Siklus Krebs

Crebs Cycle

(Siklus Krebs) 

 

Siklus Krebs disebut juga:

•         SIKLUS ASAM SITRAT

Karena senyawa pertama yang terbentuk adalah asam sitrat.

•         SIKLUS ASAM TRIKARBOKSILAT  (-COOH)

Karena hampir di awal-awal siklus krebs, senyawanya tersusun dari asam trikarboksilat. Trikarboksilat itu merupakan gugus asam (-COOH).

•         SIKLUS KREBS

Karena yang menemukan adalah Mr.Krebs, seorang ahli biokimia terkenal, yang menemukan metabolisme karbohidrat juga.

Kepentingan Biomedis

1.      Fungsi utama siklus Krebs adalah merupakan jalur akhir oksidasi KH, Lipid dan Protein. KH, lipid dan protein semua akan dimetabolisme menjadi asetyl-KoA.

¤        Jalur akhir à katabolisme, menghasilkan energi.

¤        Kalo mengkonsumsi karbohidrat di dalam mulut akan dicerna jadi maltose (oleh ptyalin) à hasil akhirnya adalah glukosa di dalam duodenum à masuk ke sel mengalami glikolisis à  hasil akhirnya asam piruvat kalo aerob à diubah menjadi asetyl Co.A à siklus krebs.

¤        Lipid à asam lemak dan gliserol.

Asam lemak dipecah à asetyl Co.A, mengalami proses yang namanya lipolisis.

¤        Protein diubah enjadi à asam amino  à asetyl Co.A à siklus krebs.

2.      Mempunyai peran utama pada glukoneogenesis, transaminasi, deaminasi dan lipogenesis

nb: kalo pake –genesis = membentuk, kalo -lisis = menguraikan.

¤        Glukoneogenesis

        Adalah suatu proses pembentukan glukosa dari bahan non karbohidrat. Kok bisa? Bisa aja, soalnya ketika seseorang mengalami intake karbohidrat yang sangat rendah (mungkin mogok makan, kelaperan yang amat sangat) sehingga tidak diimbangi dengan asupan karbohidrat yang cukup, maka tubuh tetap akan membentuk glukosa. Tapi karena gak ada karbohidrat jadi bahannya bukan karbohidrat gitu. Hal ini merupakan salah satu mekanisme tubuh dalam upaya mempertahankan kadar glukosa dalam keadaan normal. 

 

Glukosa sangat penting untuk tubuh karena sumber energi utama otak dan sel darah merah.

      

        Setelah makan, kadar glukosa akan meningkat, maka mekanisme utamanya adalah à  glikolisis.

        Ketika kita makan banyak, maka glukosa harus disimpan agar kadar gula dalam darah tidak meningkat. Bentuk simpanan glukosa di dalam tubuh adalah glikogen. Penyimpanan kelebihan glukosa maka prosesnya à glikogenesis.

        Sebaliknya, kalau dalam keadaan lapar, puasa, aerobik atau exercise gitu, maka kebutuhan glukosa akan meningkat, sehingga simpanan glukosa akan dipecah melalui proses à glikogenolisis.

        Inti dari metabolisme karbohidrat adalah untuk mempertahankan kadar glukosa dalam keadaan normal.

        Kadar normal glukosa dalam darah à sekitar 80-126, di bawah kadar = hipoglikemia, di atas kadar = hiperglikemia.

        Proses glukoneogenesis melibatkan siklus krebs.

¤        Transaminasi

Adalah suatu proses pemindahan gugus atau pertukaran gugus amino (-amino) menjadi gugus keto (-keto) atau sebaliknya.

Contoh gugus -amino à asam-asam amino (glutamat, aspartat, dll)

Macam-macam asam amino:

1.       Asam amino esensial

à diperlukan tubuh tapi tubuh tidak bisa membentuk

à contoh: fenilalanin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, triptofan, treonin dan valin

2.       Asam amino non essensial

à diperlukan tubuh tapi tubuh bisa membentuk

à contoh: alanin, asparagin, aspartat, sistein, glutamat, glutamin, glisin, hidroksiprolin, hidroksilisin, prolin, serin, dan tirosin.

3.       Asam amino semi essensial

à diperlukan tubuh, tubuh bisa membentuk tapi hanya sedikit

à contoh: arginin dan histidin

Untuk proses transminasi pembentukan asam aminonya adalah asam amino non essensial. Jadi proses transminasi itu bisa disebut juga proses pembentukan asam amino dari asam -keto.

Contoh -keto à yang mempunyai gugus CO (asam -keto glutarat, asam oksaloasetat)

Yang utama di transaminasi à -ketoglutarat dan oksalo asetat

¤        Deaminasi

         Adalah proses pelepasan gugus amino (gugus yang mengandung N).

