Siklus Krebs: Penjelasan Lengkap 8 Tahapannya
·waktu baca 6 menit
Tulisan dari Berita Update tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarDalam mata pelajaran Kimia, siklus krebs adalah siklus yang digunakan oleh organisme untuk menghasilkan energi. Karena siklus krebs juga menghasilkan asam sitrat, siklus ini kerap kali disebut sebagai siklus asam sitrat.
Siklus krebs merupakan tahap kedua dari tahapan respirasi sel, yang diawali dengan proses glikolisis. Glikolisis adalah pemecahan glukosa menjadi asam piruvat dan i-fosforilasi oksidatif.
Kemudian, proses tersebut akan menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH, yang disebut juga dengan istilah adenotriphosphate. Setelah itu, asam piruvat diproses untuk memasuki tahap siklus krebs.
Sebelum masuk ke tahap siklus krebs, asam piruvat terlebih dahulu masuk ke tahap dekarboksilasi oksidatif yang berada di dalam mitokondria sel tubuh. Setelah itu barulah terjadi delapan tahapan dalam proses siklus krebs
8 Tahap Siklus Krebs
Siklus krebs merupakan reaksi yang terus-menerus dan dilakukan secara berulang, yang akan dijelaskan secara rinci sebagai berikut:
Tahap Pertama
Tahap pertama adalah proses pembentukan sitrat. Dalam proses ini, terjadi penggabungan molekul Asetil ko-A dengan oksaloasetat yang membentuk asam sitrat, dibantu oleh enzim asam sitrat sintase.
Tahap Kedua
Sitrat yang dihasilkan dari proses sebelumnya kemudian diubah menjadi isositrat dengan bantuan enzim akotinase yang mengandung Fe2+.
Tahap Ketiga
Terjadi proses dekarboksilasi atau perombakan pertama kali. Isositrat yang terbentuk dari tahapan sebelumnya dioksidasi menjadi oksalosuksinat yang terikat oleh enzim isositrat dehidrogenase.
Pada tahap ini juga, isositrat diubah menjadi alfa-ketoglutarat oleh enzim yang sama dan dibantu NADH.
Tahap Keempat
Terjadi proses pengubahan alfa-ketoglutarat menjadi suksinil ko-A oleh enzim alfa-ketoglutarat kompleks dan proses oksidasi.
Tahap Kelima
Suksinil-koA kemudian diubah menjadi suksinat. Tidak hanya dibantu dengan enzim, tahap pengubahan ini dibantu juga oleh Mg2+ dan GDP yang dengan fosfat membentuk GTP. GTP inilah yang diubah menjadi ATP, sehingga menjadi energi yang dibutuhkan jaringan.
Tahap Keenam
Pada tahapan ini, suksinat akan dioksidasi menjadi fumarat dengan bantuan enzim suksinat dehidrogenase.
Tahap Ketujuh
Tahap ketujuh adalah proses hidrasi. Pada proses ini, terjadi penambahan atom hidrogen pada ikatan karbon (C=C) sehingga menghasilkan produk berupa malat.
Tahap Kedelapan
Malat kemudian dioksidasi untuk menghasilkan oksaloasetat, yang dibantu dengan enzim malat dehidrogenase. Oksaloasetat selanjutnya akan menangkap asetil-koA, sehingga siklus krebs dapat terus-menerus terjadi. Selain itu, pada tahap ini juga berupa NADH.
Untuk mencukupi kebutuhan energi, maka siklus krebs harus berlangsung selama dua kali. Hal ini karena reaksi oksidasi pada molekul glukosa untuk sekali proses siklus krebs hanya menghasilkan 2 molekul asetil-koA saja.
Konsep dan Fungsi Siklus Krebs
Siklus krebs merupakan salah satu proses metabolisme yang fundamental dalam sel. Siklus krebs terjadi di mitokondria, yakni organel yang berfungsi menghasilkan energi dalam sel.
