Siklus Krebs

Siklus krebs adalah reaksi metabolisme antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat yang terjadi setelah proses glikolisis. Reaksi ini juga disebut siklus asam sitrat dan merupakan pusat dari sekitar 500 reaksi metabolisme yang terjadi di dalam sel. Fase kedua respirasi aerob adalah siklus krebs. Hasilnya adalah karbon dioksida dan energi dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP) yang berasal dari karbohidrat, lemak, dan protein. ATP adalah sumber utama energi tubuh. Jalur metabolisme ini berasal dari asam sitrat dan menghasilkan karbon dioksida sebagai limbah. Jalur ini dapat menghasilkan energi kimia yang dapat digunakan dalam bentuk ATP. Pada sel eukariotik, siklus krebs terjadi di dalam mitokondria. Pada sel prokariotik seperti bakteri yang tidak memiliki mitokondria, urutan reaksi dilakukan di dalam sitosol.

1. Skema Siklus Krebs

Siklus asam sitrat dimulai dengan satu molekul asetil-KoA bereaksi dengan satu molekul H2O, melepaskan gugus koenzim-A, dan mendonorkan dua atom karbon yang tersisa dalam bentuk gugus asetil kepada asam oksaloasetat yang memiliki molekul dengan empat atom karbon, hingga menghasilkan asam sitrat dengan enam atom karbon. Asetil-KoA diproduksi melalui katabolisme glukosa, lemak, dan protein.

Terdapat delapan tahapan utama yang terjadi selama siklus krebs yaitu:

1.     Penggabungan molekul asetil-KoA dengan oksaloasetat dan membentuk asam sitrat. Enzim yang digunakan dalam reaksi ini adalah enzim asam sitrat sintetase.

2.    Tahap kedua yang disebut isomerase sitrat dibantu oleh enzim akonitase yang menghasilkan isositrat.

3.    Enzim isositrat dehidrogenase mengubah isositrat menjadi alfa-ketoglutarat dengan bantuan NADH. Setiap satu reaksi melepaskan satu molekul karbon dioksida.

4.    Alfa ketoglutarat diubah menjadi suksinil-CoA. Reaksi dikatalisasi oleh enzim alfa-ketoglutarat dehidrogenase.

5.    Suksinil-CoA diubah menjadi suksinat dengan mengubah GDP + Pi menjadi GTP. GTP digunakan untuk membentuk ATP.

6.    Suksinat yang dihasilkan dari proses sebelumnya akan didehidrogenasi menjadi fumarat dengan bantuan enzim suksinat dehidrogenase.

7.    Terjadi hidrasi yaitu penambahan atom hidrogen pada ikatan karbon ganda (C=C) yang ada pada fumarat sehingga menghasilkan malat.

8.    Enzim malat dehidrogenase mengubah malat menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat yang dihasilkan berfungsi untuk menangkap asetil-CoA, sehingga siklus Krebs akan terus berlangsung. Pada tahap ini juga dihasilkan NADH ketiga dari NAD+.

2. Sejarah Penemuan Siklus Krebs

Beberapa komponen dari reaksi siklus krebs ditemukan pada tahun 1930 oleh seorang peneliti bernama Albert Szent-Gyorgyi. Beliau menerima hadiah Nobel pada tahun 1937 untuk penemuannya yang berkaitan dengan asam fumarat. Asam fumarat adalah komponen kunci dari siklus krebs. Istilah “siklus krebs” diambil dari nama penemunya Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981) yang menemukannya pada tahun 1937. Beliau adalah seorang ahli biokimia Jerman, di mana dia menerima hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran pada tahun 1953. Dia mengemukakan bahwa glukosa secara perlahan dipecah di dalam mitokondria sel dengan suatu siklus yang dinamakan siklus krebs.

3. Hasil Siklus Krebs

Hasil dari siklus krebs berupa ATP (2 molekul), FADH2 (2 molekul), NADH (6 molekul), dan CO2 (2 molekul). Selain itu, juga dihasilkan hidrogen (8 molekul) yang direaksikan dengan oksigen membentuk air. FADH2 dan NADH digunakan dalam tahapan transpor elektron. Setiap molekul NADH menghasilkan 3 ATP, sedangkan setiap molekul FADH2 menghasilkan 2 ATP.

4. Evolusi Siklus Krebs

Komponen siklus krebs berasal dari bakteri anaerob dan siklus tersebut mungkin telah berevolusi lebih dari sekali. Secara teoritis, ada beberapa teori alternatif pengganti siklus krebs. Namun siklus ini adalah yang paling menjelaskan dan paling efektif.