Mekasnisme Siklus Krebs

Baca Juga

MEKANISME SIKLUS KREBS

A.     PENGERTIAN SIKLUS KREBS

Siklus kreb ditemukan oleh seorang ahli biokimia terkenal bernama Mr. Hans Krebs Tahun 1973. Siklus kreb dikenal juga dengan istilah siklus asam sitrat, karena senyawa pertama yang terbentuk adalah asam sitrat. Selain itu, seyawa penyusun pada awal pembentukan siklus juga dapat berupa asam trikarboksilat (-COOH) yang merupakan gugus asam sehingga siklus kreb disebut juga siklus asam trikarboksilat.

Pada prinsipnya, Siklus kreb ialah tahapan kedua reaksi aerob yang merupakan bagian dari proses pernapasan yang panjang . Siklus kreb berlangsung di dalam mitokondria yang membawa asetat aktif berupa Asetil Ko-A yang dengan oksidasi glukosa diubah menjadi CO2 dan H2O menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP (adenosin trifosfat) sebagai energi yang dibutuhkan jaringan.

Jadi kesimpulannya, Siklus kreb merupakan jalur metabolisme utama dari berbagai senyawa hasil metabolime yang mengikuti proses glikolisis (mengkonversi lemak dan karbohidrat) menjadi ATP (adenosin trifosfat) sebagai sumber utama energi tubuh.

B.     FUNGSI SIKLUS KREBS

Sebagai jalur metabolisme, siklus kreb sangat berperan penting terhadap ketersediaan ATP yang dibutuhkan oleh jaringan. Adapun fungsi dari siklus kreb, meliputi:

• Jalur akhir oksidasi karbohidrat, protein, dan lipid yang akan dimetabolisme menjadi Asetil Ko-A;
• Menghasilkan sebagian besar CO2 dengan oksidasi glukosa;
• Menghasilkan sejumlah koenzim tereduksi yang menggerakkan rantai pernapasan untuk produksi ATP (adenosin trifosfat);
• Menyediakan sejumlah bahan (prekursor-prekursor) untuk kebutuhan sintesis protein dan asam nukleat;
• Mengkonversi sejumlah energi serta zat yang berlebihan untuk digunakan pada sintesis asa lemak sebelum pembentukan trigleserida untuk penimbunan lemak;
• Bertindak sebagai pengendalian langsung maupun tidak langsung terhadap sistem enzim melalui komponen-komponen siklus.

C.      PROSES SIKLUS KREBS

Seperti yang telah dijelaskan pada poin pertama terkait pengertian Siklus kreb yang merupakan tahapan kedua respirasi seluler setelah proses glikolisis. Oleh karena Siklus kreb terjadi di dalam mitokondria, sedangkan glikolisis terjadi di dalam sitoplasma. Maka, asam piruvat yang merupakan hasil dari proses glikoslisis harus masuk ke dalam mitokondria terlebih dulu melalui proses dekarboksilasi oksidatif agar proses siklus kreb dapat berlangsung.

Dalam tahap dekarboksilasi oksidatif ini, asam piruvat akan dirubah menjadi Asetil Ko-A yang merupakan bahan baku berlangsungnya siklus kreb. Proses pengubahan ini diperantai oleh enzim piruvat dehidrogenase yang terdapat pada mitokondria sel eukariotik.

Berikut ini tahapan-tahapan pengubahan asam piruvat menjadi Asetil Ko-A atau dikenal dengan istilah dekarboksilasi oksidatif, meliputi:

·         Pelepasan gugus karboksilat (-COO) dari asam piruvat menjadi CO2;

·         Sisa dua atom karbon (Ch3COO-) dari piruvat akan mentransfer kelebihan elektronnya ke NAD+ sehingga akan terbentuk NADH dan dua molekul tadi akan menjadi asetat.

·         Selanjutnya, koenzim-A (Ko-A) akan diikatkan pada asetat  yang telah terbentuk sebelumnya sehingga dihasilkan Asetil Koenzim-A (Asetil Ko-A). Asetil Ko-A inilah yang menjadi bahan baku dalam siklus kreb yang berlangsung di mitokondria untuk menghasilkan ATP, NADH, FADH2, dan CO2.

D.     TAHAPAN SIKLUS KREBs

Dalam Siklus kreb berlangsung delapan tahapan utama hingga didapat hasil akhir berupa energi untuk kebutuhan jaringan.

