Siklus Krebs : Pengertian, Fungsi, Proses, Hasil

A. PENGERTIAN SIKLUS KREBS

Siklus krebs adalah salah satu reaksi yang terjadi dari rangkaian reaksi metabolisme sel di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetyl, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai pemenuh kebutuhan energi jaringan. Siklus ini dinamakan siklus krebs karena yang menemukan adalah Mr. Krebs atau Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981) pada tahun 1937, seorang ahli biokimia terkenal yang menemukan metabolisme karbohidrat. Nama lain dari siklus krebs yaitu siklus asam sitrat karena senyawa pertama yang terbentuk adalah asam sitrat juga siklus asam trikarboksilat (-COOH) karena hampir di awal-awal siklus krebs, senyawanya tersusun dari asam trikarboksilat. Trikarboksilat itu merupakan gugus asam (-COOH).

Siklus krebs merupakan jalur metabolisme utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, hasil katabolisme lemak dan hasil katabolisme protein. Asetil koenzim-A sebagai katabolisme lemak dan karbohidrat. Oksaloasetat, fumarat dan alfa ketoglutarat hasil katabolisme asam amino dan protein.

B. FUNGSI SIKLUS KREBS

Siklus krebs sebagai siklus penting dalam metabolisme sel, memiliki fungsi tersendiri. Berikut fungsi dari siklus krebs:

• Sebagai jalur akhir oksidasi KH, Lipid dan Protein. KH, lipid dan protein semua akan dimetabolisme menjadi asetyl-KoA.
• Untuk mempertahankan kadar glukosa dalam keadaan normal
• Menghasilkan sebagian besar CO2
• Metabolisme lein yang menghasilkan CO2 misalnya jalur pentosa fosfat atau P3 (pentosa phospat pathway) atau harper heksosa monofosfat.
• Sumber enzim-enzim tereduksi yang mendorong Rantai Respirasi
• Merupakan alat agar tenaga yang berlebihan dapat digunakan untuk sintesis lemak
• Menyediakan prekursor-prekursor penting untuk sub unit yang diperlukan dalam sintesis berbagai molekul
• Menyediakan mekanisme pengendalian langsung atau tidak langsung untuk lain-lain sistem enzim

C. MEKANISME SIKLUS KREBS

Siklus krebs yang merupakan tahapan kedua dari proses respirasi seluler setelah proses glikolisis. Hasil dari glikolisis dibutuhkan dalam siklus krebs. Karena glikolisis terjadi di dalam sitoplasma dan siklus krebs dalam mitokondria, maka hasil glikolisis harus terlebih dahulu masuk ke dalam mitokondria melalui proses dekarboksilasi oksidatif. Hasil dari dekarboksilasi oksidatif adalah molekul asetil ko-A, NADH, dan CO₂. Satu molekul glukosa akan diubah menjadi dua molekul asam piruvat dalam glikolisis, artinya proses dekarboksilasi oksidatif untuk untuk satu molekul glukosa akan menghasilkan 2 molekul asetil ko-A, 2 NADH, dan 2 CO₂. Hasil inilah yang akan digunakan dalam siklus krebs

SIKLUS KREBS

(a) Tahapan Siklus Krebs

Siklus krebs memiliki tahapan yang kontinu. Jika telah mencapai tahap akhir, maka terus berulang dari tahap awal kembali.

1. Tahap I Pembentukan Sitrat

Pada tahap pertama ini, asetil ko-A akan berikatan dengan oksaloasetat membentuk sitrat. Reaksi pada tahap pertama ini dibantu dengan enzim sitrat sintase.

PEMBENTUKAN SITRAT

2. Tahap II Isomerase Sitrat

Selanjutnya, sitrat yang telah terbentuk pada tahap pertama disusun kembali untuk membentuk isomer isositrat oleh enzim acontinase. Pada reaksi ini molekul air dihapus dari asam sitrat dan kemudian dimasukkan kembali ke lokasi lain. Transformasi terjadi dari perpindahan gugus OH dari posisi 3 ke 4 pada reaksinya dan menghasilkan isositrat.

