Siklus Krebs (Krebs Cycle)

Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler. Siklus Krebs adalah reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentuk asam sitrat. Siklus Krebs disebut juga dengan Siklus Asam Sitrat (Citric Acid Cycle), karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat. Selain itu, siklus Krebs juga disebut Tricarboxylic Acid Cycle (TCA Cycle).

Reaksi-Reaksi Yang Terjadi Pada Siklus Krebs

            Dalam siklus Krebs, terjadi berbagai reaksi yang saling berhubungan membentuk sebuah siklus (karena itulah dinamakan siklus Krebs; Krebs = penemunya). Sebagian para ahli mengatakan terdapat 8 macam reaksi yang terjadi pada siklus Krebs dan sebagian lagi mengatakan terdapat 10 macam reaksi. Penengah dari semua itu mengatakan bahwa siklus Krebs terdiri atas 8 macam reaksi, sedangkan yang 2 reaksi lainnya merupakan turunan dari reaksi yang 8 macam itu.

1.      Reaction 1: Synthesis of Citric Acid

 

Pertama-tama, Asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan Asam Oksaloasetat membentuk Asam Sitrat. Setelah mengantar asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus.

2.      Reaction 2: Dehydration of an alcohol

Asam sitrat yang telah dihasilkan pada reaksi pertama tadi mengalami dehidrasi dengan melepaskan satu molekul air (H₂O). Enzim yang berperan adalah akonitase yang mengkatalis pengubahan reversible (dapat balik) sitrat menjadi isositrat, melalui pembentukkan senyawa antara asam trikarboksilat Sis-Akonitat.

3.      Reaction 3: Hydration to make alcohol

Akonitase mengkatalis penambahan H₂O secara reversibel kepada ikatan ganda pada sis-akonitat yang terikat pada enzim dalam dua cara yang berbeda, yang satu menuju pembentukan Sitrat dan yang lain ke pembentukan Isositrat.

4.      Reaction 4: Oxidation

Reaksi ini merupakan reaksi oksidasi pertama dalam siklus Krebs. Dua buah atom hidrogen dan dua elektron ditransfer ke NAD⁺ menjadi NADH + H⁺. Inilah yang nantinya akan memasuki sistem transfer elektron. The product of this reaction, oxalosuccinic acid, remains attached to the isocitrate dehydrogenase for the next step. Reaksi ini dikatalis oleh enzim isocitrate dehydrogenase.

5.      Reaction 5: Decarboxylation

Pada tahap selanjutnya, isositrat terhidrogenasi menjadi α-ketoglutarat dan CO₂ oleh enzim isositrat dehidrogenase. Terdapat 2 jenis isositrat dehidrogenase, yang satu memerlukan NAD⁺ sebagai penerima elektron, dan yang lain NADP⁺ yang lainnya.

6.      Reaction 6: Oxidation, Decarboxylation, Thiol Ester Synthesis

Pada tahap ini, α-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif, membentuk suksinil-KoA dan CO₂ oleh kerja enzim kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase. Reaksi ini bersifat non-reversibel. Reaksi ini merupakan reaksi oksidasi yang kedua. Seperti reaksi oksidasi yang pertama, 2 hidrogen dan 2 elektron ditransfer ke NAD⁺ menjadi NADH + H⁺. Ini juga akan memasuki dalam sistem transfer elektron.

7.      Reaction 7: Hydrolysis of Succinyl CoA; Synthesis of ATP

Suksinil-KoA, produk dari tahap sebelumnya merupakan senyawa berenergi tinggi. Suksinil-KoA tidak kehilangan gugus KoA-nya melalui hidrolisis sederhana, yang akan membuang energi bebas. Sebaliknya, suksinil-KoA melangsungkan reaksi yang menyimpan energi, yaitu pemecahan ikatan tioester yang terjadi bersamaan dengan fosforilasi guanin difosfat (GDP) menjadi guanin trifosfat (GTP). Enzim yang mengkatalis reaksi ini, suksinil-KoA sintetase, menghasilkan Suksinat bebas dan menyebabkan pembentukan gugus fosfat terminal berenergi tinggi, GTP dari GDP dan P_i dengan mempergunakan energi bebas yang dihasilkan pada pemecahan suksinil-KoA. GTP ini lalu dapat memberikan gugus fosfat terminal pada ADP, membentuk ATP, melalui kerja enzim nukleosida difosfokinase.

