Proses dan Tahapan Siklus Krebs – Sebagaimana yang telah diketahui bahwa setiap sel yang merupakan unit struktural dan fungsional terkecil dari kehidupan pasti selalu melakukan kegiatan kehidupan supaya sel tersebut dapat terus hidup. Entah itu sebagai makhluk hidup uniselluler ataupun multiselluler.
Kegiatan kehidupan yang terjadi di dalam sel tersebut seperti metabolisme, sintesa protein, pergerakan, serta pembelahan sel. Dalam metabolisme terdapat suatu siklus yang dikenal dengan sebutan siklus krebs yang akan dibahas lebih lanjut dalam artikel ini.
Pengertian Siklus Krebs
Siklus krebs adalah suatu rangkaian rekasi kimia yang berlangsung di dalam sel hidup dengan tujuan untuk menghasilkan energi dari Asetil ko-A yang merupakan perubahan dari asam piruvat hasil dari proses glikolisis. Siklus krebs juga dapat dikatakan sebagai salah satu dari tahap respirasi aerob.
Yang mana respirasi aerob merupakan suatu proses menghasilkan energi. Sebab respirasi aerob ini terjadi karena adanya proses glikolisis, siklus krebs, serta transfer elektron.
Karena siklus krebs terjadi dalam kompartemen sebelah dalam dari suatu matriks mitokondria, maka untuk dapat terjadi proses siklus krebs, maka asam piruvat hasil dari glikolisis tersebut harus masuk terlebih dahulu ke dalam mitokondria. Tentunya hal ini berbeda dengan proses terjadinya glikolisis yang berlangsung di dalam sitoplasma.
Proses dan Tahapan Siklus Krebs
Hampir setiap energi yang digunakan untuk berbagai kegiatan diperoleh dari hasil katabolisme atau dalam Bahasa mudahnya yaitu proses pemecahan gula atau glukosa yang berlangsung di dalam sel hidup. Pada awalnya glukosa tersebut akan mengalami proses glikolisis terlebih dahulu untuk selanjutnya diubah menjadi asam piruvat.
Karena dalam setiap prosesnya, glikolisis memerlukan oksigen dalam respirasi aerob. Maka apabila tidak terdapat adanya oksigen, maka asam piruvat tersebut akan mengalami respirasi anaerob untuk bisa diubah menjadi asam laktat atau alkohol yang mana tetap bergantung dari organismenya.
Akan tetapi, sesuai dengan penjelasan di awal, apabila dalam prosesnya terdapat oksigen, maka asam piruvat tersebut akan memasuki proses respirasi aerob yang mana selanjutnya akan diolah menjadi energi untuk menghasilkan hasil akhir berupa karbondioksida dan juga air.
Baca juga: Proses dan tahapan glikolisis
Dua Bagian Penting Siklus Krebs
1. Tahap Persiapan
Bagian penting yang pertaman dalam proses terjadinya siklus krebs adalah tahap persiapan. Yang mana dalam tahap ini asam piruvat akan diubah menjadi Asetil ko-A dengan sebuah proses yang dikenal dengan dekarboksilasi oksidatif.
2. Berlangsungnya Siklus Krebs
Untuk tahap yang kedua adalah tahap berlangsungnya siklus krebs itu sendiri yang terjadi di dalam matriks mitokondria dari suatu sel hidup.
Dekarboksilasi Oksidatif
Proses dekarboksilasi oksidatif yang berlangsung sebelum siklus krebs akan mengubah asam piruvat menjadi asetil ko-A. Dalam proses ini terjadi berlangsung dalam beberapa tahap reaksi katalisis oleh enzim piruvat dehydrogenase. Enzim tersebut ditemukan dalam mitokondria sel eukariotik, dan dalam sitoplasma dalam sel prokariotik.
Tahap Dekarboksilasi Oksidatif
1. Gugus -COO atau gugus karboksilat akan terlepas dari asam piruvat dan berubah menjadi CO2.
2. Dua atom karbon yang tersisa dari asam piruvat akan mentransfer kelebihan elektronnya untuk molekul NAD+, sisa karbon tersebut dalam bentuk CH3COO dan kemudian akan membentuk NADH, sehingga dua molekul atom karbon tersebut selanjutnya berubah menjadi asam asetat.
3. Selanjutnya ko-A atau koenzim A diikat oleh asetat dan terbentuklah asetil ko_a (koenzim A).
Proses dari dekarboksilasi oksidatif yaitu CO2, NADH, serta asetil ko-A. Satu molekul glukosa dalam dekarboksilasi oksidatif akan menghasilkan dua molekul asetil ko-A, 2 CO2, serta 2 NADH.
Baca juga: Proses dan tahapan glikolisis
Siklus Krebs
Selanjutnya hasil dari dekarboksilasi oksidatif yaitu molekul asetil ko-A digunakan dalam siklus krebs dan menghasilkan NADH, FADH2, ATP, serta CO2. Dalam siklus krebs ini dapat dijumpai delapan tahap reaksi yang mana dalam siklus krebs yang berlangsung terus berputar sehingga disebut dengan siklus.
