SIKLUS KREBS - BIOKIMIA

• Siklus Krebsdisebut juga: SIKLUS ASAM SITRAT Karena senyawa pertama yang terbentuk adalah asam sitrat.
• Siklus krebs juga disebut 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.Hans Krebs, seorang ahli biokimia terkenal, yang menemukan metabolisme karbohidrat juga.

Fungsi utama siklus Krebs adalah merupakan jalur akhir oksidasi Karbohidrat , Lipid dan Protein. Karbohidrat , lemak dan protein semua akan dimetabolisme menjadi Asetyl-KoA.

Visi dan Misi dari Jalur respirasi ini adalah menghasilkan energi.

• Jadi Kalau kita mengkonsumsi karbohidrat di dalam mulut akan dicerna jadi maltose (oleh ptyalin) dan hasil akhirnya adalah glukosa di dalam duodenum maka akan masuk ke sel mengalami glikolisis , yang nantinya hasil akhirnya asam piruvat apabila suasana sitoplasma tempat terdapatnya asam piruvat itu aerob sehingga mitocondria dipastikan penuh oksigen maka asam piruvat akan meneruskan proses perubahan menjadi asetyl Co.A dalam Pra Siklus krebs ( dekarbosilasi oksidatif). begitu juga pada lipid yang kemudian menjadi asam lemak dan gliserol.Asam lemak dipecah à asetyl Co.A, mengalami proses yang namanya lipolisis. Protein diubah menjadi asam amino kemudian menjadi asetyl Co.A pada awal siklus krebstersebut OK 
• Dari diagram diatas terbentuknya Asetil Coa sangat strategis mempunyai peran utama pada glukoneogenesis (pembentukan Glikogen) , transaminasi, deaminasi ( penguraian protein / gugus amino ) dan lipogenesis (Pembentukan lemak)
  
• 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 tetapi lemak atau protein .OK
• Hal ini merupakan salah satu mekanisme tubuh dalam upaya mempertahankan kadar glukosa dalam keadaan normal.
• untuk vitamin , minral dan air sama sekali tidak bisa digunakan dalam hal ini
• Glukosa sangat penting untuk tubuh karena sumber energi utama otak dan sel darah merah.
• Setelah makan, kadar glukosa akan meningkat, maka mekanisme utamanya adalah terjadi Glikolisis.
• Sebaliknya 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 akan terjadi proses glikogenesis di hati memerlukan insulin dari pancreas.
• Sebaliknya, kalau dalam keadaan lapar, puasa, aerobik atau exercise gitu, maka kebutuhan glukosa akan meningkat, sehingga simpanan glukosa akan dipecah melalui proses glikogenolisis. ( pembongkaran Glikogen menjadi Glukosa di hati dengan bantuan Adrenalin / Glukagon

• Jadi Inti dari metabolisme karbohidrat adalah untuk mempertahankan kadar glukosa dalam keadaan normal. OK
• Agar tahu saja Kadar normal glukosa dalam darah à sekitar 80-126, di bawah kadar itu maka akan menderita hipoglikemia, di atas kadar itu disebut hiperglikemia ( pada penderita diabetes melitus)

• Jadi bisa diartikan bahwa Proses glukoneogenesis ini jelas jelas melibatkan melibatkan

1. Siklus krebs.
2. Transaminasi Adalah suatu proses pemindahan gugus atau pertukaran gugus amino (alfa-amino) menjadi gugus keto (alfa-keto) atau sebaliknya.

• Contoh gugus alfa-amino menjadi asam-asam amino (glutamat, aspartat, dll)

Agar benar benar memahami ternyata asama amino tersusun atas macam-macam asam amino:

1. Asam amino esensial
2. asam amino non esesnsial

• Asam amino essensial asam amino diperlukan tubuh tapi tubuh tidak bisa membentuk
• Contoh Asam amino essensial: fenilalanin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, triptofan, treonin dan valin, arginin dan histidin

• Asam amino non essensial yaitu diperlukan tubuh tapi tubuh bisa membentuk
• contoh: alanin, asparagin, aspartat, sistein, glutamat, glutamin, glisin, hidroksiprolin, hidroksilisin, prolin, serin, dan tirosin.

