Glikolisis adalah jalur utama pertama metabolisme glukosa seluler. Ini terjadi di sitoplasma hampir semua sel hidup dan mengubah satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat, menghasilkan perolehan bersih ATP dan NADH.

Fase Glikolisis

1. Tahap Investasi Energi

Paruh pertama glikolisis menggunakan dua molekul ATP untuk memfosforilasi glukosa, menjebaknya di dalam sel. Glukosa diubah menjadi glukosa-6-fosfat, kemudian menjadi fruktosa-6-fosfat, dan akhirnya menjadi fruktosa-1,6-bifosfat. Gula enam karbon ini kemudian dipecah menjadi dua molekul tiga karbon: dihidroksiaseton fosfat (DHAP) dan gliseraldehida-3-fosfat (G3P).

2. Fase Imbalan Energi

Paruh kedua glikolisis menghasilkan energi. Setiap molekul G3P teroksidasi dan terfosforilasi, menghasilkan 1,3-bifosfogliserat. Gugus fosfat berenergi tinggi kemudian ditransfer ke ADP untuk menghasilkan ATP. Melalui serangkaian langkah, setiap G3P diubah menjadi piruvat, menghasilkan dua ATP dan satu NADH per G3P.

3. Hasil Bersih

Dimulai dari satu molekul glukosa, glikolisis menghasilkan:

• 2 ATP (bersih, setelah dikurangi 2 yang digunakan pada tahap investasi)
• 2 NADH
• 2 molekul piruvat

4. Peraturan

Glikolisis diatur melalui tiga langkah utama yang tidak dapat diubah. Fosfofruktokinase-1 (PFK-1) adalah enzim pengatur yang paling penting. Ini diaktifkan oleh AMP dan ADP (sinyal energi rendah) dan dihambat oleh ATP dan sitrat (sinyal energi tinggi).

5. Nasib Piruvat

Piruvat dapat mengikuti jalur yang berbeda tergantung pada ketersediaan oksigen. Dalam kondisi aerobik, ia memasuki mitokondria dan diubah menjadi asetil-KoA untuk siklus asam sitrat. Dalam kondisi anaerobik, ia diubah menjadi laktat pada hewan atau etanol dalam ragi.

Uji Fluks Glikolitik Praktis

Fluks glikolitik paling sering diukur dengan laju pengasaman ekstraseluler (ECAR) menggunakan Seahorse XF Analyzer. Sel benih pada sel 1–4 × 10⁴/sumur dalam pelat kultur sel XF96 dan inkubasi semalaman. Satu jam sebelum pengujian, ganti media pertumbuhan dengan Seahorse XF DMEM (pH 7,4) yang mengandung 10 mM glukosa, 2 mM glutamin, dan 1 mM piruvat, dan inkubasi pada suhu 37°C tanpa CO2. Menyuntikkan 10 mM glukosa melalui port A untuk merangsang glikolisis - ECAR akan meningkat saat sel memproduksi laktat. Menyuntikkan 1 µM oligomisin (inhibitor ATP sintase) melalui port B — ini mengalihkan produksi energi ke glikolisis, menyebabkan peningkatan ECAR lebih lanjut yang menentukan kapasitas glikolitik maksimal. Suntikkan 50 mM 2-deoksiglukosa (2-DG, penghambat heksokinase) melalui port C — ECAR turun ke nilai dasar, memastikan bahwa sinyal yang diukur berasal dari glikolisis. Laju glikolitik dinyatakan dalam mpH/menit per µg protein atau per jumlah sel. Untuk pengujian laktat dehidrogenase (LDH) langsung, kumpulkan media kultur secara berkala dan ukur laktat menggunakan kit enzimatik yang digabungkan dengan fluoresensi NADH (eksitasi 340 nm, emisi 460 nm). Reaksi LDH: laktat + NAD⁺ → piruvat + NADH + H⁺.

Aplikasi Dunia Nyata

Efek Warburg pada sel kanker ditunjukkan dengan membandingkan ECAR pada sel kanker paru A549 vs. fibroblas paru normal. Sel kanker menunjukkan ECAR basal 4 kali lipat lebih tinggi (65 vs. 16 mpH/menit) dan respons tumpul terhadap oligomisin, yang menunjukkan bahwa sel kanker sudah sangat bergantung pada glikolisis untuk produksi ATP. Ketergantungan glikolitik ini adalah dasar pencitraan FDG-PET dalam onkologi klinis, di mana ¹⁸F-fluorodeoxyglucose terakumulasi dalam tumor.