Apa Itu Siklus Krebs? Sejarah, Tahapan, Manfaat dan Fungsi

Reaksi biokimia yang terjadi di dalam tubuh manusia terdapat banyak jenisnya, salah satu yang penting disebut dengan siklus asam sitrat. Siklus asam sitrat memiliki sebutan lain yang berupa siklus asam trikarboksilat atau terkenal dengan istilah siklus krebs. Siklus ini menjadi tahap kedua dari respirasi seluler setelah terjadinya glikolisis.

Glikolisis yang menghasilkan piruvat untuk kemudian mampu memasuki tahapan siklus asam sitrat, karena siklus ini membutuhkan oksigen yang dipakai sebagai pendorong reaksi. Untuk kemudian menghasilkan lebih banyak energi dalam bentuk ATP. Siklus asam sitrat juga menggunakan enzim yang dipakai sebagai katalis dari reaksi yang muncul saat itu.

Konsep dan Fungsi Siklus Krebs

Siklus krebs adalah serangkaian reaksi kimia yang terjadi pada sel hidup, hingga membuat adanya energi asetil ko-A. Berupa perubahan asam piruvat hasil glikolisis, sementara asetil ko-A dengan oksidasi glukosa yang akan diubah menjadi karbon dioksida dan hidrogen. Siklus ini disebut dengan siklus asam sitrat atau juga citric acid cycle, tricarboxylic acid cycle dan yang lainnya.

Siklus ini juga diartikan sebagai sederetan jenjang reaksi metabolisme pernapasan seluler yang terpacu pada enzim. Terjadi setelah proses glikolisis yang kemudian bersama-sama menjadi pusat hingga mencapai lebih dari 500 reaksi metabolisme yang terjadi di dalam sel. Lintasan metabolisme menuju pada lintasan dengan membawa molekul kecil.

Setelah itu baru dilepas guna menghasilkan energi, sementara lintasan anabolisme merupakan lintasan yang bercabang keluar dari lintasan dengan penyediaan substrat senyawa karbon untuk keperluan biosintesis. Siklus krebs berasal dari karbohidrat yang keluar membentuk lemak, sedangkan bahan yang masuk untuk siklus bersumber dari asam amino membentuk karbohidrat.

Proses ini membuat adanya pelepasan dan penangkapan ATP sebagai energi untuk jaringan, siklus ini menjadi proses konversi lemak dan karbohidrat atau glikolisis menjadi energi berupa ATP atau disebut juga dengan adenosine trifosfat. Siklus krebs memiliki beberapa fungsi, salah satunya sebagai penghasil sebagian besar karbondioksida sebagai hasil siklus krebs.

Sebagai penghasil koenzim tereduksi yang menggerakkan rantai pernapasan untuk produksi ATP, selain itu juga untuk pengkonversi energi dan zat berlebih untuk bisa dimanfaatkan dalam sintesis asam lemak sebelum adanya pembentukan trigliserida, Siklus Krebs pada respirasi aerob menghasilkan 4 CO2, 6 NADH, 2 FADH2, dan 2 ATP. Berikut ini beberapa fungsi lengkap dari adanya siklus krebs.

1. Memberi suplai dan memasok ketersediaan prekursor dalam pemenuhan keperluan proses asam nukleat dan proses protein secara sistematik.
2. Mengontrol, menyusun dan mengatur dengan baik beberapa massa energi dan beberapa jumlah zat yang terlalu banyak dipakai pada proses sintesis asam lemak dalam penumpukan hasil lemak.
3. Membantu, mengatur dan mengendalikan sistem enzim lewat molekul, senyawa-senyawa serta seluruh komponen yang ada pada siklus tersebut.
4. Memproduksi CO2 dengan proses oksidasi glukosa dengan jumlah yang relatif cukup besar.
5. Memberi hasil maksimal dari oksidasi karbohidrat, zat protein dan lipid untuk nantinya dimetabolismekan sehingga bisa berbuah menjadi asam asetil ko-2 H.
6. Memproduksi beberapa koenzim yang bisa mengatur dan menjalankan sistem pernapasan, berkaitan dengan ketersediaan adenosin trifosfat atau ATP.

Sejarah Siklus Krebs

Siklus krebs ditemukan oleh seorang ahli kimia dan biologi yang berasal dari Amerika Serikat bernama Albert Szent-Gyorgyi di tahun 1930. Saat itu ditemukan beberapa komponen dari reaksi siklus krebs, setelahnya Alberts memperoleh penghargaan Nobel lewat penemuannya mengenai asam fumarate berupa komponen kunci dari siklus krebs.

