SIKLUS KREBS

A. DEFINISI SIKLUS KREBS DAN PERAN BIOMEDIS

Penemu siklus krebs adalah seorang ahli biokimia terkenal, ilmuwan Jerman-Inggris, beliau bernama Mr. Hans Krebs. Krebs mendeskripsikan sebagian besar jalur metabolik ini pada tahun 1930-an. Krebs juga menemukan metabolisme karbohidrat. Siklus krebs adalah satu seri reaksi yang terjadi di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetyl, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai kebutuhan energi jaringan. Residu asetyl tersebut dalam bentuk asetyl-KoA (CH3-CO-S-CoA, asetat aktif), suatu ester koenzim A (KoA). Koenzim A (KoA) mengandung vitamin asam pantotenat. Siklus krebs ini terjadi didalam mitokondria.

Siklus krebs disebut juga siklus asam sitrat. Siklus asam sitrat (bahasa Inggris: citric acid cycle, tricarboxylic acid cycle, TCA cycle, Krebs cycle, Szent-Györgyi-Krebs cycle) adalah sederetan jenjang reaksi metabolisme pernafasan selular yang terpacu enzim. Siklus asam sitrat juga bisa didefinisikan sebagai jalur bersama terakhir untuk oksidasi karbohidrat, lipid, dan protein karena glukosa, asam lemak, dan sebagian besar asam amino dimetabolisme menjadi asetil koenzim A (KoA) atau zat-zat antara siklus ini.

Siklus krebs disebut siklus asam sitrat karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil KoA dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat. Siklus ini juga berperan sentral dalam glukoneogenesis, liogenesis, dan interkonversi asam-asam amino. Banyak proses ini berlangsung di sebagian besar jaringan, tetapi hati adalah satu-satunya jaringan tempat semuanya berlangsung dengan tingkat yang signifikan. Jadi,akibat yang timbul dapat parah, contohnya jika sejumlah sel hati rusak, seperti pada hepatitis akut atau diganti oleh jaringan ikat (seperti pada sirosis). Beberapa defek genetik pada enzim-enzim siklus asam sitrat yang pernah dilaporkan menyebabkan kerusakan saraf berat karena sangat terganggunya pembentukan ATP di sistem saraf pusat.

Selain disebut dengan siklus asam sitrat, siklus krebs juga disebut siklus asam trikarboksilat (─COOH) karena hampir di awal-awal siklus krebs, senyawanya tersusun dari asam trikarboksilat. Trikarboksilat itu merupakan gugus asam (─COOH).

B. TUJUAN SIKLUS KREBS

Adapun tujuan dari siklus krebs adalah sebagai berikut:

1. Menjelaskan reaksi-reaksi metabolik akhir yang umum terdapat pada jalur biokimia utama katabolisme tenaga
2. Menggambarkan bahwa CO₂ tidak hanya merupakan hasil akhir metabolisme, namun dapat berperan sebagai zat antara, misalnya untuk proses lipogenesis.
3. Mengenali peran sentral mitokondria pada katalisis dan pengendalian jalur-jalur metabolik tertentu, mitokondria berfungsi sebagai penghasil energi.

C. FUNGSI SIKLUS KREBS

Fungsi siklus krebs adalah sebagai berikut:

1. Menghasilkan sebagian besar CO_2.
2. Metabolisme lain yang menghasilkan CO₂ misalnya jalur pentosa phospat atau P3 (pentosa phospat pathway) atau kalau di harper heksosa monofosfat.
3. Sumber enzim-enzim tereduksi yang mendorong RR ( Rantai Respirasi).
4. Merupakan alat agar tenaga yang berlebihan dapat digunakan untuk sintesis lemak sebelum pembentukan TG untuk penimbunan lemak.
5. Menyediakan prekursor-prekursor penting untuk sub-sub unit yang diperlukan dalam sintesis berbagai molekul.
6. Menyediakan mekanisme pengendalian langsung atau tidak langsung untuk lain-lain sistem enzim.

Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.

