GLIKOLISIS DAN SIKLUS KREBS Anggota : Ibrahim Febrizky Hadi Winata Mujibur Rahman (G84070035) (G84070024) (G84070020) DEPARTEMEN BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
Siklus Krebs Sejarah 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, karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-a dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat. Siklus ini pertaman kali ditemukan oleh Hans Adolf Krebs, ia adalah seorang dokter dan biokimiawan berkewarganegaraan Jerman dan Inggris. Ia menerima penghargaan Nobel bidang fisiologi dan kedokteran untuk karyanya dalam menjelaskan proses metabolisme (khususnya dalam menemukan siklus urea dan siklus asam sitrat/siklus Krebs. Ia dilahirkan pada tanggal 25 Agustus 1900 di Hildesheim (Niedersachsen, Jerman) dari pasangan Georg krebs (juga seorang dokter) dan Alma. Hans Krebs menyelesaikan sekolahnya di Gymnasium Andreanum (setingkat SMA) di kota kelahirannya Hildesheim, kemudian ia belajar ilmu kedokteran di Universitas Goettingen, Universitas Freiburg im Breisgau, dan sekolah kedokteran Berlin dari 1918 sampai 1923. Ia memperoleh gelar doktor dari Universitas Hamburg, kemudian ia belajar kimia di Berlin, hingga 1930 ia menjadi asisten Otto Heinrich Warburg di Institut Kaiser Wilhelm untuk biologi (Suryati 2009). Undangan dari Universitas Cambridge untuk memperdalam biokimia diterimanya. Pada tahun 1932 ia telah mengungkapkan siklus urea dan siklus asam sitrat pada proses metabolisme untuk menghasilkan energi pada makhluk hidup. Karyanya ini membuat ia mendapat penghargaan Nobel untuk bidang kedokteran / fisiologi pada tahun 1953. Pada tahun 1945 ia diangkat menjadi profesor di Universitas Sheffeld. Gelar "SIR" ia peroleh dari Ratu Inggris Elizabeth II pada tahun 1958. Ia wafat di Oxford, Inggris tanggal 22 November 1981 (Suryati 2009).
Proses Siklus Krebs Proses siklus Krebs terbagi atas beberapa tahapan. 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. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H +, yang kemudian mereduksi NAD + menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul CO 2 dan membentuk asam α-ketoglutarat. Setelah itu, asam α- ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO 2, dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H + yang kembali mereduksi NAD + menjadi NADH. Selain itu, asam α-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-a dan membentuk suksinil ko-a. Setelah terbentuk 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 energi 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 FADH 2, dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air 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 mengikat asetil ko-a dan kembali menjalani siklus Krebs. Siklus Krebs ini dari setiap molekul glukosa akan menghasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH 2, dan 4 CO 2. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH 2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron.
Gambar 1 Siklus Krebs Reaksi-Reaksi Dalam Siklus Krebs Pertama-tama asetil ko-a bereaksi dengan oksaloasetat dan menjadi sitrat dengan melibatkan enzim sitrat sintase, reaksi berlangsung dengan terjadinya kondensasi asetil ko-a dengan oksaloasetat dan membentuk sitril ko-a, kemudain sitril ko-a dihidrolisis menjadi sitrat dan ko-a.
Gambar 2 Tahap pertama reaksi Tahap kedua, sitrat menjadi cis-sitrat dengan melibatkan enzim aconitase, yaitu dengan menghidrolisis sitrat yang merupakan isomer dari isositrat dan menghasilkan cis-asositat sebagai intermedietnya. Gambar 3 Tahap kedua reaksi Tahap ketiga, cis-aconitate menjadi isositrat, dalam reaksi ini juga melibatkan enzim aconitase dengan saling menukarkan atom H dengan gugus OH dari tahap kedua di atas.
Gambar 4 Tahap ketiga reaksi Tahap keempat, terjadinya reaksi isositrat menjadi α-ketoglutarat dengan melibatkan enzim isositrat dehidrogenase, melalui proses dekarboksilasi oksidatif dari isositrat menjadi oksalosuksinat sebagai intermedietnya. Lalu CO 2 meninggalkan oksalosuksinat yang kemudian berubah menjadi α- ketoglutarat. Reaksi ini menghasilkan NADH. Gambar 5 Tahap keempat reaksi Tahap kelima, α-ketoglutarat menjadi suksinil ko-a dengan melibatkan enzim α-ketoglutarat dehidrogenase. Reaksi ini hampir sama dengan reaksi dekarboksilasi oksidatif dari piruvat menjadi asetil ko-a oleh kompleks piruvat dehidrogenase. Reaksi ini menghasilkan 1 NADH.
Gambar 6 Tahap kelima reaksi Tahap keenam, suksinil ko-a menjadi suksinat yang melibatkan enzim suksinil ko-a sintase, dengan reaksi fosforilasi ikatan thioester dari suksinil dan ko-a yang banyak energinya. Langkah ini merupakan satu-satunya yang memberikan energi tinggi. GTP dihasilkan oleh beberapa reaksi thioester dan fosforilasi dari GDP. Gambar 7 Tahap keenam reaksi Tahap ketujuh, suksinat menjadi fumarat dengan melibatkan enzim suksinat dehidrogenase dengan reaksi oksidasi dua atom hidrogen dari suksinat terlepas menuju penerima, FAD. Lalu reaksi ini menghasilkan fumarat dan FADH 2.
Gambar 8 Tahap ketujuh reaksi Tahap kedelapan, fumarat menjadi L-malat dengan melibatkan enzim L- malase, dimana pada masuknya H 2 O ke dalam fumarat yang kemudian menghasilkan L-malat. Gambar 9 Tahap kedelapan reaksi Tahap kesembilan, L-malat menjadi oksaloasetat dimana pada reaksi ini terjadi oksidasi malet yang dihidrogenasi menjadi bentuk oksaloasetat dengan akseptor NAD. Reaksi ini melibatkan enzim malat dehidrogenase dan menghasilkan NADH 2.
Gambar 10 Tahap kesembilan reaksi Tahap terakhir, reaksi oksaloasetat dengan asetil ko-a menjadi sitrat dengan melibatkan enzim sitrat sintase melalui reaksi kondensasi oksaloasetat dengan asetil ko-a menjadi sitril ko-a. Lalu sitril ko-a dihidrolisis lagi menjadi sitrat dan ko-a. Gambar 11 Tahap terkahir reaksi Jika dilihat dari siklus Krebs pada gambar 1 dapat dikatakan kalau setelah terjadi proses terakhir ini reaksi kembali terulang terus-menerus dan menghasilkan energi.
Daftar Pustaka Mulia I. 2007. Siklus Krebs dan Transpor Elektron [terhubung berkala]. http://metabolismelink.freehostia.com/sikluskrebs_te.htm#krebs [6 September 2009] Sanamontre A. 2005. Step by Step TCA Cycle [terhubung berkala]. http://www.terravivida.com/vivida/tcasteps [7 September 2009] Suryati H. 2009. Penemu Siklus Krebs [terhubung berkala]. http://prestasiherfen.blogspot.com/2009/08/penemu-siklus-krebs.html [6 September 2009]