Semua materi yang ada di planet ini mengalami siklusnya masing-masing. Termasuk sel yang ada di tubuh makhluk hidup. Sel harus bermetabolisme agar bisa mengubah sumber tenaga menjadi energi.
Siklus yang terjadi pada sel ini dalam dunia biologi dikenal dengan istilah siklus krebs.
Hasil akhir dari siklus ini adalah energi. Sedangkan sel yang berfungsi sebagai unit terkecil dalam organisme mendapatkan energi dari proses yang berbeda.
Meskipun dipelajari dalam ilmu biologi, tapi siklus ini banyak menggunakan bantuan ilmu kimia juga.
Pengertian Siklus Krebs
Proses berulang yang terjadi pada sel ini pertama kali ditemukan oleh ahli bidang biokimia Jerman yaitu Hans Adolf Krebs.
Namanya pun diambil dari nama belakang sang penemu sebagai bentuk penghormatan. Penemuannya ini sangat berharga dalam dunia biokimia modern.
Siklus krebs adalah serangkaian proses reaksi kimia di sel hidup untuk bisa menghasilkan energi. Sumber energi untuk siklus ini berasal dari senyawa asetil ko-A. Senyawa ini didapatkan dari proses glikolisis asam piruvat.
Mengenal Sel
Setiap organisme terdiri dari sel dalam tubuhnya. Sel merupakan satuan unit paling kecil dalam makhluk hidup. Secara umum, sel dalam tubuh makhluk hidup memiliki 3 prinsip berikut ini:
- Semua organisme yang hidup di bumi ini tersusun atas 1 sel atau lebih. Semakin banyak susunan selnya maka bisa dikatakan sebagai organisme kompleks. Sedangkan organisme bersel tunggal juga banyak dan punya sifat mikroskopis (tidak terlihat oleh mata manusia).
- Sel merupakan unit dasar dari struktur pada organisme.
- Sel berkembang dari proses penggandaan atau duplikasi dari sel yang sudah ada sebelumnya.
Pada sel masih banyak bagian lain yang jauh lebih kecil ukurannya. Seperti mitokondria, sitoplasma, membran sel, dan nukleus atau inti sel. Ternyata sel antara kelompok tumbuhan dan hewan berbeda. Perbedaan ini bisa diamati melalui mikroskop elektron.
Sel inilah yang kemudian menjadi tempat terjadinya siklus krebs. Siklus yang bisa digambarkan sebagai proses pembakaran sehingga menghasilkan energi. Kemudian energi dari dalam sel ini akan disalurkan untuk berbagai keperluan organ tubuh.
Manusia dan hewan merupakan organisme yang kompleks. Di dalam tubuh hewan dan manusia ada jutaan sel yang saling terhubung. Sel ini berperan penting dalam kehidupan. Begitu juga pada tumbuhan. Sel sangat berperan bagi kelangsungan hidup dan proses fotosintesis.
Mengenal Sumber Energi Sel
Sebelum membahas lebih jauh mengenai siklus ini, Anda harus paham dulu bagaimana sel mendapatkan sumber energinya. Energi yang dibutuhkan makhluk hidup untuk beraktivitas didapatkan dari proses katabolisme.
Katabolisme adalah proses pemecahan senyawa glukosa di dalam sel. Proses pembentukan sumber energi ini secara sederhana bisa dijelaskan dalam poin berikut:
- Glukosa yang masuk ke dalam tubuh akan mengalami glikolisis dalam sel.
- Proses glikolisis ini akan menghasilkan produk berupa asam piruvat.
- Jika kondisi sel minim oksigen, maka asam piruvat akan diubah menjadi alkohol atau asam laktat lewat respirasi anaerob.
- Sedangkan pada kondisi kaya oksigen, asam piruvat akan diubah menjadi energi, karbondioksida, dan air lewat proses respirasi aerob.
Tahapan Siklus
katadata.co.id
Ada 2 tahapan penting dalam siklus sel ini. Tahapannya terdiri dari proses dekarboksilasi oksidatif dan siklus ini. Rincian masing-masing tahapannya dijelaskan dalam poin di bawah ini:
1. Tahap Dekarboksilasi Oksidatif
Pada tahap ini, asam piruvat yang sudah didapatkan oleh sel hidup akan diubah ke senyawa asetil ko-A. Tahapan ini bisa berjalan jika ada reaksi dikatalis dengan bantuan kompleks enzim. Nama enzim tersebut adalah piruvat dehidrogenase.
