Siklus Krebs: Konsep, Fungsi, dan Tahapannya
Menyajikan beragam informasi terbaru, terkini dan mengedukasi.
·waktu baca 8 menit
Tulisan dari Kabar Harian tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarSiklus krebs (krebs cycle) merupakan salah satu tahapan dalam materi respirasi yang dimuat pada mata pelajaran biologi. Serupa dengan materi lainnya, siklus ini memiliki konsep, fungsi, dan tahapannya tersendiri yang tentu saja penting untuk dipelajari.
Dikutip dari laman sciencedirect.com, krebs cycle disebut juga sebagai siklus asam sitrat atau siklus asam trikarboksilat. Siklus ini merupakan serangkaian reaksi kimia yang digunakan oleh organisme aerobik untuk menghasilkan energi melalui oksidasi asetat.
Pada prosesnya, siklus ini melibatkan beberapa komponen kimia dalam tubuh organisme, yang mana kolaborasi komponen tersebut dapat mencapai fungsi siklus, seperti memproduksi beberapa koenzim yang bisa mengatur dan menjalankan sistem pernapasan.
Daftar isi
Daftar isi
Daftar isi
Konsep Siklus Krebs
Siklus krebs merupakan tahap ke tiga dalam respirasi aerob, yakni lanjutan dari proses dekarboksilasi oksidatif. Siklus ini disebut juga sebagai siklus asam sitrat, karena senyawa pertama yang terbentuk pada siklus itu sendiri adalah asam sitrat.
Alasan penggunaan kata krebs pada siklus yang satu ini yaitu sebagai bentuk penghargaan kepada Sir Hans Adolf Krebs. Beliau adalah seorang ilmuwan, ahli biokimia sekaligus dokter dari Jerman yang merupakan penemu dari krebs cycle ini (1937).
Selain disebut sebagai siklus asam sitrat, siklus ini juga disebut sebagai tricarboxylic acid cycle (TCA cycle), krebs cycle, dan szent-györgyi-krebs cycle, di mana semua sebutan ini tetap merujuk pada serangkaian reaksi kimia yang terjadi di dalam sel hidup.
Reaksi kimia tersebut bekerja untuk melepaskan energi yang tersimpan dalam nutrisi, melalui oksidasi asetil ko-A atau CoA yang berasal dari karbohidrat, lemak, dan protein. Energi kimia yang dilepaskan ini tersedia dalam bentuk ATP.
Dalam prosesnya, siklus ini juga diartikan sebagai sederetan jenjang reaksi metabolisme pernapasan seluler yang terpacu pada enzim, dan terjadi setelah proses glikolisis. Kemudian, siklus ini menjadi lintasan dari lebih 500 reaksi metabolisme yang terjadi di dalam sel.
Siklus asam sitrat hadir di setiap sel yang menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi. Jalur metabolisme ini digunakan sebagai prinsip seluler anabolik atau anabolisme, tetapi juga dapat digunakan dalam keberadaan katabolisme.
Lintasan katabolisme akan menuju pada lintasan pusat ini dengan membawa molekul kecil, yang selanjutnya dirilis untuk menghasilkan energi. Sedangkan, lintasan anabolisme merupakan lintasan yang bercabang keluar dari lintasan ini.
Lintasan anabolisme itu dilengkapi dengan penyediaan substrat senyawa karbon untuk keperluan biosintesis. Berdasar laman sampoernaacademy.sch.id, siklus asam sitrat berasal dari karbohidrat yang keluar membentuk lemak.
Sedangkan, bahan yang masuk untuk siklus ini bersumber dari asam amino yang keluar membentuk karbohidrat. Proses tersebut mengakibatkan terjadinya pelepasan dan penangkapan ATP sebagai energi untuk jaringan.
Karena runtutan proses itulah siklus ini kemudian dikenal sebagai proses konversi lemak dan karbohidrat (glikolisis) menjadi energi berupa ATP (adenosine trifosfat). Energi yang diperoleh dari jalur metabolisme ini sangat penting untuk berbagai kebutuhan.
Fungsi Krebs Cycle
Siklus yang akrab disebut TCA cycle ini memiliki banyak fungsi yang berkontribusi aktif untuk jaringan pada tubuh, utamanya yang berkaitan dengan respirasi, sebagaimana deretan fungsi TCA cycle, berikut ini (sampoernaacademy.sch.id):
Memberi suplai dan memasok ketersediaan prekursor dalam pemenuhan keperluan proses asam nukleat dan proses protein secara sistematik.
