tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
RESPIRASI TUMBUHAN
1. Pengertian Respirasi Dan Macam Respirasi
Pengertian Respirasi
gambar 1. respirasi dan fotosintesis
Respirasi adalah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber
energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Respirasi bisa juga diartikan
sebagai reaksi oksidasi senyawa organik untuk menghasilkan energi. Energi ini digunakan
untuk aktivitas sel dan kehidupan tumbuhan seperti sintesis (anabolisme), gerak,
pertumbuhan, perkembangan. Energi kimia yang dihasilkan dari proses respirasi adealah
energi kimia dalam bentuk ATP atu senyawa berenergi tinggi lainnya (NADH dan FADH).
Respirasi juga menghasilkan karbondioksida yang berperan pada keseimbangan karbon di
alam.
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
Respirasi pada tumbuhan berlangsung siang dan malam karena cahaya bukan
merupakan syarat. Jadi proses respirasi selalu berlangsung sepanjang waktu selama
tumbuhan hidup.
Macam respirasi
Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi
dua macam, yaitu:
1. Respirasi Aerob, yaitu respirasi yang memerlukan oksigen, penguraiannya
lengkap sampai menghasilkan energi, karbondioksida, dan uap air.
2. Respirasi Anaerob, yaitu respirasi yang tidak memerlukan oksigen tetapi
penguraian bahan organiknya tidak lengkap. Respirasi ini jarang terjadi, hanya
dalam keadaan khusus.
2. Perbedaan Respirasi Aerob dan Respirasi Anaerob
Perbedaan antara respirasi aerob dan respirasi anaerob dapat dijabarkan sebagai berikut:
1. Respirasi Aerob : Umum terjadi pada semua makhluk hidup termasuk
tumbuhan, berlangsung seumur hidup, energi yang dihasilkan besar, tidak
merugikan tumbuhan, memerlukan oksigen, hasil akhir berupa karbondioksida
dan uap air.
2. Respirasi Anaerob : Hanya terjadi dalam keadaan khusus, bersifat sementara
(hanya pada fase tertentu saja), energi yang dihasilkan kecil, jika terjadi terus
menerus akan menghasilkan senyawa yang bersifat racun bagi tumbuhan, tidak
memerlukan oksigen, hasil akhirnya berupa alkohol atau asam laktat dan
karbondioksida.
3. Substrat Respirasi
Substrat respirasi adalah setiap bahan organik tumbuhan yang teroksidasi sebagian
(menjadi senyawa teroksidasi) atau reteduksi sempurna (menjadi karbondioksida dan uap
air) dalam metabolisme respiratoris. Umumnya substrat untuk respirasi adalah zat yang
tertimbun dalam jumlah yang relatif banyak dalam sel tumbuhan dan bukan zat yang
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
merupakan senyawa antara hasil dari penguraian. Hasil penguraian biasanya disebut
metabolik antara.
Karbohidrat merupakan substrat utama respirasi dalam sel-sel tumbuhan dengan
glukosa sebagai molekul pertama. Substrat respirasi yang paling penting di antara
karbohidrat adalah sukrosa (disakarida= glukosa dan fruktosa) dan pati (sering terdapat
dalam sel tumbuhan sebagai cadangan karbohidrat). Dalam beberapa jaringan tumbuhan,
selain karbohidrat, senyawa lain kadang-kadang dapat menjadi substrat respirasi. Pada bijibiji tertentu, seperti jarak, mengandung lemak yang sangat tinggi sebagai bahan cadangan
yang terdapat di dalam jaringan endosperma yang mengelilingi embrio. Selama beberapa
hari pertama perkecambahan, lemak ini akan diubah menjadi sukrosa yang selanjutnya
diserap dan direspirasi oleh embrio yang sedang tumbuh.
Pada keadaan tertentu dalam beberapa jaringan tumbuhan juga, beberapa asam
organik dapat digunakan sebagai substrat respirasi, misalnya asam organik berkerbon
empat (asam malat) yang ditimbun dalam daun tumbuhan sukulen familia Crassulaceae,
asam malat ini direspirasi menjdi karbondioksida dan air melalui mekanisme khusus; asam
organik berkarbon dua (asam glikolat), yang ditimbun dalam daun yang disinari sebagian
besar tumbuhan tinggi juga dapat digunakan untuk respirasi. Protein jarang direspirasi
kecuali dalam keadaan tertentu. Protein berperan sebagai substrat respirasi selama tahap
awal perkecambahan biji yang mengandung protein tinggi sebagai cadangan makanan.