D. SIKLUS ASAM SITRAT MENGHASILKAN SUBSTRAT UNTUK RANTAI RESPIRATORIK

                Siklus diawali dengan reaksi antara gugus asetil KoA dan asam karboksilat empat-karbon oksaloasetat yang membentuk asam trikarboksilat enam-karbon, yaitu sitrat. Pada reaksi-reaksi berikutnya, terjadi pembebasan dua molekul CO₂ dan pembentukan ulang oksaloasetat (Gambar 1.1). Hanya sejumlah kecil oksaloasetat yang dibutuhkan untuk mengoksidasi asetil-KoA dalam jumlah besar; senyawa ini dapat dianggap memiliki peran katalitik.

Gambar 1.1 Siklus asam sitrat yang menggambarkan peran katalitik oksaloasetat. (Murray, Robbert K.,dkk, Biokimia Harper, hal. 153)

      Siklus asam sitrat adalah bagian integral dari proses penyediaan energi dalam jumlah besar yang dibebaskan selama oksidasi bahan bakar terjadi. Selama oksidasi aseti KoA, koenzi-koenzim mengalami reduksi dan kemudian direoksidasikan di rantai respiratorik yang dikaitkan dengan pembentukan ATP (fosforilasi oksidatif, Gambar 1.2). Proses ini bersifat aerob yang memerlukan oksigen sebagai oksidan terakhir dari koenzim-koenzim yang tereduksi. Enzim-enzim pada siklus asam sitrat terletak di matriks mitokondria, baik bebas maupun terikat pada membran dalam mitokondria serta membran krista, tempat enzim-enzim rantai respiratorik berada.

 

 

Gambar 1.2 Siklus asam sitrat. Jalur katabolik utama untuk asetil-KoA pada organism aerob. Asetil-KoA, produk katabolisme karbohidrat, protein, dan lipid, dibawa ke siklus asam sitrat dan dioksidasi menjadi CO₂ disertai pembebasan ekuivalen pereduksi (2H). Oksidasi 2H selanjutnya di rantai respiratorik menyebabkan fosforilasi ADP menjadi ATP. Untuk satu putaran siklus, dihasilkan 11 ATP melalui fosforilasi oksidatif dan 1 ATP dihasilkan di tingkat substrat dari perubahan suksinil-KoA menjadi suksinat. (Murray, Robbert K.,dkk, Biokimia Harper, hal. 153)

E. REAKSI SIKLUS ASAM SITRAT MEMBEBASKAN EKUIVALEN    

      Reaksi awal antara asetil-KoA dan oksaloasetat untuk membentuk sitrat dikatalisis oleh sitrat sintase yang membentuk ikatan karbon-ke-karbon antara karbon metal pada asetil-KoA dan karbon karbonil pada oksaloasetat (Gambar 1.3). Ikatan tieoster pada sitril-KoA yang terbentuk mengalami hidrolisis dan membebaskan sitrat dan KoASH─suatu reaksi eksotermik.

      Sitrat mengalami isomerasi menjadi isositrat oleh enzim akonitase (akonitat hidratase); reaksi ini terjadi dalam dua tahap; dehidrasi menjadi cis-akonitat dan rehidrasi menjadi isositrat. Meskipun sitrat adalah suatu molekul simetris, namun akotinase bereaksi dengan sitrat secara asimetris sehingga dua atom karbon yang lenyap dalam reaksi-reaksi berikutnya  pada siklus bukanlah atom karbon yang ditambahkan dari asetil-KoA. Perilaku asimetri ini terjadi karena channelling-pemindahan produk sitrat sintase secara langsung ke bagian aktif akonitase, tanpa memasuki larutan bebas. Hal ini menghasilkan integrasi aktivitas siklus asam sitrat dan penyediaan sitratdi sitosol sebagai sumber asetil KoA untuk sintesis asam lemak. Racun fluoroasetat bersifat toksik karena fluoroasetil-KoA berkondensasi dengan oksaloasetat untuk membentuk fluorositrat, yang menghambat akonitase sehingga terjadi penimbunan sitrat.

      Isositrat mengalami dehidrogenasi yang dikatalisis oleh isositrat dehidrogenase untuk membentuk, oksalosuksinat pada awalnya, yang tetap terikat pada enzim dan mengalami dekarboksilasi menjadi α-ketoglutarat. Dekarboksilasi ini memerlukan ion Mg⁺⁺ atau Mn⁺⁺. Terdapat tiga isoenzim isositrat dehidrogenase. Salah satunnya yang menggunakan NAD⁺, hanya terdapat di mitokondria. Dua lainnya menggunakan NADP⁺ dan ditemukan di mitokondria dan sitosol. Oksidasi isositrat terkait rantai respiratorik berlangsung hamper sempurna melalui enzim yang dependen-NAD⁺.