Selanjutnya di tahun 1937 seorang ahli biokimia sekaligus dokter dari Jerman yang mengemukakan jika glukosa secara perlahan dipecah dalam mitokondria sel. Disebut dengan siklus krebs, karena penamaan diambil dari si penemunya, Sir Hans Adolf Krebs. Terhadap dua tahapan penting yang terdapat dalam siklus krebs terjadi di dalam sel.

Dua Tahapan Penting dalam Siklus Krebs

Ada dua tahapan penting dalam siklus krebs, berupa dekarboksilasi oksidatif dan siklus krebs. Dekarboksilasi merujuk pada tahapan perubahan asam piruvat menjadi asetil ko-A, sementara siklus krebs merujuk pada dibawanya matriks mitokondria dalam melakukan serangkaian siklus krebs. Kemudian dalam tahap dekarboksilasi, asam piruvat dari glikolisis diubah jadi asetil ko-A.

Dalam tahap ini berjalan lewat beberapa reaksi yang memiliki sifat katalis, sebagai kompleks enzim yang bernama piruvat dehidrogenase, enzim ini ditemukan di dalam mitokondria sel eukariotik dan sitoplasma sel prokariotik. Proses dekarboksilasi oksidatif dimulai dari lepasnya gugus karboksilat (-COO) dari asam piruvat menjadi CO2.

Kemudian sisa dua atom dari asam piruvat dalam bentuk CH3COO akan mengirim kelebihan elektron menjadi sebuah molekul NAD+ yang kemudian membentuk NADH. Molekul dua atom karbon itu akan berubah menjadi asetat, yang terakhir adalah koenzim-A atau ko-A pada asetat sehingga hasil dari dekarboksilasi oksidatif yang masuk membentuk asetil koenzim-A atau disebut juga asetil ko-A.

Tahapan Siklus Krebs

1. Proses pembentukan sifat, adanya penggabungan antara molekul asetil ko-A dengan oksaloasetat guna membentuk asam sitrat yang dibantu dengan enzim asam sitrat sintase.
2. Sitrat yang dihasilkan dari proses itu diubah menjadi isositrat dengan bantuan enzim akotinase yang mengandung Fe2+.
3. Ada proses dekarboksilasi atau perombakan pertama, isositrat yang terbentuk dari tahapan yang sebelum dioksidasi menjadi oksalosuksinat yang terikat oleh enzim isositrat dehydrogenase.
4. Dalam tahap ini isositrat diubah menjadi alfa ketoglutarat oleh enzim yang sama, kemudian dibantu dengan NADH.
5. Terjadi proses pengubahan alfa-ketoglutarat menjadi suksinil ko-A, dilakukan enzim alfa-ketoglutarat kompleks dan proses oksidasi.
6. Lalu suksinil ko-A diubah menjadi suksinat, tak hanya berkat bantuan enzim tetapi tahap pengubahan ini dibantu dengan Mg2+ dan GDP yang bersama fostat membentuk GTP.
7. GTP ini yang kemudian diubah menjadi ATP, sehingga menjadi energi yang dibutuhkan oleh jaringan.
8. Kemudian tahap selanjutnya adalah proses hidrasi, proses ini terjadi penambahan atom hidrogen pada ikatan karbon (C=C) hingga menghasilkan produk berupa malat.
9. Malat dioksidasi mampu menghasilkan oksaloasetat dengan bantuan enzim malat dehydrogenase, lalu oksaloasetat akan menangkap asetil ko-A.
10. Hingga siklus krebs adalah molekul yang akan terjadi secara terus-menerus.