Mengontrol, menyusun, dan mengatur dengan baik beberapa massa energi serta beberapa jumlah zat yang terlalu banyak dipakai pada proses sintesis asam lemak dalam penumpukan hasil lemak.
Membantu, mengatur, dan mengendalikan sistem enzim lewat molekul, senyawa-senyawa, serta seluruh komponen yang ada pada siklus tersebut.
Memproduksi CO₂ melalui proses oksidasi glukosa dengan jumlah yang relatif cukup besar.
Memberi hasil maksimal dari oksidasi karbohidrat, zat protein, dan lipid untuk nantinya dimetabolismekan, sehingga bisa berubah menjadi asam asetil ko-2 H.
Memproduksi beberapa koenzim yang bisa mengatur dan menjalankan sistem pernapasan, berkaitan dengan ketersediaan adenosin trifosfat atau ATP.
Tahapan Krebs Cycle
Krebs cycle diketahui terjadi di matriks mitokondria. Secara ringkas, siklus ini terbagi pada delapan tahapan, yang mana seluruh tahapan itu melibatkan interaksi enzim dan sebagian pelepasan karbon. Untuk lebih jelasnya, simaklah 8 tahapan berikut ini:
1. Asetil CoA + oksaloasetat => Sitrat
Pada tahap pertama, Asetil CoA yang memiliki 2 atom karbon, merupakan hasil dari dekarboksilasi oksidatif, akan mengalami kondensasi bersama dengan senyawa oksaloasetat yang memiliki 4 atom karbon.
Sehingga, antara gugus asetil dan oksaloasetat membentuk ikatan menjadi senyawa berkarbon 6, yakni sitrat atau asam sitrat. Pada saat pembentukan asam sitrat ini, CoA akan dilepaskan, sehingga asam sitrat tidak memiliki enzim CoA.
Enzim yang berperan: sitrat sintase
2. Sitrat => Isositrat
Sitrat akan mengalami perubahan menjadi isositrat yang masih memiliki karbon 6, karena reaksi yang terjadi pada tahap ini hanya isomerisasi, atau perubahan dari satu senyawa menjadi senyawa lain yang masih memiliki rumus senyawa yang sama.
Pada tahap ini terjadi 2 reaksi, yaitu pelepasan molekul air atau H₂O, yang prosesnya dikenal sebagai dehidrasi, namun, kemudian pada tahap ini juga terjadi proses penambahan molekul air, yang prosesnya dikenal sebagai hidrasi.
Enzim yang berperan: enzim akonitase
3. Isositrat => Alfa Ketoglutarat
Pada tahap ke-3, isositrat yang memiliki 6 karbon akan diubah menjadi alfa ketoglutarat yang memiliki 5 atom karbon. Sebabnya, pada tahapan ini terjadi pelepasan ikatan, yang berarti ada elektron yang dilepaskan pula.
Elektron yang dilepaskan ini akan diterima oleh NAD+, sehingga membentuk NADH. Pada tahap ini pula terjadi proses dekarboksilasi, atau pengurangan karbon, berjumlah 1 karbon, di mana 1 karbon ini akan membentuk CO₂.
Enzim yang berperan: isositrat dehidrogenase
4. Alfa Ketoglutarat => Suksinil CoA
Alfa ketoglutarat yang memiliki 5 atom karbon akan diubah menjadi suksinil CoA, yang memiliki 4 atom karbon. Artinya, pada tahap ini juga terjadi dekarboksilasi atau pelepasan 1 karbon, di mana 1 karbon ini akan membentuk CO₂ pula.
Selain itu, pada tahap ini terjadi reduksi NAD+, membentuk NADH. Lalu, karena di sini terjadi pengubahan dari menjadi suksinil CoA, berarti terjadi penambahan CoA yang masuk pada reaksi ini, sehingga CoA akan berikatan dengan senyawa suksinil.
Enzim yang berperan: alfa ketoglutarat dehidrogenase
5. Suksinil CoA => Suksinat
Suksinil CoA yang memiliki 4 atom karbon akan diubah menjadi suksinat yang masih memiliki 4 atom karbon. Pada tahap ini, tidak terjadi pengurangan atom karbon seperti tahap sebelumnya, tetapi, di sini terjadi beberapa reaksi.
