MAKALAH KIMIA KLINIK II "SIKLUS KREBS"

MAKALAH KIMIA KLINIK II "SIKLUS KREBS"

 BAB I

PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Siklus asam sitrat atau yang dikenal dengan siklus krebs atau siklus asam trikarboksilat merupakan lintasan akhir bersama oksidasi karbohidrat,lipid,dan protein.

Siklus krebs adalah  proses utama kedua dalam reaksi pernafasan sel. Siklus krebs ini ditemukan oleh Hans Krebs (1900-1981). Reaksi pernafasan sel tersebut disebut juga sebagai daur asam sitrat atau daur asam trikarboksilat. Hans Krebs (1937) yang elah memberikan sumbangan percobaan eksperimental dan konseptual agar siklus ini dapat dipahami. Siklus Krebs terkait dengan segi metabolisme biokimia yang sebenarnya,bahan yang masuk berasal dari karbohidrat dapat keluar membentuk lemak,sedangkan bahan yang masuk berasal dari asam amino dapat keluar membentuk karbohidrat. Namu, teramat jarang ialah dari lemak menuju karbohidrat.

Glukosa,asam lemak dan banyak asam amino akan dimetabolisasi menjadi asetil koA atau intermediet yang ada pada siklus asam sitrat. Asetil koA selanjutnya dioksidasi yang akan menghasilkan hidrogen atau electron sebagai ekuivalen pereduksi. Hydrogen tersebut kemudian memasuki rantai respirasi tempat sejumlah besar ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Enzim-enzim yang berperanan pada siklus asam sitrat terdapat didalam mitokondria.

Siklus asam sitrat adalah jalur bersama terakhir untuk oksidasi karbohidrat,lipid,protein karena glukosa,asam lemak,dan sebagian besar asam amino dimetabolisme menjadi asetil-koA atau zat-zat antara siklus ini. Siklus ini juga berperan sentral dalam gluconeogenesis,lipogenesis,dan interkonversi asam-asam amino. Banyak proses ini berlangsung disebagian besar jaringan,tetapi hati adalah satu-satunya jaringan tempat semuanya berlangsung dengan tingkat yang signifikan. Jadi, akibat yang timbul dapat parah jika contohnya sejumlah sel hati rusak,seperti pada hepatitis akut atau diganti oleh jaringan ikat (seperti pada sirosis). Beberapa defek genetic pada enzim-enzim siklus asam sitrat yang pernah dilaporkan menyebabkan kerusakan saraf berat karena sangat terganggunya pembentukan ATP di system saraf pusat.

2.      Rumusan masalah

Adapun rumusan masalah dalam makalah ini yaitu untuk mengetahui :

1.      Siklus asam sitrat

2.      Hasil siklus krebs

3.      Fungsi siklus krebs

4.      Peran vitamin dalam siklus krebs

5.      Reaksi siklus krebs

6.      Pembentukan energi pada siklus krebs

7.      Peranan tahapan reaksi dalam siklus krebs

8.      Ciri siklus krebs

9.      Maksud dan tujuan

Mengetahui pengertian siklus asam sitrat,hasil siklus krebs,fungsi siklus krebs,peran vitamin dalam siklus krebs,pembentukan energi pada siklus krebs,dan peranan tahapan reaksi dalam siklus krebs.

BAB II

PEMBAHASAN

1.      Siklus Asam Sitrat

Siklus asam sitrat (siklus krebs,siklus asam trikarboksilat) adalah serangkaian reaksi di mitokondria yang mengoksidasi gugus asetil pada asetil-koA dan mereduksi koenzim yang teroksidasi melalui rantai transport electron yang berhubungan dengan pembentukan ATP.

Siklus diawali dengan reaksi antara gugus asetil pada asetil dan asetil-koA dan asam trikarboksilat empat karbon oksaloasetat yang membentuk asam trikarboksilat enam karbon,yaitu sitrat. Pada reaksi-reaksi berikutnya,terjadi pembebasan dua molekul CO2 dan pembentukan ulang oksaloasetat yang dibutuhkan untuk mengoksidasi asetil-koA dalam jumlah besar,senyawa ini dapat dianggap memiliki peran katalitik.

