Respirasi pada Tumbuhan

RESPIRASI PADA TUMBUHAN

BAB I

PENDAHULUAN

A.           Latar Belakang

              Dalam pengertian sehari-hari, bernafas sekedar diartikan sebagai proses pertukaran gas di paru-paru. Tetapi secara biologis, pengertian respirasi tidaklah demikian. Pernafasan lebih menunjuk kepada proses pembongkaran ataupembakaran zat sumber energi di dalam sel-sel tubuh untuk memperoleh energy atau tenaga.  Zat makanan sumber tenaga yang paling utama adalah karbohidrat.

              Dari berbagai cabang ilmu tumbuhan yang telah berdiri sendiri salah satunya adalah fisiologi tumbuhan. Fisiologi tumbuhan yang mempelajari perikehidupan tumbuhan sudah demikian pesat berkembangnya juga didukung oleh beberapa ilmu seperti anatomi tumbuhan, morfologi tumbuhan, dan sistematika tumbhan. Fisiologi tumbuhan itu sendiri merupakan ilmu yang mempelajari atau mencari keterangan-keterangan mengenai kehidupan tumbuhan. Untuk mempertahankan kehidupannya, tumbuhan perlu mempunyai suatu penyediaan energy yang berkesinambungan. Energi-energi tersebut diperoleh dari mengambil energy kimia yang terbentuk dalam molekul organik yang disintesis oleh fotosintesis. Suatu proses pelepasan energi yang menyediakan energi bagi keperluan seperti itu disebut dengan respirasi. Respirasi sel tumbuhan berupa oksidasi molekul organic oleh oksigen dari udara membentuk karbondioksida dan air.

              Tumbuhan juga menyerap O2 untuk pernafasannya, umumnya diserap melalui daun (stomata). Pada keadaan aerob, tumbuhan melakukan respirasi aerob. Bila dalam keadaan anaerob atau kurang oksigen, jaringan melakukan respirasi secara anaerob. Misal pada akar yang tergenang air. Pada respirasi aerob, terjadi pembakaran (oksidasi) zat gula (glukosa) secara sempurna, sehingga menghasilkan energy jauh lebih besar (36 ATP) dari pada respirasi anaerob (2 ATP saja). Demikian pula respirasi yang terjadi pada jazad renik (mikroorganisma). Sebagian mikroorgaanisma melakukan respirasi aerobik (dengan zat asam), anerobik (tanpa zat asam) atau cara keduanya (aerobic fakultatif).

Oleh karena permasalahan-permasalahan di atas, maka hal ini menjadikan penulis menyusun makalah ini guna membahas lebih dalam mengenai respirasi pada tanaman.

B.            Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dijabarkan di atas maka dapat disusun rumusan masalah yang dapat dijadikan sebagai acuan dan tolok ukur. Rumusan masalah tersebut antara lain adalah :

1.      Bagaimanakah pengertian dari respirasi ?

2.      Bagaimanakah penggolongan respirasi ?

3.      Bagaimanakah respirasi anaerob pada tumbuhan tingkat tinggi beserta hasilnya ?

4.      Bagaimanakah pengaruh genangan air terhadap tanaman darat ?

5.      Bagaimanakah reaksi khemis pada respirasi aerob ?

6.      Bagaimanakah perbedaan fotosintesis dengan respirasi ?

7.      Bagaimanakah tahapan respirasi ?

8.      Bagaimanakah pengertian fosforilasi, glikolisis, dan lingkaran krebs ?

9.      Bagaimanakah faktor yang mempengaruhi laju transpirasi ?

10.  Bagaimanakah zat penghambat respirasi ?

C.            Bagaimanakah Tujuan

Sesuai dengan latar belakang dan rumusan masalah yang telah dijabarkan di atas, maka tujuan penelitian  ini adalah sebagai berikut :