Di antaranya, fosfat inorganik atau Pi akan berperan sebagai pemutus CoA yang terdapat pada suksinil, sehingga di sini CoA akan dilepaskan dan Pi akan berikatan dengan GDP, membentuk GTP.
Pada beberapa sel, fosfat yang telah membentuk GTP akan ditransfer lagi ke ADP, sehingga membentuk ATP. Baik GTP atau ATP, keduanya memiliki energy yang setara.
Enzim yang berperan: suksinil CoA sintase
6. Suksinat => Fumarat
Suksinat yang memiliki 4 atom karbon akan diubah menjadi fumarat yang memiliki 4 atom karbon pula. Di tahap ini terjadi pelepasan elektron, di mana elektron yang terlepas ini akan ditangkap oleh FAD membentuk FADH₂.
Enzim yang berperan: suksinat dehidrogenase
7. Fumarat => Malat
Terjadi perubahan dari fumarat menjadi malat. Di sini terjadi penambahan air atau H₂O, yang prosesnya dikenal sebagai hidrasi.
Enzim yang berperan: fumarase
8. Malat => Oksaloasetat
Tahap terakhir, yaitu malat akan diubah kembali menjadi oksaloasetat. Pada tahap ini pula terjadi pembentukan NADH yang berasal dari NAD+.
Enzim yang berperan: malat dehidrogenase
Dengan demikian, dalam satu kali siklus menghasilkan 2 CO₂, 3 NADH, 1 FADH₂, dan 1 ATP. Kemudian, karena pada dekarboksilasi oksidatif menghasilkan 2 asetil CoA, berarti pada krebs cycle ini akan menghasilkan 4 CO₂, 6 NADH, 2 FADH₂, dan 2ATP (siklus penuh).
(Sumber: Youtube, Biologi Aja!, “Bagaimakah tahapan Siklus Krebs atau Siklus Asam Sitrat?”)
Keterikatan antara Krebs Cycle dengan Glikolisis
Energi untuk perkembangan sel-sel dalam jumlah yang tidak terbatas dapat diproduksi oleh siklus krebs dan proses glikolisis. Keduanya memiliki keterhubungan dengan proses katabolisme, di mana glikolisis selalu mendampingi siklus asam sitrat.
Karenanya, selalu terjadi keseimbangan ketika proses pengeluaran energi. Kendati memiliki beberapa kemiripan fungsi, kedua proses ini tentu saja memiliki berbagai perbedaan pula. Di antara perbedaan dasar keduanya, yaitu sebagai berikut:
Di dalam sel, siklus asam sitrat tidak bisa berjalan, sedangkan, proses glikolisis dapat berjalan dengan baik di dalam sel di mana fermentasi alkohol dalam tumbuhan dan asam laktat pada hewan.
Siklus asam sitrat merupakan reaksi kimia sementara glikolisis yaitu array linear dari proses enzim dan jaringan tubuh .
Substrat pada glikolisis adalah gula atau glukosa , sedangkan, pada siklus asam sitrat hanya berupa asetil Co-A di mana kinerjanya saling berkaitan dalam menghasilkan energi.
Walaupun dapat bekerja secara berkesinambungan dan saling terkait, namun, siklus asam sitrat berada pada mitokondria, sementara glikolisis justru ada di dalam sitoplasma.
Siklus asam sitrat dapat memproduksi asam oksaloasetat, FADH2, ATP, NADH dan CO2, sedangkan, glikolisis hanya memproduksi zat asam piruvat, ATP, serta NADH yang relatif lebih cepat.
Glikolisis adalah proses yang cukup memakan waktu lama, sedangkan siklus asam sitrat mempunyai proses yang lebih cepat, praktis, dan hemat waktu (efisien).
Demikian ulasan terkait siklus krebs, lengkap dengan konsep, fungsi, dan tahapannya. Untuk lebih memahami materi terkait, pelajarilah berbagai sumber terpercaya lainnya, seperti buku, jurnal, maupun platform media online.(nida)
Baca juga: Materi IPA Kelas 7 SMP Kurikulum Merdeka dan Penjelasannya