Siklus Krebs Lengkap – Proses, Fungsi dan Regulasi Siklus TCA

 

Siklus krebs adalah serangkaian reaksi yang digunakan oleh organisme aerobik untuk menghasilkan energi dari oksidasi molekul asetil-CoA hasil tiga metabolisme karbohidrat utama, Glikolisis, Jalur Pentosa Fosfat dan Jalur Entner-Doudoroff.

Molekul tersebut akan dioksidasi lebih lanjut untuk mendapatkan energi lebih banyak, tergantung jenis mikroorganisme dan kondisi fisiologi lingkungan. Jadi, siklus yang juga dikenal sebagai siklus asam sitrat dan siklus asam trikarboksilat ini merupakan salah satu cara sel mengoksidasi secara total asam piruvat dalam kondisi aerobik.

siklus krebs

Sejarah Siklus Krebs

Siklus asam sitrat ini pertama kali dipelajari oleh ilmuwan peraih hadiah Nobel, Albert Szent-Györgyi pada periode 1930-an dan berhasil mendeteksi salah satu senyawa kunci dari siklus ini yakni asam fumarat.

Studi mengenai siklus ini akhirnya berhasil dirampungkan oleh Hans A. Krebs pada tahun 1937 dan para ilmuwan sepakat menamai siklus yang ditemukannya ini siklus krebs. Krebs akhirnya mendapat hadiah nobel fisiologi dan kedokteran pada tahun 1952.

(Sumber:  Krebs, 1970)

Fungsi dan Peranan Siklus Krebs Bagi Makhluk Hidup

Peranan atau fungsi siklus krebs bagi makhluk hidup yang paling utama adalah menghasilkan energi berupa ATP, NADH dan FADH dari metabolisme biomolekul. Namun, siklus ini juga memiliki beberapa peranan atau fungsi lain yang krusial bagi makhluk hidup.

Tempat Terjadinya TCA Dalam Sel Mikroorganisme

Untuk organisme eukariotik termasuk mikroorganisme eukariotik seperti cendawan (khamir, kapang dan jamur), siklus krebs terjadi pada organel mitokondria, mesin pemanen energi sel. Spesifiknya terletak pada matriks mitokondria
 
Sedangkan siklus krebs pada organisme prokariotik, terjadi langsung pada sitoplasma sel, karena organisme prokariotik tidak memiliki organel endomembran pengasil energi yakni mitokondria.

Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat

Sebelum memasuksi siklus Krebs, asam piruvat akan mengalami proses dekarboksilasi oksidatif oleh piruvat dehidrogenase dengan bantuan NAD+ sebagai reduktor yang akan mengoksidasi asam piruvat dan koenzim A. Reaksi tersebut, secara kasar terjadi seperti persamaan dibawah ini

ringkasan siklus krebs

Asetil-CoA hasil reaksi ini umumnya dapat menjadi prekursor asam amino dan asam lemak

Bacaan lanjutan  Transduksi Sinyal Pada Mikroorganisme

Langkah-langkah Proses Siklus Krebs Secara Lengkap

 Secara lengkap dan singkat, proses siklus krebs terjadi sebagai berikut
  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+.

 

Skema Proses Siklus Krebs Lengkap dan Enzim yang Terlibat

Enzim yang Terlibat dalam Siklus Krebs

  1. Citrate synthase : Enzim yang menyintesis asam sitrat dengan cara menggabungkan Asetil-coA dengan oksaloasetat. Reaksi kondensasi ini dilakukan dengan menggunakan sebuah molekul air  dan dilepaskan molekul koenzim A.
  2. Acotinate hydratase: Adalah enzim yang mengkatalis reaksi isomerasi asam sitrat menjadi isositrat dengan molekul intermediet cis-aconitate
  3. Isocitrate dehydrogenase: Enzim ini mengkatalis reaksi dekarboksilasi oksidatif isositrat menjadi alfa-ketoglutarat dan karbon dioksida. Pada reaksi ini juga terjadi pelepasan H+ yang digunakan untuk memproduksi NADH
  4. Alfaglutarat-dehidrogenase : Enzim yang berperan dalam dehidrogenasi alfaketoglutarat

 

Intermediet dalam Proses Siklus Krebs Dapat Menjadi Bahan Sintesis Biomolekul Esensial Sel

Beberapa intermediet ini dapat menjadi prekursor dalam reaksi biosintesis beberapa molekul esensial sel seperti yang dirangkum dalam skema berikut:
siklus krebs

Rangkuman Hasil Reaksi dalam TCA

Hasil reaksi dari siklus krebs adalah CO2 dan beberapa molekul berenergi tinggi seperti NADH, NADPH, FADH dan ATP yang dirangkum dalam persamaan reaksi berikut:
Molekul-molekul berenergi tinggi seperti NADH, NADPH dan FADH bukanlah molekul berenergi yang dapat langsung dipakai oleh sel, kecuali dalam proses biosintesis biomolekul.
Jadi, tiga molekul tersebut harus direduksi dalam rantai transport elektron untuk menggerakkan proton motion force dan mensintesis ATP.