Dikutip dari Jago Biologi SMA oleh Zakrinal dan Sinta Purnama S. (2009: 149), siklus krebs merupakan bagian dari proses respirasi seluler, yaitu cara sel mendapatkan energi melalui penguraian berbagai macam molekul nutrisi seperti glukosa.
Proses ini terdiri dari beberapa langkah yang berurutan, di mana molekul-molekul yang terlibat diubah dan dipecah agar dapat menghasilkan energi yang diperlukan oleh sel.
Siklus krebs memiliki fungsi yang sangat penting dalam produksi energi seluler. Dirangkum dari Biokimia Kebidanan oleh Rahmi Mudia Alti, dkk., (2022: 74-75),berikut beberapa fungsinya.
1. Biosintesis Molekul
Siklus krebs memainkan peran dalam biosintesis ragam molekul yang yang sangat diperlukan dalam sel, termasuk pembentukan asam lemak, steroid, kolesterol, asam amino, serta basa nitogen penyusun DNA dan RNA berupa purin dan pirimidin.
2. Menghasilkan Energi
Siklus krebs menghasilkan energi dalam bentuk adenosina trifosfat (ATP) yang dibutuhkan oleh sel untuk melakukan berbagai aktivitas biologis. Reaksi oksidasi dalam siklus ini menghasilkan energi yang kemudian digunakan dalam fosforilasi oksidatif.
3. Menghasilkan Pembawa Elektron
Selama proses oksidasi, siklus krebs menghasilkan molekul pembawa elektron seperti NADH dan FADH2. Molekul-molekul ini kemudian berperan dalam electron transfer chain untuk menghasilkan lebih banyak ATP melalui fosforilasi oksidatif di mitokondria.
4. Regenerasi Koenzim
Siklus krebs juga berperan dalam regenerasi koenzim seperti oksaloasetat, NAD+, dan FAD. Selain itu, koenzim ini juga diperlukan dalam berbagai reaksi metabolisme lainnya.
Dua Tahapan Penting dalam Siklus Krebs
Siklus krebs memiliki dua tahapan penting dalam proses metabolisme sel, yaitu dekarboksilasi oksidatif dan siklus krebs. Berikut masing-masing penjelasannya:
1. Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif adalah peristiwa pelepasan gugus karboksil dari asam piruvat dan penambahan molekul ko-A, sehingga menghasilkan asetil ko-A dalam yang berlangsung di membran mitokondria.
Bukti adanya pelepasan gugus karboksil dari 2 asam piruvat adalah dihasilkannya 2 CO dan 2 NADH pada akhir reaksi. Reaksi dekarboksilasi oksidatif dikatalisis oleh enzim piruvat dehidrogenase.
2. Siklus Krebs
Asam piruvat yang telah terbentuk kemudian masuk ke dalam mitokondria melalui transpor aktif, selanjutnya piruvat diubah menjadi senyawa asetil koenzim A atau asetil ko-A. Asetil ko-A kemudian masuk ke dalam siklus krebs.
Siklus krebs adalah siklus pemecahan asetil ko-A menjadi karbon dioksida yang berlangsung secara anaerob di dalam matriks mitokondria.
Asetil ko-A sebagai bahan dalam siklus ini masuk dan bereaksi dengan asam oksaloasetat menjadi asam sitrat. Selanjutnya, asam sitrat akan secara bertahap melepaskan 2 atom C-nya, sehingga menjadi asam oksaloasetat lagi.
Peristiwa pelepasan atom C diikuti dengan pelepasan energi yang berupa ATP. Pada tiap tahap pelepasan tersebut, ATP dapat langsung digunakan oleh sel.
Manfaat Siklus Krebs
Siklus krebs memiliki sejumlah manfaat penting dalam metabolisme energi sel. Adapun beberapa manfaat siklus krebs dalam produksi energi dan fungsi seluler, yaitu:
Mengoksidasi molekul asetil ko-A dan mengubahnya menjadi energi yang tersimpan dalam bentuk NADH dan FADH2.
Mengatur metabolisme seluler melalui serangkaian reaksi kimia.