Siklus asam sitrat adalah bagian integral dari proses penyediaan energi dalam jumlah besar yang dibebaskan selama oksidasi bahan bakar terjadi. Selama oksidasi asetil-koA,koenzim-koenzim mengalami reduksi dan kemudian direoksidasi di rantai respiratorik yang dikaitkan dengan pembentukan ATP.

Proses ini bersifat aerob yang memerlukan oksigen sebagai oksidan terakhir dari koenzim-koenzim yang tereduksi. Enzim-enzim pada siklus asam terletak di matriks mitokondria,baik bebas maupun terikat pada membran dalam mitokondria serta membran kista,tempat enzim-enzim rantai respiratorik berada.

2.      Reaksi Siklus Krebs

Siklus reaksi diawali dengan reaksi antara asetil KoA dan (2C) dan asam oksaloasetat (4C) yang menghasilkan asam trikarboksilat,sitrat. Selanjutnya sejumlah 2 molekul atom CO2 dirilis dan tergenerasi. Sebenarnya hanya sedikit oksaloasetat yang dibutuhkan untuk menginisiasi siklus asam sitrat sehingga oksalaosetat dikenal dengan perannya sebagai agen katalitik pada siklus krebs,

Siklus krebs,pertama-tama asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk kedalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Setelah “mengantar” asetil masuk kedalam siklus krebs,ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu moleku air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu,asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+ yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH,dan melepaskan satu molekul CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat. Setelah itu,asam a-ketoglutarat kembali melepaskaan satu molekul CO2 dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu,asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A,molekul ko-A kembali meninggalkan siklus,sehingga terbentuk asam suksinat.  

Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energy untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+ ,yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2,dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul aie kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat,karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+ yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akan kembali menjalani siklus krebs. Dari siklus krebs ini,dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP,6 NADH,2 FADH 2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob,yaitu rantai transport electron.

3.      Hasil Siklus Krebs

Pada akhir siklus krebs ini akan terbentuk kembali asam oksaloasetat yang berikatan dengan molekul asetil koenzim A yang lain dan berlangsung kembali siklus krebs,karena selama reaksi oksidasi pada molekul glukosa hanya dihasilkan 2 molekul asetil koenzim A,maka siklus krebs harus berlangsung sebanyak 2 kali. Jadi hasil bersih dari oksidasi 1 molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP dan 4CO2 serta 8 pasang atom H yang akan masuk ke rantai transport electron.

4.      Fungsi Siklus Krebs

Fungsi siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat,lipid,dan protein,hal ini terjadi karena glukosa,asam lemak,dan banyak asa amino di metabolisme menjadi asetil KoA menjadi intermediet yang ada dalam siklus tersebut,. Siklus asam sitrat juga mempunyai peranan penting dalam proses gluconeogenesis,transminasi,deaminasi,lipogenesis.

Fungsi utama siklus krebs adalah :

1.      Menghasilkan karbon dioksida terbanyak pada jaringan manusia.

2.      Menghasilkan sejumlah koenzim tereduksi yang menggerakkan rantai pernafasan untuk produksi ATP.

3.      Mengkonversi sejumlah energy serta zat intermediet yang berlebihan untuk digunakan pada sintesis asam lemak.

4.      Menyediakan sebagian bahan keperluan untuk sintesis protein dan asam nukleat.

5.      Melakukan pengendalian langsung atau tidak langsung (alosetrik) terhadap system enzim lain melalui komponen-komponen siklus.

Kepentingan piruvat pada siklus krebs yaitu :

1.      Energy yang terkandung pada karbohidrat memasuki siklus piruvat,sumber utama asetil KoA.

2.      Kompleks enzim yang mendekarboksilasi piruvat menjadi asetil KoA sangat mirip dari segi lokasi subsel,komposisi dan mekanisme kerja dengan a-ketoglutarat dehydrogenase kompleks.

           Siklus asam sitrat sangat berperan penting dalam metabolisme,siklus asam sitrat tidak saja mrupakan jalur untuk oksidasi unit dengan dua karbon,tetapi juga merupakan jalur utama untuk pertukaran berbagi matabolit yang berasal dari transaminasi dan deaminasi asam amino,serta menghasilkan subtract untuk sintesis lemak. Karena fungsinya dalam proses oksidatif dan sintesis,siklus ini bersifat amfibolik.