      α- Ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh suatu kompleks multi-enzim yang mirip dengan kompleks multienzim yang berperan dalam dekarboksilasi oksidatif piruvat (Gambar 1.3). Kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase memerlukan kofaktor yang sama dengan kofaktor yang diperlukan oleh kompleks piruvat dehidrogenase─tiamin difosfat, lipoat, NAD⁺, FAD dan KoA serta menyebabkan terbentuknya suknisil KoA. Kesetimbangan reaksi ini jauh lebih menguntungkan pembentukan suksinil KoA sehingga secara fisiologis reaksi ini harus dianggap berjalan satu arah. Seperti halnya oksidasi piruvat, arsenit menghambat reaksi ini yang menyebabkan akumulasi substrat yaitu α-ketoglutarat.

      Suksinil-KoA diubah menjadi suksinat oleh enzim suksinat tiokinase (suksinil-KoA sintetase). Reaksi ini adalah satu-satunya contoh fosforilasi tingkat substrat dalam siklus asam sitrat. Jaringan tempat terjadinya glukoneogenesis (hati dan ginjal) mengandung dua isoenzim suksinat tiokinase, satu spesifik untuk GDP dan yang lain untuk ADP. GTP yang terbentuk digunakan untuk dekarboksilasi okosaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat dalam glukoneogenesis, dan menghasilkan hubungan regulatorik antara aktivitas siklus asam sitrat dan penghentian oksaloasetat untuk glukoneogenesis. Jaringan non-glukoneogenetik hanya memiliki isoenzim yang menggunakan ADP.

      Jika metabolisme badan keton terjadi di jaringan eksrahepatik, terdapat suatu reaksi alternatif yang dikatalisis oleh suksinil-KoA-asetoasetat-KoA transferase (tioforase) yang melibatkan pemindahan KoA dari suksinil-KoA ke asetoasetat, dan membentuk aasetoasetil-KoA.

Gambar 1.3 Siklus asam sitrat (Krebs).  Oksidasi NADH dan FADH₂ dalam rantau respiratorik menyebabkan terbentuknya ATP melalui fosforilasi oksidatif. Untuk mengikuti perjalanan asetil KoA melintasi siklus, dua atom karbon pada radikal asetil diperlihatkan berlabel pada karbon karbooksil (*) dan pada karbon metal (˖). Meskipun dua atom karbon lenyap sebagai CO₂ dalam satu putaran siklus, tetapi berasal dari bagian molekul sitrat yang berasal dari oksaloasetat. Namun, setelah satu putaran siklus selesai, oksaloasetat yang terbentuk kembali kini berlabel sehingga pada putaran kedua siklus CO₂ menjadi berlabel. Karena suksinat adalah suatu senyawa simetris, pada tahap ini terjadi ‘pengacakan’ label sehingga keempat atom karbon oksaloasetat tampaknya terlabel setelah satu putaran sikllus. Selama glukoneogenesis, sebagian label di oksaloasetat terserap di dalam glukosa dan glikogen. Tampak tempat-tempat inhibisi ooleh fluoroasetat, malonat, dan arsenit. (Murray, Robbert K.,dkk, Biokimia Harper, hal. 154)

      Metabolisme suksinat yang menyebabkan terbentuknya oksaloasetat, memiliki rangkaian reaksi kimia yang sama seperti yang terjadi pada oksidasi-β asam lemak: dehidrogenasi untuk membentuk ikatan rangkap karbon-ke-karbon, penambahan air untuk membentuk gugus hidroksil, dan dehidrogenasi lebih lanjut untuk menghasilkan gugus okso pada oksaloasetat.

