Metabolism loves to convert energy: Krebs Cycle

Perjalanan berlanjut di mitokondria pada bagian jalur yang dinamakan sebagai proses dekarboksilasi oksidatif. Jalur ini dipahami dari namanya…. Yaitu adanya pembuangan satu atom karbon dan terjadi oksidasi lebih lanjut. Senyawa berkarbon tiga yaitu piruvat dibuang satu karbon yaitu karbon dioksida, dan ditransfer elektronnya ke NAD+, dan ditambahkan gugus tambahan koenzim A untuk memudahkan proses katalisasi enzim pada bagian berikut. Senyawa piruvat akan diubah menjadi senyawa asetil-KoA. Penempelan KoA membuat senyawa lebih reaktif karena energi tersebut diperoleh dari sisa transfer elektron.

Bapak Asetil-KoA akan memulai perjalanan pada bagian berikut yang terkenal sebagai vampire elektron karena elektron dari asetil-KoA akan dibabat sampai habis, alias dioksidasi sampai titik penghabisan. Namun, sebelum itu asetil-KoA akan memasuki apa yang dinamakan sebagai siklus mesin pembabat elektron, yaitu siklus asam sitrat atau siklus Krebs. Tadi, glikolisis dan dekarboksilasi oksidatif cuman pemanasan biar molekulnya di buat sedemikian rupa supaya bisa dibabat habis elektronnya. Nah, mulai seru nih. THE BATTLE OF EXTRACTING ELECTRON BEGINS!! Simak langkah-langkah berikut ya….

1. Asetil-KoA yang sangat reaktif akhirnya akan bergabung dengan senyawa berkarbon empat yang bernama oksaloasetat. Senyawa oksaloasetat adalah senyawa asetat yang memiliki gugus oksalat. Penggabungan oksaloasetat dibantu dengan enzim sitrat sintase dengan energi dari pelepasan gugus koenzim A. Hasil produk ini adalah senyawa sitrat yang berkarbon enam.

2. Senyawa sitrat dibuat isomerase menjadi senyawa isositrat untuk mempermudah ekstraksi elektron dengan menambahkan jumlah atom kiral karbon oleh enzim asonitase.

3. Nah, pada proses ini dilakukan oksidasi dimana elektron ditransfer ke molekul carrier NAD+ oleh enzim isositrat dehidrogenase. Kondisi untuk melakukan oksidasi pada karbon ketiga pasti harus disertai dengan pembuangan satu karbon karena tidak adanya cukup elektron untuk melakukan ikatan kovalen antar karbon. Pembuangan karbon tersebut terjadi dalam bentuk gas karbon dioksida. Senyawa hasil dari proses ini adalah senyawa alfa-ketoglutarat.

4. Senyawa alpha-ketoglutarat masih rentan untuk dihajar dengan oksidasi. Teng Teng! Ronde dua oksidasi. Kali ini oksidasi terjadi pada karbon kedua dimana hasil ekstraksi elektron yang ditransfer ke NAD+ menjadi NADH harus melepaskan karbon dioksida sebagaimana alasan tadinya. Proses oksidasi ini menyisakan sedikit energi untuk menambalkan gugus koenzim. Hasil senyawa pada saat ini adalah suksinil-KoA yang dikatalis oleh enzim alpha-ketoglutarat dehidrogenase.

5. Suksinil-KoA tidak bisa dioksidasi secara langsung karena gugus Koenzim A akan melepaskan diri dari senyawa tersebut. Pelepasan ikatan gugus tersebut menghasilkan energi untuk memfosforilasi GDP menjadi GTP. GDP (Guanosin difosfat) adalah teman dekatnya ADP. Proses ini dikatalis oleh enzim suksinil-KoA sintetase dan menghasilkan senyawa suksinat.

6. Suksinat lebih lanjut dioksidasi pada karbon kedua dan ketiga sehingga menghasilkan ikatan rangkap. Energi yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan sebelumnya yang berujung pada penggunaan FAD+ daripada NAD+. FAD+ adalah molekul elektron carrier yang memiliki potensial redoks yang lebih tinggi dibandingkan dengan NAD+. Nah, teman-teman, senyawa yang dihasilkan adalah senyawa fumarat yang dikatalis olleh enzim suksinat dehidrogenase.

7. Untuk melakukan proses ekstraksi elektron yang terakhir, perlu penambahan air pada karbon kedua oleh enzim fumarase yang menghasilkan molekul malat.

8. Ekstraksi elektron terjadi pada karbon kedua yang menggunakan NAD+ sebagai molekul carrier elektron. Senyawa yang dihasilkan pada akhirnya adalah kembali oksaloasetat yang berkarbon keempat untuk siap digunakan lagi pada siklus Krebs berikutnya.

Hayoooo, bingung teman-teman?? Baca pelan2 lagi… kalau enggak boleh liat gambar atau youtube. Ingat, tips and trik untuk bisa mengetahui semua ini tanpa miss the detail adalah dengan menghafal dengan paham, bukan hafal mati. Gunakan pertanyaan why and how untuk benar-benar paham akan proses nya. Yang penting adalah apa yang dibutuhkan dan dihasilkan dalam siklus Krebs ini. Siklus Krebs ini berlangsung dua kali ya.. karena satu molekul glukosa menghasilkan dua molekul piruvat yang akan melewati dua kali siklus Krebs. Siklus ini membutuhkan dua molekul GDP, dua molekul air, dua molekul FAD+ dan enam molekul NAD+. Siklus ini menghasilkan empat molekul karbon dioksida, enam molekul NADH, dua molekul FADH2, dan dua molekul GTP.

Hmmmm, sekarang yang menjadi pertanyaan terbesar adalah kemana semua elektron yang dibawa oleh NADH dan FADH2 akan pergi?? Apa akan dibuang saja?? Wah, ternyata sel juga tau kalau NADH dan FADH2 bukanlah senyawa di alam semesta ini yang paling tinggi potensial redoksnya. Molekul yang paling tinggi potensial redoksnya di alam semesta adalah molekul oksigen. Sehingga, bisa dilakukan lagi sekali lagi…. Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke oksigen tuk menghasilkan energi tambahan melalui suatu cara yang sangat kompleks. Lagi-lagi kita tidak boleh langsung bummm!! dari molekul NADH dan FADH2 langsung ke oksigen karena tidak efisien sehingga perlu beberapa langkah di antaranya. Langkah-langkah ini lah teman-teman sekalian yang dinamakan sebagai rantai transport elektron. Kalau tadi glikolisis di sitoplasma sel eukariot, dekarboksilasi oksidatif dan siklus Krebs di matriks mitokondria, maka rantai transport elektron berada di membran internal dari mitokondria. Itulah alasan kenapa membran dalam mitokondria sangat berlipat, karena untuk menyediakan banyak tempat untuk rantai transport elektron.

Bersambung...

Referensi:

Campbell, Neil A and Jane B Reece. Biology. 9th ed. San Francisco: Pearson, Benjamin Cummings, 2012. Print.

Madigan, Michael T and Thomas D Brock. Brock Biology Of Microorganisms. Boston [Mass.]: Benjamin Cummings, 2012. Print.

Voet, Donald, Judith G Voet, and Charlotte W Pratt. Fundamentals Of Biochemistry. New York: Wiley, 1999. Print.

Freeman, Scott. Biological Science. San Francisco: Pearson/Benjamin Cummings, 2008. Print.