Mekanisme Perubahan Asam Sitrat Menjadi Isositrat oleh Akonitase di dalam Sklus Krebs By: kelompok 2 Gusti Puteri Nurani Mendrofa Riska Putri Utami Siti Warda Ningsih Sovia Eliza Firdaini Veronica Andriani Pendahuluan Siklus asam sitrat atau yang dikenal juga dengan sebagai siklus krebs atau siklus asam trikarboksilat merupakan lintasan akhir bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein Siklus Krebs terkait dengan segi metabolisme biokimia yang sebenarnya bahan yang masuk berasal dari karbohidrat dapat keluar membentuk lemak, sedangkan bahan yang masuk berasal dari asam amino dapat keluar membentuk karbohidrat. Glukosa, asam lemak dan banyak asam amino akan dimetabolisasi menjadi asetil koA atau intermediet yang ada pada siklus asam sitrat. Asam sitrat Definisi Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus Citrus (jeruk-jerukan). Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebgai penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan. Asam sitrat Definisi Asam sitrat merupakan senyawa intermediet dari asam organik yang berbentuk kristal atau serbuk. Pemecahan karbohidrat dengan cara fermentasi dapat membentuk berbagai macam senyawa salah satunya asam sitrat. Dengan enzim amylase, glukolamilase, atau amiglukosidase, senyaw akarbohidrat akan dipecah menjadi glukosa, dan melalui jalur EMP glukosa akan diubah menjadi asam piruvat. Asam piruvat melalui siklus krebs atau siklus TCA akan diubah menjadi sitrat. Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karbonil COOH yang dapat melepas proton dalam larutan. Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan adalah ion sitrat. Asam sitrat a Stuktur Rumus kimia C6H8O7 Asam 2-hidroksi-1,2,3-propanatrikarboksilat Siklus Krebs Definisi Siklus Krebs merupakan reaksi yang terjadi di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetil, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai kebutuhan energi jaringan. Siklus krebs disebut siklus asam sitrat karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil KoA dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat. Siklus Krebs Fungsi Menghasilkan karbondioksida terbanyak pada jaringan manusia. Menghasilkan sejumlah koenzim tereduksi yang menggerakkan rantai pernapasan untuk produksi ATP. Mengkonversi sejumlah energi serta zat intermidiet yang berlebihan untuk digunakan pada sintesis asam lemak. Menyediakan sebagian bahan keperluan untuk sintesis protein dan asam nukleat. Siklus Krebs Enzim Akonitase Definisi Enzim adalah suatu protein yang mempercepat reaksi kimia yang terjadi pada organisme hidup, sehingga dapat dianggap sebagai biokatalis. Sesuai dengan fungsinya enzim dapat ditemukan disetiap bagian sel. Suatu enzim bekerja spesifik terhadap jenis reaksi. Enzim Akonitase Hipotesis Lock and key Menurut Fisher, reaksi antara enzim dan substrat berlansung jika molekul substrat sesuai dengan pusat aktif enzim atau mempunyai bentuk meruang yang komplementer seperti kunci dan gembok. Asumsi dasar : Struktur enzim sudah tertentu, tidak ada mekanisme perubahan konformasi enzim saat terjadi reaksi. Kesesuaian bentuk meruang antara substrat dengan pusat aktif enzim. Menurut Fisher, reaksi substrat yang mempunyai bentuk meruang yang sesuai dengan aktif enzim akan berikatan membentuk kompleks transisi. Enzim Akonitase Hipotesis Induced-fit Enzim dan sisi aktifnya merupakan struktur yang secara fisik lebih fleksibel daripada hipotesis diatas. Terjadi interaksi dinamis antara enzim dengan substrat. Jika substrat bergabung dengan enzim, akan terjadi perubahan dalam struktur (konfirmasi) sisi aktif enzim sehingga fungsi berlangsung efektif Struktur molekul substrat juaga berubah selama diinduksi sehingga kompleks enzim-substrat lebih berfungsi. Enzim Akonitase Enzim Akonitase Klasifikasi Sterokimia R dan S Streokimia merupakan ilmu yang mempelajari tentang struktur 3 dimensi dari molekul. Perlu diketahui bahwa stereokimia ini sangatlah penting. karena sterokimia merupakan sebuah struktur yang memiliki rumus molekul sama hanya karena susunannya berbeda akan mengakibatkan fungsi yang berbeda pula, hal ini sering terjadi di dunia kesehatan Pada produk hasil sintesis Produk berupa rasemat, yaitu dua produk isomer yang berlawanan strukturnya. Stereokimia adalah studi mengenai molekul – molekul dalam ruang tiga dimensi, yakni bagaimana atom – atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relatif terhadap yang lain. Proyeksi Newman Proyeksi newman dapat digambarkan untuk molekul dengan dua atom karbon atau lebih. Karena pada tiap kali hanya dua atom karbon yang dapat ditunjukkan dalam proyeksi itu, maka lebih dari