1.         Mengetahui pengertian dari respirasi

2.         Mengetahui penggolongan respirasi

3.         Mengetahui respirasi anaerob pada tumbuhan tingkat tinggi beserta hasilnya

4.         Mengetahui pengaruh genangan air terhadap tanaman darat

5.         Mengetahui reaksi khemis pada respirasi aerob

6.         Mengetahui perbedaan fotosintesis dengan respirasi

7.         Mengetahui tahapan respirasi

8.         Mengetahui pengertian fosforilasi, glikolisis, dan lingkaran krebs

9.         Mengetahui faktor yang mempengaruhi laju transpirasi

10.     Mengetahui zat penghambat respirasi

BAB II

PEMBAHASAN

A.           Pengertian Respirasi

Respirasi adalah proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi. Respirasi dilakukan oleh semua penyusun tubuh, baik sel-sel tumbuhan maupun sel hewan dan manusia. Respirasi dilakukan baik pada siang maupun malam hari. Sebagaimana kita ketahui dalam semua aktivitas makhluk hidup memerlukan energy begitu juga dengan tumbuhan. Respirasi terjadi pada seluruh bagian tubuh tumbuhan, pada tumbuhan tingkat tinggirespirasi terjadi baik pada akar, batang maupun daun dan secara kimia pada respirasi aerobic pada karbohidrat (glukosa) adalah kebalikan fotosintesis. Pada respirasi pembakaran glukosa oleh oksigen akan menghasilkan energy karena semua bagian tumbuhan tersusun atas jaringan dan jaringan tersusun atas sel, maka respirasi terjadi pada sel (Campbell, 2002).

Tumbuhan hijau bernapas dengan mengambil oksigen dari lingkungan, tidak semua tumbuhan bernapas dengan  menggunkan oksigen.Tumbuhan tak berklorofil benapas tanpa memerlukan oksigen. Tujuan proses pernapasan, yaitu untuk memperoleh energi. Pada peristiwa bernapas terjadi pelepasan energi. Tumbuhan yang bernapas secara anaeraob mendapatkan energy dengan cara menguraikan bahan – bahan tertentu dimana mereka hidup. Dalam proses pernapasan aerob / anaerab.akan dihasilkan gas karbondioksida dan uap air. Gas dan uap air tersebut dikeluarkan dari  tubuh. Oksigen diperlukan dan karbondioksida yang dihasilkan masuk dan keluar dari tubuh secara difusi. Gas – gas tersebut masuk dan keluar melalui stomata yang ada pada permukaan daun dan inti sel yang ditemukan pada kulit batang pegangan. Akar yang berada dalam tanah juga dapat melakukan proses keluar masuknya gas. Tumbuhan yang hidup di daerah rawa/berlumpur mempunyai akar yang mencuat keluar dari tanah. Akar ini disebut akar napas. Kandungan katalis disebut juga enzim, enzim sangat penting untuk siklus reaksi respirasi (sebaik-baiknya proses respirasi ). Beberapa reaksi kimia membolehkan mencampur dengan fungsi dari enzim atau mengkombinasikan sisi aktifnya. Penggunaan ini akan dapat dilihat hasilnya pada inhibitor dari aktivitas enzim (Kimball, 1983).

Mahluk hidup memerlukan respirasi untuk mempertahankan hidupnya, begitu pula pada tumbuhan. Respirasi pada tumbuhan menyangkut proses pembebasan energy kimiawi menjadi energy yang diperlukan untuk aktivitas hidup tumbuhan. Pada siang hari, laju proses fotosintesis yang dilakukan tumbuhan sepuluh kali lebih besar dari laju respirasi. Hal itu menyebabkan seluruh karbondioksida yang dihasilkan dari respirasi akan digunakan untuk melakukan proses fotosintesis. Respirasi yang dilakukan tumbuhan menggunakan sebagian oksigen yang dihasilkan dari proses fotosintesis, sisanya akan berdifusi ke udara melalui daun. Reaksi yang terjadi pada proses respirasi sebagai berikut : C6H12O6 + 6 O2 ®6 CO2 + 6 H2O

Reaksi penguraian glukosa sampai menjadi H2O, CO2 dan energy melalui tiga tahap, yaitu glikolisis, daur Krebs, dan transport electron respirasi. Glikolisis merupakan peristiwa perubahan glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber electron berenergi tinggi dan 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa. Daur Krebs (daur tri karboksilat) atau daur asam sitrat merupakan penguraian asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energy kimia. Reaksi ini terjadi disertai dengan rantai transportasi electron respiratori. Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang keluar tubuh melalui stomata pada tumbuhan. Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Proses respirasi ini menghasilkan senyawa-senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh. Senyawa-senyawa tersebut meliputi asam amino untuk protein, nukleotida untuk asam nukleat, dan karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatic tertentu lainnya, seperti lignin. Sedangkan energi yang ditangkap dari proses oksidasi dalam proses respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.

Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yang dijelaskan sebagai berikut :

a.         Ketersediaan substrat

Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebaliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.

b.        KetersediaanOksigen

Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies. Bahkan, pengaruh oksigen berbedaan antara organ satu dengan yang lain pada tumbuhan yang sama.

c.         Suhu

Umumnya, laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10°C. Namun, hal ini tergantung pada masing-masing spesies.

d.        Tipe dan umur tumbuhan

Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolism sehingga kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibandingkan tumbuhan yang tua (Ross, 1995).

B.            Penggolongan respirasi

Ditinjau dari kebutuhannya  akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu :

1.        Respirasi Aerobik (aerob)

Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen-oksigen bebas untuk mendapatkan energi. Persamaan reaksi proses respirasi aerob secara sederhana dapat dituliskan : C₆H₁₂O₆ + 6H₂O –>>6H₂O + 6CO₂ + 675 kal. Dalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi.

2.        Respirasi Anaerobik (anaerob)

Respirasi anaerobic adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energy tanpa menggunkan oksigen. Respirasi anaerobic menggunakan senyawa tertentu misalnya asam fosfoenol piruvat atau asetaldehida, sehingga pengikat hydrogen dan membentuk asam laktat atau alcohol. Respirasi anaerobic terjadi pada jaringan yang kekurangan oksigen, akantumbuhan yang terendam air, biji-biji yang kulit tebal yang sulit ditembus oksigen, sel-sel ragi dan bakteri anaerobik. Bahan baku respirasi anaerobic pada peragian adalah glukosa. Selain glukosa, bahan baku seperti fruktosa, galaktosa dan malosa juga dapat diubah menjadi alkohol. Hasil akhirnya adalah alcohol, karbondioksida dan energi. Glukosa tidak terurai lengkap menjadi air dan karbondioksida, energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan respirasi aerobik. Reaksinya :

C₆H₁₂O₆ ^Ragi >> 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 21 Kal.

Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwa oksigen tidak diperlukan. Bahkan bakteri anaerobic seperti klostidrium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan dengan udara bebas. Infeksi tetanus dapatterjadi jika luka tertutup sehingga member kemungkinan bakteri tambah subur  (Lukman, 1997).

C.            Respirasi anaerob pada tumbuhan tingkat tinggi beserta hasilnya.

Terjadi jika persediaan oksigin bebas di bawah minimum. Tiap jaringan tanaman mempunyai tanggapan lain terhadap hal ini. Contohnya : kecambah jagung yang tidak dapat mempertahankan hidupnya di dalam suatu tempat yang tidak ada oksiginnya sama sekali, sedangkan buah apel dan pir dapat bertahan berbulan-bulan didalam penyimpanan, dimana hanya ada hidrogen. Buah-buahan tersebut menghasilkan CO2 sebagai tanda bahwa masih terjadi respirasi terus.

Hasil dari respirasi tersebut yaitu asam sitrat, asam malat, asam oksalat, asam tartarat, asam susu.

D.           Pengaruh genangan air terhadap tanaman darat.

Tanaman yang biasa hidup di darat bila tergenang air agak lama akan terancam kehidupannya. Hal ini karena respirasi aerob terhenti sama sekali, sedangkan respirasi anaerob tak mungkin mencukupi energi yang dibutuhkannya, serta akumulasi dari hasil akhir respirasi itu lama-kelamaan merupakan racun bagi jaringan-jaringan tesangkut.

E.            Reaksi hemis pada respirasi aerob

F.             Perbedaan fotosintesis dan respirasi

1.        Fotosintesis

Proses penyusunan atau anabolisme atau asimilasi. Berlangsung optimal pada siang hari. Reaksi : 6CO2 + 6H2O à C6H12O6 + 6O2 + 38 ATP. Tempat berlangsung : Kloroplas

2.        Respirasi

Proses pembongkaran atau katabolisme atau disimilas. Proses optimal pada malam hari. Reaksi : C6H12O6 + 6O2  à 6CO2 + 6H2O + 675 kal. Tempat berlangsung : mitokondria

G.           Tahapan respirasi

1.        Penangkapan oksigen dari lingkungan

2.        Proses transport gas – gas dalam tumbuhan secara keseluruhan berlangsung secara difusi.

3.        Oksigen masuk ke dalam setiap sel tumbuhan dengan jalan difusi melalui ruang antar sel, sitoplasma dan membran sel.

