Murray ay K. R, 20 2009 09.. Biokim Biokimia ia Harp Harper er Edis Edisii 27 27.. 1. SIKLUS SIKLUS KREBS (Murr Penerbit Buku Kedokteran, EGC !akarta" a. Definisi Siklus Krebs
Siklus krebs merupakan tahap kedua respirasi aerob. Nama siklus ini berasal dari orang yang menemukan menemukan secara rinci tahap kedua respirasi aerob ini, yaitu Hans Krebs ( tahun 1930an!. Siklus Krebs adalah reaksi antara asetil ko" dengan dengan asam oksaloasetat, oksaloasetat, yang kemudian kemudian membentuk membentuk asam sitrat. Siklus Krebs disebut #uga dengan siklus asam sitrat, karena menggambar menggambarkan kan langkah langkah pertama pertama dari siklus siklus tersebut, tersebut, yaitu penyatuan penyatuan asetil ko" dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitra t. Siklus Krebs ini merupakan #alur metabolisme utama dari berbagai senya$a hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, hasil katabolisme lemak dan hasil hasil katabo katabolism lismee protei protein. n. "setil "setil koen%i koen%im" m" sebaga sebagaii katabo katabolism lismee lemak dan karbohidrat karbohidrat,, oksaloasetat,& oksaloasetat,&umarat umarat dan al&a ketoglutarat ketoglutarat hasil katabolisme asam amino dan protein. "setil koen%im" masuk ke dalam daur Krebs, selan#utnya dioksidasi melalui beberapa tahap reaksi yang kompleks men#adi '), H) dan energi ("*+! . +ersamaan reaksi untuk siklus krebs adalah asetil Ko" 3 N"- "- "-+ H+ /) ) ') Ko" 3 N"-H "-H "*+. b. Fungsi Siklus Krebs ungsi utama Siklus Krebs adalah sebagai berikut2 1) enghasilkan karbondioksida terbanyak pada #aringan manusia. 2) enghasilkan se#umlah koen%im tereduksi yang menggerakkan rantai pernapasan untuk produksi "*+ 3) engkon4ersi se#umlah energi serta %at intermidiet yang berlebihan untuk digunakan digunakan pada sintesis asam lemak. 4) enyedi enyediaka akan n sebagia sebagian n bahan bahan keperlu keperluan an untuk untuk sintesi sintesiss protei protein n dan asam nukleat. 5) elaku elakukan kan pengen pengendal dalian ian langsu langsung ng (produ (produk k 5 bakal bakal produk produk!! atau atau tida tidak k lang langsu sung ng (alo (alost ster erik ik!! terh terhad adap ap sist sistem em en%i en%im m lain lain mela melalu luii komponenkomponen siklus. c. Tahapan Siklus Krebs
#
Siklus Krebs terdiri dari 6 tahapan yaitu sebagai berikut2 1) Reaksi 1: Pembenukan Sira 7eaksi pertama dari siklus krebs adalah kondensasi asetilKo" dengan oksaloasetat untuk membentuk sitrat, dikatalisasi oleh sitrat sintase. Setel Setelah ah oksa oksalo loase asetat tat berg bergab abun ung g deng dengan an aseti asetilK lKo" o",, mole moleku kull air air memecah asetil mengarah ke rilis koen%im " dari kompleks.
2) Reaksi !: Pembenukan Is"sira Sitrat yang disusun kembali untuk membentuk bentuk isomer, isositrat oleh en%im acontinase. -alam reaksi ini, molekul air akan dihapus dari asam sitrat dan kemudian dimasukkan kembali di lokasi lain. 8&ek keseluruhan dari kon4ersi ini adalah bah$a gugusH dipindahkan dari dari posisi posisi 3 ke /: pada moleku molekul. l. *rans *rans&or &ormas masii ini mengha menghasilk silkan an molekul isositrat.
2
3) Reaksi #: $ksi%asi Is"sira men&a%i 'ke"gluara +ada langkah ini, dehidrogenasi isositrat mengkatalisis dekarboksilasi oksidati& dari isositrat untuk membentuk ;ketoglutarat. -alam reaksi, turuna turunan n N"-H N"-H dari dari N"- terliha terlihat. t. 8n%im 8n%im isositr isositrat at dehidr dehidroge ogenase nase mengkatalisis oksidasi dari gugus H pada posisi / dari isositrat untuk untuk mengha menghasilk silkan an perant perantara ara yang yang kemudi kemudian an memilik memilikii moleku molekull karb karbon on diok dioksi sida da diha dihapu puss dari dari itu itu untu untuk k meng mengha hasi silk lkan an alph alpha a ketoglutarat.