         Contoh konkrit proses deaminasi adalah kalau mengonsumsi protein maka di dalam tubuh akan diubah menjadi asam amino, kemudian asam amino akan dipecah lagi yang hasil akhirnya adalah amoniak. Tapi karena amoniak itu bersifat sangat toksik—amoniak itu tidak boleh ada di dalam darah, apalagi di otak—maka diubah menjadi urea. Urea kemudian akan diekskresikan melalui ginjal. Amoniak mempunyai konsentrasi yang lebih kecil daripada urea. Bahkan mungkin amoniak itu tidak boleh ada di urine. Trus kenapa di urine  ada amoniak? Darimanakah amoniak urine? Amoniak diproduksi di ginjal, trus tujuannya tu ada kaitannya sama keseimbangan asam basa. Jadi sebenarnya hasil akhirnya tuh amoniak, tapi karena bersifat toksik, si amoniak itu dibawa ke hepar untuk diubah menjadi urea.  Intinya produk akhir dari protein adalah urea.

         Terus kalau ada gangguan pada ginjal, amoniak menumpuk, apa yang terjadi? Yaa terjadi keracunan amoniak. Solusinya gimana? Yaa mengkonsumsi makanan yang rendah protein. Supaya kadar amoniak yang dihasilkan nggak jadi banyak.

¤        Lipogenesis

Adalah proses pembentukan lemak.

·         Substrat lipogenesis à asetyl Co.A

·         Asetyl Co.A diperoleh dari glikolisis

·         Orang yang mengkonsumsi karbohidrat tinggi, maka di dalam tubuh akan diubah menjadi lemak. Ga heran orang yang banyak makan bisa ndut. hehe

3.      Menyediakan substrat untuk rantai respirasi (dalam bentuk hidrogen atau elektron).

    Jadi rantai respirasi masuk ke dalam respirasi level seluler yang ada kaitannya dengan loncatan elektron., bahan dasarnya adalah dari siklus krebs, yaitu ion hidrogen.

    Semua proses metabolisme itu hasilnya CO_2­, yang kemudian dibuang sebagai udara ekspirasi.

Ketika kita menghirup O₂ à O₂ digunakan untuk proses oksidasi à O₂ dibawa oleh Hb ke sel à di dalam sel O₂ digunakan untuk proses pembakaran—membakar sumber-sumber energi, baik karbohidrat, lemak maupun protein à hasilnya CO₂ à CO₂ diangkut kembali melalui paru-paru tubuh.

    Tetapi tidak semua CO₂ dibuang, ada beberapa atau sebagian kecil digunakan untuk proses pembentukan lemak.  Karena pembentukan lemak mutlak membutuhkan CO_2­.

¤        Hasil dari siklus krebs à H₂O, CO₂, ATP, ion hidrogen atau reducing ekivalen (agen pereduksi)

¤        Kalau O₂ à agen pengoksidasi.

¤        Ion hidrogen à bahan untuk respirasi seluler.

Definisi Siklus Krebs

Adalah satu seri reaksi yang terjadi di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetyl, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai kebutuhan energi jaringan. Residu asetyl dalam bentuk asetyl-KoA (CH3-CO-S-CoA, asetat aktif)

Tujuan                                    

1.       Menjelaskan reaksi-reaksi metabolik akhir yang umum terdapat pada jalur biokimia utama katabolisme tenaga

2.       Menggambarkan bahwa CO2 tidak hanya meupakan hasil akhir metabolisme, namun dapat berperan sebagai zat antara, misalnya untuk proses lipogenesis.

3.       Mengenali peran sentral mitokondria pada katalisis dan pengendalian jalur-jalur metabolik tertentu, mitokondria berfungsi sebagai penghasil energi.

Fungsi

1. Menghasilkan sebagian besar CO₂

Metabolisme lein yang menghasilkan CO₂ misalnya jalur pentosa phospat atau P3 (pentosa phospat pathway) atau kalau di harper heksosa monofosfat.

2. Sumber enzym-enzym tereduksi yang mendorong RR
3. Merupakan alat agar tenaga yang berlebihan dapat digunakan untuk sintesis lemak sebelum pembentukan TG untuk penimbunan lemak
4. Menyediakan prekursor-prekursor penting untuk sub-sub unit yang diperlukan dalam sintesis berbagai molekul  
5. Menyediakan mekanisme pengendalian langsung atau tidak langsung untuk lain-lain sistem enzym.

Siklus Asam Sitrat (Siklus Krebs)

 

 

   

 

¤        Asetyl Co-A akan bereaksi dengan oksalo asetat (OAA) à hasilnya sitrat

¤        Asam sitrat rumusnya beda dengan asam askorbat (vitamin C), kalau vitamin C itu rumusnya lebih mirip glukosa. Manusia tidak bisa menghasilkan vitamin C karena ada suatu reaksi yang terputus dimana manusia itu tidak mempunyai enzim L-glunoluase oksidase yang mengoksidasi glukosa menjadi vitamin C.

¤        Dari isositrat ke -ketoglutarat membebaskan CO₂ dan NADH (koenzim).

Kalau menghasilkan NADH pasti membutuhkan NAD.

NAD         à dalam bentuk teroksidasi

NADH       à dalam bentuk tereduksi

¤        NAD merupakan derivat vitamin B₃.

B₁ à thiamin

B₂ à riboflavin

B₃ à niasin

¤        Koenzim yang terkait dengan ATP hanya vitamin B₂ dan B₃.