Protein akan diubah menjadi asam-asam amino yang kemudian asam amino diubah
menjadi senyawa antara respirasi karbohidrat. Dengan demikian, asam amino direspirasi
oleh jalur yang digunakan oleh respirasi glukosa.
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
4. Mekanisme Respirasi
Mekanisme Respirasi Aerob
Reaksi respirasi (disebut juga oksidasi biologis) suatu karbohidrat, misalnya
glukosa, berlangsung dalam empat tahapan, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif
piruvat, daur sitrat, dan oksidasi terminal dalam rantai respiratoris.
Glikolisis
Glikolisis adalah serangkaian reaksi kimia yang mengubah gula
heksosa, biasanya glukosa, menjadi asam piruvat. Reaksi glikolisis
berlangsung di dalam sitoplasme sel dan tidak memerlukan adanya oksigen.
Glikolisis dapat dibagi dalam dua fase utama, yaitu:
a.
Fase Persiapan (Glukosa diubah menjadi dua senyawa tiga karbon)
Pada fase ini pertama sekali glukosa difosforilasi oleh ATP dan
enzim heksokinase membentuk glukosa-6-fosfat dan ADP. Reaksi
berikutnya melibatkan perubahan gula aldosa menjadi gula ketosa. Reaksi
ini dikatalis oleh enzim fosfoglukoisomerase dan menyebabkan perubahan
glukosa-6-fosfat yang difosforilasi oleh ATP dan enzim fosfofruktokinase
menghasilkan fruktosa-1,6-difosfat dan ADP. Selanjutnya fruktosa-1,6difosfat dipecah menjadi dua molekul senyawa tiga karbon yaitu
gliseraldehida-3-fosfat dan dihidroasetonfosfat, dengan bantuan enzim
aldolase. Dihidroasetonfosfat dikatalis oleh enzim fosfotriosa isomerase
menjadi senyawa gliseraldehida-3-fosfat. Jadi pada fase ini dihasilkan dua
gliseldehida-3-fosfat. Pada fase ini tidak dihasilkan energi tetapi
membutuhkan energi 2 ATP.
b. Fase Oksidasi (Senyawa tiga karbon diubah menjadi asam piruvat)
Dua
senyawa
gliseraldehida-3-fosfat
diubah
menjadi
1,3-
difosfogliserat. Reaksi ini melibatkan penambahan fosfat anorganik pada
karbon pertama dan reduksi NAD menjadi NADH2 yang dibantu oleh enzim
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
fosfogliseraldehida dehidrogenase. Dengan adanya ADP dan enzim
fosfogliserat kinase, asam 1,3-difosfogliserat diubah menjadi asam 3fosfogliserat dan ATP dibentuk. Asam 3-fosfogliserat selanjutnya diubah
menjadi asam 2-fosfogliserat oleh aktivitas enzim fosfogliseromutase.
Pelepasan air dari 2-fosfogliserat oleh enzim enolase membentuk asam
fosfoenolpiruvat. Dengan adanya ADP dan piruvat kinase, asam
fosfoenolpiruvat diubah menjadi asam piruvat dan ATP dibentuk. Pada fase
ini dihasilkan dua molekul asam piruvat. Pada fase ini juga dihasilkan energi
sebesar 2 NADH2 dan 4 ATP.
gambar 2 glikolisis
Untuk lebih jelas, jalur glikolisis dapat diamati pada gambar berikut
ini.
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
gambar 3 jalur glikolisis
Dekarboksilasi Oksidatif Piruvat
Dekarboksilasi
oksidatif
piruvat
adalah
reaksi
antara
yang
menghasilkan asetil-CoA. Dekarboksilasi oksidatif piruvat adalah proses
pengubahan asam piruvat yang dihasilkan pada tahap akhir glikolisis menjadi
senyawa asetil-CoA, yang jika direaksikan dengan asam oksaloasetat akan
masuk ke dalam siklus krebs. Reaksi berlangsung pada membran luar
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
mitokondria. Reaksi ini sangat kompleks dan memerlukan beberapa kofaktor
dan suatu kompleks enzim.
