MAKALAH RESPIRASI PADA TUMBUHAN disusun oleh :Khairiah Ata
(8106173030)Mahasiswa Pascasarjana Biologi UnimedMedan-2011
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangSemua sel aktif melakukan respirasi sepanjang
hidupnya, menyerap oksigen dan melepaskan karbondioksida. Namun
respirasi adalah lebih dari sekedar pertukaran gas-gas. Respirasi
adalah proses oksidasi reduksi yang mengoksidasi senyawa-senyawa
menjadi karbondioksida, sedangkan oksigen yang diserap direduksi
menjadi air (H2O). Proses utama respirasi adalah mobilitas senyawa
organik dan oksidasi senyawa-senyawa tersebut secara terkendali
untuk menghasilkan energi bagi pemeliharaan dan perkembangan
tumbuhan.Fisiologi tumbuhan merupakan cabang biologi yang
mempelajari tentang proses metabolisme yang terjadi di dalam tubuh
tumbuhan yang menyebabkan tumbuhan tersebut dapat hidup. Laju
proses-proses metabolisme ini dipengaruhi oleh (dan dapat pula
tergantung pada) faktor-faktor lingkungan mikro di sekitar tumbuhan
tersebut. Fotosintesis dan respirasi merupakan proses metabolisme
dasar yang terjadi di dalam sel hidup.Dalam makalah ini penulis
akan membahas lebih lanjut tentang proses-proses yang terjadi dalam
respirasi sel tumbuhan beserta faktor-faktor yang mempengaruhi
respirasi.
1.2 Tujuan Penulisan MakalahAdapun tujuan penulisan makalah ini
adalah:1. Memenuhi tugas mata kuliah Fisiologi dan
mempresentasikannya dalam diskusi kelas.2. Memahami pengertian
respirasi pada tumbuhan dan proses-proses yang terjadi dalam
respirasi serta faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi.
1.3 Manfaat Penulisan MakalahAdapun manfaat yang diharapkan dari
penulisan makalah ini adalah:1. Sebagai bahan informasi bagi
penulis tentang respirasi pada tumbuhan, proses-proses yang terjadi
dalam respirasi, dan faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi.2.
Sebagai bahan informasi tambahan dalam mata kuliah Fisiologi
Tumbuhan.
BAB IIRESPIRASI PADA TUMBUHAN
2.1 Pengertian Respirasi dan Macam Respirasi 2.1.1. Pengertian
RespirasiRespirasi 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. Respirasi pada tumbuhan
berlangsung siang dan malam karena cahaya bukan merupakan syarat.
Jadi proses respirasi selalu berlangsung sepanjang waktu selama
tumbuhan hidup.
2.1.2. Macam respirasiBerdasarkan 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. 2.1.3. Perbedaan
Respirasi Aerob dan Respirasi AnaerobPerbedaan 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.
2.2 Substrat RespirasiSubstrat 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 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 biji-biji
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.
2.3 Mekanisme Respirasi 2.3.1. Mekanisme Respirasi AerobReaksi
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. 2.3.1.1. 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-1,6-difosfat 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
fosfogliseraldehida dehidrogenase. Dengan adanya ADP dan enzim
fosfogliserat kinase, asam 1,3-difosfogliserat diubah menjadi asam
3-fosfogliserat 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. Untuk lebih jelas, jalur glikolisis dapat diamati pada gambar
berikut ini.
Gambar 2.1. Proses Glikolisis
2.3.1.2 Dekarboksilasi Oksidatif PiruvatDekarboksilasi 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
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 asetil-CoA, 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 2.2. Proses Dekarboksilasi Oksidatif Piruvat
2.3.1.3 Siklus KrebsSiklus 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
SitratReaksi 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 OksaloasetatHidrasi asam sirat oleh
enzim akonitase membentuk asam sis-akonitat. 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
-ketoglutarat, dikatalis enzim karboksilase sehingga menghasilkan
CO2. Selanjutnya, asam -ketoglutarat diubah menjadi asam
suksinil-SCoA dengan bantuan enzim -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. 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 2.3. Proses Siklus Krebs
2.3.1.4. Transpor Elektron dan Fosforilasi OksidatifProses
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 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. Senyawa-senyawa 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. NADH2
memindahkan 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. 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 2.4. Proses Transpor ElektronPembentukan ATP dalam sistem
transpor elektron (rantai respiratoris) dikenal juga sebagai
fosforilasi oksidatif biologis. Proses keseluruhan oksidasi
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. 2.3.1.5.
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
6-fosfoglukonat dehidrogenase. Selanjutnya ribulosa-5-fosfat oleh
isomerase diubah menjadi ribosa-5-fosfat, dan oleh epimerase diubah
menjadi xilulosa-5-fosfat. 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-fosfat dan 3-fosfogliseraldehid diubah menjadi
eritosa-4-fosfat dan fruktosa-6-fosfat. 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 2.5. Proses Jalur Pentosa FosfatFungsi 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.
