BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 • PENGERTIAN Siklus asam sitrat atau yang dikenal juga dengan sebagai siklus krebs atau siklus asam trikarboksilat merupakan lintasan akhir bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Siklus Krebs adalah proses utama kedua dalam reaksi pernafasan sel. Siklus Krebs ini ditemukan oleh Hans Krebs. Reaksi pernafasan sel tersebut disebut juga sebagai daur asam sitrat atau daur asam trikarboksilat. Hans Krebs yang pada tahun 1937 yang telah memberikan sumbangan percobaan eskperimental dan konseptual agar siklus ini dapat dipahami. Siklus Krebs terkait dengan segi metabolisme biokimia yang sebenarnya, bahan yang masuk berasal dari karbohidrat dapat keluar membentuk lemak, sedangkan bahan yang masuk berasal dari asam amino dapat keluar membentuk karbohidrat. Namun, teramat jarang ialah dari lemak menuju karbohidrat. Pada sel eukariota, siklus asam sitrat terjadi pada mitokondria, sedangkan pada organisme aerob, siklus ini merupakan bagian dari lintasan metabolisme yang berperan dalam konversi kimiawi terhadap karbohidrat, lemak dan protein menjadi karbon dioksida, air, dalam rangka menghasilkan suatu bentuk energi yang dapat digunakan. Reaksi lain pada lintasan katabolisme yang sama, antara lain glikoslisis, oksidasi asam piruvat dan fosforilasi oksidasi. Produk dari siklus asam sitrat adalah prekursor bagi berbagai jenis senyawa organik. Asam sitrat merupakan prekursor dari kolestrol dan asam lemak, asam koteglutarat alfa merupakan prekursor dari asam glutamat, purina dan beberapa asam amino, suknisil KoA merupakan prekursor dari heme dan klorofil, asam oksaloasetat merupakan prekursor dari asam aspartat, purina, pirimidina dan beberapa asam amino. • SEJARAH DITEMUKANNYA ASAM SITRAT BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 Beberapa komponen dari reaksi siklus asam sitrat ditemukan pada tahun 1930 oleh seorang peneliti bernama Albert Szent-Gyorgyi. Beliau menerima hadiah Nobel pada tahun 1937 untuk penemuannya yang berkaitan dengan asam fumarat. Asam fumarat adalah komponen kunci dari siklus krebs. Istilah “siklus krebs” diambil dari nama penemunya Sir Hans Adolf Krebs yang menemukannya pada tahun 1937. Beliau adalah seorang ahli biokimia Jerman, di mana dia menerima hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran pada tahun 1953. Dia mengemukakan bahwa glukosa secara perlahan dipecah di dalam mitokondria sel dengan suatu siklus yang dinamakan siklus krebs. • FUNGSI SIKLUS ASAM SITRAT Fungsi siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lipid, dan protein, hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak, dan banyak asam amino di metabolisme menjadi asetil KoA menjadi intermediet yang ada didalam siklus tersebut. Siklus asam sitrat juga mempunyai peranan penting dalam proses glukoneogenesis, transaminasi, deaminasi, lipogenesis. Fungsi utama siklus krebs adalah : 1. Menghasilkan karbon dioksida terbanyak pada jaringan manusia. 2. Menghasilkan sejumlah koenzim tereduksi yang menggerakkan rantai pernapasan untuk produksi ATP. 3. Mengkonversi sejumlah energi serta zat intermidiet yang berlebihan untuk digunakan pada sintesis asam lemak. 4. Menyediakan sebagian bahan keperluan untuk sintesis protein dan asam nukleat. 