4) Reaksi ): $ksi%asi 'ke"gluara men&a%i suksinil K"* "lphak "lphaketo etoglu glutara taratt teroksi teroksidas dasi, i, karbon karbon dioksi dioksida da akan akan dihapu dihapus, s, dan koen%im " ditambahkan ditambahkan untuk membentuk senya$a /karbon suksinil Ko". Selama oksidasi ini, N"- direduksi men#adi N"-H H . 8n%im 8n%im yang yang meng mengka katal talisi isiss reak reaksi si ini ini adala adalah h alph alphak aket etog oglu luta tarat rat dehidrogenase.
$
5) Reaksi +: ,engubah suksinil K"* men&a%i suksina Ko" dihapus dari suksinilKo" untuk menghasilkan suksinat. 8nergi yang dilepaskan digunakan untuk membuat guanosin tri&os&at (<*+! dari guanosin di&os&at (<-+! dan +i oleh &os&orilasi tingkat substrat. <*+ kemudian dapat digunakan untuk membuat "*+. 8n%im suksinilKo" sintase mengkatalisis reaksi ini dari siklus asam sitrat.
6) Reaksi -: $ksi%asi suksina men&a%i m en&a%i fumara Suksinat dioksidasi men#adi &umarat. Selama oksidasi ini, ""direduksi men#adi "-H). 8n%im suksinat dehidrogenase mengkatalisis pemindahan dua hidrogen dari suksinat.
7) Reaksi .: /i%rasi Fumara men&a%i ,ala
%
Hidrasi re4ersibel &umarat men#adi =malat dikatalisis oleh &umarase (&umarat hidratase!. umarase berlan#ut ke proses penataan ulang dengan menambahkan hidrogen dan oksigen kembali ke s ubstrat yang telah dihapus sebelumnya.
8) Reaksi 0: $ksi%asi ,ala men&a%i "ksal"asea "ksal"asea alat dioksidasi untuk menghasilkan oksaloasetat, senya$a a$al dari siklus asam sitrat oleh dehidrogenase malat. Selama oksidasi ini, N" direduksi men#adi N"-H H .
>umlah "*+ yang dihasilkan selama siklus krebs adalah 1) "*+ 3 N"- ? 9 "*+ 1 "- ? ) "*+ 1 "*+ ? 1 "*+ enin#au seluruh proses, siklus Krebs terutama mengubah kelompok asetil dan air, men#adi karbon dioksida dan bentuk energi dari reaktan lainnya.
&
2. TR*SFER ELEKTR$ a. Definisi Transfer Elekr"n *rans&er elektron merupakan tahapan terakhir dari respirasi aerob yang nantinya akan menghasilkan "*+ dan H ) sebagai hasil akhirnya. 7espir 7espirasi asi aerob aerob merupa merupakan kan proses proses pemecah pemecahan an glukos glukosaa mengha menghasil silkan kan ener energi gi deng dengan an adany adanyaa oksig oksigen en yang yang akan akan meng mengha hasil silka kan n sisa sisa air air dan dan karb karbon ondi diok oksi sida da.. -alam -alam tran trans&e s&err elekt elektro ron, n, oksi oksige gen n berp berpera eran n sebag sebagai ai penerima elektron terakhir yang nantinya akan membentuk H ) yang akan dikeluarkan dari sel. *rans&er elektron adalah proses produksi "* "*+ (energi! dari N"-H dan "-H ) yang dihasilkan dalam glikolisis, dekarboksilasi oksidati&, dan siklus krebs. -isebut dengan trans&er elektron karena dalam prosesnya ter#adi trans&er elektron dari satu protein ke protein yang lain. 8lek 8lektro tron n yang ditr ditran ans&e s&err bera berasal sal dari dari N"-H N"-H dan dan "-H) yang yang telah telah terbentuk sebelumnya. 8lektron akan ditrans&er dari tingkat energi tinggi menu#u tingkat energi yang lebih rendah sehingga akan melepaskan energi yang akan digunakan untuk membentuk "*+. *rans&er elektron ter#adi di membra membran n dalam dalam mitoko mitokondr ndria, ia, yang yang dibant dibantu u oleh oleh kelomp kelompok okkel kelomp ompok ok protein yang terdapat pada membran tersebut. Kelompok protein tersebut adalah komplek @, komplek @@, komplek @@@, @@ @, komplek @A dan komplek A.
a.