Langkah pertama adalah pembentukan suatu kompleks antara TPP dan
piruvat diikuti dengan dekarboksilasi asam piruvat. Pada langkah kedua, unit
asetaldehida yang tertinggal setelah dekarboksilasi, bereaksi dengan asam
lipoat membentuk kompleks asetil-asam lipoat. Asam lipoat tereduksi dan
aldehida dioksidasi menjadi asam yamg membentuk suatu tioster dengan asam
lipoat. Pada langkah ketiga, terjadi pelepasan gugus asetil dari asam lipoat ke
CoASH, hasil reaksinya adalah asetil-ScoA dan asam lipoat tereduksi. Langkah
terakhir, adalah regenerasi asam lipoat dengan memindahkan elektron dari
asam lipoat tereduksi ke NAD. Reaksi terakhir ini penting agar suplai asam
lipoat teroksidasi secara berkesinambungan selalu tersedia untuk pembentukan
asetil-SCoA dari asam piruvat. Pada reaksi ini dihasilkan dua molekul asetilCoA, energi sebanyak 2 NADH2, dan 2 CO2.
Berikut ini adalah reaksi sederhana dekarboksilasi oksidatif piruvat:
Asam piruvat + CoA + NAD+
→ Asetil-CoA + CO2 + NADH + H+
gambar 4 dekarboksilasi oksidatif
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
Siklus Krebs
Siklus krebs (daur asam sitrat atau daur trikarboksilat) merupakan
pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi karbondioksida dan air
serta sejumlah energi kimia. Asetil-CoA merupakan mata rantai
penghubung antara glikolisis dan siklus krebs. Reaksi ini berlangsung di
dalam matriks mitokondria. Siklus krebs terjadi dalam 2 fase utama :
a.
Fase Pembentukan Asam Sitrat
Reaksi pertama siklus krebs adalah kondensasi asetil-CoA denga
asam oksaloasetat (asam dikarboksilat berkarbon empat) membentuk
asam sitrat (asam dikarboksilat berkarbon enam) dan membebaskan
koenzim A (CoSH) dengan bantuan enzim kondensasi sitrat.
b. Fase Regenerasi Asam Oksaloasetat
Hidrasi asam sirat oleh enzim akonitase membentuk asam sisakonitat. Dengan reaksi yang sama, asam sis-akonitat diubah menjadi
asam isositrat. Reaksi berikutnya adalah asam isositrat diubah menjadi
asam oksalosuksinat dengan bantuan enzim isositrat dehidrogenase dan
NAD atau NADP yang pada akhirnya membentuk NADH2 atau
NADPH2. Reaksi siklus krebs berikutnya adalah dekarboksilasi asam
oksalosuksinat membentuk asam α-ketoglutarat, dikatalis enzim
karboksilase sehingga menghasilkan CO2. Selanjutnya, asam
α-
ketoglutarat diubah menjadi asam suksinil-SCoA dengan bantuan enzim
α-ketoglutarat dehisrogenase dan NAD serta CoASH. Pada reaksi ini
dibentuk NADH2 dan CO2. Suksinil-SCoA diubah oleh suksinat
tiokinase menjadi asam suksinat dan CoASH. Pada reaksi tiokinase
energi yang tersimpan dalam tioester dari suksinil-SCoA digunakan
untuk mengubah ADP+iP menjadi ATP. Oksidasi asam suksinat
membentuk asam fumarat dengan bantuan suksinat dehidrogenase dan
FAD. Pada reaksi ini FAD diubah menjadi FADH2. Asam fumarat
mengalami hidrasi menjadi asam malat oleh enzim fumarase. Asam
malat diubah menjadi asam oksaloasetat oleh malat dehidrogenase.
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
Dalam proses ini NAD direduksi menjadi NADH2. Jadi regenerasi asam
oksaloasetat melengkapi siklus krebs.
