SIKLUS KREBSOLEHDr.Liniyanti D. Oswari, MNS, MSc.

UntukMahasiswa PSKGUniversitas Sriwijaya

Sejarah dari Siklus KrebsSiklus Krebs diberikan atas penemunya yaitu Sir Hans Adolf Krebs ( 1900 1981) yang mengajukan Element Kunci dari Jalur ini Pada Tahun 1937.Sir Hans Adolf Krebs memperoleh hadial Nobel dibidang kedokteran pada tahun 1953.

Siklus Krebs menyelesaikan pemecahan Glukosa 1.Reaksi Siklus Krebs terjadi dalam matrix dari mitochondria.2.Siklus dimulai dg menambahkan C2 grup acetyl Ke molekul C4, membentuk citrate; Itulah sebabnya dikenal dengan siklus Asam sitrat.

Siklus Krebs: Tahap Persiapan Asam Piruvat dirubah menjadi acetyl CoA dalam tiga tahap:Decarboxylation( Dekarboksilasi)Carbon dikeluarkan dari Asam Piruvat.Carbon dioksida dilepaskan.

Oksidasi.Atom Hidrogen dipindahkan dari Asam Piruvat. NAD+ direduksi menjadi NADH + H+Pembentukan dari acetyl CoA hasil dari Asam asetat dikombinasi dg coenzyme A, Koenzin yang mengandung sulfur, untuk membentuk acetyl CoA

Siklus Krebs Ada delapan tahap dimana setiap asam Asetat didekarboksilasi dan di oksidasi untuk menghasilkan 12 molekul ATP berasal:Tiga molekul NADH + H+Satu molekul FADH2Dua molekul CO2Satu molekul GTP(ATP)Untuk setiap molekul glukosa masuk glycolysis, maka dua molekul dari acetyl CoA masuk Siklus Krebs Reaksi keseluruhan:Acetyl Co A + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + H2O 2 CO2 + CoASH + 3 NADH + 3 H+ + FAD(2H) + GTP.

Figure 6.13FoodPolysaccharidesFatsProteinsSugarsGlycerolFatty acidsAmino acidsAmino groupsGlycolysisAcetyl-CoAKrebsCycleElectron Transport

Siklus Krebs (TCA Cycle,Citric acid cycle)Lokasi Siklus Krebs di Mitokondria dalam Eukaryote dan di sitoplasma dalam Prokaryote,Seri reaksi ini penting pada mahluk hidup yang menggunakan Oksigen sebagai bagian dari Respirasi seluler.Siklus Krebs berasal dari pemecahan Karbohidrate, Lemak dan protein Menjadi CO2 dan air untuk menghasilkan energi.Siklus Krebs adalah kedua dari tiga Jalur metabolik yang terlibat dalam katabolisme molekul energi dan menghasilkan ATP.Silus Krebs memberikan prekursor untuk banyak komponen seperti AA tertentu termasuk menghasilkanFermentasi.

Siklus Krebs (TCA Cycle,Citric acid cycle)Lokasi Siklus Krebs di Mitokondria dalam Eukaryote dan di sitoplasma dalam Prokaryote,Seri reaksi ini penting pada mahluk hidup yang menggunakan Oksigen sebagai bagian dari Respirasi seluler.Siklus Krebs berasal dari pemecahan Karbohidrate, Lemak dan protein Menjadi CO2 dan air untuk menghasilkan energi.Siklus Krebs adalah kedua dari tiga Jalur metabolik yang terlibat dalam katabolisme molekul energi dan menghasilkan ATP.Silus Krebs memberikan prekursor untuk banyak komponen seperti AA tertentu termasuk menghasilkanFermentasi.

Kontrol dari Siklus KrebsBeberapa jalur mengontrol Siklus ini.- Kekurangan OksigenKebutuhan energi yang berkurang akibat tertimbunnya ATP dan NADH yang menghambat Piruvat menjadi Acetil ko A dan perubahan acetil ko A menghasilkan Citrate ( Hanya ATP).Beberapa tahap perantara.Kelebihan ADP akan merangsang banyak tahap yang sama yang membuat kerjanya makin cepat.

Metabolisme dan tipe cellOtak secara normal memerlukan glukosa darah untuk tenaga, pada puasa jangka panjang akan beradaptasi mengunakan benda benda ketone.

Hati mengeksport glukosa dan benda-benda keton selama puasa, dan membentuk asam lemak pada fase makan.

Otot : Exercise anaerobik.Adiposa : Tempat penyimpanan dan Sintesa lemak.