Lokasi tempat enzim muncul ada di bagian sel yang bernama mitokondria. Selain itu, enzim ini juga ada pada bagian sitoplasma sel prokariotik, dan eukariotik. Proses dekarboksilasi oksidatif ini punya alur tetap yaitu:
- Pertama gugus karboksilat atau -COO akan lepas dari asam piruvat dan berubah menjadi CO2.
- Sisa atom yang masih ada pada asam piruvat akan berubah menjadi senyawa kimia CH3COO.
- Kelebihan molekul dari tahap ini akan ditransfer menjadi NAD+.
- Hasilnya adalah NADH.
- Molekul pada 2 atom karbon yang terbentuk kemudian bisa berubah menjadi asetat.
- Asetat kemudian akan diikat dengan koenzim-A dan tercipta asetil koenzim-A atau biasa juga disebut asetil ko-A.
2. Siklus Krebs
Saat sel sudah menghasilkan asetil ko-A, maka proses siklus krebs-nya bisa dimulai. Pada tahapan ini, sel akan mengalami:
- Senyawa asetil ko-A akan membentuk ikatan dengan oksaloasetat. Hasil proses ini adalah sitrat. Reaksi ini bisa terjadi jika ada bantuan enzim katalisator yaitu sitrat sintase.
- Kemudian sitrat akan diubah lagi menjadi alfa-ketoglutarat. Pada proses ini sel membutuhkan bantuan enzim bernama isositrat dehidrogenase.
- Hasil reaksi ini adalah pelepasan CO2 dan juga NADH.
- Senyawa alfa ketoglutarat kemudian akan berubah jadi senyawa suksinil ko-A dengan bantuan enzim bernama alfa ketoglutarat dehidrogenase.
- Hasil reaksi di atas adalah CO2 dan NADH.
- Suksinil yang dihasilkan akan diubah menjadi suksinat. Proses ini dibantu enzim suksinil ko-A sintetase.
- Proses ini akan menghasilkan produk berupa GTP.
- GTP akan diubah menjadi senyawa ATP.
- Produk suksinat yang tadi dihasilkan kemudian akan diubah jadi senyawa fumarate. Proses ini dibantu dengan enzim suksinat dehidrogenase. Hasil akhirnya adalah FADH2.
- Fumarate kemudian akan diubah menjadi malat. Proses ini dibantu enzim fumarase.
- Malat setelah itu akan diubah lagi menjadi oksaloasetat. Prosesnya dibantu enzim malat dehidrogenase.
- Hasil proses tersebut adalah NADH.
Hasil Akhir Siklus Krebs
Setelah proses dilalui dengan baik oleh sel, maka 1 molekul senyawa asetil ko-A akan menghasilkan produk berupa:
- ATP 1 molekul
- NADH 3 molekul
- FADH2 1 molekul
- CO2 2 molekul
Fungsi
Siklus yang mengubah senyawa menjadi energi ini sebenarnya punya banyak manfaat. Siklus ini sangat diperlukan oleh makhluk hidup. Manfaatnya antara lain:
- Memproduksi koenzim tereduksi yang bisa menggerakkan rantai pernapasan. Tujuannya agar produksi ATP bisa berjalan.
- Memproduksi CO2 yang paling besar di tubuh manusia.
- Memproduksi sebagian senyawa yang dibutuhkan untuk proses sintesis protein dan juga asam nukleat.
- Mengubah beberapa kelebihan zat energi dan intermediet dalam proses pembentukan asam lemak.
- Secara langsung ataupun tidak langsung mengendalikan sistem enzim.
Siklus pada Sel Kanker
Bagi manusia yang terkena kanker, sel kanker akan bertindak unik dibandingkan sel normal dalam tubuh. Ternyata sel kanker juga melakukan siklus ini untuk menghasilkan energi.
Tapi sel kanker memiliki mekanisme siklus sendiri yaitu:
- Sel kanker menyerap lebih banyak glukosa dibandingkan sel normal.
- Meskipun sel mengkonsumsi banyak gula, tapi ternyata hanya sedikit yang diubah menjadi senyawa asam laktat.
- Siklus ini masih berjalan karena bantuan dari glutamin.
- Pada sel kanker glutamin berubah menjadi glutamat dan terakhir menjadi a- ketoglutarat.
Siklus pembentukan energi dalam sel ini terjadi terus menerus dalam tubuh organisme. Energi yang dihasilkan bisa membantu organisme mendapatkan tenaga untuk beraktivitas.
Glukosa mampu menjadi bahan bakar bagi sel di tubuh Anda. Tapi asupannya tak bisa berlebihan.
