DEKARBOKSILASI OKSIDATIF DAN SIKLUS KREBS

A. DEKARBOKSILASI OKSIDATIF REAKSI PENGGHUBUNG/PERANTARA GLIKOLISIS DENGAN SIKLUS KREBS 

Tahap yang ke dua dari respirasi aerob adalah dekarboksilasi oksidatif.  Pada tahap sebelumnya, glikolisis melepaskan kurang dari seperempat energy kimia yang tersimpan dalam glukosa, Sebagian besar energy tetap tertumpuk di dalam kedua molekul piruvat. Jika ada oksigen, molekul piruvat akan memasuki mitokondria, khusus pada sel eukariotik, Sedangkan pada sel prokariotik tidak terdapat mitokondria, sehingga langsung mengalami reaksi berikutnya dan terjadi di sitosol. 

Molekul piruvat memasuki mitokondria dengan cara transport aktif, sehingga dibutuhkan beberapa energy untuk terjadinya transport piruvat dari sitoplasma ke matriks mitokondria.

BAGAN. TAHAPAN DEKARBOKSILASI OKSIDATIF

Ada tiga reaksi utama yang terjadi pada dekarboksilasi oksidatif ini, Yang pertama, gugus karboksil pada piruvat disingkirkan dan dilepaskan sebagai CO2, Sehingga piruvat kini berubah menjadi suatu fragmen berkarbon dua. Inilah sebabnya tahap ini disebut sebagai “dekarboksilasi”, artinya melepaskan gugus karboksil yang ada di piruvat. Dan tahap ini juga merupakan langkah pertama yang melepaskan CO2 selama respirasi. 

Setelah gugus karboksil terlepas, tahap kedua yaitu fragmen berkarbon dua yang tersisa dioksidasi membentuk senyawa asetat, Kemudian enzim mentransfer electron-electron yang terekstraksi ke NAD+, sehingga terbentuklah NADH.

Tahap yang ketiga dari dekarboksilasi oksidatif ini adalah, Koenzim A, suatu senyawa bersulfur yang berasal dari vitamin B, dilekatkan ke asetat oleh suatu ikatan tak stabil membentuk asetil Co-A, Asetil Co-A ini memiliki energy potensial yang tinggi, sehingga reaksi asetil Co-A untuk menghasilkan produk-produk yang berenergi rendah sangatlah eksergonik. 

Ada dua molekul piruvat yang memasuki tahap dekarboksilasi oksidatif ini, Sehingga dihasilkan 2 CO2, 2 NADH dan 2 Asetil Co-A 2 Asetil Co-A selanjutnya akan memasuki siklus krebs untuk dioksidasi lebih lanjut.

B. SIKLUS ASAM SITRAT

Siklus asam sitrat disebut juga siklus asam trikarboksilat atau siklus krebs, Krebs diambil dari nama ilmuwan jerman-inggris HANS ADOLF KREBS yang mendiskripsikan sebagian besar jalur metabolic ini pada tahun 1930-an.

BAGAN. DAUR KREBS

Asetil Co-A yang berasal dari dekarboksilasi oksidatif, kini siap untuk memasuki siklus asam sitrat. Coenzim-A terlepas, dan menambahkan gugus asetil berkarbon dua miliknya ke oksaloasetat, lalu menghasilkan sitrat. 

Sitrat mengalami pembuangan satu molekul air dan penambahan satu molekul air lain membentuk isomernya, isositrat Isositrat dioksidasi, mereduksi NAD+ menjadi NADH, kemudian senyawa yang dihasilkan kehilangan satu molekul CO2 membentuk alfa ketoglutarat.

Satu lagi CO2 hilang, dan senyawa yang dihasilkanpun dioksidasi, mereduksi NAD+ menjadi NADH. Molekul yang tersisa kemudian melekat dengan koenzim A melalui ikatan yang tak stabil membentuk suksinil Ko-A.

Koenzim A digantikan oleh gugus fosfat, yang ditransfer ke GDP, membentuk GTP, suatu molekul dengan fungsi yang serupa dengan ATP. Dan dalam beberapa kasus, GTP digunakan untuk menghasilkan ATP Kemudian terbentuklah molekul suksinat yang memiliki struktur simetris. 

Selanjutnya dua hydrogen ditrasnfer ke FAD membentuk FADH2 dan mengoksidasi suksinat FAD merupakan singkatan dari flavin adenin dinukleotida,yang berasal dari ribovlavin, salah satu jenis vit. B. Dari suksinat kemudian menjadi fumarat. 

Selanjutnya fumarat mengalami penambahan satu molekul air, sehingga menyusun ulang ikatan-ikatan dalam substrat membentuk malat. Selanjutnya malat dioksidasi, mereduksi NAD+ menjadi NADH dan membentuk kembali oksaloasetat. Kemudian siklus kembali berulang dengan bergabungnya gugus asetil ke oksaloasetat. 

Dari bagan ini terlihat bahwa huruf berwarna merah mengikuti perjalanan kedua atom karbon dari asetil CoA yang memasuki siklus. Penggunaan huruf merah hanya sampai langkah 5, karena molekul suksinat bersifat simetris, kedua ujungnya tidak dapat dibedakan. Sementara huruf berwarna hijau mengindikasikan kedua karbon yang keluar dari siklus sebagai CO2. 

Perhatikan bahwa atom-atom carbon yang memasuki siklus dari asetil CoA tidak meninggalkan siklus dalam putaran yang sama. Sebagai akibatnya, oksaloasetat yang diregenerasi pada langkah 8 terdiri atas atom-atom carbon yang berbeda pada setiap putaran. 

Bagan ini menunjukan satu siklus asam sitrat dengan satu molekul asetil KoA. Sekarang dapat dihitung jika ada 2 molekul asetil Co-A yang masuk ke siklus asam sitrat maka akan menghasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2.