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.
Gambar
siklus asam sitrat : jalur katabolik utama untuk 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 ditingkat subsrat dari perubahan suksinil-KoA menjadi suksinat.
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+.
9. 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
No comments:
Post a Comment