Membantu menjaga keseimbangan metabolisme dan memastikan ketersediaan prekursor metabolit yang diperlukan dalam berbagai proses seluler.
Berperan dalam metabolisme lemak dan penggunaan energi yang efisien dalam tubuh.
Berperan dalam pertumbuhan dan pemeliharaan sel. Aktivitas siklus krebs yang optimal mendukung pembentukan ATP yang cukup untuk pertumbuhan sel dan regenerasi jaringan.
Sementara itu, ada beberapa manfaat mengetahui proses siklus krebs bagi manusia, di antaranya:
Dapat memahami bagaimana substrat seperti lemak, protein, dan karbohidrat dipecah dan dioksidasi menjadi energi yang tersimpan dalam bentuk ATP.
Dapat menghargai pentingnya asupan nutrisi yang seimbang untuk memenuhi kebutuhan energi tubuh.
Dapat memahami bagaimana energi dihasilkan dan diatur dalam sel.
Dapat memahami proses metabolisme dan peran mitokondria dalam mengendalikan produksi energi.
Dapat menyadari pentingnya asupan nutrisi yang seimbang dan diet yang tepat untuk mendukung produksi energi yang optimal dalam tubuh.
Dapat memahami peran penting mitokondria dalam pengendalian energi dan keseimbangan seluler.
Dapat memberikan wawasan baru dalam pengobatan penyakit degeneratif, gangguan metabolik, dan kondisi yang terkait dengan gangguan siklus krebs.
Baca Juga: Penjelasan tentang Proses Respirasi Sel untuk Mendapatkan Energi
Fungsi Vitamin B dalam Siklus Krebs
Vitamin B adalah kelompok vitamin yang berperan penting dalam berbagai fungsi tubuh, termasuk metabolisme energi. Dalam siklus krebs, vitamin B berfungsi untuk mengkatalisis reaksi kimia yang terlibat dalam penguraian molekul dan produksi energi.
Berdasarkan buku Ilmu Nutrisi Unggas oleh Eko Widodo (2018: 49-57), berikut adalah beberapa fungsi vitamin B dalam siklus krebs.
Vitamin B1 (Tiamin), yaitu vitamin yang berperan dalam oksidasi dekarboksilasi asam piruvat menjadi asetil ko-A.
Vitamin B2 (Riboflavin), yaitu vitamin yang berperan dalam oksidasi asam lemak dan pembentukan enzim flavin adenin dinukleotida (FAD).
Vitamin B3 (Niasin), yaitu vitamin yang berperan dalam pembentukan enzim nikotinamida adenin dinukleotida (NAD) serta sintesis dan perombakan asam amino, asam lemak, dan karbohidrat.
Vitamin B5 (Asam Pantotenat), yaitu komponen utama dalam pembentukan koenzim A pada siklus krebs serta metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak.
Vitamin B6 (Piridoksin), yaitu vitamin yang berperan mengonversi asam amino triptofan menjadi niasin.
Vitamin B7 (Biotin), yaitu vitamin yang berperan dalam reaksi karboksilasi asam piruvat menjadi asam oksaloasetat dalam siklus krebs.
(RYFA & SFR)
Frequently Asked Question Section
Apa saja fungsi siklus krebs?
Apa saja fungsi siklus krebs?
Biosintesis molekul, menghasilkan energi, menghasilkan pembawa elektron, dan regenerasi koenzim.
Apa fungsi vitamin B dalam siklus krebs?
Apa fungsi vitamin B dalam siklus krebs?
Dalam siklus krebs, vitamin B berfungsi untuk mengkatalisis reaksi kimia yang terlibat dalam penguraian molekul dan produksi energi.
Apa itu dekarboksilasi oksidatif?
Apa itu dekarboksilasi oksidatif?
Dekarboksilasi oksidatif adalah peristiwa pelepasan gugus karboksil dari asam piruvat dan penambahan molekul ko-A sehingga menghasilkan asetil ko-A dalam yang berlangsung di membran mitokondria.