Berikut ini tahapan-tahapan dalam reaksi Siklus kreb, meliputi:

1.     Tahap I: Sitrat Sintase

Proses yang berlangsung ditahap ini dikenal dengan hidrolisis. Pada tahap ini terjadi penggabungan molekul Asetil Ko-A dengan oksaloasetat membentuk asam sitrat dibantu oleh enzim asam sitrat sintase.

TAHAP I : SITRAT SINTASE

2.     Tahap II: Isomerase Sitrat

Pada tahap ini, asam sitrat yang sudah terbentuk diubah menjadi isositrat dengan bantuan enzim akotinase yang mengandung Fe2+.

TAHAP II  : ISOMERASE SITRAT

3.     Tahap III: Isositrat Dehidrogenase

Pada tahap ketiga ini, berlangsung proses dekarboksilasi (perombakan) pertama sekali. Isositrat yang terbentuk pada tahapan sebelumnya dioksidasi menjadi oksalosuksinat yang terikat enzim oleh enzim isositrat dehidrogenase. Selain itu, pada tahap ini isositrat juga diubah menjadi α-ketoglutarat oleh enzim yang sama dan dibantu NADH.

TAHAP III: ISOSITRAT DEHIDROGENASE

4.     Tahap IV: α-Ketoglutarat Dehidrogenase Kompleks

Dalam tahap ini terjadi proses pengubahan α-ketoglutarat  menjadi suksinil Ko-A oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks.

5.     Tahap V: Suksinat Thikonase

Pada tahap kelima ini, terjadinya konversi suksinil Ko-A menjadi suksinat. Proses pengubahan ini berbeda dengan tahapan-tahapan sebelumnya. Pada tahap ini proses konversi tidak hanya dibantu oleh enzim saja, melainkan juga memerlukan Mg2+ dan GDP yang dengan Pi (Fosfat) akan membentuk GTP. GTP inilah yang akan dirubah sebagai ATP sehingga menjadi energi yang dibutuhkan jaringan.

6.     Tahap VI: Suksinat Dehidrogenase

Suksinat yang telah dihasilkan pada tahap kelima kan didehidrigenase menjadi fumarat dengan bantuan enzim suksinat dehidrogenase.

TAHAP VI : SUKSINAT DEHIDROGENASE

7.     Tahap VII: Hidrasi

Hidrasi ialah penambahan atom hidrogen pada ikatan ganda karbon (C=C) yang ada pada fumarat sehingga menghasilkan malat.

8.     Tahap VIII: Regenerasi Oksaloasetat

Tahap kedelapan ini merupakan tahap akhir dari siklus kreb. Pada tahap ini, terjadi pengubahan malat oleh enzim malat dehidrogenase membentuk oksaloasetat. Oksaloasetat ini berperan untuk menangkap Asetil-KoA sehingga proses siklus kreb dapat berlangsung kembali.

Untuk mencukupi kebutuhan energi, siklus kreb harus berlangsung dua kali. Hal tersebut dikarenakan reaksi oksidasi pada molekul glukosa untuk sekali proses siklus kreb hanya menghasilkan  2 molekul Asetil Ko-A.

E. HASIL SIKLUS KREBs

Hasil yang diperoleh dari proses satu kali Siklus kreb, meliputi:

• 1 molekul GTP yang akan secara langsung diproduksi menjadi ATP;
• 3 molekul NADH yang akan dioksidasi melalui transpor elektron menghasilkan 3 ATP per molekul;
• 1 molekul FADH yang akan dioksidasi melalui transpor elektron menghasilkan 2 ATP per molekul;
• 1 molekul CO2 yang dilepaskan.

Jadi, total energi (ATP) dari satu kali proses siklus kreb ialah:

TOTAL ATP DARI SIKLUS KREB

Sehingga, untuk dua kali Siklus kreb akan dihasilkan energi sebanyak 24 ATP dan 2  molekul CO2.

Agar proses siklus kreb ini dapat terus berulang, terdapat beberapa komponen yang berperan penting terhadap regulasi siklus kreb. Adapun regulasi siklus kreb diatur oleh:

• Sitrat Sintase
• Isositrat Dehidrogenase
• α-Ketoglutarat Dehidrogenase

Ketiga komponen/enzim tersebut ketersediaannya sangat bergantung pada oksaloasetat. Nah, untuk kecukupan oksaloasetat sendiri dalam keberlangsungan siklus kreb maka asupan KH seseorang harus terpenuhi. Karena kekurangan KH akan menyebabkan kekurangan oksaloasetat.