satu proyeksi newman dapat digambarkan untuk sebuah molekul. Pada proyeksi ruang newman terdapat dua buah atom karbon yang bertetangga sebagai pusat perhatian. Sedangkan molekul yang akan digambarkan diamati dari sisi depan atau sisi belakang. Atom karbon yang terletak didepan pengamat digambarkan sebagai bulatan ,dan pada bulatan tersebut haruslah digambar tangan-tangannya sesuai dengan kaidah sp3. Reaksi Eliminasi, Adisi dan Isomerisasi Reaksi eliminasi adalah perubahan ikatan tunggal menjadi ikatan rangkap. Reaksi eliminasi akan terjadi apabila suatu alkil halide atau alkohol direaksikan dengan suatu basa. Dalam reaksi eliminasi sebuah molekul akan kehilangan atom-atom atau ion-ion dari strukturnya. Reaksi eliminasi disebut juga reaksi dehidrogenasi(pada RX) dan dehidrasi (pada alkohol). Reaksi adisi adalah reaksi penambahan satu gugus kepada atom karbon yang mempunyai ikatan rangkap. Atau reaksi adisi yaitu reaksi perubahan ikatan rangkap menjadi iakatan tunggal. Dan reaksi yang adisi yang terjadi pada perubahan asam sitrat menjadi isomernya yaitu isositrat adalah reaksi adisi H2O dengan katalis asam. Isomer adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul yang sama tetapi mempunyai struktur atau konfigurasi yang berbeda. Struktur berkaitan dengan cara atom saling berikatan,sedangkan konfigurasi berkaitan dengan susunan ruang atomatom dalam molekul. Reaksi isomerisasi pada reaksi ini termasuk kedalam isomer geometrik. MEKANISME PERUBAHAN SITRAT MENJADI ISOSITRAT OLEH AKONITASE DI DALAM SIKLUS KREBS Tahap awal yaitu pembentukan asam sitrat, dimana enzim sitrat sintase mengkatalisis reaksi kondensasi antara asetil koenzim–A dengan oksaloasetat menghasilkan sitrat. Reaksi ini merupakan suatu reaksi kondensasi aldol antara gugus metil dari asetil koenzim–A dan gugus karbonil dari oksaloasetat dimana terjadi hidrolisis ikatan tioester dan pembentukan senyawa koenzim–A bebas. Reaksi ini adalah suatu hidrolisis eksergonik yang menghasilkan energi dan merupakan reaksi pendorong pertama untuk daur krebs. Laju reaksi ditentukan oleh jumlah asetil koenzim–A yang tersedia, oksaloasetat dan kadar suksinil koenzim–A yang merupakan zat penghambat saing ( inhibitor kompetitif ) dan sitrat sintase. MEKANISME PERUBAHAN SITRAT MENJADI ISOSITRAT OLEH AKONITASE DI DALAM SIKLUS KREBS Pengubahan sitrat menjadi isositrat dikatalisis dengan bantuan enzim akonitase dan berdasarkan pada jenis reaksi yang dikatalisisnya enzim akonitase ini termasuk ke dalam kelas isomerase. Proses perubahan asam sitrat menjadi asam isositrat merupakan reaksi dapat balik dan reaksi perubahan sitrat menjadi isositrat ini berlangsung di dalam siklus krebs. Dalam penggunaan enzim akonitase, maka dia membutuhkan kofaktor Fe (II) dan tiol seperti sistein atau glutation agar enzim tersebut aktif. Dalam proses ini suatu senyawa sitrat simetris diubah menjadi isositrat yang kiral. Pengaktifan dari akonitase dan reaksinya dengan asam sitrat membentuk cis-akonitat Reaksi Pembentukan Cis-akonitat dari Sitrat Sitrat memiliki 2 pasang hidrogen, dimana satu pasang terdapat pada lengan pro-R dan satu pasang lagi pada lengan pro-S. Enzim akonitase mempunyai sepasang elektron bebas, dan elektron bebas tersebut menyerang substrat. Elektron bebas tersebut menyerang salah satu hidrogen pro-R yaitu terletak pada lengan pro-R dari asam sitrat. Setelah elektron bebas tadi menyerang salah satu lengan pro-R maka akan melepaskan satu gugus hidroksil (OH-) dan akan membentuk suatu ikatan rangkap yaitu cis-akonitat. Akonitase melepaskan hidrogen dengan menggunakan eliminasi anti. Reaksi pengambilan OH- dan H+ dari medium yang ditambahkan pada cis-akonitat serta reaksi pembentukan iso sitrat Pada reaksi ini memiliki dua tahapan untuk terbentuk senyawa isositrat. Dimana pada tahap peratama adalah pada senyawa cis-Akonitase akan mengalami reaksi adisi air (hidrasi) yang akan menyerang pada C-2 dan H+ akan menyerang C-3 sehingga ikatan rangkap akan berubah menjadi ikatan tunggal. Mula-mula pada reaksi adisi proton akan masuk kedalam ikatan rangkap dan akan membentuk kompleks ∏,kemudian berubah menjadi kompleks σ atau intermediet ion karbonium. Selanjutnya, adisi molekul air yang disertai keluarnya ion H+ akan menghasilkan alkohol. Pada reaksi tersebut enzim yang bekerja ialah akonitase. Enzim akonitase akan mengkatalis perubahan balik sitrat menjadi isositrat,melalui pembentukan senyawa antara asam cis-akonitat yang biasanya terdisosiasi dari sisi aktif enzim. Akonitase mengkatalisa dengan penambahan H2O pada ikatan rangkap pada cis-akonitat yang terikat oleh enzim. Akonitase adalah enzim yang sedikit kompleks.