¤        Kekurangan vitamin B akan mengganggu metabolisme energi.

¤        NADH à enzimnya isositrat dehidrogenase.

¤        NADH akan masuk ke rantai respirasi melepaskan hidrogen dan menghasilkan 3 ATP. Sedangkan FADH menghasilkan 2 ATP

¤        Dekarboksilasi oksidasi à melepaskan CO₂.

¤        Dari -keto menjadi suksinil Co-A à prosesnya dekarboksilasi oksidasi.

¤        Dari succynyl Co-A menjadi succinate langsung dihasilkan ATP.

¤        Reaksi yang menghasilkan ATP langsung: siklus krebs, glikolisis, fosforilasi oksidatif, dan rantai respirasi.

¤        Lemak penghasil ATP paling banyak tapi tidak menghasilkan ATP secara langsung. Lemak banyak menghasilkan NADH dan FADH.

¤        Dari succinate menjadi fumarate dihasilkan FADH₂, membutuhkan koenzim FAD (derivat vitamin B₂), dihasilkan 2 ATP.

¤        Dari malate ke oxaloacetat dihasilkan NADH 3 ATP.

¤        Total ATP untuk 1 putaran (1 asetyl Co-A) siklus krebs à 12 ATP.

Glikolisis à 2 asetyl Co-A

Lemak à 8 asetyl Co.A

1 mol glukosa à 2 kali putaran

1 mol lemak à 8 kali putaran

¤        Karbohidrat disimpan di dalam becak-bercak sitoplasma di dalam hepar.

¤        Hepar dapat bertahan menyimpan glikogen à 0,5 gram

 

Overview the reaction

Dalam setiap siklus:

¤        1 gugus asetil  ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2 molekul CO₂

¤        Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat à setelah mengalami reaksi yang panjang à kembali diperoleh OAA

¤        Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi à dimana energi à digunakan utk mereduksi NAD dan FAD

¤        Dihasilkan: 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH₂

¤        Tidak diperlukan O₂  pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif à untuk memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di ubah menjadi Asetil Co A 

 

Mechanism of the citrate synthase reaction

 Keterangan :

û  Sitroil co A : intermedier reaksi

û  Hidrolisis senyawa intermedier tioester à menyebabkan reaksi berikutnya bersifat sangat eksergonik

û  Co A yang dihasilkan langsung di recycled untuk reaksi pembentukan Asetil CoA

û  Dalam keadaan normal à OAA rendah di mitokondria 

Reaksi pada  Siklus Krebs

 

 

·         Enzim tersedia dalam mitokondria

·         Ada dua macam enzim:

1.        memerlukan NAD

2.        memerlukan NADP

·         NADP-dependent enzyme : terdapat di matriks mitokondria dan sitosol

 
Peran Anabolisme Siklus Krebs

Peran anabolisme dalam siklus krebs ditunjukkan oleh 4 senyawa intermediet, yaitu:

1.       Sitrat

Dapat digunakan untuk membentuk kolestrol atau asam lemak. Jika terjadi gangguan atau hambatan pada perubahan sitrat menjadi sis-akusitrat sehingga sitrat menumpuk misalnya, maka sitrat tersebut akan terakumulasi dan dapat meningkatkan kolesterol atau asam lemak.

2.       -ketoglutarat

Melalui proses transaminasi menghasilkan asam amino glutamat.

Purin à jika terlalu banyak di dalam tubuh akan diubah menjadi asam urat, bisa meningkatkan konsentrasi asam urat di dalam darah. Asam urat di dalam tubuh berfungsi sebagai antioksida endogen.

3.       Succynil Co-A

ë  Digunakan untuk mensitesis hem. Hem+protein globin à hemoglobin.

ë  Kalau di dalam tanaman, succynil Co-A digunakan untuk pembentukan klorofil.

ë  Rumus hem dan rmus klorofil sama persis, bedanya kalau hem mengikat logam di tengahnya adalah Fe, sedangkan klorofil logam di tengahnya adalah Mg.

4.       Oksalo asetat

Melalui proses transaminasi, enzimnya transaminase menjadi aspartat, purin dan pirimidin.

PEMBEBASAN ATP oleh Siklus Krebs

Rx dikatalisis oleh	Metode produksi ATP	ATP yang terbentuk
Isositrat DH	Oksidasi NADH pada Rantai Respirasi	3
A-Ketoglutarat DH	Oksidasi NADH pada Rantai Respirasi	3
Suksinat tiokinase	Fosforilasi pada level substrat	1
Suksinat DH	Oksidasi FADH2 pada Rantai Respirasi	2
Malat DH	Oksidasi NADH pada Rantai Respirasi	3
		Net 12

 

Siklus Krebs sebagai jalur metabolisme amfibolik

è Disebut amfibolik à anabolisme dan katabolisme.

Contoh :

·         a-ketoglutarat +alanin      à glutamat + piruvat

·         oksaloasetat +alanin        à aspartat + piruvat

è suksinil ko-A, merupakan prazat untuk biosintesis hem

Reaksi Siklus Krebs sebagai Jalur Metabolisme Amfibolik