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

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

• Yang utama di transaminasi adalah alfa-ketoglutarat dan oksalo asetat

Deaminasi

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.
• kemudian kenapa di urine ada amoniak? Darimanakah amoniak urine? Amoniak diproduksi di ginjal, dengan tujuan agar terjadi keseimbangan asam basa.
• Jadi sebenarnya hasil akhirnya amoniak, tapi karena bersifat toksik, si amoniak itu dibawa ke hepar untuk diubah menjadi urea. Intinya produk akhir dari protein adalah urea.

•  
• Jadi sebenarnya hasil akhirnya amoniak, tapi karena bersifat toksik, si amoniak itu dibawa ke hepar untuk diubah menjadi urea. Intinya produk akhir dari protein adalah urea.

• Jika ada gangguan pada ginjal maka dipastikan amoniak menumpuk, apa yang terjadi? maka terjadi keracunan amoniak.
• Solusinya gimana?
• Tentu kita harus mengkonsumsi makanan yang rendah protein. Supaya kadar amoniak yang dihasilkan nggak jadi banyak.OK

LIPOGENESIS

• Lipogenesis adalah proses pembentukan lemak.
• Substrat lipogenesis àdalah asetyl Co.A
• Asetyl Co.A diperoleh dari glikolisis yang berlanjut ke Dekarboksilasi Oksidatif

• Orang yang mengkonsumsi karbohidrat tinggi, maka di dalam tubuh akan diubah menjadi lemak.
• maka Ga heran orang yang banyak makan bisa ndut. hehe tentu ini sama seperti sapi yang hanya makan karbohidrat ( sellulosa ) dalam rumput ternyata sapi juga berlemak

Jadi dengan kita makan itu kita Menyediakan substrat untuk rantai respirasi (dalam bentuk hidrogen atau elektron).

• 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 dan O₂ digunakan untuk proses oksidasi maka O₂ dibawa oleh Hb ke sel kemudian di dalam sel O₂ digunakan untuk proses pembakaran—membakar sumber-sumber energi, baik karbohidrat, lemak maupun protein yang kemudian hasilnya CO₂
• CO₂ ini kemudian diangkut kembali melalui paru-paru tubuh untuk di expirasi .
• 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 àdalah CO₂, ATP, ion hidrogen atau reducing ekivalen (agen pereduksi) yang diikat oleh FAD dan NAD

• Jadi Kalau O₂ itu sebagai agen pengoksidasi.
• sedang Ion hidrogen à bahan untuk respirasi seluler.

SIKLUS KREBS

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 Siklus Krebs

• Menjelaskan reaksi-reaksi metabolik akhir yang umum terdapat pada jalur biokimia utama katabolisme tenaga
• Menggambarkan bahwa CO2 tidak hanya merupakan hasil akhir metabolisme, namun dapat berperan sebagai zat antara, misalnya untuk proses lipogenesis.
• Mengenali peran sentral mitokondria pada katalisis dan pengendalian jalur-jalur metabolik tertentu, mitokondria berfungsi sebagai penghasil energi.

Fungsi

• Menghasilkan sebagian besar CO₂
• Metabolisme lain yang menghasilkan CO₂ misalnya jalur pentosa phospat atau P3 (pentosa phospat pathway) atau kalau di harper heksosa monofosfat.
• Sumber enzym-enzym tereduksi yang mendorong RR ( Rantai Respirasi)
• Merupakan alat agar tenaga yang berlebihan dapat digunakan untuk sintesis lemak sebelum pembentukan TG untuk penimbunan lemak
• Menyediakan prekursor-prekursor penting untuk sub-sub unit yang diperlukan dalam sintesis berbagai molekul
• Menyediakan mekanisme pengendalian langsung atau tidak langsung untuk lain-lain sistem enzym

Daur Siklus Krebs

• Karbohidrat , Protein dan Lemak /Lipid akan dimetabolisme yang hasil akhirnya menjadi asetyl Co-A, dimana asetyl Co-A merupakan substrat untuk siklus krebs.
• Kemudian dari siklus krebs dihasilkan CO₂, Hidrogen (FAD NAD) dan ATP.
• Hidrogen (reducing ekivalen) merupakan substrat untuk rantai respirasi (RR).
• Siklus krebs harus berjalan dalamSiklus Asam Sitrat (Siklus Krebs)