2.3.4 2.3.2. Mekanisme Respirasi AnaerobPada 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.
2.3.2.1 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.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 2.6. Proses Fermentasi Etanol
2.3.2.2. Respirasi IntraMolekulerRespirasi 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. 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 jaringan-jaringan
tumbuhan tinggi tersebut kebanyakan bukanlah alkohol, melainkan
bermacam-macam asam organik seperti asam sitrat, asam malat, asam
oksalat, asam tartarat dan asam susu.
2.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi RespirasiFaktor-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
selJaringan-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 selTersedianya 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 tumbuhanRespirasi 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. SuhuPada 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 udaraPengaruh 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 udaraSemakin 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
jaringanPada umumnya dengan naiknya kadar air dalam jaringan
kecepatan respirasi juga akan meningkat. Ini nampak jelas pada biji
yang sedang berkecambah.e. CahayaCahaya 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 mekanikLuka 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 mineralJika 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.
BAB IIIPENUTUP
3.1 KesimpulanAdapun kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan
pembahasan pada bab II adalah sebagai berikut:1. Respirasi adalah
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). Proses respirasi selalu berlangsung sepanjang waktu selama
tumbuhan hidup. 2. Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen,
respirasi pada tumbuhan dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu:a.
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.b. 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. Mekanisme respirasi aerob meliputi proses
glikolisis, dekarboksilasi oksidatif piruvat, siklus krebs, sistem
transpor elektron dan fosforilasi oksidatif, serta jalur pentosa
fosfat.4. Mekanisme respirasi anaerob meliputi proses fermentasi
dan respirasi intramolekul.
5. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi respirasi terdiri
dari:a. Faktor internal : Jumlah plasma dalam sel, jumlah substrat
respirasi dalam sel, umur dan tipe tumbuhan.b. Faktor eksternal :
Suhu, kadar oksigen dan karbondioksida di atmosfer, kadar air dalam
jaringan, cahaya, luka dan stimulus mekanik, serta pengangkutan
garam-garam mineral dari dalam tanah.
3.2 Saran Adapun saran penulis adalah perlu adanya pengkajian
lebih lanjut tentang proses-proses respirasi pada tumbuhan dan
diadakannya percobaan sederhana yang spesifik untuk membuktikan
bahwa tumbuhan melakukan respirasi.
DAFTAR PUSTAKA
Amstrong, Anna F., David C. Logan, dkk. 2006. Biology Journal:
Heterogeneity of Plant Mitochondrial Responses Underpinning
Respiratory Acclimation to the Cold in Arabidopsis thaliana Leaves.
Journal Compilation, 2006, Blackwell Publishing Ltd, Plant, Cell
and Environment, 29, 940-949. (diakses pada 25 Januari 2011)
Dwijoseputro, D. 1980. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta:
PT. Gramedia.
http://www.territorioscuola.com/wikipedia/es.wikipedia.php%3Ftitle%3DCiclo_de_las_pentosas&rurl.
(diakses pada 3 Februari 2011)
Rocha, Marcio, Francisco licausi, dkk. 2010. Biology Journal:
Glicolysis and the Tricarboxylic Acid Cycle Are Linked by Alanine
Aminotransferase during Hypoxia Induced by Waterlogging of Lotus
japonicas. Plant Physiology, March 2010, Vol. 152, pp. 1501-1513,
www.plantphysiol.org. (diakses pada 26 Januari 2011)
Salisbury, F. B. 1985. Plant Physiology. California: Utah State
University, Wadsworth Publishing Company, Belmot.
Santosa. 1990. Fisiologi Tumbuhan. Yogyakarta: Fakultas Biologi
UGM Press.
Sastramihardja, D., Arbayah S. 1997. Fisiologi Tumbuhan.
Bandung: FMIPA Biologi-ITB, Proyek Pendidikan Tenaga Akademik,
Dirjend Pendidikan Tinggi, Depdikbud.
Sweetlove, Lee J., Aaron Fait, dkk. 2007. The Mitochondrion: An
Integration Point of Cellular Metabolism and signaling. Critical
Review in Plant Science, 26: 17-47, 2007, Taylor & Francis
Group, LLC. (diakses pada 18 Januari 2011)
Tcherkez, Guillaume, Aline Mahe, dkk. 2009. Biology Journal: In
Folio Respiratory Fluxomics Revealed by C Isotopic Labeling and H/D
Isotope Effects Highlight the Noncyclic Nature of the Tricarboxylic
Acid Cycle in Illiminated Leaves. Plant Physiology, October 2009,
Vol. 151, pp. 620-630, ww.plantphysiol.org. (diakses pada 26
Januari 2011)
Zalbaza, Ana, Joost T. van Dongen, dkk. 2009. Biology Journal:
Regulation of Respiration and Fermentation to Control The Plant
Internal Oxygen Concentration. Plant Physiology, February 2009,
Vol. 149, pp. 1087-1098, www.plantphysiol.org. (diakses pada 26
Januari 2011)