      Reaksi dehidrogenasi  pertama yang membentuk fumarat dikatalisis oleh suksinat dehidrogenase yang terikat pada permukaan dalam membran dalam mitokondria. Enzim ini memngandung FAD dan protein besi-sulfur dan secara langsung mereduksi ubikuinon dalam rantai transpor elektron. Fumarase (fumarat hidratase) mengatalisis penambahan air pada ikatan rangkap fumarat sehingga menghasilkan malat. Malat diubah menjadi oksaloasetat oleh malat dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD⁺. Meskipun keseimbangan reaksi ini jauh menguntungkan malat, namun aliran netto reaksi tersebut adalah ke oksaloasetat karena oksaloasetat terus dikeluarkan (untuk membentuk sitrat, sebagai substrat  glukoneogenesis, atau mengalami transaminasi menjadi apartat) sehingga reoksidasi NADH terjadi secara kontinue

F. SATU PUTARAN SIKLUS ASAM SITRAT MENGHASILKAN DUA BELAS ATP

      Akibat oksidasi yang dikatalisis oleh berbagai dehidrogenase pada siklus asam sitrat, dihasilkan tiga molekul NADH dan FADH₂ untuk setiap molekul aseti-KoA yang dikatabolisme per satu kali putaran siklus. Ekuivalen pereduksi ini dipindahkan ke rantai respiratorik, tempat reoksidasi masing-masing NADH menghasilkan pembentukan ~3 ATP, dan FADH₂,~2 ATP. Selain itu, terbentuk 1 ATP (atau GTP) melalui fosforilasi tingkat substrat yang dikatalisis oleh suksinat tiokinase.

G. VITAMIN BERPERAN PENTING DALAM SIKLUS ASAM SITRAT

Empat vitamin B merupakan faktor esensial dalam siklus asam sitrat sehingga juga  penting dalam metabolism penghasil energi:

1. Ribovilamin, dalam bentuk flavin adenin dinukleotida (FAD), suatu kofaktor untuk suksinat dehidrogenase;
2. Niasin, dalam bentuk niktiotinamid adenine dinukleotida (NAD), akseptor elektron untuk isositrat dehidrogenase, α-ketoglutarat dehidrogenase, dan malat dehidrogenase;
3. Tiamin (vitamin B1), sebagai tiamin difosfat, koenzim untuk dekarboksilasi dalam reaksi α-ketoglutarat dehidrogenase; dan
4. Asam pantotenat, sebagai bagian dari koenzim A, kofaktor yang melekat pada residu asam karboksilat “aktif”, misalnya asetil-KoA dan suksinil-KoA.

H.  SIKLUS ASAM SITRAT BERPERAN PENTING DALAM METABOLISME

      Siklus asam sitrat tidak saja merupakan jalur untuk oksidasi unit dengan dua-karbon, tetapi juga merupakan jalur utama untuk pertukaran sebagai metabolit yang berasal dari transaminasi dan deaminasi asam amino, serta menghasilkan substrat untuk sintesis asam amino melalui transaminasi, serta untuk glukoneogenesis dan sintesis asam lemak. Karena fungsinya dalam proses oksidatif dan sintesis, siklus ini bersifat amfibotik. (Gambar 1.4)

I.  SIKLUS ASAM SITRAT IKUT SERTA DALAM GLUKONEOGENESIS, TRANSAMINASI, DAN DEAMINASI

      Semua zat antara pada siklus berpotensi glukogenik karena dapat menghasilkan oksaloasetat, dan karenanya mampu menghasilkan glukosa (di hati dan ginjal, organ yang melaksanakan glukoneogenesis). Enzim kunci yang mengkatalisis pemindahan netto keluar siklus untuk menuju glukoneogenesis adalah  fosfoenolpiruvat karboksikinase yang mengatalisis dekarboksilasi oksaloasetat menjadii fosfoenolpiruvat dengan GTP yang bekerja sebagai donor fosfat.

      Pemindahan netto ke dalam siklus terjadi melalui beberapa reaksi. Di antara berbagai reaksi anaplerotik tersebut, yang penting adalah pembentukan oksaloasetat melalui karboksilasi piruvat yang dikatalisis oleh piruvat karboksilase. Reaksi ini penting dalam mempertahankan konsentrasi oksaloasetat yang memadai untuk reaksi kondensasi dengan asetil-KoA. Jika terjadi  penimbunan asetil-KoA, zat ini akan berfungsi sebagai aktivator alosterik piruvat karboksilase dan inhibitor piruvat dehidrogenase, sehingga pasokan oksaloasetat terjamin. Laktat, suatu substrat penting untuk glukoneogenesis, memasuki siklus melalui oksidasi menjadi piruvat dan kemudian mengalami karboksilasi menjadi oksaloasetat.