5. Melakukan pengendalian langsung atau tidak langsung (alosterik) terhadap sistem enzim lain melalui komponen-komponen siklus. Kepentingan piruvat pada siklus Krebs Yaitu: 1. Energi yang terkandung pada pada karbohidrat memasuki siklus melalui piruvat, sumber utama asetil KoA. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 2. Kompleks enzim yang mendekarboksilasi piruvat menjadi asetil KoA sangat mirip dari segi lokasi subsel, komposisi dan mekanisme kerja dengan α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks. Siklus asam sitrat sangat berperan penting dalam metabolisme, Siklus asam sitrat tidak saja merupakan jalur untuk oksidasi unit dengan dua karbon, tetapi juga merupakan jalur utama untuk pertukaran berbagai matabolit yang berasal dari transaminasi dan deaminasi asam amino, serta menghasilkan substrat untuk sintesis asam amino melalui transaminasi, serta untuk glukoneogenesis dan sintesis asam lemak. Karena fungsinya dalam proses oksidatif dan sintesis, siklus ini bersifat amfibolik. • PENGERTIAN SIKLUS ASAM KREBS Siklus asam sitrat (siklus krebs, siklus asam trikarboksilat) adalah serangkaian reaksi di mitokondria yang mengoksidasi gugus asetil pada asetil-koA dan mereduksi koenzim yang teroksidasi melalui rantai transport elektron yang berhubungan dengan pembentukan ATP. Siklus diawali dengan reaksi antara gugus asetil pada asetil-koA dan asam dikarboksilat empatkarbon oksaloasetat yang membentuk asam trikarboksila enam-karbon, yaitu sitrat. Pada reaksi BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 -reaksi berikutnya, terjadi pembebasan dua molekul CO2 dan pembentukan ulang oksaloaasetat. Siklus asam sitrat adalah bagian integral dari proses penyediaan energi dalam jumlah besar yang dibebaskan selama oksidasi bahan bakar terjadi. Selama oksidasi asetil-koA, koenzim-koenzim mengalami reduksi dan kemudian direoksidasi di rantai respiratorik yang dikaitkan dengan pembentukan ATP.jalur katabolik utama untuk asetil-KoA pada organisme aerob. Aseti-KoA, produk katabolisme karbohidrat, protein, dan lipid, dibawa ke siklus asam sitrat dan dioksidasi menjadi CO2 disertai pembebasan ekuivalen pereduksi (2H). Oksidasi 2H selanjutnya di rantai respiratorik menyebabkan fosforilasi ADP menjadi ATP.Untuk satu putaran siklus, dihasilkan 11 ATP melalui fosforilasi oksidatif dan 1 ATP dihasilkan di tingkat substrat dari perubahan suksinil-KoA menjadi suksinat.Proses ini bersifat aerob yang memerlukan oksigen sebagai oksidan terakhir dari koenzim-koenzim yang tereduksi. Enzimenzim pada siklus asam terletak di matriks mitokondria, baik bebas maupun terikat pada membran dalam mitokondria serta membran krista, tempat enzim-enzim rantai respiratorik berada. • CIRI-CIRI SIKLUS KREBS Ciri-cirisiklus krebs adalah tertutupnya jalur lemak untuk dapat diubah menjadi glukosa. Ciri-ciri siklus Krebs terkait dengan jumlah atom karbon memiliki 2 kekhasan : 1. Masuknya dua karbon ke dalam siklus Krebs sebagai asetil KoA dan keluarnya 2 atom karbon sebagai CO2 memberikan makanya tidak ada hasil bersih atom karbon. 