CAMPBELL-REECE : Siklus Asam Sitrat Menyelesaikan Oksidasi Molekul Organik Yang Menghasilkan Energi

Pada peristiwa Glikolisis, kurang dari seperempat energi kimia dalam glukosa dilepaskan dan sebagian besar dari energi kimia tersebut terdapat dalam dua molekul piruvat. Jika ada oksigen molekular maka piruvat akan memasuki mitokondria (pada sel eukariot), ketika enzim-enzim dari siklus asam sitrat menyelesaikan oksidasi glukosa. Pada sel prokariot, proses ini terjadi di sitosol.

Saat piruvat memasuki mitokondria melalui transpor aktif, hal pertama yang terjadi adalah piruvat diubah menjadi senyawa asetil koenzim A atau asetil CoA. Peristiwa ini merupakan persambungan antara glikolisis dan siklus asam sitrat yang diselesaikan oleh suatu kompleks multi enzim yang mengkatalis tiga reaksi, yaitu :

1. Gugus karboksil (-COO) piruvat yang telah dioksidasi sepenuhnya sehingga hanya memiliki sedikit energi kimia akan disingkirkan dan dilepaskan dalam bentuk karbon dioksida (CO2).
2. Fragmen berkarbon dua yang tersisa akan dioksidasi dan membentuk senyawa yang dinamakan asetat (bentuk terionisasi dari asam asetat). Suatu enzim akan mentransfer elektron-elektron yang terekstraksi ke NAD+ dan menyimpan energi dalam bentuk NADH.
3. Koenzim A (CoA), suatu senyawa yang mengandung sulfur dari vitamin B dilekatkan ke asetat oleh suatu ikatan yang tidak stabil yang membuat gugus asetat (asetat yang melekat) menjadi sangat reaktif. Karena sifat kimia gugus CoA, produk penyimpanan kimiawi ini yaitu asetil CoA memiliki energi potensial yang tinggi. Dengan kata lain reaksi asetil CoA yang menghasilkan produk-produk yang berenergi lebih rendah sangat eksergonik. Molekul tersebut kini siap memasuki gugus asetilnya ke dalam siklus asam sitrat untuk dioksidasi lebih lanjut.

Siklus asam sitrat disebut juga siklus asam trikarboksilat atau siklus krebs. Siklus ini berfungsi seperti tungku metabolik yang merangkum masukan dan keluaran ketika piruvat diubah menjadi tiga molekul karbon dioksida (termasuk karbon dioksida yang dilepaskan ketika pengubahan piruvat menjadi asetil CoA). Siklus ini menghasilkan satu ATP tiap putaran melalui fosforilasi tingkat subtrat.

Sebagian besar energi kimia pada reaksi asam sitrat ditransfer ke NAD+ dan koenzim FAD dalam reaksi redoks. Koenzim akan tereduksi, NADH dan FADH2 akan mengulang-alikkan muatannya yang berupa elektron berenergi tinggi ke rantai transpor elektron. Langkah reaksi asam sitrat dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Untuk setiap gugus asetil yang memasuki siklus asam sitrat 3 NAD+ akan direduksi menjadi NADH, selain itu FAD akan menerima dua proton dan dua elektron menbentuk FADH2. Pada banyak jaringan hewan langkah kelima pada siklus asam sitrat akan menghasilkan guanosin trifosfat (GTP). GTP merupakan molekul yang serupa dengan ATP dalam struktur dan fungsi selulernya. GTP dapat digunakan untuk membentuk ATP atau langsung digunakan untuk memberikan tenaga bagi kerja dalam sel. Hasil keluaran pada langkah kelima pada siklus asam sitrat menunjukkan satu-satunya ATP yang dihasilkan langsung pada siklus ini.

Sebagian besar ATP yang dihasilkan pada respirasi terbentuk dalam fosforilasi oksidatif ketika NADH dan FADH2 yang diproduksi dalam siklus asam sitrat meneruskan elektron-elektronnya ke rantai transpor elektron. NADH dan FADH2 mampu menyuplai energi yang dibutuhkan untuk fosforilasi ADP menjadi ATP.