Siklus Krebs: Penjelasan Lengkap 8 Tahapannya

Ilustrasi siklus krebs. Foto: Dok. Britannica.com

Dalam 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

Ilustrasi sel. Foto: Pixabay

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

Ilustrasi sel mitokondria. Foto: Pixabay

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

Ilustrasi memahami tahapan siklus krebs. Foto: Pexels

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

Ilustrasi memahami proses siklus krebs. Foto: Pexels

Siklus krebs memiliki sejumlah manfaat penting dalam metabolisme energi sel. Adapun beberapa manfaat siklus krebs dalam produksi energi dan fungsi seluler, yaitu:

Sementara itu, ada beberapa manfaat mengetahui proses siklus krebs bagi manusia, di antaranya:

Baca Juga: Penjelasan tentang Proses Respirasi Sel untuk Mendapatkan Energi

Fungsi Vitamin B dalam Siklus Krebs

Ilustrasi beberapa makanan sumber vitamin B. Foto: Pexels

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.

(RYFA & SFR)