5. Peran vitamin dalam siklus asam sitrat

           Empat vitamin B kompleks yang larut air memiliki sejumlah peranan sangat jelas dalam perjalanan fungsi siklus asam sitrat. Empat vitamin B merupakan faktor esensial dalam siklus asam sitrat sehingga juga penting dalam metabolisme penghasil energy.

Keempat vitamin tersebut adalah :

1.      Riboflavin

Dalam bentuk flavin adenine dinukleotida (FAD),suatu faktor untuk suksinat dehydrogenase.

2.      Niasin

Dalam bentuk nikotinamid adenine nukleotida (NAD),akseptor electron untuk isositrat dehydrogenase,a-ketoglutarat dehydrogenase,dan malat dehydrogenase.

3.      Tiamin (vitamin B1)

Sebagai tiamin difosfat,koenzim untuk dekarboksilasi dalam reaksi a-ketoglutarat dehydrogenase.

4.      Asam pamotenat

           Sebagai bagian dari koenzim A,kofaktor yang melekat pada residu asam karboksilat “aktif”,misalnya asetil-KoA dan suksinil-KoA.

Siklus asam sitrat sangat berperan penting dalam reaksi metabolisme. Ada 2 mekanisme :

1.      Dikatalisa oleh enzim piruvat karboksilase (langsung)

2.      Dikatalisa oleh enzim malat berupa perubahan piruvat menjadi malat (tidak langsung)

           Siklus asam sitrat tidak saja merupakan jalur untuk oksidasi unit dengan dua karbon, tetapi juga merupakan jalur utama untuk pertukaran berbagai metabolit yang berasal dari transaminase dan deaminasi asam amino,serta menghasilkan substrat untuk sintesis asam lemak. Karena fungsinya dalam proses oksidatif dan sitesis,siklus ini bersifat amfibolik.

6.      Tahapan Reaksi dalam siklus krebs

                Siklus krebs terjadi di mitokondria dengan menggunakan bahan utama berupa asetil-CoA,yang dihasilkan dari proses dekarboksilasi oksidatif. Diantaranya :

·         Kondensasi

           Kondensasi merupakan reaksi penggabungan molekul asetil-KoA dengan oksaloasetat membentuk asam sitrat. Enzim yang bekerja dalam reaksi ini adalah enzim asam sitrat sintetase.

·         Insomerase sitrat

Tahapan ini dibantu oleh enzim aconitase,yang menghasilkan isositrat.

·         Produksi CO2

           Dengan bantuan NADH,enzim isositrat dehydrogenase akan mengubah isositrat menjadi alfa-ketoglutarat. Satu molekul CO2 dibebaskan setiap satu reaksi.

·         Dekarboksilasi oksidatif kedua

           Tahapan reaksi ini mengubah alfa-ketoglutarat menjadi suksinil-CoA. Reaksi dikatalisasi oleh enzim alfa-ketoglutarat dehydrogenase.

·         Fosforilasi tingkat substrat

           Respirasi seluler juga menghasilkan ATP dari tahapan ini. Reaksi pembentukan ATP inilah yang dinamakan dengan fosforilasi,karena satu gugus posfat akan ditambahkan ke ADP menjadi ATP. Pada awalnya, suksinil-CoA akan diubah menjadi suksinat,dengan mengubah GDP+ Pi menjadi GTP. GTP tersebut akan digunakan untuk membentuk ATP.

·         Dehidrogenasi

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

·         Hidrasi dan regenerasi oksaloasetat

           Dua tahapan ini merupakan akhir dari siklus krebs. Hidrasi merupakan penambahan atom hydrogen pada ikatan ganda karbon (C=C) yang ada pada fumarat sehingga menghasilkan malat.