Komplek @ Kompleks @ dinamakan N"-H reduktase. ungsi dari kompleks @ adalah meme memeca cah h N"-H N"-H men# men#ad adii N"- N"- dan dan H. H. +emeca +emecaha han n terse tersebu butt akan akan menye menyebab babkan kan elektr elektron on dibeba dibebaskan skan dari dari N"-H. N"-H. Setiap Setiap elektr elektron on yang yang dibebaskan akan bergerak melintasi kompleks @, yang mengakibatkan ion H berger bergerak ak dari dari matrik matrikss menu#u menu#u ruang ruang interm intermemb embran. ran. 8lektro 8lektron n yang yang melint melintasi asi komple kompleks ks @ selan#u selan#utny tnyaa akan akan ditang ditangkap kap oleh oleh ubiBui ubiBuinon non dan diba$a menu#u kompleks @@@.
b.
Komplek @@ Kompleks @@ dinamakan suksinat dehidrogenase. ungsi dari kompleks @@ adalah membebaskan elektron yang ada pada "-H), "-H), diikuti dengan reaksi perubahan suksinat men#adi &umarat. 8lektron yang melintasi kompleks @@ tidak menyebabkan pergerakan ion hidrogen menu#u ruang intermembran.
'
8lektron #uga akan ditangkap oleh ubiBuinon, yang akan diba$a menu#u kompleks @@@. c.
Komplek @@@ Komp Komple leks ks @@@ dina dinama maka kan n deng dengan an sitok sitokro rom m reduk redukta tase. se. 8lekt 8lektro ron n dari dari ubiBui ubiBuino non n akan akan dilalu dilalukan kan melalu melaluii komple kompleks ks ini. ini. +erger +ergeraka akan n elektro elektron n melintasi kompleks ini menyebabkan ion hidrogen bergerak dari matriks menu#u menu#u ruang ruang interm intermemb embran ran.. 8lektr 8lektron on selan#u selan#utny tnyaa akan akan diba$a diba$a oleh oleh sitokrom ' menu#u kompleks @A.
d.
Komplek @A +ergerakan ion pada kompleks @A menyebabkan aliran ion hidrogen dari matri atriks ks
menu enu#u
ruan ruang g
inte interm rmem embr bran an..
Sela Selain in
itu, itu,
elek elektr tro on
akan akan
dikemb dikembalik alikan an ke matrik matriks. s. +roses +roses ini membut membutuhk uhkan an oksige oksigen. n. ksige ksigen n berperan sebagai penangkap elektron terakhir. 7eaksi penangkapan tersebut menyebabkan terbentuknya molekul air (H)!. e.
Komplek A Kompleks A merupakan en%im en%i m "* "*+ sintase. 8n%im tersebut ber&ungsi untuk membentuk molekul berenergi, "*+, dari "-+ dan +i.@on hidrogen yang dibergerak menu#u ruang intermembran menimbulkan gradien elektrokimia dari ruang intermembran dengan matriks mitokondria. atriks kehilangan ion ion hidr hidrog ogen en karen karenaa berg bergera erak k ke ruan ruang g inte interm rmem embr bran an meny menyeba ebabk bkan an konsen konsentras trasii ion H yang yang lebih lebih rendah rendah.. "kiba "kibatny tnya, a, ion hidrog hidrogen en akan akan bergerak menu#u kembali ke matriks untuk menyeimbangkan konsentrasi. "kan tetapi, membran dalam mitokondria impermeabel (tidak bisa dilalui! terh terhad adap ap ion ion H. H. Satu Satusa satu tuny nyaa linta lintasan san yang yang ada ada adal adalah ah komp komple leks ks A.+ergerakan ion H melintasi kompleks A digunakan untuk membentuk "*+. Setiap Setiap ion hidrog hidrogen en masuk, masuk, maka maka akan akan dibent dibentuk uk "*+. >adi, >adi, ada kaitan kaitanny nyaa antara antara proses proses le$atny le$atnyaa elektro elektron n dalam dalam komple kompleksk kskomp omplek lekss sebelumnya dengan pembentukan "*+. "liran elektron menyebabkan ion H bergerak ke ruang intermembran, akibatnya konsentrasi berbeda dan ion hidrogen yang kembali ke matriks melalui Kompleks A digunakan untuk membentuk "*+. 8lektron 8lektron akan ditrans&er ke masingmasin masingmasing g protein protein tersebut tersebut untuk untuk membentuk "*+ "*+. Sedangkan molekul ) akan berperan sebagai penerima elekron elekron terakhi terakhirr yang yang nantin nantinya ya akan akan beruba berubah h men#adi men#adi H ). "*+ akan diha dihasi silk lkan an oleh oleh en%i en%im m "*+ sint sintas asee mela melalu luii pros proses es yang ang dise disebu butt
7
kemios kemiosmos mosis.. is.. +roses +roses ini disebu disebutt #uga #uga dengan dengan &os&or &os&orilas ilasii oksid oksidati& ati& dan ditemukan pada tahun 19/6 oleh 8ugene Kennedy dan "lbert =ehninger.