2. Atom karbon yang keluar sebagai CO2 tidak sama dengan yang masuk sebagai asetil KoA. Asam lemak yang umum banyak didapatkan pada asupan, asam lemak dengan atom karbon genap tidak memberikan atom karbonnya untuk disintesis menjadi metilmalonil KoA untuk terisomerisasi menjadi suksinil KoA bahan oksaloasetat yang diperlukan sebagai bahan sintesis glukosa. Asam lemak dengan atom karbon ganjil pada katabolisme akan menghasilkan BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 beberapa molekul asetil KoA dan satu molekul proprionil KoA. Proprionil KoA dapat mengalami karboksilasi menjadi metilmalonil KoA yang seterusnya akan terisomerisasi menjadi suksinil KoA. Suksinil KoA merupakan bahan bakal oksaloasetat. Karena itu berbeda, dengan gugus asetil, gugus proprionil dapat memberi hasil bersih berupa atom karbon yang dapat digunakan pada sintesis KoA. Namun demikian secara umum hanya sedikit jumlah asam lemak dengan jumlah atom karbon ganjil dan asam lemak berantai panjang. Sehingga, pandangan umum bahwa sintesis asam lemak hanya sedikit yang berperan untuk memperoleh hasil bersih sintesis glukosa. • REAKSI SIKLUS KREBS Siklus reaksi diawali dengan reaksi antara asetil KoA dan (2C) dan asam oksaloasetat (4C) yang menghasilkan asam trikarboksilat, sitrat. Selanjutnya sejumlah 2 molekul atom CO2 dirilis dan teregenerasi. Sebenarnya hanya sedikit oksaloasetat yang dibutuhkan untuk inisiasi BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 siklus asam sitrat sehingga oksaloasetat dikenal dengan perannnya sebagai agen katalitik pada siklus Krebs.Siklus Krebs, pertama-tama asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Setelah “mengantar” asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat (baca: asam alpha ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2, dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko-A, molekul ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2, dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat, karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+, yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH, dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akan kembali mengikat asetil ko-A dan kembali menjalani siklus Krebs. Dari siklus Krebs ini, dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 • PEMBENTUKAN ENERGI PADA SIKLUS KREBS Ada 8 enzim dalam siklus asam sitrat yang mengkatalisis serangkaian reaksi yang secara keseluruhan adalah oksidasi gugus asetil menjadi 2 mol CO2 diikuti dengan pembentukan 3 NADH, 1 FADH dan GTP. Reaksi tersebut adalah: 1. Kondensasi asetil CoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat, sesuai dengan nama siklusnya. Reaksi ini dikatalisis enzim citrate synthase. Reaksi awal dalam siklus asam sitrat ini merupakan titik dimana atom klarbon dimasukkan ke dalam siklus sebagai asetil CoA. 2. Pengaturan kembali sitrat menjadi bentuk isomernya supaya lebih mudah untuk dioksidasi nantinya.Aconitase mengubah sitrat, alkohol tersier yang tidak siap untuk dioksidasi, menjadi senyawa alkoholsekunder, isositrat, merupakan senyawa yang lebih mudah dioksidasi. Reaksi ini melibatkan dehidrasi diikuti oleh hidrasi. Dalam hal ini gugus hidroksil sitrat ditransfer ke karbon yang berdekatan. 3. Oksidasi isositrat membentuk asam keto intermedier, oksalosuksinat disertai dengan reduksi NAD+menjadi NADH. Oksalosuksinat selanjunya didekarboksilasi menghasilkan a ketoglutarat. Ini merupakantahap pertama dimana oksidasi diiringi dengan terbentuknya NADH dan pembebasan CO2. Reaksi inidikatalisis enzim isositrat dehidrogenase. 