ISOMERASI SITRAT

3. Tahap III Isositrat Dehidrogenase

Isositrat diubah menjadi α-ketoglutarat oleh enzim isositrat dehidrogenese. Reaksi ini melepaskan CO₂ dan menghasilkan NADH. Enzim isositrat dehidrogenase mengkatalisis oksidasi dari gugus -OH pada posisi 4 dari isositrat untuk menghasilkan perantara yang kemudian memiliki molekul karbon dioksida dihapus dari untuk menghasilkan α-ketoglutarat. Oksidasi isositrat menjadi α-ketoglutarat kemudian membentuk senyawa antara oksalosuksinat yang berikatan dengan enzim isositrat dehidrogenase dengan NAD sebagai koenzim.

ISOSITRAT DEHIDROGENASE

4. Tahap IV α-Ketoglutat Dehidrogenase Kompleks

α-ketoglutarat teroksidasi, karbon dioksida akan dihapus, dan koenzim A ditambahkan untuk membentuk senyawa 4-karbon suksinil-KoA. Selama oksidasi ini, NAD+ direduksi menjadi NADH₂. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah α-ketoglutarat dehidrogenase. Oksidasi αketoglutarat menjadi suksinat melalui pembentukan suksinil ko-A, merupakan reaksi yang irreversibel dan dikatalisis oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase. Suksisnil ko-A adalah senyawa tioester yang berenergi tinggi. Selanjutnya suksinil ko-A melepaskan ko–A dengan dirangkaikan dengan reaksi pembentuk energi GTP dari GDP. GTP yang terbentuk dipakai untuk sintesis ATP dari ADP dengan enzim nukleosida difosfat kinase. Pembentukan GTP dikaitkan dengan reaksi deasilasi suksinil ko-A ini disebut “fosforilasi tingkat substrat”.

α-Ketoglutat Dehidrogenase Kompleks

5. Tahap V Suksinat Thikonase

Ko-A dihapus dari suksinil-KoA untuk menghasilkan suksinat. Suksinat dioksidasi menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase dengan FAD sebagai koenzim. FAD berperan sebagai gugus penerima hydrogen. Energi yang dilepaskan digunakan untuk membuat guanosin trifosfat (GTP) dari guanosin difosfat (GDP) oleh fosforilasi tingkat substrat. GTP kemudian dapat digunakan untuk membuat ATP. Enzim suksinil-KoA sintase mengkatalisis reaksi ini dari siklus asam sitrat.

6. Tahap VI Suksinat Dehidrogenase

Suksinat dioksidasi menjadi fumarat. Selama oksidasi ini, FAD direduksi menjadi FADH₂. Enzim suksinat dehidrogenase mengkatalisis pemindahan dua hidrogen dari suksinat. Reaksi reversibel penambahan satu molekul H₂O ke ikatan rangkap fumarat, menghasilkan malat yg dikatalisis oleh fumarase.

SUKSINAT DEHIDROGENASE

7. Tahap VII Hidrasi

Hidrasi menambahkan atom hydrogen pada ikatan ganda karbon yang ada pada fumarat menjadi L-malat dikatalisis oleh enzim fumarase (fumarat hidratase). Fumarase berlanjut ke proses penataan ulang dengan menambahkan hidrogen dan oksigen kembali ke substrat yang telah dihapus sebelumnya.

TAHAP HIDRASI SIKLUS KREBS

8. Tahap VIII Regenerasi Oksaloasetat

Senyawa awal dari siklus asam sitrat oleh dehidrogenase malat. Selama oksidasi ini, NAD+ direduksi menjadi NADH₂. L-malat dioksidasi menjadi oksaloasetat oleh enzim L-malat dehidrogenase yg berikatan dengan NAD (reaksi endergonik) atau laju reaksi  berjalan ke kanan,karena reaksi berikut kondensasi oksaloasetat denga asetil ko-A yaitu reaksi eksergonik yang irreversible.

REGENERASI OKSALOASETAT

(b) Hasil Siklus Krebs

Hasil akhir dari siklus krebs berupa 2 molekul asetil ko-A. Jika diuraikan maka, ATP yang berjumlah 2 molekul, FADH₂ yang berjumlah 2 molekul menghasilkan 4 ATP, NADH yang berjumlah 6 molekul menghasilkan 18 ATP dan juga CO₂ dengan jumlah 2 molekul. Juga dihasilkan 8 molekul hydrogen yang direaksikan dengan oksigen membentuk air. Hasil dari siklus krebs ini digunakan dalam tahapan transport electron seperti FADH₂ dan NADH.

HASIL SIKLUS KREBS