Glikolisis akan menghasilkan 3 macam molekul:

• 2 molekul ATP yang langsung menjadi sumber energi
• 2 molekul NADH yang akan masuk ke dalam jalur transport elektron untuk menghasilkan ATP
• 2 molekul piruvat yang akan masuk ke dalam siklus Krebs

Mari kita lihat lebih detail mengenai siklus Krebs, langkah demi langkah. Sebelum masuk ke siklus Krebs, 1 molekul piruvat akan diubah menjadi Asetil-CoA dengan bantuan enzim Pyruvate Dehidrogenase. Pada proses tersebut, satu molekul CO2 dan dan satu atom H akan dilepaskan dari piruvat, serta satu molekul CoA (coenzym A) akan ditambahkan. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ dan menghasilkan NADH. Asetil-CoA kemudian masuk ke dalam siklus Krebs dengan langkah sebagai berikut:

• Asetil akan dilepaskan dari Asetil-CoA, kemudian digabungkan ke oksaloasetat untuk membentuk sitrat dengan penambahan air. Proses tersebut dikatalisasi oleh enzim citrate synthase.
• Sitrat kemudian diubah menjadi isositrat dengan bantuan enzim acotinase.
• Isositrat akan diubah menjadi alfa-ketoglutarat dengan melepaskan satu molekul CO2 dan satu atom H. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH. Proses tersebut dikatalisasi oleh enzim isocitrate dehydrogenase.
• Alfa-ketoglutarat kemudian diubah menjadi suksinil-CoA dengan melepaskan satu molekul CO2 dan satu atom H serta menempelkan satu molekul CoA. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH. Enzim yang berperan adalah alpha-ketoglutarate dehydrogenase.
• Suksinil-CoA lalu diubah menjadi suksinat oleh enzim Succinyl-CoA synthetase. Pada proses ini molekul CoA akan dilepaskan, selain itu terdapat satu atom P yang ikut dalam reaksi dan kemudian akan ditangkap oleh ADP untuk membentuk ATP.
• Langkah selanjutnya adalah perubahan suksinat menjadi Fumarat oleh enzim succinate dehydrogenase. Dua atom H akan dilepaskan dan ditangkap oleh FAD+ untuk membentuk FADH2.
• Fumarat lalu diubah menjadi malat oleh fumarase dengan penambahan air.
• Malat kemudian akan diubah kembali menjadi oksaloasetat oleh enzim malate dehydrogenase. Satu atom H dilepaskan pada proses tersebut dan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH.

Hasil akhir dari siklus Krebs saja dari 1 molekul piruvat adalah 3 molekul NADH, 1 molekul FADH2, dan 1 molekul ATP. Namun kalau ditambah NADH yang dihasilkan pada perubahan piruvat menjadi asetil-CoA, maka total NADH yang dihasilkan adalah 4 molekul. Untuk jelasnya silahkan lihat gambar berikut:



Keterangan:

• Substrat siklus krebs adalah asetyl Co-A.
• 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 alfa-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.

1. B₁ à thiamin
2. B₂ à riboflavin
3. 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 alfa-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
• Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis mjd CO₂ dan juga menyimpan energi ke bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH₂
• Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi à dimana semua makromolekul dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein)
• Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr (piruvat) dan OAA
• Menghasilkan senyawa intermedier yg penting à asetil Co A, a KG & OAA
• Asam amino yang dihasilkan dari alfa-ketoglutarat melalui proses transamnasi à glutamat. Kalau asam oksaloasetat à aspartat
• Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul
• Siklus krebs selain sebagai jalur akhir karbohidrat , lemak dan protein, juga merupakan jalur awal ari makromolekul-makromolekul.
• Jalur akhir à katabolisme à mengubah KH à asetyl Co.A
• Jalur awal à anabolisme
• Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme à amfibolik
• Katabolisme à memproduksi molekul berenergi tinggi
• Anabolisme à memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul

Jadi 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

Glikolisis vs SIKLUS KREBS( TCA )

GLIKOLISIS	SIKLUS KREBS
a. Reaksi berjalan linier b. Lokasi di sitoplasma	a. Reaksi siklis b. letak di matriks mitokondria