Tahap Dasar dari Siklus KrebsAcetil ko A (2 C) masuk ke dalam siklus bergabung dengan Oxaloacetate membentuk melalui proses Kondensasi Citrat.Kemudian 8 tahap akan kembali membentuk Oxaloacetat.Dalam proses maka Acetat akan dikoksidasi menghasilkan 2 molekul CO2.Pada akhir Reaksi terbentuk kembali Oxaloacetat & GTP dengan komponent energi lainnya.Oxalo asetat akan digunakan kembali dalam siklus Krebs ini.Perlu diperhatikan Oksigen baru digunakan pada tahap akhir

Siklus KrebsDalam semua jalur oksidasi Energi seperti lemak, karbohidrat Protein dan benda-benda ketone di pecah menjadi 2 carbon yaitu Acetyl Co A.Dalam TCA Cycle maka Acetyl Co A akan dioksidasi menjadi CO2.Oksidasi terjadi pada 4 reaksi utama yang memindahkan electron ke Koenzim yang menerima elektron yaituFAD atau NAD+.

ENZIM-ENZIM YANG TERLIBAT SIKLUS KREBS.1.Citrate Synthase : Kondensasi dari Acetyl Co A dan Oksalo asetat untuk membentuk Citrate.2.Aconitase: Merubah Citrat menjadi Isocitrate dibantu oleh Ferro dan melibatkan dehidrasi, penghasil enzim yang terikat cis akonitat diikuti hidrasi , sehingga grup hidroksil pada Citrate dipindahkan ke Carbon berdekatan. Enzim aconitase dapat dihambat oleh Fluoroacetat.3. Isocitrate Dehydrogenase: mengoksidasi Isocitrate menjadi bentuk perantara asam keto alpa yaitu Oxalo suc- inate dengan menggabungkan Reduksi dari NAD+ menjadi NADH, kemudian Oxalosucinate didekarboksilasi menjadi alpa Ketoglutarate.Tahap pertama pembentukan CO2 &NADH

ENZIM-ENZIM YANG TERLIBAT SIKLUS KREBS.4. - alpa Ketoglutatarate Dehydrogenase: dengan oksidasi dekarboksilasi merubah alpa ketoglutatarate menjadi succinyl Co A. Tahap kedua pembentukan CO2 &NADH. -Alpa Ketoglutatarate Dehydrogenase dihambat Arsen, dimana Arsen bekerja membuat enzim yang lipo- amide seperti Pyruvate Dehidrogenase & alpa Keto- glutatarate Dehydrogenase tidak aktif dan respirasi terhenti. Ko Enzim : Thiamine Pirophosphat(TPP), Lipoat, FAD, NAD+, CO ASH,5.Succinyl Co A sinthase (Succinate Thiokinaae): meru- bah Succinyl Co A menjadi Succinate. energi bebas dari Thioester disimpan pada reaksi pem- bentukan energi tinggi GTP dari GDP + Pi.

ENZIM-ENZIM YANG TERLIBAT SIKLUS KREBS6.Succinate Dehydrogenase: mengkatalisir oksidasi Succinate menjadi Fumarate yang mempunyai ikatan rangkap. Dimana terjadi reaksi Redoks koenzim FAD menjadi FADH2 Succinate Dehydrogenase dihambat oleh Malonate. FAD penting pada rantai pernafasan didalam membran Mitokondria.7. Fumarase: merubah Fumarate yang ikatan rangkap menjadi L Malate dengan mengeluarkan Air.8.Malate Dehydrogenase : Terbentuk kembali Oxaloacetat dengan jalan mengoksidasi Malate sebagai grup sekunder alkohol yang berhubungan dengan keton dan bersamaan mereduksi NAD+ menjadi NADH.

Enzim-enzim pengatur utama Siklus Krebs.1.Citrate Sinthase: enzim pengatur sangat kuat diha- langi ATP dan NADH yang merupakan hasil akhirJadi ATP & NADH sebagai penghambat enzim citrate Sinthase bila hasil ATP dan NADH sudah cukup.2.Isocitrate Dehydrogenase: Sebagai pengendali primer dalam Siklus Krebs dan memerlukan NAD+, yang telah diaktifkan oleh ADP dan dihalangi oleh NADH & ATP.3.Succinate Dehydrogenase: sangat kuat dihalangi oleh konsentrasi rendah dari Oxaloacetate.

Hasil Bersih 1 putaran Siklus Asam Sitrat- 1 ATP ( GTP) dari phosphorilasi tingkat substrat.- 3 NADH dari dehidrogenasi berikatan NAD; 3 Pasang electron yang menghasilkan 9 ATP. ( 1 pasang electron menghasilkan 3 ATP).- 1 FAD (2H) dari dehidrogenase berikatan FAD, menghasilkan 2 ATP.

Jadi dalam 1 putaran akan menghasil 12 molekul ATP

Energi yang dihasilkan Siklus Krebs- 3 NADH ( 3X 3 ATP) 3 X 53 = 159 Kcal/mole- 1 FAD(2H) ( 2 X 2 ATP) = 40 Kcal/mole- 1 GTP = 7 Kcal/mole-------------------------------------------------------Total( 12 ATP)= 208 Kcal.