8.      Reaction 8: Oxidation

Dalam tahap selanjutnya, suksinat yang dibentuk tadi didehidrogenase menjadi fumarat oleh enzim succinate dehydrogenase. Dalam reaksi ini terjadi oksidasi yang berbeda dengan oksidasi yang sebelumnya. This slightly unusual oxidation reaction results in the removal of the hydrogens from saturated alkyl carbons to form an alkene, fumaric acid. The hydrogen acceptor is the coenzyme FAD instead of the more usual NAD+. This will be significant when the ATP is tabulated from the electron transport chain, since this coenzyme is in the enzyme complex 2. Dalam reaksi ini dihasilkan 2 buah ATP.

9.      Reaction 9: Hydration to form an alcohol

Fumarat yang dihasikan pada reaksi sebelumnya terhidrasi membentuk Malat. Reaksi ini merupakan reaksi hidrasi sederhana yang dikatalis oleh enzim fumarase atau fumarat hidratase.

10.  Reaction 10: Oxidation

Reaksi ini adalah reaksi terakhir dari siklus Krebs. Reaksi ini merupakan reaksi oksidasi yang menghasilkan Asam Oksaloasetat yang dikatalis oleh enzim L-malate dehydrogenase. Koenzim NAD⁺ menyebabkan terjadinya transfer 2 hidrogen dan 2 elektron ke NADH + H⁺. This is a final entry point into the electron transport chain. Asam Oksaloasetat yang dihasilkan ini kemudian akan kembali bereaksi dengan Asetil Ko-A dan membentuk asam sitrat. Begitu seterusnya sehingga rangkaian reaksi ini merupakan sebuah siklus.

Kesimpulan Tahap Siklus Krebs

Dari keseluruhan reaksi, dapat ditarik kesimpulan tahap-tahap dari siklus Krebs, yaitu sebagai berikut :

1. Asetil Ko-A mengalami kondensasi dengan oksaloasetat membentuk sitrat.
2. Sitrat diubah menjadi isositrat melalui sis-Akonitat.
3. Isositrat mengalami dehidrogenasi menghasilkan α-ketoglutarat dan CO₂.
4. α-ketoglutarat dioksidasi menjadi suksinil-KoA dan CO₂.
5. Suksinil-KoA diubah menjadi Suksina.t
6. Suksinat didehidrogenasi menjadi fumarat.
7. Fumarat terhidrasi membentuk malat.
8. Malat mengalami dehidrogenasi membentuk oksaloasetat.

Dari tahap 8 akan kembali ke tahap 1, yaitu Oksaloasetat akan kembali mengalami kondensasi dengan asetil Ko-A. Seperti itu seterusnya, membentuk sebuah siklus yang terjadi secara terus menerus.

Referensi :

Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. 2004. Complete Citric Acid Cycle. Garland Publishing: Taylor Francis Group.

Anonim. Krebs Cycle. Available from : http://en.wikipedia.org/wiki/Krebs_Cycle. Accessed at  18 Januari 2010.

Anonim. 2009. Siklus Krebs. Available from : http://thejokersclub.blogspot.com. Accessed at  18 Januari 2010.

Kaiser, G.E. 2003. The Citric Acid Cycle. Available from : http://student.ccbcmd.edu/~gkaiser/goshp.html. Accessed at  18 Januari 2010.

Lehninger, A.L. 1982. Dasar-dasar Biokimia (terjemahan). Jilid 2. Jakarta : Penerbit Erlangga.

May, Paul. The Citric Acid Cycle-Turning Glucose Into Energy. Bristol University. Available from : http://www.chm.bris.ac.uk/staff/pwm.htm. Accessed at  18 Januari 2010.

Ophardt, C.E. 2003. Citric Acid Cycle Reactions. Elmhurst College. Available from : http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/610citricac.html. Accessed at  18 Januari 2010.