Pada reaksi siklus krebs (dua asetil-CoA) dihasilkan energi
sebanyak 6 NADH2, 2 FADH2, 2 ATP dan 4 CO2. Untuk lebih jelas,
dapat diamati pada gambar berikut ini.
gambar 5 siklus krebs
Transpor Elektron dan Fosforilasi Oksidatif
Proses glikolisis dan siklus krebs menghasilkan energi yang tersimpan
dalam bentuk NADH dan FADH. Untuk menghasilkan ATP diperlukan sistem
transpor elektron. Transpor elektron ini berlangsung di dalam membran
mitokondria sebelah dalam. Walaupun dalam reaksi ini akan diserap O2 dan
dihasilkan H2O, namun NADH dan FADH tidak dapat bereksi langsung
dengan oksigen dan molekul air tersebut. Elektron yang terlibat ditransfer
melalui beberapa senyawa perantara sebelum H2O dibentuk. Senyawa-senyawa
ini membentuk sistem pengangkutan elektron pada mitokondria. Pengangkutan
elektron berlangsung mulai dari senyawa perantara yang secara termodifikasi
sulit direduksi (senyawa dengan potensial reduksi negatif) menuju senyawa
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
yang mempunyai kecenderungan yang lebih besar untuk menerima elektron
(senyawa dengan potensial reduksi yang lebih tinggi atau bahkan positif).
Oksigen mempunyai kecenderungan tertinggi untuk menerima elektron. Setiap
senyawa pembawa elektron dalam sistem ini hanya menerima elektron dari
senyawa pembawa lainnya yang letaknya berdekatan dengannya. Senyawasenyawa pembawa elektron ini tersusun secara terbaris pada bagian dalam
membran mitokondria. Pada setiap mitokondria terdapat ribuan sistem
pengangkutan elektron.
Lintasan utama transpor elektron dimulai dengan dua elektron dan dua
ion H+ dipindahkan ke NAD, sehingga direduksi menjadi NADH2. NADH2memindahkan dua elektron dan dua ion H+ ke suatu enzim flavin, flavin
mononukleotida (FMN) atau flavin adenin dinukleotida (FAD), sehingga
mereduksi senyawa tersebut. Energi yang diperlukan untuk mereduksi FAD
kurang dari yang dilepaska oleh oksidasi NADH2 dan energi sisanya digunakan
untuk
sintesis
satu
molekul
ATP
dari
ADP
dan
iP.
Selanjutnya
FADH2 mereduksi suati enzim besi yang terkait dengan gugus SH. Senyawa ini
mereduksi dua molekul enzim porfirin-besi pemindah elektron yaitu sitokrom
b. Sitokrom b mereduksi senyawa fenolik menjadi kinon dan ubiquinon; pada
titik ini perlu ditambahkan ion H+ dan eklektron. Elektron dari ubiquinon
kemudian mereduksi sitokrom c, dua ion H+ meninggalkan sistem angkutan.
Pada titik ini, dibebaskan energi yang cukup untuk sintesis molekul aTP kedua
untuk setiap dua elektron yang dipindahkan. Sitokrom c mereduksi sitokrom a
yang selanjutnya mereduksi sitokrom a3 dan pada titik ini dibentuk ATP ketiga
untuk setiap dua elektron yang dipindahkan.
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
Sitokrom a3 merupakan anggota sistem transpor elektron yang dapat
bereaksi dengan molekul oksigen. Sitokrom a dan a3 membentuk suatu asosiasi
molekuler yang disebut sitokrom oksidase yang secara kimia belum dapat
dipisahkan. Dua elektron dipindahkan ke satu atom oksigen ( O2). Ini
menyempurnakan pemindahan dua elektron dari tingkat energi tinggi yang
dimiliki substrat (AH2) ke tingkat energi rendah yang terdapat dalam air.
Energi yang dilepaskan oleh oksidasi substrat disimpan dalam tiga molekul
ATP yang disintesis di sepanjang proses angkutan elektron.
Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut.
gambar 6 Proses Transpor Elektron
Pembentukan ATP dalam sistem transpor elektron (rantai respiratoris)
dikenal juga sebagai fosforilasi oksidatif biologis. Proses keseluruhan oksidasi
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
biologis mempunyai dua fungsi yaitu menghasilkan energi dan menyediakan
senyawa antara untuk sintesis. Jika dihitung jumlah ATP yang dihasilkan
dalam oksidasi biologis, dengan bahan awal adalah satu molekul glukosa, maka
akan diperoleh 38 molekul ATP.
Jalur Pentosa Fosfat
Setelah tahun 1950, mulai disadari bahwa glikolisis dan siklus krebs
bukan merupakan rangkaian reaksi satu-satunya bagi tumbuhan untuk
mendapatkan energi dari oksidasi gula menjadi karbondioksida dan air.
Lintasan yang berbeda ini disebut dengan Lintasan Pentosa Fosfat (LPF),
karena terbentuk senyawa antara yang terdiri atas lima atom karbon. Lintasan
ini juga disebut sebagai Lintasan Fosfoglukonat.
Beberapa senyawa lintasan pentosa fosfat juga anggota daur calvin,
tempat gula fosfat disintesis di kloroplas. Perbedaan utama antara daur calvin
dan lintasan pentosa fosfat adalah pada lintasan pentosa fosfat gula fosfat tidak
disintesis melainkan dirombak. Dalam hal ini, reaksi pentosa fosfat serupa
dengan reaksi glikolisis hanya perbedaannya lintasan pentosa fosfat penerima
elektronnya selalu NADP+, sedangkan di glikolisis penerima elektronnya
adalah NAD+. Jalur pentosa fosfat ini terjadi di dalam sitoplasma sel.
Reaksi LPF pertama melibatkan glukosa-6-fosfat, yang berasal dari
perombakan pati fosforilase di glikolisis, dari penambahan fosfat akhir pada
ATP ke glukosa atau langsung dari fotosintesis. Senyawa ini segera dioksidasi
oleh glukosa-6-fosfat dehidrogenase menjadi 6-fosfoglukono-laktona. Laktona
ini secara cepat dihodrolisis oleh laktonase menjadi 6-fosfoglukonat, kemudian
senyawa ini diderkaboksilasi secara oksidatif menjadi ribulosa-5-fosfat oleh 6fosfoglukonat dehidrogenase. Selanjutnya ribulosa-5-fosfat oleh isomerase
diubah menjadi ribosa-5-fosfat, dan oleh epimerase diubah menjadi xilulosa-5fosfat. Ribosa-5-fosfat dan xilulosa-5-fosfat yang dihasilkan kemudian oleh
transketolase diubah menjadi sedoheptulosa-7-fosfat dan 3-fosfogliseraldehid
(gliseraldehida-3-fosfat). Selanjutnya oleh transsaldolase, sedoheptulosa-7-
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
fosfat dan 3-fosfogliseraldehid diubah menjadi eritosa-4-fosfat dan fruktosa-6fosfat. Setelah itu xilulosa-5-fosfat dengan eritosa-4-fosfat oleh transkelotase
diubah menjadi 3-fosfogliseraldehida dan fruktosa-6-fosfat, yang merupakan
senyawa antara pada glikolisis. Jadi, LPF dapat dianggap sebagai jalur
alternatif menuju senyawa yang akan dirombak oleh glikolisis. Reaksi-reaksi
ini dipicu oleh enzim isomerase, epimerase, transketolase, dan transaldolase.
Dari jalur LPF, dua molekul NADP direduksi bagi setiap molekul
CO2 yang dilepaskan dari glukosa, yang akan menghasilkan enam molekul
ATP. Jika 3-fosfogliseraldehida yang dihasilkan LPF masuk ke jalur glikolisis
dan selanjutnya ke siklus krebs, maka energi yang dihasilkan adalah 37 ATP
per molekul glukosa yang dioksidasi. Untuk lebih jelasnya dapat diamati pada
gambar berikut ini.
gambar 7 Proses Jalur Pentosa Fosfat
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
Fungsi lintasan pentosa fosfat adalah:
1. Produksi NADPH, senyawa ini kemudian dapat dioksidasi untuk
menghasilkan ATP.
2. Terbentuknya senyawa eritosa-4-fosfat, senyawa ini merupakan
bahan baku essensial untuk pembentukan senyawa fenolik seperti
sianin dan lignin.