4. Aketoglutarat selanjutnya didekarboksilasi membentuk suksinil CoA oleh multienzim a ketoglutarat dehidrogenase. Reaksi ini melibatkan reduksi kedua NAD+ menjadi NADH dan membebaskan molekulCO2 Sampai titik ini, 2 mol CO2 sudah dihasilkan sehingga hasil bersih oksidasi gugus asetil telahlengkap. Perhatikan bahwa atom C dari CO2 bukan berasal dari asetil CoA. 5. Suksinil CoA selanjutnya diubah menjadi suksinat oleh suksinil CoA sinthetase. Energi bebas dari ikatan thioester ini disimpan dalam bentuk senyawa berenergi tinggi GTP dari GDP dan Pi. 6. Reaksi selanjutnya dalam siklus ini adalah oksidasi suksinat menjadi oksaloasetat ke BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 mbali untuk persiapan putaran berikutnya dalam siklus. Syuksinat dehidrogenase mengkatalisis oksidasi suksinatmenjadi fumarat diiringi oleh reduksi FAD menjadi FADH2. 7. Fumarase selanjutnya mengkatalisis hidrasi ikatan rangkap fumarat menjadi malat. 8. Tahapan terakhir adalah membentuk kembali oxaloasetat melalui moksidasi malat oleh enzim malat dehidrogenase. Pada tahap ini juga dihasilkan NADH ketiga dari NAD+. • ENERGI YANG DIHASILKAN SIKLUS KREBS Proses glikolisis secara keseluruhan menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Siklus asam sitrat adalah proses yang merupakan kelanjutah dari proses glikolis. Reaksi-reaksi dalam siklus asam sitrat juga menghasilkan energi yang tersimpan dalam bentuk molekul ATP. Untuk mengetahui berapa energi yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat, perlu dilihat reaksi-reaksi yang terjadi serta hubungannya satu dengan lain. Reaksi-reaksi yang menghasilkan energi berupa molekul ATP dapat dilihat pada tabel berikut ini: BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 Reaksi Koenzim Jumlah ATP atau mol glukosa Pemindahan elektron 3 fosfogliseraldehida →1-3-difosfogliserat NAD 4 Piruvat→asetil KoA NAD 6 Isositrat→α ketoglutarat + CO NADP 6 α ketoglurat→suksinil KoA + CO2 NAD 6 Suksinat→fumarat FAD 4 Malat→oksalo asetat NAD 6 Tingkat subtrat 1-3-difosfogliserat→3-fosfogliserat 2 Fosfoenol piruvat 2 Suksinil KoA→suksinat 2 Jumlah 38 Digunakan untuk fosforilasi glukosa -2 Jumlah bersih 36 Jadi metabolisme glukosa menjadi CO, dan H,O serta sejumlah energi dalam bentuk ATP, melalui glikolisis dan siklus asam sitrat, menghasilkan 36 mol ATP tiap mol glukosa. Ada dua BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 macam pembentukan molekul ATP, yaitu pembentukan ATP pada tingkat substrat dan pembentukan ATP melalui fosforilasi oksidatif atau transfer elektron. Pembentukan molekul ATP pada tingkat substrat dapat dilihat jelas pada reaksi kimia yang terjadi. Sebagai contoh: Dalam tabel diatas dapat dilihat bahwa pada reaksi oksidasi glukosa ada tiga buah reaksi yang menghasilkan molekul ATP pada tingkat substrat. Pembentukan molekul ATP pada transfer elektron melibatkan beberapa enzim dan koenzim. Salah satu reaksi yang menghasilkan molekul ATP dengan transfer elektron misalnya: Dalam reaksi tersebut NAD direduksi menjadi NADH. Molekul NADH dapat dioksidasi kembali menjadi NAD dan menghasilkan sejumlah besar energi. Reaksi oksidasi ini berlangsung dengan bantuan enzim sitokrom oksidase, secara singkat dapat ditulis sebagai berikut: BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 Enzim-enzim yang bekerja dalam reaksi ini membentuk suatu rantai pemindahan elektron, yang terdiri atas zat-zat yang dapa memindahkan elektron, dari yang satu kepada yang lain dengan cara oksidasi dan reduksi secara bergantian. Dalam sel prokanotik oksidasi berlangsung pada membran sel, karena enzim yang bekerja