Perbedaan Energi yang ada dari oksidasi Acetyl Co A228 Kcal & 206 Kcal yang dikonservasi sebagai Produk TCA Cycel yaitu 22 KcalEnergi yang hilang sebagai panas.Nilai dari net Energi bebas yang dihasilkan =208 Kcal

Jalan yg menggunakan Siklus Krebs sebagai perantara Acetyl co A

Amino AcidOxaloacetateCitrate Fatty acids Synthesis Synthesis TCA Cycle

GliconeogenesisMalate alpaKetoglutarate Amino acid Synthesis Neurotransmitter

Succinyl Co A

Heme Synsthesis

Jalan yg menggunakan Siklus Krebs sebagai perantara1.Biosintesa Asam Amino: Dengan 2 cara: a.alpa Ketoglutarat digunakan untuk mensintesa Glutamat dalam bentuk reaksi reduksi amin asi yang melibatkan NAD+ atau NADP yang dikatalisir oleh enzim Glutamat dehidrogenase.alpaKetoglutarat + NAD(P)H + NH4 Glutamat +NAD(P)+ +H2O

b. alpaKetoglutarat dan Oksaloasetat juga digunakan untuk sintesa Glutamat dan Aspartat.

Pada reaksi Transaminasi:Alpa Ketoglutarat + AlanineGlutamat + Piruvat Oksaloasetat + Alanine Aspartat + Piruvat.

Jalan yang menggunakan Siklus Krebs sebagai perantara2.Biosintesa Glukosa ( Glukoneogenesis): Terjadi di sitosol yang menggunakan Oksaloasetat. Oksalo asetat tidak ditransport melalui membran mitokondria, tetapi Malat di transport melalui Mitokondria dan dirubah menjadi Oksaloasetat dalam sitosol untuk Proses Glukoneogenesis.

3. Biosintesa Porphyrin : Menggunakan Succinil Ko A sebagai bahan pemula untuk selanjutnya membentuk Porphyrin dan Hemoglobine.

Jalan yang menggunakan Siklus Krebs sebagai perantara4.Biosintesa Lipid:(termasuk asam lemak & Kolesterol) Ini adalah proses Sitosolik yang memerlukan asetil ko A. Asetil Ko A dihasilkan dalam mitokondria dan tidak ditrans- port melalui bagian dalam membran mitokondria. Asetil Ko A sitosolik sebagai pemecah sitrat, dimana sitrat dapat melalui bagian dalam mitokondria dan reaksinya dika- talisir oleh ATP Citrate Lyase.

ATP + Citrate + Co A ADP + Pi + Oxaloacetat + H2O.

Produksi 32-36 molekul ATP dari oksidasi kompleks 1 molekul glukosaMenghasil 2 ATP 2 ADP Glycolysis:2 ATP 2 NAD+ 2NADH + H+ Menghasilkan 34 ATP\ 10 NADH + H+ electron transfer 34 ADP Chain 34 ATP 2 NAD+Pyruvate Dehidrogenase 2NADH + H+ 2 FAD (2H) 2FADMenghasilkan 2ATP 2 ATPKrebs Cycle : 2 ADP 6 NAD+ 6 NADH + H+ 2 FAD 2FAD(2H)

Kebanyakan glukosa dioksidasi melalui siklus Asam Sitrat untuk memenuhi kebutuhan energi yang cepat dari semua jaringan tubuh. Beberapa glukosa akan dirubah menjadi karbohidrat lainnya yang penting seperti Ribosa, Fruktosa(untuk Spermato-zoa), Deoksiribosa (Untuk DNA), Glukosamin,dan Galaktosamin, serta karbon skleton untuk pembentukan asam amino tidak esensiel.

Kelebihan karbohidrat akan dirubah menjadi Glikogen atau asam lemak yang disimpan dalam bentuk Triglicerida di Jaringan adiposa.

Siklus Asam Sitrat dan proses-proses yang ada hubungan merupakan bagian pusat dari metabolisme Perantara, hal ini dikenal sebagai Reaksi Amphibolik. Jadi Siklus Amphibolik (bersifat rangkap karena berpasrtisipasi pada Anabolisme dan katabolisme) yang memungkinkan Siklus Krebs menjadi sumber molekul pada proses anabolik Lipogenesis, asam amino dan Glukoneogenesis. Jadi 1 Molekul Glukosa menghasilkan 36 ATP.

Prekursor dari Carbon masuk ke TCA4224

Dimana Skleton Carbon dari Asam amino dapat masuk ke siklus TCA ASN and ASPOxaloacetateTYR, PHE,TRP LEU, and LYSAcetoacetyl~CoAMET, VAL, ILEU, THR Succinyl~CoAGLN, HIS, ARG, PROand GLU -KetoglutarateALA, SER, CYS, GLY,THR and TYRPyruvateILE, LEU, THR and TRPAcetyl~CoATYR and PHE Fumarate

Perhatikan 5 tempat masuk asam amino pada siklus Krebs

Ringkasan Pembentukan ATP Figure 24.11

*********************************