b. Tahapan ransfer ele2r"n a%alah sebagai beriku3 1) N"-H akan melepaskan elektronnya (e (! kepada komplek protein @. +eristi$a ini membebaskan energi yang memicu dipompanya H dari matriks mitokondria menu#u ruang antar membran. N"-H yang telah kehilangan elektron akan berubah men#adi N"- . 2) E)ektron akan diteruskan kepada ubi*uinon. Kemudian
e)ektr e)ektron on diteru diterusk skan an pada pada komp)e omp)ek k prote protein in +++. +++. Ha) ini akan memiu dipompanya H- ke)uar menuu ruan/ antar membran. 3) 8lektron akan diteruskan kepada sitokrom c. 4) 8lektron akan diteruskan kepada komplek protein @A. @A. Hal ini #uga akan memicu dipompanya H keluar menu#u ruang antar membran. 5) E)ektron kemudian akan diterima o)e mo)eku) oksi/en,
yan/ kemudian berikatan den/an 2 ion H- membentuk H21. 6) Bi)a diitun/, transer e)ektron dari bermaam(maam protein tadi memiu dipompanya $ H- ke)uar menuu ruan/ ruan/ antar antar membra membran. n. H- atau proton tersebut akan kemba)i menuu matriks mitokondria me)a)ui en3im yan/ disebut 45P sintase. 6
7) =e$a =e$atn tnya ya H pada "*+ sintase akan memicu en%im tersebut membentuk "*+ secara bersamaan. Karena terdapat 3 H yang masuk kembali ke dalam matriks, maka terbentuklah 3 molekul "*+. "*+. 8) +roses pembentukan "*+ oleh en%im "*+ sintase tersebut dinamakan dengan kemiosmosis.
Pene)asan di atas ada)a proses transer e)ektron yan/ berasa) dari mo)eku) 48H. edan/kan proses transer e)etron dari :48H2 yaitu :48H2 akan mentranser e)ektronnya bukan kepada epada komp)e omp)ek k prote protein in +, namun namun pada pada komp)e omp)ek k prote protein in ++. 5ranser 5ranser pada komp)ak komp)ak protein ++ tidak memiu dipompanya H ke)uar menuu ruan/ antar membran. ete)a dari komp)ek protein ++, e)ektron akan ditan/kap o)e ubi*uinon dan proses se)an se)anutn utnya ya sama sama den/an den/an trans transer er e)ektr e)ektron on dari dari 48H 48H.. !adi !adi pada transer e)ektron yan/ berasa) dari :48H2 , anya teradi 2 ka)i pemompaan H- ke)uar menuu ruan/ antar mebran. 1)e seba sebab b itu itu da)a da)am m pros proses es kemio emiosm smos osis is any anya a terb terben entu tuk k 2 mo)eku) 45P saa. !adi kesimpu)annya ada)a a) atu atu
48H
yan/ an/
mena ena)a )an ni
tran trans ser er
e)ek e)ektr tro on
akan akan
men/asi)kan $ mo)eku) 45P. b) satu mo)eku) :48H2 yan/ mena)ani transer e)ektron akan
men/asi)kan 2 mo)eku) 45P.
9
