Seperti makhluk hidup lain, sel perlu melakukan metabolisme untuk menghasilkan tenaga, salah satunya adalah melalui pernafasan. Pernafasan sel boleh bersifat aerobik, yang bermaksud ia melibatkan pemecahan substrat sepenuhnya dengan adanya oksigen. Pernafasan aerobik berlaku di mitokondria sel dan menghasilkan lebih banyak tenaga. Salah satu peringkat dalam pernafasan aerobik adalah kitaran krebs. Kitaran krebs ditemui oleh doktor dan ahli biokimia Jerman, Hans Adolf Krebs.
Kitaran Krebs adalah rangkaian tindak balas kimia yang berlaku pada sel hidup untuk menghasilkan tenaga dari asetil co-A, yang merupakan perubahan dari asid piruvik yang dihasilkan dari glikolisis. Tahap respirasi aerobik bermula dari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, kitaran krebs, dan pemindahan elektron.
Dalam artikel ini, kita akan membincangkan proses yang berlaku dalam kitaran krebs.
Sebilangan besar tenaga yang diperlukan oleh makhluk hidup berasal dari katabolisme atau pemecahan glukosa yang berlaku dalam sel. Pada mulanya, glukosa akan menjalani proses glikolisis yang akan mengubahnya menjadi asid piruvik. Sekiranya tidak ada oksigen, asid piruvik akan diproses melalui respirasi anaerob untuk menjadi asid laktik atau alkohol. Tetapi jika ada oksigen, asid piruvik akan diproses melalui respirasi aerobik untuk diproses menjadi tenaga, air dan karbon dioksida.
(Baca juga: Faktor-faktor yang Mempengaruhi Evolusi)
Dalam kitaran krebs, terdapat dua peringkat penting, iaitu dekarboksilasi oksidatif dan kitaran krebs . Dekarboksilasi oksidatif merujuk kepada langkah penukaran asid piruvik kepada asetil co-A. Selanjutnya, asetil co-A akan dibawa ke matriks mitokondria untuk menjalani kitaran krebs.
Dekarboksilasi oksidatif
Pada tahap dekarboksilasi oksidatif, asid piruvik dari glikolisis akan diubah menjadi asetil co-A. Tahap ini dilakukan melalui beberapa reaksi yang dikatalisis oleh kompleks enzim yang disebut piruvat dehydrogenase. Enzim ini terdapat di mitokondria sel eukariotik dan sitoplasma sel prokariotik.
Dekarboksilasi oksidatif bermula dengan pembebasan kumpulan karboksilik (-COO) dari asid piruvik menjadi CO 2 . Kemudian, baki dua atom asid piruvik dalam bentuk CH 3 COO - akan memindahkan lebihan elektron untuk menjadi molekul NAD + untuk membentuk NADH. Molekul dua atom karbon akan berubah menjadi asetat. Akhirnya, koenzim-A atau co-A akan terikat kepada asetat untuk membentuk asetil koenzim-A atau asetil co-A.
Kitaran Krebs
Molekul asetil co-A kemudian memasuki kitaran krebs untuk menghasilkan ATP, NADH, FADH 2 , dan CO 2 . Tahap-tahap dalam proses ini akan membentuk sebuah bulatan sehingga disebut suatu kitaran.
Kitaran ini bermula dengan asetil co-A mengikat oksaloasetat untuk membentuk sitrat. Tindak balas ini dikatalisis oleh enzim sitrat sintase. Kemudian, sitrat akan ditukar menjadi isositrat oleh enzim akonitase. Isositrat diproses menjadi alpha-ketoglutarate oleh enzim isositrat dehidrogenase. Tindak balas ini membebaskan CO 2 dan menghasilkan NADH.
Selanjutnya, alpha-ketoglutarate atau a-ketoglutarate diubah menjadi suksinil co-A oleh enzim alpha ketoglutarate dehydrogenase. Tindak balas ini juga membebaskan CO 2 dan menghasilkan NADH. Succinyl co-A kemudian diproses menjadi succinate oleh enzim suksinil co-A synthetase. Proses ini menghasilkan GTP yang kemudiannya dapat diubah menjadi ATP.
Selepas itu, suksinat dari proses sebelumnya diubah menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase dan menghasilkan FADH 2 . Fumarate akan ditukar menjadi malate oleh enzim fumarase. Malate kemudian diproses menjadi oksaloasetat oleh enzim malate dehydrogenase. Proses ini menghasilkan NADH.
Satu molekul asetil co-A yang diproses dalam kitaran krebs dapat menghasilkan 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH 2 , dan 2 CO 2 . Kerana satu molekul glukosa dapat dipecah menjadi dua asetil co-A, satu molekul glukosa dapat menghasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH 2 , dan 4 CO 2 melalui kitaran krebs. Molekul NADH dan FADH 2 kemudian akan memasuki proses pemindahan elektron untuk menghasilkan ATP.