Manfaat Siklus Krebs

1. Mendapat pemahaman yang benar mengenai reaksi metabolisme dengan energi yang besar, yang terjadi dalam proses biokimia metabolisme massa energi (tenaga).
2. Mendapat pemahaman mengenai fungsi dan manfaat paling besar dari mitokondria dalam pengendalian energi dan katalisme tubuh.
3. Mendapatkan pengetahuan mengenai makanan yang mengandung lemak, protein dan karbohidrat yang sebenarnya memiliki tanggung jawab dalam proses metabolisme.
4. Masih dalam manfaat sebelumnya, tanggung jawab yang muncul menghasilkan asetil ko-A yang merupakan substrat dari siklus krebs itu.
5. Mendapat pengetahuan dan pemahaman mengenai siklus krebs, dapat memproduksi hidrogen FAD sebagai derivat vitamin B2 di dalam tubuh dapat mengakibatkan ketidakstabilan metabolisme energi.
6. Mendapat pengetahuan dan pemahaman mengenai siklus kreb yang harus berjalan selaras dengan proses siklus asam sitrat, untuk tidak terjadi ketidakstabilan energi di dalam tubuh.
7. Mendapat pengetahuan bahwa mitokondria memiliki jumlah yang sangat banyak di dalam sel dan mempunyai aktivitas metabolisme sangat aktif dan selalu butuh ATP dalam jumlah melimpah.
8. Memahami jika fungsi dasar mitokondria adalah bertindak sebagai penghasil energi sel yang memproduksi energi terus menerus dalam bentuk ATP. 
9. Hal ini dikarenakan tidak sedikit orang tahu jika makanan yang dicerna dalam pencernaan diolah dan dihancurkan untuk diubah menjadi molekul seperti lemak dan karbohidrat.

Keterkaitan Antara Siklus Krebs dengan Glikolisis pada Proses Katabolisme

Energi dalam perkembangan sel-sel dalam jumlah yang tidak terbatas, untuk bisa diproduksi oleh siklus krebs bersama proses glikolisis. Keduanya memiliki keterhubungan dengan proses katabolisme, proses glikolisis yang menjadi pendamping siklus krebs hingga selalu menjadi keseimbangan ketika proses pengeluaran energi.

Fungsi Vitamin B dalam Siklus Krebs

1. Asam pantotenat berhubungan dengan koenzim A yang merupakan kofaktor yang saling berkaitan dengan residu asam karboksilat, termasuk asetil ko-A.
2. Niasin memiliki bentuk nikotinamid adenin nukleotida, malat dehidrogenase, A-ketoglutarat dehidrogenase hingga beberapa bentuk akseptor elektro.
3. Thiamin mampu bertindak sebagai koenzim, untuk reaksi dekarboksilasi dalam proses reaksi a-ketoglutarat dehidrogenase dengan peran besarnya membuat energi tak terbatas.
4. Riboflavin berperan sebagai kofaktor untuk suksinat dehidrogenase dan sangat berperan dalam pelepasan energi secara terus menerus.

Catatan Penting dalam Siklus Krebs

1. Penambahan atom hidrogen dalam ikatan karbon yang muncul di dalam fumarate, hingga dapat memproduksi asam malat.
2. Zat suksinat hasil produksi dari proses sebelumnya dibantu dengan enzim suksinat dehidrogenase.
3. Enzim malat dehidrogenase bisa berkurang sedikit secara terus-menerus kemudian menjadi zat oksaloasetat ketika proses diproses dan mampu mengontrol dan mengikat erat senyawa asetil ko-A.
4. Suksinil ko-A diproses menjadi asam suksinat yang berubah menjadi GDP+Pi menjadi GTP, ini biasa dipakai untuk menyusun dan menata Adenosin trifosfat (ATP).
5. Bercampurnya molekul asetil ko-A dan zat oksaloasetat lalu disusun sebuah asam sitrat dengan hasil yang sempurna, jenis-jenis enzim yang dipakai enzim asam sitrat sintase.
6. Alfa ketoglutarat diproses menjadi suksinil CoA, kemudian dikembangkan oleh enzim alfa yang dimaksud.
7. Enzim akonitase membantu memproduksi enzim isositrat lalu enzim ini akan memproses isositrat berbuah menjadi ke arah alfa ketoglutarat yang mendapat dukungan dari NADH.

Demikian penjelasan mengenai siklus krebs, mulai dari pengertian, sejarah, tahapan, manfaat, fungsi hingga catatan penting dalam siklus krebs. Sampoerna Academy menerapkan sistem pembelajaran dengan praktek langsung di semua kelas, guna eksplorasi, kolaborasi, kreativitas hingga penerapan pengetahuan dan keterampilan.

Siswa belajar mengenai tanggung jawab pribadi dan pengembangan keterampilan interpersonal, Sampoerna Academy juga memiliki para guru yang akan memberi fasilitas pembelajaran lewat kerja kelompok dan skenario pembelajaran kehidupan nyata. Dari tingkat dasar dan seterusnya, para siswa akan belajar memecah serta menganalisa suatu permasalahan.