Seperti makhluk hidup lainnya, sel perlu melakukan metabolisme untuk menghasilkan energi, salah satunya adalah lewat respirasi. Respirasi sel dapat bersifat aerob, artinya melibatkan pemecahan sempurna dari substrat dengan adanya oksigen. Respirasi aerob berlangsung di mitokondria sel dan menghasilkan lebih banyak energi. Salah satu tahapan dalam respirasi aerob adalah siklus krebs. Siklus krebs ditemukan oleh dokter dan ahli biokimia asal Jerman, yaitu Hans Adolf Krebs.
Siklus krebs adalah serangkaian reaksi kimia yang terjadi pada sel hidup untuk menghasilkan energi dari asetil ko-A, yaitu perubahan dari asam piruvat hasil glikolisis. Tahapan respirasi aerob sendiri dimulai dari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transfer elektron.
Di artikel kali ini, kita akan membahas proses yang berlangsung dalam siklus krebs.
Sebagian besar energi yang diperlukan oleh makhluk hidup berasal dari proses katabolisme atau pemecahan glukosa yang terjadi dalam sel. Pada mulanya, glukosa akan mengalami proses glikolisis yang akan mengubahnya menjadi asam piruvat. Jika tidak terdapat oksigen, asam piruvat akan diproses lewat respirasi anaerob menjadi asam laktat atau alkohol. Tapi jika terdapat oksigen, asam piruvat akan diproses lewat respirasi aerob untuk diolah menjadi energi, air, dan karbondioksida.
(Baca juga: Faktor-Faktor yang Memengaruhi Evolusi)
Dalam siklus krebs, terdapat dua tahapan penting, yaitu dekarboksilasi oksidatif dan siklus krebs. Dekarboksilasi oksidatif merujuk pada tahap perubahan asam piruvat menjadi asetil ko-A. Selanjutnya, asetil ko-A akan dibawa ke matriks mitokondria untuk menjalani siklus krebs.
Dekarboksilasi Oksidatif
Di tahap dekarboksilasi oksidatif, asam piruvat dari glikolisis akan diubah menjadi asetil ko-A. Tahap ini dilakukan lewat beberapa reaksi yang dikatalisis oleh kompleks enzim yang dinamakan piruvat dehidrogenase. Enzim ini ditemukan pada mitokondria sel eukariotik dan sitoplasma sel prokariotik.
Dekarboksilasi oksidatif dimulai dari lepasnya gugus karboksilat (-COO) dari asam piruvat menjadi CO2. Kemudian, sisa dua atom dari asam piruvat dalam bentuk CH3COO– akan mentransfer kelebihan elektronnya menjadi molekul NAD+ membentuk NADH. Molekul dua atom karbon tersebut akan berubah menjadi asetat. Terakhir, koenzim-A atau ko-A akan diikatkan pada asetat membentuk asetil koenzim-A atau asetil ko-A.
Siklus Krebs
Molekul asetil ko-A kemudian memasuki siklus krebs untuk menghasilkan ATP, NADH, FADH2, dan CO2. Tahapan-tahapan dalam proses ini ini akan membentuk lingkaran sehingga disebut dengan siklus.
Siklus ini dimulai dengan asetil ko-A berikatan dengan oksaloasetat membentuk sitrat. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim sitrat sintase. Kemudian, sitrat akan diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase. Isositrat tersebut diproses menjadi alfa-ketoglutarat oleh enzim isositrat dehidrogenase. Reaksi ini melepaskan CO2 dan menghasilkan NADH.
Selanjutnya, alfa-ketoglutarat atau a-ketoglutarat diubah menjadi suksinil ko-A oleh enzim alfa ketoglutarat dehidrogenase. Reaksi ini juga melepaskan CO2 dan menghasilkan NADH. Suksinil ko-A tersebut kemudian diproses menjadi suksinat oleh enzim suksinil ko-A sintetase. Proses ini menghasilkan GTP yang kemudian dapat diubah menjadi ATP.
Setelah itu, suksinat dari proses sebelumnya diubah menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase dan menghasilkan FADH2. Fumarat tersebut akan diubah menjadi malat oleh enzim fumarase. Malat kemudian diproses menjadi oksaloasetat oleh enzim malat dehidrogenase. Proses ini menghasilkan NADH.
Satu molekul asetil ko-A yang diproses dalam siklus krebs dapat menghasilkan 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2, dan 2 CO2. Karena satu molekul glukosa dapat dipecah menjadi dua asetil ko-A, maka satu molekul glukosa dapat menghasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2 lewat siklus krebs. Molekul NADH dan FADH2 tersebut nantinya akan memasuki proses transfer elektron untuk menghasilkan ATP.
