NADPH

Reaksi dehidrogenasi glukosa 6-fosfat menjadi 6-fosfoglukonat terjadi lewat pembentukan 6-fosfoglukonolakton yang dikatalisis oleh enzim glukosa-6-fosfat dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung NADP.Hidrolisis 6-fosfoglukonolakton dilaksanakan oleh enzim glukonolakton hidrolase.

Tahap oksidasi yang kedua dikatalisis oleh enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase, yang juga memerlukan NADP⁺ sebagai akseptor hidrogen. Dekarboksilase kemudian terjadi dengan pembentukan senyawa ketopentosa , yaitu ribulosa 5-fosfat. Reaksi mungkin berlangsung dalam dua tahap melalui intermediate 3-keto-6-fosfoglukonat.

I.       Fase nonoksidatif yang menghasilkan prekursor ribose

Pada fase yang kedua, ribulosa 5-fosfat dikonversi kembali menjadi glukosa 6-fosfat oleh serangkaian reaksi yang terutama melibatkan dua enzim yaitu transketolase dan transaldolase.

Ribulosa 5-fosfat kini berfungsi sebagai substrat bagi dua ennzim yang berbeda.Ribulosa 5-fosfat 3-epimerase mengubah konfigurasi disekitar karbon 3 dari ribulosa 5 fosfat, dengan membentuk epimer xilulosa 5-pospat, yaitu senyawa ketopentosa lainnya.Ribosa 5-fosfat ketoisomerase mengubah ribulosa 5-fosfat menjadi senyawa aldopentosa yang bersesuaian, yaitu ribosa 5-fosfat yang merupakan precursor bagi residu ribosa yang diperlukan dalam sintesis nukleotida dan asam nukleat.

Transketolase memindahkan unit dua-karbon yang terdiri atas karbon 1 dan 2 dari sebuah ketosa kepada atom karbon aldehid pada gula aldosa.Oleh karena itu, enzim ini mempengaruhi konversi gula pentosa menjadi aldosa dengan berkurangnya dua karbon, dan sekaligus mengonversi gula aldosa menjadi ketosa dengan bertambahnya dua atom karbon.Reaksi tersebut memerlukan vitamin B, yaitu tiamin.

Enzim transketolase mengatalisis proses pemindahan unit dua karbon dari xilulosa 5 fosfat kepada ribulosa 5 fosfat yang menghasilkan ketosa sedoheptulosa 7-fosfat 7 karbon dan aldosa gliseraldehid 3-fosfat. Kedua produk ini kemudian memasuki reaksi lainnya yang dikenal sebagai reaksi transaldolasi.Enzim transaldolase memungkinkan pemindahan moietas dihidroksiaseton tiga - karbon (karbon 1-3), dari ketosa sedoheptulosa 7-fosfat kepada aldosa gliseraldehid 3-fosfat untuk membentuk ketosa fruktosa 6-fosfat dan aldosa eritrosa 4-fosfat empat karbon.

Kemudian berlangsung reaksi selanjutnya yang sekali lagi melibatkan enzim transketolase dengan xilulosa 5-fosfat berfungsi sebagai donor glikoaldehid. Pada keadaan ini, eritrosa 4-fosfat yang terbentuk di atas bertindak sebagai akseptor , dan hasil reaksinya adalah fruktosa 6-fosfat serta gliseraldehid 3-fosfat.