4.        CO2 yang dihasilkan berdifusi ke luar sel dan masuk ke dalam ruang antar sel.

5.        Setelah mengambil O2 dari udara, kemudian digunakan dalam proses respirasi dengan beberapa tahapan, antara lain : Glikolisis, dekarboksilasi ksidatif, siklus asam sitrat dan transpor elektron.

H.           Fosforilasi, glikolisis, dan lingkaran krebs.

1.        Fosforilasi

Yaitu penambahan fosfat pda molekul-molekul glukosa. Proses fosforilasi : penambahan 1 fosfat oleh ATP terbentuk glukosa 6 fosfat kemudian ATP menyusut menjadi ADP. Proses ini berlangsung memerlukan enzim heksokinase dan bantuan ion-ion Mg2+. Hasilnya : fruktosa 1,6-difosfat

2.        Glikolisis

Berasal dari kata latin “ glykos” yaitu gula, “lysis” yaitu pemecahan.Tahapan perubahan glukosa menjadi dua molekul asam piruvat terjadi di sitosol. Karbohidrat diubah menjadi heksosa fosfat , dipecah menjadi dua molekul triosa fosfat, kemudian dioksidasi menjadi dua molekul piruvat. Glikoslisis menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH. Glukosa à Glukosa 6-fosfat àFruktosa 1,6 difosfat à3-fosfogliseral dehid (PGAL)
 / Triosa fosfat Asam piravat. Hasil : 2 molekul asam pivarat, 2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi  tinggi dan 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

3.        Lingkaran krebs

Lingkaran krebs merupakan urutan kejadian dari oksidasi asam piruvat secara aerob. Piruvat yang dihasilkandari glikolisisditransport ke matriks mitokondria melalui protein transport khusus. Kemudian didekarboksilasi dalam suatu reaksi oksidasi oleh enzim piruvat dehidrogenase. Hasilnya : NADH, CO2 dan Asam Asetat dalam bentuk Asetil koA

BAB III

PENUTUP

A.           Kesimpulan

a.         Respirasi adalah proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi. Respirasi dilakukan oleh semua penyusun tubuh, baik sel-sel tumbuhan maupun sel hewan dan manusia. Mahluk hidup memerlukan respirasi untuk mempertahankan hidupnya, begitu pula pada tumbuhan. Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh ketersediaan substrat, ketersediaan oksigen, suhu, tipe dan umur tumbuhan. Ditinjau dari kebutuhannya  akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi respirasi aerob dan respirasi anaerob.

B.            Saran

1.      Diharapkan supaya pemberian materi tiap-tiap kelompok jelas, sehingga tiap kelompok bisa mendapatkan giliran maju untuk presentasi dan tidak berulang kali membuat bahan presentasi jika belum mendapat kesempatan maju pada salah 1 materi yang dibahas.

2.      Diharapkan dikegiatan perkuliahan tidak hanya presentasi terus menerus, tetapi dosen juga harus menerangkan materi. 

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2012. http://google.com. Diakses tanggal 29 Novemeber 2012

Hardjowigeno, S. 2007. Ilmu tanah. Akademi ke Presindo : Jakarta.

Karama, A, S, etl. 1994. Penggunaan pupuk organic pada tanaman pangan. Simposium Hortikultura Nasional.

Lakitan, B. 1995. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. PT. Rajawali Press : Jakarta

Mengkel, Ry, et,al. 1979. The principle of plant nutrition potast in werbloafen. Bren Switzerland.

Mayers, Ry, et.al. 1997. The Syncronisation of Nutritent Mineralization and Plant Nutrient Demand in Management of tropical soil fertility. Agronomy journal 87: 642-648.

Nandu, M. 1981. Studies on the appropriate proportion of organic and chemical fertilizer thesis. Agriculture University Cormbatre.

Novitan. 2002. Petunjuk pemupukan yang efektif. Jakarta : Agromedia Pustaka.