3. Menghasilkan ribulosa-5-fosfat yang merupakan bahan baku unit
ribosa dan deoksiribosa pada nukleutida pada RNA dan DNA.
5. Mekanisme Respirasi Anaerob
Pada kebanyakan tumbuhan dan hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob,
namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada suatu hal, maka hewan dan
tumbuhan tersebut akan melangsungsungkan respirasi anaerob untuk dapat bertahan hidup. Pada
umumnya respirasi anaerob pada makhluk hidup hanya terjadi jika persediaan oksigen bebas ada
di bawah batas minimum. Respirasi anaerob lazim disebut sebagai fermentasi.
Fermentasi
Fermentasi
adalah
proses
produksi
energi
dalam
sel
tanpa
membutuhkan oksigen. Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi.
Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen.
Akan tetapi beberapa komponen lainnya dapat juga dihasilkan dari proses
fermentasi ini seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang
umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir,
anggur, dan minuman beralkohol lainnya.
Pada banyak tumbuhan yang biasa tumbuh di darat, penggenangan
dalam air dalam waktu yang lama merupakan ancaman bagi kehidupannya. Hal
ini dikarenakan respirasi aerob akan terhenti sama sekali, sehingga terjadilah
respirasi anaerob yang terkadang tidak mencukupi energi yang dibutuhkannya,
dan akumulasi zat beracun akibat respirasi anaerob dalam waktu yang lama
akan mengakibatkan kematian bagi tumbuhan tersebut.
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
Fermentasi yang umum terjadi pada tumbuhan adalah fermentasi
alkohol atau fermentasi etanol. Pada proses fermentasi, satu molekul glukosa
diubah menjadi dua molekul etanol dan dua molekul karbondioksida. Seperti
pada glikolisis, glukosa diubah menjadi asam piruvat selama proses fermentasi.
Kemudian asam piruvat diubah menjadi etanol dan karbondioksida dengan
bantuan enzim karboksilase dan alkohol dehidrogenase. Berikut ini adalah
gambar proses fermentasi etanol.
gambar 8 Proses Fermentasi Etanol
6. Respirasi IntraMolekuler
Respirasi antar atau intramolekul terjadi sama seperti pada proses fermentasi. Respirasi
anaerob pada tumbuhan disebut juga respirasi intramolekul, mengingat, bahwa respirasi ini
hanya terjadi di dalam molekul saja.dalam respirasi anaerob, oksigen tidak diperlukan; juga di
dalam proses ini hanya ada pengubahan zat organik yang satu menjadi zat organik yang lain.
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
Contohnya perubahan gula menjadi alkohol, di mana pada hakikatnya hanya ada pergeseran
tempat-tempat antara molekul glukosa dan molekul alkohol.
Beberapa spesies bakteri dan mikroorganisme dapat melakukan respirasi intramolekuler.
Oksigen yang diperlukan tidak diperoleh dari udara bebas, melainkan dari suatu persenyawaan.
Contoh :
CH3CHOH.COOH + HNO3 → CH3.CO.COOH + HNO2 + H2O + Energi
(asam susu)
(asam piruvat)
Respirasi anaerob dapat berlangsung pada biji-bijian seperti jagung, kacang, padi, biji
bunga matahari dan lain sebagainya yang tampak kering. Akan tetapi pada buah-buhan yang
basah mendaging pun terdapat respirasi anaerob. Hasil dari respirasi anaerob di dalam jaringanjaringan tumbuhan tinggi tersebut kebanyakan bukanlah alkohol, melainkan bermacam-macam
asam organik seperti asam sitrat, asam malat, asam oksalat, asam tartarat dan asam susu.
7. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Respirasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi dapat dibedakan menjadi dua
faktor, yaitu:
1. Faktor internal, merupakan faktor yang berasal dari dalam tubuh tumbuhan itu sendiri,
yaitu :
a. Jumlah plasma dalam sel
Jaringan-jaringan meristematis muda memiliki sel-sel yang masih penuh
dengan plasma dengan viabilitas tinggi biasanya mempunyai kecepatan respirasi
yang lebih besar daripada jaringan-jaringan yang lebih tua di mana jumlah
plasmanya sudah lebih sedikit.
b. Jumlah substrat respirasi dalam sel
Tersedianya substrat respirasi pada tumbuhan merupakan hal yang penting
dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang sedikit akan
melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Sebaliknya, tumbuhan dengan
kandungan substrat yang banyak akan melakukan respirasi dengan laju yang tinggi.
