Peranan amfibolik anggota siklus asam sitrat

BAB 1
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Siklus asam sitrat atau yang disebut juga dengan siklus asam trikarboksilat (tricarboxylic acid cycle = TCA cycle) atau siklus krebs, berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein.
Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil KoA, dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari bahan bakar jaringan, dalam bentuk ATP. Residu asetil ini berada dalam bentuk asetil-KoA (CH3-CO~KoA, asetat aktif), suatu ester koenzim A. Ko-A mengandung vitamin asam pantotenat.
Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.
Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekuivalen pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tepat sejumlah besar ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.
Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria, baik dalam bentuk bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi, yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.
1.2 Tujuan Makalah
1. Untuk mengetahui proses berlangsungnya siklus asam sitrat.
2. Untuk mengetahui fungsi utama siklus asam sitrat.
3. Untuk mengetahui faktor penghambat siklus asam sitrat.
1.3 Rumusan Masalah
1. Bagaimana tahapan-tahapan terjadinya siklus asam sitrat?
2. Apa saja fungsi utama dari siklus asam sitrat?
3. Apa faktor penghambat siklus asam sitrat?

BAB 2
PEMBAHASAN
2.1 Tahapan Siklus Asam Sitrat
 Tahap 1 Sitrat sintase
Asetil KoA + oksaloasetat + H2O sitrat + KoA-SH. Merupakan reaksi kondensasi aldol yang disertai hidrolisis dan berjalan searah
 Tahap 2
Sitrat diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase yang mengandung Fe++ caranya: mula-mula terjadi dehidrasi menjadi cis-akonitat (yang tetap terikat enzim) kemudian terjadi rehidrasi menjadi isositrat
 Tahap 3
Isositrat dioksidasi menjadi oksalosuksinat (terikat enzim) oleh isositrat dehidrogenase yang memerlukan NAD+. Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh enzim yang sama menjadi α-ketoglutarat. Enzim ini memerlukan Mn++ atau Mg++
• Ada 3 jenis isozim isositrat dehidrogenase :
- satu jenis isozim menggunakan NAD+ isozim ini hanya ditemukan di dalam mitokondria NADH + H+ yang terbentuk akan diteruskan dalam rantai respirasi
- dua jenis isozim yang lain menggunakan NADP+ dan ditemukan dalam mitokondria dan sitosol
 Tahap 4
Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat (caranya seperti pada dekarboksilasi oksidatif piruvat) menjadi suksinil KoA oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks. Enzim ini memerlukan kofaktor seperti: TPP, Lipoat, NAD+, FAD dan KoA-SH. Reaksi ini secara fisiologis berjalan searah. Reaksi ini dapat dihambat oleh arsenit mengakibatkan akumulasi atau penumpukan α-ketoglutarat.
 Tahap 5 Suksinat thikonase
Suksinil KoA Suksinat. Reaksi ini memerlukan ADP atau GDP yang dengan Pi akan membentuk ATP atau GTP. Juga memerlukan Mg++. Reaksi ini merupakan satu-satunya dalam siklus asam sitrat yang membentuk senyawa fosfat berenergi tinggi pada tingkat substrat. Pada jaringan dimana glukoneogenesis terjadi (hati dan ginjal) terdapat 2 jenis isozim suksinat thiokonase, satu jenis spesifik GDP, satu jenis untuk ADP. Pada jaringan nonglukoneogenik hanya ada isozim yang menggunakan ADP
 Tahap 6 Suksinat dehidrogenase
Suksinat + FAD Fumarat + FADH2. Reaksi ini tidak lewat NAD, dihambat oleh malonat
 Tahap 7 Fumarase
Fumarat + H2O L-Malat
 Tahap 8 Malat dehidrogenase
L-Malat + NAD+ Oksaloasetat + NADH + H+. Reaksi ini membentuk kembali oksaloasetat
Jadi semua tahapan siklus asam sitrat menghasilkan reaksi total :
Asetil KoA + 3NAD+ + FAD + ADP (atau GDP) + Pi + H2O 2CO2 + KoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + ATP (atau GTP) atau dengan gambar seperti di bawah ini:

Penjelasan:
1. Reaksi Dehidroginase, menggunakan NAD+ 3 ATP, yang menggunakan FAD (tidak lewat NAD+) 2 ATP
2. Suksinat thikonase : 1 ATP atau 1 GTP
3. Reaksi yang menghasilkan CO2 (dekarboksilasi oksidatif): reaksi yang dikatalisis oleh isositrat dehidrogenase dan α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks
4. Vitamin B yang berperan pada siklus asam sitrat sebagai bentuk koenzimnya: Thiamin TPP, Niacin NAD, Riboflavin FAD, Asam pantotenat KoA
Jumlah energi yang terbentuk dari Siklus Asam Sitrat:
1. Oksidasi 1 mol asetil KoA lewat siklus asam sitrat menghasilkan :
- 3 mol (NADH + H+) yang akan masuk rantai respirasi menghasilkan 3 x 3 mol ATP = 9 mol ATP
- 1 mol FADH2 yang akan masuk rantai respirasi menghasilkan 2 mol ATP
- Enzim suksinat thiokinase menghasilkan 1 mol ATP ( atau GTP )
2. Jadi dari 1 mol asetil KoA dihasilkan 12 mol senyawa fosfat berenergi tinggi
2.2 Fungsi Utama Siklus Asam Sitrat
1. Oksidasi asetil KoA menjadi CO2, H2O dan energy (1 mol asetil KoA menghasilkan 12 mol ATP oleh karena daur ini banyak melepas H+ dan elektron yg akan masuk rantai respirasi)
2. Anggota siklus asam sitrat bersifat amfibolik, artinya: dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi energi, atau disintesis menjadi senyawa lain.
Dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi energi, contohnya:
- katabolisme asam amino anggota siklus asam sitrat energi
- oksidasi beta asam lemak asetil KoA
- anggota siklus krebs energi
- oksidasi glukosa piruvat asetil KoA anggota siklus krebs energi
Dapat disintesis menjadi senyawa lain, misalnya menjadi :
- glukosa (melalui glukoneogenesis)
- asam amino tertentu
- asam lemak (lipogenesis)
2.3 Faktor penghambat Siklus Asam Sitrat
Fluoroasetat, dengan KoA-SH membentuk fluoroasetil-KoA. Fluoroasetil-KoA berkondensasi dengan oksaloasetat membentuk fluorositrat (dikatalisis oleh sitrat sintase). Fluorositrat menghambat akonitase terjadi akumulasi sitrat. Fluoroasetat didapatkan misalnya pada pestisida
• Malonat : menghambat suksinat dehidrogenase
• Arsenit : menghambat α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks

BAB 3
KESIMPULAN DAN SARAN
3.1 Kesimpulan
1. Siklus asam sitrat merupakan lintasan akhir bagi oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Siklus ini mengkatalisasikan kombinasi metabolit utamya asetil ko-A dengan oksaloasetat untuk membentuk sitrat. Melalui serangkaian reaksi dehidroginase dan dekarboksilasi, sitrat akan teruarai dengan melepaskan unsur-unsur ekuivalen pereduksi serta 2CO2 dan kembali menghasilkan kembali oksaloasetat.
2. Siklus asam sitrat bersifat amfibolik karena memiliki peranan metabolik lainnya disamping oksidasi. Siklus ini mengambil bagian dalam proses glukoneogenesis, transminasi, deaminasi dan sintesis asam lemak.
3. Fluoroasetat merupakan faktor penghambat dari siklus asam sitrat.

3.2 Saran
Seharusnya kita lebih banyak lagi mempelajari tentang siklus asam sitrat, agar kita bisa tahu lebih banyak lagi tentang teori-teori siklus asam sitrat ini.