PROSES KIMIAWI PENGIKATAN ASETIL CoA OLEH OKSALO ASETAT MENJADI SITRAT

BERIKUT RUMUS BANGUN SENYAWA YANG TERLIBAT DALAM 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 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. Alfa-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

• Digunakan untuk mensitesis hem. Hem+protein globin à hemoglobin.
• Kalau di dalam tanaman, succynil Co-A digunakan untuk pembentukan klorofil.
• Rumus hem dan rumus klorofil sama persis, bedanya kalau hem mengikat logam di tengahnya adalah Fe, sedangkan klorofil logam di tengahnya adalah Mg.

• Oksalo asetat

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

PEMBEBASAN ATP oleh Siklus Krebs

• Siklus Krebs sebagai jalur metabolisme amfibolik
• Disebut amfibolik à anabolisme dan katabolisme.
• Contoh :

1. a-ketoglutarat +alanin à glutamat + piruvat
2. oksaloasetat +alanin à aspartat + piruvat
3. suksinil ko-A, merupakan prazat untuk biosintesis hem
4. Reaksi Siklus Krebs sebagai Jalur Metabolisme Amfibolik

• Reaksi-reaksi Anaplerotik Siklus Krebs
• Masukan banyak piruvat atau asetyl Ko-A ke dalam Siklus Krebs dapat mengurangi persediaan okasaloasetat yang digunakan untuk sintase sitrat.
• Dua reaksi yang yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan oksaloasetat disebut rx anaplerotik (memenuhi)
• Piruvat menjadi oksaloasetat
• Piruvat menjadi malat
• Pada jaringan otot yang dilatih berat, AMP menjadi IMP oleh deaminasi oksidatif. Hasil bersihnya membentuk FUMARAT
• Reaksi Anaplerotik Ketika produk intermedier TCA /siklus krebs digunakan sbg prekursor biosintesis lainnya

Konsentrasi intermedier à turun à memperlambat kecepatan TCA Ada 5 reaksi :

1. Piruvat menjadi OAA dgn enzim piruvat karboksilase
2. PEP menjadi OAA dgn enzim PEP karboksikinase
3. PEP menjadi OAA dgn enzim PEP karboksilase
4. Piruvat menjadi malat dg enzim malat
5. Reaksi transaminasi : aspartat menjadi OAA dan glutamat menjadi a-ketoglutarat

Sekali lagi dalam Siklkus Krebs kita bisa ketahui

Jalur metabolisme daur asam trikarboksilat (asam sitrat) pertama diketemukan oleh Krebs (1937).

• Oleh karena itu, jalur ini disebut pula daur Krebs. Jalur daur ini merupakan ajlur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein.

• Asetil ko-A (sebagai hasil katabolisme lemak dan karbohidrat), oksalasetat, fumarat, dan α-ketoglutarat (sebagaihasil katabolismeasam amino dan protein), masuk kedalam daur Krebs untuk selanjutnya dioksidasi melalui beberapa tahap reaksi yang kompleks menjadi CO2, H2O dan energi ATP.
• Kegiatan daur asam tri karboksilat terdapat dalam sel hewan, tumbuhan, dan jasad renik yang aerob dan merupakan metabolisme penghasil energi yang utama. Jasad yang anaerob tidak menggunakan metabolisme daur ini sebagai penghasil energinya.

• Daur Krebs merupakan bagian rangkaian proses pernafasan yang panjang dan kompleks, yaitu oksidasi glukosa menjadi CO2dan H2O serta produksi ATP.
• Proses pernafasan terdiri dari 4 tahap utama:

1. glikolisis (oksidasi glukosa menjadi piruvat)
2. konversi piruvat ke asetil ko-A
3. daur Krebs dan
4. proses pengangkutan elektron melalui rantai pernafasan yang dirangkaikan degan sintesis ATP dari ADP = Pi melalui proses fosforilasi bersifat oksidasi.

• Didalam sel eukariota, metabolisme asam trikarboksilat berlangsung didalam mitokondrion. Sebagian enzim dalam metabolisme ini terdapat di dalam cairan matriks dan sebagian lagi terikat pada bagian dalam membran mitokondrion.