            Reaksi-reaksi aminotransferase (transaminase) membentuk  piruvat dari alanin, oksaloasetat dari aspartat, dan α-ketoglutarat dari glutamat. Karena reaksi-reaksi ini bersifat reversibel, siklus asam sitrat juga berfungsi sebagai sumber rangka karbon untuk membentuk asam-asam amino ini. Asam-asam amino lain berperan dalam glukoneogenesis karena rangka karbonnya menghasilkan zat-zat antara siklus asam sitrat. Alanin, sistein, glisin, hidroksiprolin, serin, treonin, dan triptofan menghasilkan piruvat; arginin, histidin, glutamin, dan prolin menghasilkan fumarat (lihat gambar 1.4).

 

Gambar 1.4 Keterlibatan siklus asam sitrat dalam transaminasi dan glukoneogenesis. Tanda panah tebal menunjukkan jalur utama glikoneogenesis. . (Murray, Robbert K.,dkk, Biokimia Harper, hal. 156)

      Pada hewan pemamah biak dengan bahan bakar metabolik utama berupa asam lemak rantai pendek yang dibentuk oleh fermentasi bakteri, perubahan propionat, produk glukogenik utama fermentasi rumen, menjadi suksinil-KoA melalui jalur metilmalonil-KoA sangat penting.  

J.  SIKLUS ASAM SITRAT IKUT SERTA DALAM SINTESIS ASAM LEMAK

      Asetil-KoA yang dibentuk dari piruvat oleh kerja piruvat dehidrogenase adalah substrat utama untuk sintesis asam lemak rantai-panjang pada hewan bukan pemamah biak (gambar 1.5). (Pada hewan pemamah biak, asetil-KoA berasal  langsung dari asetat). Piruvat dehidrogenase adalah suatu enzim mitokondria, dan sintesis asam lemak berlangsung di sitosol; membran mitokondria bersifat impermeabel terhadap asetil-KoA. Asetil-KoA disediakan di sitosol dari sitrat yang disintesis di mitokondria, dipindahkan ke sitosol, dan dipecah dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh ATP-sitrat liase. Sitrat hanya tersedia untuk pengangkutan keluar mitokondria ketika akonitase mengalami saturasi oleh substratnya, dan sitrat tidak dapat disalurkan langsung dari sitrat ke akonitase. Hal ini menjamin agar sitrat digunakan untuk sintesis asam lemak hanya jika jumlahnya adekuat untuk menjamin kontinuitas aktivitas siklus.

 

Gambar 1.5 Peran serta siklus asam sitrat dalam sintesis asam lemak dari glukosa. (Murray, Robbert K.,dkk, Biokimia Harper, hal. 157)

 

K.   REGULASI SIKLUS ASAM SITRAT BERGANTUNG TERUTAMA PADA PASOKAN KOFAKTOR TEROKSIDASI   

      Di sebagian besar jaringan, dengan siklus asam sitrat yang berperan utama dalam metabolisme penghasil energi, aktivitas siklus asam sitrat diatur oleh kontrol respiratorik melalui rantai respiratorik dan fosforilasi oksidatif. Oleh sebab itu,, aktivitas bergantung langsung pada pasokan NAD⁺, yang selanjutnya,, karena keterkaitan erat antara oksidasi dan fosforilasi, bergantung pada ketersediaan ADP dan pada akhirnya, bergantung pada kecepatan pemakaian ATP dalam reaksi kimia dan kerja fisik. Selain itu, masing-masing enzimn dalam siklus tersebut juga diatur. Tempat pengaturan yang paling mungkin adalah reaksi tak-setimbang yang dikatalisis oleh piruvat dehidrogenase, sitrat sintase, isositrat dehidrogenase, dan α-ketoglutarat dehidrogenase. Berbagai dehidrogenase diaktifkan olehh Ca²⁺ yang meningkat konsentrasinya selama kontraksi otot dan sekresi saat terjadi peningkatan kebutuhan energi. Di jaringan seperti otak, yang sangat berpengaruh pada karbohidrat untuk memperoleh asetil-KoA, kontrol siklus asam sitrat dapat terjadi di piruvat dehidrogenase. Beberapa enzim berespons terhadap status energi seperti diperlihatkan oleh rasio [ATP] / [ADP] dan [NADH] / [ NAD⁺]. Oleh sebab itu, terjadi rantai panjang. Aktivasi alosterik isositrat dehidrogenase dependen-NAD mitokondria olehh ADP dilawan oleh ATP dan NADH. Kompleks α-ketoklutarat dehidrogenase diatur dengan cara yang sama seperti piruvat dehidrogenase. Suksinat dehidrogenase di hambat oleh oksaloasetat, seperti dikontrol oleh malat dehidrogenase, bergantung pada rasio [NADH] / [NAD⁺]. Karena K_m untuk oksloasetat pada ssitratt sintase setara dengan konsentrasi intramitokondria, konsentrasi oksaloasetat agaknya mengontrol laju pembentukan sitrat. Belum diketahui mekanisme mana dari berbagai mekanisme tersebut yang penting bagi tubuh.