sebagai katalis terdapat pada membran tersebut. Dalam sel ekariotik, enzim tersebut terdapat pada membran mitokondria bagian dalam proses ini disebut fosforilasi oksidatif, dan me rupakan serangkaian reaksi kimia dalam sel yang berlangsung dengan cara pemindahan elektron. Reaksi fosforilasi ini adalah reaksi penggabungan gugus fosfat anorganik ke dalam senyawa organik (ADP) dengan menggunakan sejumlah energi, sehingga dapat membentuk ikatan fosfat ber- energi tinggi (ATP). Energi yang digunakan untuk membentuk ikatan fosfat tersebut pada keadaan standar ialah sebesar 7.000 kal/mol. Energi ini diperoleh dari proses oksidasi NADH, sehingga reaksi oksidasi tersebut dapat digabungkan dengan reaksi pembentukan ATP. Energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol NADH dapat digunakan untuk membentuk 3 mol ATP. Reaksi oksidasi dan pembentukan ATP dapat ditulis sebagai berikut: Perbandingan antara gugus fosfat yang diikat dengan atom oksigen yang digunakan dalam reaksi ini ialah 31 Dikatakan bahwa reaksi tersebut mempunyai rasto PO= 3,0. Reaksi pembentukan asam fumarat dari asam suksinat menggunakan enzim suksinat dehidrogenase dan FAD sebagai koenzim Molekul FAD direduksi menjadi FADH, Selanjutnya FADH, dioksidasi menjadi FAD kembali. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 Reaksi oksidasi ini juga menghasilkan sejumlah energi yang dapat digunakan untuk membentuk ATP. Energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol FADH, dapat menghasilkan 2 mol ATP. Jadi reaksi tersebut dikatakan mempunyai rasio P:O = 2,0. Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa dalam proses glikolisis endapat reaksi yang menghasilkan NADH yaitu reaksi pembentukan asam 1-3-di fosfogliserat dari 3- fosfogliseraldehida. Di samping itu reaksi reduksi asam piruvat menjadi asam laktat, menggunakan NADH. Jadi apabila 1 mol glukosa diubah menjadi 2 mol asam piruvat dan asam ini tidak diubah menjadi asam laktat, aka terdapat 2 mol NADH dalam sitoplasma. Dari 2 mol NADH apabila dapat dioksidasikan melalui transfer elektron akan enghasilkan 6 mol ATP Namun membran bagian dalam ari mitokondria pada sel ekariotik tidak permeabel bagi NADH Deh karena itu NADH dan proses glikolisis ini dioksidasi dulu menjadi NAD oleh dihidroksi aseton fosfat Dalam hal ini dihidroksi aseton fosfat diubah menjadi gliserol-3-fosfat yang dapat masuk melahn membran bagian dalam dari mitokon dria Selanjutnya di dalam mitokondria in gliserol-3-fosfat di ubah menjadi dihidroksiasetonfosfat kembali Reaksi oksidasi mi diskuti oleh FAD yang direduksi menjadi FADH. Jadi dari 2 mol NADH tadi diperoleh 2 mol FADH, dan dar 2 mol FADH, ini dapat dihasilkan 4 mol ATP Dihidroksiaseton fosfat dapat keluar dari mitokondria dan digunakan untuk proses yang sama. Dengan demikian proses oksidasi 1 mol glukosa secara keseluruhan menghasilkan 36 mol ATP. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 Dari bagan di atas terlihat bahwa elektron yang terbentuk dipindahkan melalui sitokrom b, sitokrom c dan sitokrom a, dan akhirnya digunakan untuk mengubah molekul oksigen menjadi atom yang bermuatan 2 negatif Sitokrom mengandung ion besi yang dapat berupa Fe3+ ataupun Fe2+. Pada tahap-tahap tertentu molekul ATP terbentuk. • PERBEDAAN GLIKOLISIS DAN SIKLUS ASAM SITRAT Perbedaan antara glikolisis dan siklus asam sitrat adalah bahwa glikolisis merupakan langkah