Substrat utama respirasi adalah karbohidrat.
c. Umur dan tipe tumbuhan
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
Respirasi pada tumbuhan muda lebih tinggi dari tumbuhan yang sudah dewasa
atau lebih tua. Hal ini dikarenakan pada tumbuhan muda jaringannya juga masih
muda dan sedang berkembang dengan baik. Umur tumbuhan juga akan
memepengaruhi laju respirasi. Laju respirasi tinggi pada saat perkecambahan dan
tetap tinggi pada fase pertumbuhan vegetatif awal (di mana laju pertumbuhan juga
tinggi) dan kemudian akan menurun dengan bertambahnya umur tumbuhan.
2. Faktor eksternal, adalah faktor yang berasal dari luar sel atau lingkungan, terdiri atas:
a.
Suhu
Pada umumnya dalam batas-batas tertentu kenaikan suhu menyebabkan pula
kenaikan laju respirasi. Kecepatan reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap
kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies
tumbuhan. Perlu diingat, kenaikan suhu yang melebihi batas minimum kerja wnzim,
akan menurunkan laju respirasi karena enzim respirasi tidak dapat bekerja dengan
baik pada suhu tertalu tinggi.
b. Kadar O2 udara
Pengaruh kadar oksigen dalam atmosfer terhadap kecepatan respirasi akan
berbeda-beda tergantung pada jaringan dan jenis tumbuhan, tetapi meskipun
demikian makin tinggi kadar oksigen di atmosfer maka makin tinggi kecepatan
respirasi tumbuhan.
c.
Kadar CO2 udara
Semakin tinggi konsentrasi karbondioksida diperkirakan dapat menghambat
proses respirasi. Konsentrasi karbondioksida yang tinggi menyebabkan stomata
menutup sehingga tidak terjadi pertukaran gas atau oksigen tidak dapat diserap oleh
tumbuhan. Pengaruh hambatan yang telah diamati pada respirasi daun mungkin
disebabkan oleh hal ini.
d. Kadar air dalam jaringan
Pada umumnya dengan naiknya kadar air dalam jaringan kecepatan respirasi
juga akan meningkat. Ini nampak jelas pada biji yang sedang berkecambah.
tugas
FISIOLOGI TUMBUHAN
DOSEN PENGAMPU: A. HAITAMI,SP.,MP
NAMA MAHASISWA : KHAIRUL ARIDHO
NPM: 160113033
e.
Cahaya
Cahaya dapat meningkatkan laju respirasi pada jaringan tumbuhan yang
berklorofil karena cahaya berpengaruh pada tersedianya substrat respirasi yang
dihasilkan dari proses fotosintesis.
f.
Luka dan stimulus mekanik
Luka atau kerusakan jaringan (stimulus mekanik) pada jaringan daun
menyebabkan laju respirasi naik untuk sementara waktu, biasanya beberapa menit
hingga satu jam. Luka memicu respirasi tinggi karena tiga hal, yaitu: (1) oksidasi
senyawa fenol terjadi dengan cepat karena pemisahan antara substrat dan
oksidasenya dirusak; (2) proses glikolisis yang normal dan katabolisme oksidatif
meningkat karena hancurnya sel atau sel-sel sehingga menambah mudahnya substrat
dicapai enzim respirasi; (3) akibat luka biasanya sel-sel tertentu kembali ke keadaan
meristematis diikuti pembentukan kalus dan penyembuhan atau perbaikan luka.
g. Garam-garam mineral
Jika akar menyerap garam-garam mineral dari dalam tanah, laju respirasi
meningkat. Hal ini dikaitkan dengan energi yang diperlukan pada saat garam/ion
diserap dan diangkut. Keperluan energi itu dipenuhi dengan menaikkan laju respirasi.
Fenomena ini dikenal dengan respirasi garam.