 

L.    SIKLUS ASAM SITRAT MENYELESAIKAN OKSIDASI MOLEKUL   ORGANIK YANG MENGHASILKAN ENERGI

      Glikolosis melepaskan kurang dari seperempat energi kimia yang tersimpan dalam glukosa; sebagian besar energi tetap tertumpuk di dalam kedua molekul piruvat. Jika ada oksigen molekular, piruvat memasuki mitokondria (dalam sel eukariotik), ketika enzim-enzim dari siklus asam sitrat menyelesaikan oksidasi glukosa. (Dalam sel prokariotik, proses ini terjadi di sitosol).

      Saat memasuki mitokondria melalui ttranspor aktif, piruvat pertama-tama diubah menjadi senyawa yang disebut asetil koenzim A, atau asetil KoA (acetyl CoA, gambar 1.6). Langkah ini, persambungan antara glikolisis dan siklus asam sitrat, diselesaikan oleh suatu kompleks multienzim yang mengkatalis tiga reaksi:

1. Gugus karboksil (─COO^–) piruvat, yang telah dioksidasi sepenuhnya sehingga hanya memiliki sedikit energi kimia, disingkirkan dan dilepaskan sebagai CO₂. (Inilah langkah pertama yang melepaskan CO₂ selama respirasi).
2. Fragmen berkarbon-dua yang tersisa dioksidasi, membentuk senyawa yang dinamai asetat (bentuk terionisasi dari asam asetat). Suatu enzim mentransfer electron-elektron yang terekstraksi ke NAD⁺, menyimpan energi dalam bentuk NADH.
3. Terakhir, koenzim A (KoA), suatu senyawapengandung sulfur yang berasal dari viitamin B, dilekatkan ke asetat oleh suatu ikatan tidak stabil yang membuat gugus asetil (asetat yang melekat) menjadi sangat reaktif. Karena sifat kimia gugus koenzim A (KoA), produk penyiapan kimiawi ini, asetil koenzim A (KoA) memiliki energi potensial yang tinggi; dengan kata lain, reaksi asetil koenzim A untuk menghasilkan produk-produk yang berenergi lebih rendah sangatlah eksergonik. Molekul tersebut kini siap memasukkan gugus asetilnya ke dalam siklus asam sitrat untuk dioksidasi lebih lanjut.

 

 

Gambar 1.6 Pengubahan piruvat menjadi asetil KoA, persambungan antara glikolisis dan siklus asam sitrat.

Piruvat merupakan molekul bermuatan, sehingga dalam sel eukariotik piruvat harus memasuki mitokondria melalui transpor aktif, dibantu oleh protein transpor. Berikutnya, suatu kompleks beberapa enzim (kompleks piruvat dehidrogenase) mengkatalisis ketiga langkah yang dinomori, yang dideskripsikan dalam teks. Gugus asetil pada asetil KoA akan memasuki siklus asam sitrat. Molekul CO₂ akan berdifusi keluar dari sel.

