Siklus Asam Sitrat (Daur Krebs)

Siklus Krebs merupakan tahapan utama kedua dalam reaksi respirasi sel. Siklus ini dipublikasikan oleh Hans Krebs (1900-1981). Reaksi tersebut dinamakan juga dengan siklus asam sitrat atau daur asam trikarboksilat.

Siklus Krebs terjadi di mitokondria dengan menggunakan bahan utama berupa asetil-CoA, yang dihasilkan dari proses dekarboksilasi oksidatif. Ada delapan tahapan utama yang terjadi selama siklus Krebs.

1. Kondensasi
2. Isomerasi sitrat
3. Produksi CO₂ oleh enzim dengan bantuan NADH
4. Dekarboksilasi oksidatif kedua
5. Fosforilasi tingkat substrat
6. Dehidrogenasi terpaut flavin
7. Hidrasi ikatan ganda karbon fumarat
8. Reaksi dehidrogenasi yang menghasilkan oksaloasetat (Sumber: Krebs Cycle)

Masing-masing tahapan dari siklus Krebs memiliki enzim spesifik dan senyawa yang berbeda-beda (Sumber: Citric acid cycle).

1. Kondensasi

Kondensasi merupakan reaksi penggabungan molekul asetil-CoA dengan oksaloasetat membentuk asam sitrat. Enzim yang bekerja dalam reaksi ini adalah enzim asam sitrat sintetase.

2. Isomerase sitrat

Tahapan ini dibantu oleh enzim aconitase, yang menghasilkan isositrat.

3. Produksi CO₂

Dengan bantuan NADH, enzim isositrat dehidrogenase akan mengubah isositra menjadi alfa-ketoglutarat. Satu molekul CO₂ dibebaskan setiap satu reaksi.

4. Dekarboksilasi oksidatif kedua

Tahapan reaksi ini mengubah alfa-ketoglutara menjadi suksinil-CoA. Reaksi dikatalisasi oleh enzim alfa-ketoglutarat dehidrogenase.

5. Fosforilasi tingkat substrat

Respirasi seluler juga menghasilkan ATP dari tahapan ini. Reaksi pembentukan ATP inilah yang dinamakan dengan fosforilasi, karena satu gugus posfat akan ditambahkan ke ADP menjadi ATP. Pada awalnya, suksinil-CoA akan diubah menjadi suksinat, dengan mengubah GDP + Pi menjadi GTP. GTP tersebut akan digunakan untuk membentuk ATP.

6. Dehidrogenasi

Suksinat yang dihasilkan dari proses sebelumnya akan didehidrogenasi menjadi fumarat dengan bantuan enzim suksinat dehidrogenase.

7. Hidrasi dan regenerasi oksaloasetat

Dua tahapan ini merupakan akhir dari Siklus Krebs. Hidrasi merupakan penambahan atom hidrogen pada ikatan ganda karbon (C=C) yang ada pada fumarat sehingga menghasilkan malat. Malat dehidrogenase mengubah malat menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat yang dihasilkan berfungsi untuk menangkap asetil-CoA, sehingga siklus Krebs akan terus berlangsung.

Adapun hasil dari Siklus Krebs adalah ATP, FADH₂, NADH dan CO₂. Siklus akan menghasilkan 2 molekul CO₂, yang dilepaskan. Jumlah molekul NADH yang dihasilkan adalah 6 molekul, sedangkan FADH adalah 2 molekul. ATP yang diproduksi secara langsung ada sebanyak 2 molekul, yang merupakan hasil dari reaksi fosforilasi tingkat substrat.

FADH₂ dan NADH merupakan molekul penting yang akan digunakan dalam tahapan transpor elektron. Kedua molekul tersebut membawa elektron yang dihasilkan dari berbagai tahapan reaksi dalam Siklus Krebs. Setiap molekul NADH akan dioksidasi lewat transpor elektron sehingga menghasilkan 3 ATP per molekul, sedangkan satu molekul FADH₂ menghasilkan 2 molekul ATP.