Regulasi Siklus Asam Sitrat

Siklus Krebs atau asam sitrat adalah siklus amfibolik yang menyuplai energi dan prekursor-prekursor berbagai sintesis biomolekul dalam sel. Maka dari itu, Siklus ini diregulasi berdasarkan status energi dalam sel dan ketersediaan intermediet yang dihasilkan dari reaksi didalamnya.
Contohnya adalah keberadaan oksigen yang diperlukan sebagai aseptor elektron saat molekul berenergi tinggi seperi NADH dan FADH direduksi untuk menyintesis ATP, akan mengontrol enzim-enzim yang berperan dalam ini.
Contohnya adalah enzim 2-ketoglutarate dehydrogenase yang tidak diproduksi secara anaerobik tanpa adanya aseptor elektron pengganti lain, nitrat misalnya.
 siklus krebs anaplerotik
Enzim yang berperan penting dalam regulasi siklus krebs adalah Citrate synthase yang direpresi ekspresi gen penyandinya oleh NADH dan ATP atau keberadaan 2-ketoglutarate yang terakumulasi.
Akumulasi tiga senyawa tersebut memberi sinyal pada sel bahwa telah tersedia banyak energi dan prekursor untuk menjalankan aktivitas biologis sel.

Reaksi Anaplerotik Intermediet Siklus Krebs

Reaksi anaplerotik adalah reaksi pembentukan senyawa intermediet suatu siklus metabolisme dari senyawa intermediet siklus lain.
Contohnya adalah saat suatu bakteri ditumbuhkan pada media minimal (glukosa dan garam mineral saja) ternyata tidak mampu tumbuh, dapat diduga bahwa bakteri tersebut adalah mutan yang memanfaatkan PEP karboksilase (1) sebagai sekuens anaplerotiknya,
hingga hanya dapat tumbuh jika dalam medium tersebut juga diberi beberapa intermediet hasil siklus krebs.
Reaksi anaplerotik yang melibatkan siklus krebs

Misalnya adalah penambahan glutamat pada medium yang akan dideaminasi menjadi α-ketoglutarat oleh glutamate-dehydrogenase

Bacaan lanjutan  Mekanisme Transport Elektron Pada Mikroorganisme

yang selanjutnya akan masuk kedalam siklus TCA untuk menghasilkan energi berupa ATP dan beberapa intermediet lain yang dibutuhkan dalam proses biologis sel tersebut

Jumlah Energi (ATP) yang Dihasilkan Dalam Siklus Krebs

Total ATP yang dihasilkan adalah = 12 ATP

  • 3 NAD+ = 9 ATP
  • 1 FAD = 2 ATP
  • 1 ATP = 1 ATP

Dari seluruh proses diatas, dapat disimpulkan bahwa sebenarnya siklus krebs ini mengubah asetil COA dan air menghasilkan CO2 dan molekul berenergi tinggi seperti ATP, NADH dan FADH

Download Artikel Lengkap PDF

Anda dapat mendownload artikel ini dalam bentuk file PDF pada link berikut.

Daftar Pustaka dan Ilustrasi

Jurtshuk P Jr.. Bacterial Metabolism. In: Baron S, editor. Medical Microbiology. 4th edition. Galveston (TX): University of Texas Medical Branch at Galveston; 1996. Chapter 4. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK7919/

Kim, B.H., Gadd, M.G. Bacterial Physiology and Metabolism. Cambridge, 2008. ISBN 9780521712309
Moat, A.G., Foster, J.W., Spector, M.P. Microbial Physiology, 4th ed. Wiley-Liss, Inc. New York, NY, 2002. ISBN 9780471461197

Krebs, HA. 1970. The history of the tricarboxylic acid cycle 1970 Autumn;14(1):154-70.

 

 


Incoming search terms:

  • siklus kreb
  • daur krebs
  • https://mikrobio net/fisiologi-mikrob/biokimia/siklus-krebs-lengkap html
  • Proses siklus krebs
  • siklus krebs adalah
  • gambar siklus krebs
  • siklus crab
  • skema siklus krebs
  • siklus krab
  • siklus kerbs
author
Author: 
Laila Karomah yang lebih sering berpetualang di dunia maya sebagai evilgenius, merupakan mahasiswi Mikrobiologi Institut Pertanian Bogor. Bidang yang digemari oleh pegiat IT otodidak ini adalah mikrobiologi kesehatan, mikrobiologi lingkungan, bioteknologi mikrob, dan enzimologi.

Leave a reply "Siklus Krebs Lengkap – Proses, Fungsi dan Regulasi Siklus TCA"

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.