           Malat dehydrogenase mengubah malat menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat yang dihassilkan berfungsi untuk menangkap asetil-CoA,sehingga siklus krebs akan terus berrlangsung. Adapun hassil dari siklus krebs addalah ATP,FADH2,NADH dan CO2,yang dilepaskan. Jumlah molekul NADH yang dihasilkan adalah 6 molekul,sedangkan FADH adalah 2 molekul. ATP yang diproduksi secara langsung adda sebanyak 2 molekul, yang merupakan hasil dari reaksi fosforilasi tingkat subsrat. FADH2 dan NADH adalah molekul yang digunakan dalam tahapan transpor elektron. Setiap molekul NADH akan dioksidasi lewat transport elektron sehingga menghasilkan 3 ATP per molekul,sedangkan satu molekul FADH2 menghasilkan 2 molekul ATP.

7.      Pembentukan energi pada siklus krebs

          Ada 8 enzim dalam siklus asam sitrat yang mengkatalisis serangkaian reaksi yang secara keseluruhan adalah oksidasi gugus asetil menjadi 2 mol CO2 diikuti dengan pembentukan 3 NADH, 1 FADH dan GTP. Reaksi tersebut adalah :

1.      Kondensasi  asetil CoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat,sesuai dengan nana siklusnya. Reaksi ini dikatalisis enzim citrate synthase. Reaksi awal dalam siklus asam sitrat ini merupakan titik dimana atom karbon dimasukkan kedalam siklus sebagai asetil CoA.

2.      Pengaturan kembali sitrat menjadi bentuk isomernya supaya lebih mudah untuk dioksidasi nantinya. Aconitase mengubah sitrat, alcohol tersier yang tidak siap untuk dioksidasi, menjadi senyawa alcohol sekunder, isositrat, merupakan senyawa yang lebih mudah dioksidasi. Reaksi ini melibatkan dehidrasi diikuti oleh hidrasi. Dalam hal ini gugus hidroksil sitrat ditransfer ke karbon yang berdekatan.

3.      Oksidasi isositrat membentuk asam keto intermedier, oksalosuksinat disertai dengan reduksi NAD+ menjadi NADH. Oksalosuksinat selanjutnya didekarboksilasi menghasilkan a ketoglutarat. Ini merupakan tahap pertama dimana oksidasi diiringi dengan terbentuknya NADH dan pembebasan CO2. Reaksi ini dikatalisis enzim isositrat dehydrogenase.

4.      a-ketoglutarat selanjutnya didekarboksilasi membentuk suksinil CoA oleh multienzim a-ketoglutarat dehydrogenase. Reaksi ini melibatkan reduksi kedua NAD+ menjadi NADH dan membebaskan molekul CO2 kedua.

Sampai titik ini, 2 mol CO2 sudah dihasilkan sehingga hasil bersih oksidasi gugus asetil telah lengkap. Perhatikan bahwa atom C dari CO2 bukan berasal dari asetil CoA.

5.      Suksinil CoA selanjutnya diubah menjadi suksinat oleh suksinil CoA sinthethase. Energy bebas dari ikatan thioester ini disimpan dalam bentuk senyawa berenergi tinggi GTP dari GDP dan Pi.

6.      Reaksi selanjutnya dalam siklus ini adalah oksidasi suksinat menjadi oksaloasetat kembali untuk persiapan putaran berikutnya dalam siklus. Suksinat dehydrogenase mengkatalisis oksidasi suksinat menjadi fumarat diiringi oleh reduksi FAD menjadi FADH2.

7.      Fumarase selanjutnya mengkatalisis hidrasi ikatan rangkap fumarat menjadi malat.

8.      Tahapan terakhir adalah membentuk kembali oxaloasetat melalui moksidasi malat oleh enzim malat dehidrogenerase. Pada tahap ini juga dihasilkan NADH ketiga dari NAD+.

8.      Ciri-ciri siklus krebs 

           Ciri siklus krebs,tertutupnya jalur lemak untuk dapat diubah menjadi glukosa. Ciri siklus krebs terkait dengan jumlah atom karbon memiliki 2 kekhasan :

1.      Masuknya dua karbon kedalam siklus krebs sebagai asetil KoA dan keluarnya 2 atom karbon sebagai CO2 memberikan makanya tidak ada hasil bersih atom karbon.