pertama yang terlibat dalam proses respirasi dan terjadi di sitoplasma sel. Sedangkan siklus asam sitrat adalah proses respirasi kedua yang terjadi pada mitokondria sel. Glikolisis dan siklus asam sitrat adalah proses yang terlibat dalam respirasi dengan tujuan memenuhi kebutuhan energi tubuh. Glikolisis juga dikenal sebagai EMP (Embden-Meyerhof-Parnas Pathway atau Cytoplasmic pathway) dimulai dengan pemecahan glukosa menjadi piruvat. Siklus Krebs juga dikenal sebagai siklus TCA (asam trikarboksilat). Respirasi mitokondria mulai mengoksidasi piruvat menjadi CO2. Keuntungan bersih dari seluruh glikolisis adalah dua molekul ATP dan dua molekul NADH, untuk setiap molekul glukosa yang dipecah sedangkan dalam siklus asam sitrat enam molekul NADH2, 2 molekul FADH2 untuk setiap dua enzim asetil-KoA. Glikolisis adalah jalur lurus atau linier sedangkan siklus asam sitrat adalah jalur melingkar. Dalam Glikolisis 2 molekul ATP dikonsumsi untuk fosforilasi sedangkan siklus asam sitrat tidak ada konsumsi ATP. Tidak ada peran fosforilasi oksidatif dalam glikolisis, ada peran utama fosforilasi oksidatif serta oksaloasetat dianggap memainkan peran katalitik dalam siklus asam sitrat. Kedua jalur menghasilkan energi untuk sel, di mana glikolisis adalah pemecahan molekul glukosa untuk menghasilkan dua molekul piruvat, sedangkan siklus asam sitrat adalah proses di mana asetil KoA, menghasilkan sitrat dengan menambahkan gugus asetil karbonnya ke oksaloasetat. Glikolisis sangat penting untuk otak yang bergantung pada glukosa untuk energi. Siklus asam sitrat adalah jalur metabolisme penting dalam memasok energi ke tubuh, sekitar 65-70% ATP disintesis dalam siklus Krebs. Siklus asam sitrat adalah jalur oksidatif akhir yang menghubungkan hampir semua jalur metabolisme individu. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 • TAHAPAN SIKLUS ASAM SITRAT Berikut ini terdapat beberapa tahapan siklus asam sitrat, terdiri atas: 1. Pembentukan Asetil Koenzim A (Asetil KoA). Asetil KoA dibentuk pada reaksi antara asam piruvat dengan Koenzim A. Di samping itu asam lemak juga dapat menghasilkan asetil KoA pada proses oksidasi. Reaksi pembentukan asetil KoA menggunakan kompleks piruvatdehidrogenase sebagai katalis. Yang terdiri atas beberapa jenis enzim. Koenzim yang ikut dalam reaksi ini ialah tiamin pirofosfat (TPP), NAD+ , asam lipoat dan ion Mg++ sebagai aktivator Reaksi ini bersifat tidak reversibel dan asetil KoA yang terjadi merupakan penghubung antara proses glikolisis dengan siklus asam sitrat. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 2. Pembentukan Asam Sitrat. Asetil KoA adalah senyawa berenergi tinggi dan dapat berfungs sebagai zat pemberi gugus asetil atau dapat ikut dalam reaksi kondensasi. Asam sitrat dibentuk oleh asetil KoA dengan asam oksaloasetat dengan cara kondensasi. Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah sitrat sintetase. Asam sitrat yang terbentuk merupakan salah satu senyawa dalam siklus asam sitrat. 3. Pembentukan Asam Isositrat. Asam sitrat kemudian diubah menjadi asam isositrat melalui asam akonitat. Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah akonitase. Dalam keadaan keseimbangan terdapat 90% asam sitrat, 4% asam akonitat dan 6% asam isositrat. Walaupun dalam keseimbangan ini asam isositrat hanya sedikit, tetapi asam isositrat akan segera diubah menjadi asam ketoglutarat sehingga keseimbangan akan bergeser ke kanan. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 4. Pembentukan Asam α Ketoglutarat Dalam reaksi ini asam isositrat diubah menjadi asam oksalosuksinat, kemudian diubah lebih lanjut menjadi asam α ketoglutarat. Enzim isositrat dehidrogenase bekerja pada reaksi pembentukan asam oksalosuksinat dengan koenzim NADP+ , sedangkan enzim karboksilase bekerja pada reaksi berikutnya. Pada reaksi yang kedua ini di samping asam α ketoglutarat, dihasilkan pula CO2. Untuk 1 mol asam isositrat yang diubah, dihasilkan 1 mol NADPH dan 1 mol CO2. Koenzim yang digunakan dalam reaksi selain NADP, juga NAD. 5. Pembentukan Suksinil KoA. Asam α ketoglutarat diubah menjadi suksinil KOA dengan jalan dekarboksilasi oksidatif. Reaksi ini analog dengan reaksi pembentukan asetil KOA dari asam piruvat. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 Koenzim TPP dan NAD diperlukan juga dalam reaksi pembentukan suksinil KoA. Reaksi berlangsung antara asam α ketoglutarat dengan koenzim A menghasilkan suksinil KoA dan melepaskan CO2. NADH juga dihasilkan pada reaksi ini. Yang menonjol ialah bahwa reaksi ini tidak reversibel, sehingga dengan demikian siklus asam sitrat secara keseluruhan bersifat tidak reversibel. Suksinil KoA adalah senyawa berenergi tinggi dan akan diubah menjadi asam suksinat. 6. Pembentukan Asam Suksinat Asam suksinat terbentuk dari suksinil KoA dengan cara me lepaskan koenzim A serta pembentukan guanosin trifosfat (GTP) dari guanosin difosfat (GDP). Enzim suksinil KoA sintetase bekerja pada reaksi yang bersifat reversibel ini. Gugus fosfat yang terdapat pada molekul GTP segera dipindahkan kepada ADP. Katalis dalam reaksi ini adalah nukleosida difosfokinase. 7. Pembentukan Asam Fumarat Dalam reaksi ini asam suksinat diubah menjadi asam fumara melalui proses oksidasi dengan menggunakan enzim saksin dehidrogenase dan FAD sebagai koenzim. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 8. Pembentukan Asam Malat. Asam malat terbentuk dari asam fumarat dengan cara adisi molekul air. Enzim fumarase bekerja sebagai katalis dalam reaksi ini. 9. Tahap akhir dalam siklus asam sitrat ialah dehidrogenasi asam malat untuk membentuk asam oksaloasetat. Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah malat dehidrogenase. Oksaloasetat yang terjadi kemudian bereaksi dengan asetil koenzim A dan asam sitrat yang terbentuk bereaksi lebih lanjut dalam siklus asam sitrat. Demikian reaksi-reaksi tersebut di atas berlangsung terus-menerus dan berulang kali. • HASIL SIKLUS ASAM SITRAT Pada akhir siklus krebs ini akan terbentuk kembali asam oksaloasetat yang berikatan dengan molekul asetil koenzim A yang lain dan berlangsung kembali siklus krebs, karena selama reaksi oksidasi pada molekul glukosa hanya dihasilkan 2 molekul asetil koenzim A, maka siklus krebs harus berlangsung sebanyak 2 kali. Jadi hasil bersih dari oksidasi 1 mole BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 kul glukosa akan dihasilkan 2 ATP dan 4 CO2 serta 8 pasang atom H yang akan masuk ke rantai transpor elektron. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”
BIOKIMIA TADRIS IPA 1’22 DAFTAR PUSTAKA Apriyanto, M. (2021). BUKU AJAR KIMIA PANGAN. Yogyakarta: Nutra Media. Martoharsono, S. (2019). BIOKIMIA 1. Yogyakarta: UGM Press. Poedjiadi, A. (2012). DASAR-DASAR BIOKIMIA. Jakarta: UI Press. BIOKIMIA”SIKLUS ASAM SITRAT”