Untuk setiap molekul asetil ko-A atau disebut juga dengan senyawa dua karbon memasuki siklus krebs yang mana terjadi dengan cara bergabung dengan senyawa empat-karbon atau oksalo asetat. Dalam proses penggabungan tersebut akan menghasilkan senyawa enam-karbon atau sitrat.
Tahap selanjutnya yang terjadi yaitu dua molekul karbon dioksida dipisahkan dari sitrat, yang mana meningalkan empat karbon. Reaksi redoks yang terjadi akan mengoksidasi senyawa organic menengah yang kemudian mereduksi tiga molekul NAD serta satu molekul FAD berturut-turut sehingga menjadi NADH serta FADH2.
Pada fosforilasi tingkat substrat, satu molekul ATP akan disintesis dan menghasilkan oksaloasetat empat-karbon yang siap bergabung dengan molekul asetil ko-A lain yang ada. Untuk tahap siklus krebs akan lebih jelas dalam uraian berikut.
Tahapan Siklus Krebs
1. Asetil ko-A membentuk ikatan sitrat dengan oksaloasetat, rekasi ini terjadi karena dikatalisis oleh enzim sitrat sintase.
2. Asam sitrat yang terbentuk diubah oleh enzim aconitase menjadi isositrat.
3. Selanjutnya isositrat tersebut oleh enzim isositrat dehydrogenase diubah menjadi alfa-ketoglutarat. Dalam rekasi yang terjadi terjadi pelepasan CO2 serta dihasilkan NADH.
4. Alfa-ketoglutarat yang dihasilkan diubah oleh enzim alfa ketoglutarate dehydrogenase menjadi suksinil ko-A. pada rekasi yang berlangsung dihasilkan NADH dan melepaskan CO2.
5. Kemudian suksinil ko-A diubah kembali oleh enzim suksinil ko-A sintetase menjadi suksinat. Dalam reaksi yang berlangsung tersebut dihasilkan GTP yang bisa berubah menjadi ATP.
6. Suksinat yang terbentuk diubah kembali oleh enzim suksinat dehidrogenase menjadi fumarat. Dalam reaksi ini diperoleh FADH2.
7. Selanjutnya fumarat yang dihasilkan diubah oleh enzim fumarase menjadi malat.
8. Terakhir, malat yang dihasilkan oleh enzim malat dehidrogenase diubah menjadi oksaloasetat. NADH dihasilkan dalam tahap ini
Hasil Utama Siklus Krebs
1. Produksi dua molekul ATP pada setiap molekul glukosa.
2. Pemindahan elektron yang memiliki energi tinggi ke NADH serta FADH2
3. Rantai transportasi elektron serta fosforilasi oksidatif.
Dalam electron transport chain atau ETC tersusun atas serangkaian pembawa elektron yang letaknya berada pada sisi dalam membrane mitokondria. Sebagian besar, pembawa ini tersusun atas protein dengan gugus prostetik.
Koenzim yang dihasilkan oleh glikolisis serta siklus krebs yang tereduksi adalah 10 NADH serta 2 FADH2 untuk setiap molekul glukosa yang mana memberikan elektron dengan energi tinggi pada ETC. Dalam reaksi redoks, elektron tersebut dipindahkan dari satu pembawa ke pembawa selanjutnya.
Sedangkan untuk setiap satu molekul asetil ko-A yang terjadi dalam reaksi siklus krebs menghasilkan 1 ATP, 1 FADH2, 2 CO2, serta 3 NADH.
Karena satu molekul glukosa diubah menjadi dua asetil ko-A, sehingga diperoleh hasil 2 ATP, 2 FADH2, 4 CO2, dan 6 NADH.
Molekul FADH2 serta NADH tersebut kemudian masuk dalam transfer elektron guna menghasilkan ATP. Setiap molekul FADH2 diproses dan menghasilkan 2 ATP, sedangkan NADH diproses untuk menghasilkan 3 ATP.
Intinya dalam siklus krebs menghasilkan FADH2, NADH, CO2, serta ATP. CO2 dilepaskan dari sel serta akan dikeluarkan dari tubuh sebagai sisa dari respirasi. Sedangkan untuk FADH2, NADH, dan ATP adalah sebuah sumber energi terpenting untuk tubuh.
Baca juga: Pengertian dan tahapan Katabolisme
Sehingga apabila ditarik kesimpulan sluruh proses dari siklus krebs ini adalah untuk mengubah asetil ko-A serta H2O menjadi CO2 serta energi dalam bentuk FADH, NADH, serta ATP.
Nah, apabila ada pertanyaan tentang Proses dan Tahapan Siklus Krebs di atas bisa ditulis di bawah ini.
Daftar Pustaka:
Campbell Neil A at all. (2010). Biologi Edisi 8 Jilid 1. Erlangga: Jakarta.
Suharsono dan Egi Nuryadin. (2018). Biologi Sel. LPPM Universitas Siliwangi: Tasikmalaya.