2.      Atom karbon yang keluar sebagai CO2 tidak sama dengan yang masuk sebagai asetil KoA.

            Asam lemak yang umum banyak didapatkan pada asupan,asam lemak dengan atom karbon genap tidak memberikan atom karbonnya untut disintesis menjadi metilmalonil KoA untuk terisomerisasi menjadi suksinil KoA bahan oksaloasetat yang diperlukan sebagai bahan sintesis glukosa. Asam lemak dengan atom karbon ganjil pada katabolisme akan menghasilkan beberapa molekul asetil KoA dan satu molekul proprionil KoA. Proprionil KoA dapat mengalami karboksilasi menjadi metilmalonil KoA yang seterusnya akan terisomerisasi menjadi suksinil KoA.

Suksinil KoA merupakan bahan bakal oksaloasetat. Karena itu berbeda,dengan gugus asetil,gugus proprionildapat memberi hasil bersih berupa atom karbon yang dapat digunakan pada sintesis KoA.

Namun demikian secara umum hanya sedikit jumlah asam lemak dengan jumlah atom karbon ganjil dan asam lemak berantai panjang. Sehingga,pandangan umum bahwa sintesis asam lemak hanya sedikit yang berperan untuk memperoleh hasil bersih sintesis glukosa.

BAB III

KESIMPULAN

1.      Siklus krebs merupakan sarana pengaruh bermacam zat yang berasal dari berbagai jalur metabolism menjadi beberapa macam zat antara yang lazim berperan pada jalur katabolisme dan anabolisme.

2.      Siklus asam sitrat (siklus krebs,siklus asam trikarboksilat) adalah serangkaian reaksi di mitokondria yang mengoksidasi gugus asetil pada asetil-KoA dan mereduksi koenzim yang teroksidasi melalui melalui rantai transport electron yang berhubungan dengan pembentukan ATP.

3.      Siklus reaksi diawali dengan reaksi antara asetil KoA dan (2C) dan asam oksaloasetat (4C) yang menghasilkan asam trikarboksilat,sitrat. Selanjutnya sejumlah 2 molekul atom CO2 dirilis dan teregenerasi. Sebenarnya hanya sedikit oksaloasetat yang dibutuhkan untuk menginisiasi siklus asam sitrat sehingga oksaloasetat yang dibutuhkan untuk menginisiasi siklus asam sitrat sehingga oksaloasetat dikenal dengan perannya sebagai agen katalik pada siklus krebs.

4.      Jadi hasil bersih dari oksidasi 1 molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP dan 4 co2 serta 8 pasang atom H yang akan masuk ke rantai transport electron.

5.      Empat vitamin B merupakan factor esensial dalam siklus asam sitrat sehingga juga penting dalam metabolism penghasil energy. Empat vitamin tersebut adalah riboflavin,niasin,tiamin (vitamin B1),asam pantotenat.

6.      Ada delapan tahapan utama yang terjadi selama siklus krebs adalah kondensasi,insomerasi sitrat,produksi CO2,dekarboksilasi oksidatif kedua,fosforilasi tingkat substrat,dehidrogenerasi,hidrasi,dan regenerasi oksaloasetat.

7.      Beberapa enzim berperan sebagai alat bantu,mengkatalisis berbagai reaksi anaplerotik untuk mempertahankan dan atau mengisi kembali komponen-komponen siklus krebs.

8.      kepentingan siklus krebs erat rangkaiannya dengan rantai pernapasan serta dihasilkannya ATP yang diperlukan pada gerakan,transportasi,dan biosintesis.

9.      Ciri siklus krebs,tertutupnya jalur lemak untuk dapat diubah menjadi glukosa. Ciri siklus krebs terkait dengan jumlah atom karbon memiliki 2 kekhasan.

10.  Masuknya dua karbon ke dalam siklus krebs sebagai asetil KoA dan keluarnya 2 atom karbon sebagai CO2 memberikan makanya tidak ada hasil bersih atom karbon sebagai CO2 memberikan makanya tidak ada hasil bersih atom karbon.

11.  Atom karbon yang keluar sebagai CO2 tidak sama dengan yang masuk sebagai asetil KoA.

DAFTAR PUSTAKA

Murray K.R,2009, Biokimia Harper Edisi 27. Penerbit Buku Kedokteran, EGC : Jakarta

http://artikelkimia.com/siklus-krebs-daur-asam-sitrat.html