( Campbell, Neil A. and Reece, Jane B., 2010, hal. 184)

 

Di dalam daur siklus krebs atau siklus asam sitrat memiliki delapan langkah, yang masing-masing dikatalisis oleh suatu enzim spesifik. Anda bisa melihat pada gambar 1.7  bahwa untuk setiap putaran siklus asam sitrat, dua karbon (warna merah) masuk dalam bentuk gugus asetil yang relatif tereduksi (langkah 1), sedangkan dua karbon yang berbeda (warna biru) meninggalkan siklus dalam bentuk molekul CO₂  yang teroksidasi sepenuhnya (langkah 3 dan langkah 4). Gugus asetil pada asetil koenzim A (KoA) bergabung ke dalam siklus dengan cara berkombinasi dengan senyawa oksalat, membentuk sitrat (langkah 1). (Sitrat adalah bentuk terionisasi dari asam sitrat, asal nama siklus ini). Ketujuh lngkah berikutnya menguraikan sitrat kembali menjadi oksaloasetat. Pembentukan kembali (regenerasi) oksaloasetat inilah yang membuat proses ini menjadi suatu siklus.

Untuk setiap gugus asetil yang memasuki siklus, 3 NAD⁺ direduksi menjadi NADH (langkah 3, langkah 4, dan lagkah 8). Pada langkah 6, elektron di transfer bukan ke NAD⁺ , melainkan ke FAD, yang menerima dua elektron dan dua proton untuk menjadi FADH_2. Pad banyak sel jaringan hewan, langkah 5 menghasilkan molekul guanosin trifosfat (GTP) melalui fosforilasi tingkat substrat seperti yang ditujukkan pada peraga ….. . GTP adalah molekul yang serupa dengan ATP dalam hal struktur dan fungsi selularnya. GTP ini dapat digunakan untuk membuat molekul ATP (seperti yang ditunjukkan) atau secara langsung memberikan tenaga bagi kerja di dalam sel.  Pada sel tumbuhan, bakteri, dan beberapa jaringan hewan, langkah 5 membentuk suatu molekul ATP secara langsung melalui fosforilasi tingkat substrat. Keluaran dari langkah 5 merepresentasikan satu-satunya ATP yang dihasilkan secara langsung oleh siklus asam sitrat.

Sebagian besar ATP yang diproduksi oleh respirasi dihasilkan dari fosorilasi oksidatif, ketika NADH dan FADH₂ yang diproduksi oleh siklus asam sitrat meneruskan elektron-elektron yang diekstraksi dari makanan ke rantai transpor elektron. Dalam proses terssebut, NADH dan FADH₂ menyuplai energi yang dibutuhkan untuk fosforilasi ADP menjadi ATP.

 

 

Gambar 1.7 Mengamati siklus asam sitrat dari dekat. Dalam struktur kimia, huruf berwarna merah mengikuti perjalanan kedua atom karbon yang memasuki siklus melalui asetil koenzim A (KoA) (langkah 1), sementara huruf berwarna biru mengindikasikan kedua karbon yang keluar dari siklus sebagai CO₂ dalam langkah 3 dan langkah 4. (Penggunaan huruf merah hanya sampai langkah 5 karena molekul suksinat bersifat simetris; kedua ujungnya tidak dapat dibedakan). Perhatikan bahwa atom-atom karbon yang memasuki siklus dari asetil koenzim A (KoA) tidak meninggalkann siklus dalam putaran yang sama. Atom-atom  itu tetap berada dalam siklus, menempati lokasi berbeda dalam molekul-molekul pada putaran berikutnya, setelah satu gugus asetil lain ditambahkan. Sebagai akibatnya, oksaloasetat yang diregenerasi (dibentuk kembali) pada langkah 8 terdiri atas atom-atom karbon berbeda pada setiap putaran. Dalam sel eukariotik, semua enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria kecuali enzim yang mengkatalisis langkah 6, yang berada dalam membran dalam mitokondria. Asam karboksilat direpresentasikan dalam bentuk terionisasi, sebagai ─COO^–, karena bentuk terionisasi mendominasi pada kondisi PH di dalam mitokondria. Misalnya, sitrat dalam bentuk terionisasi dari asam sitrat.

( Campbell, Neil A. and Reece, Jane B., 2010, hal. 185)

 

DAFTAR PUSTAKA

 

–          Murray, Robert K.,dkk. 2006. BIOKIMIA HARPER EDISI 27. Jakarta : EGC

–          Campbell, Neil A. and Reece, Jane B. 2010. BIOLOGI JILID 1 EDISI 8. Jakarta : Erlangga

–          http://id.wikipedia.org/wiki/Siklus_asam_sitrat.10/03/2011.09:07

–          http://zaifbio.wordpress.com/2009/03/.10/03/2011.09:29

 

• Posted in: Tak Berkategori