Faktor Yang Mempengaruhi Laju Respirasi

Laju respirasi dapat dipengaruhi beberapa faktor antara lain :

1. Ketersediaan substrat

Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel

tumbuhan tinggi. 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.

2. Ketersediaan oksigen

Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya

pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara

organ pada tumbuhan yang sama.

3. Suhu

Semakin tinggi suhu, semakin tinggi laju respirasi. Laju reaksi respirasi akan

meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung

pada masing-masing spesies.

4. Tipe dan umur tumbuhan

Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme, dengan

demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-

masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi

dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang

dalam masa pertumbuhan.

Proses Respirasi

Proses respirasi diawali dengan adanya penangkapan O2 dari lingkungan. Proses

transport gas-gas dalam tumbuhan secara keseluruhan berlangsung secara difusi.

Oksigen yang digunakan dalam respirasi masuk ke dalam setiap sel tumbuhan

dengan jalan difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, sitoplasma dan membran

sel. Demikian juga halnya dengan CO2 yang dihasilkan respirasi akan berdifusi ke

luar sel dan masuk ke dalam ruang antar sel. Hal ini karena membran plasma dan

protoplasma sel tumbuhan sangat permeabel bagi kedua gas tersebut.

Setelah mengambil O2 dari udara, O2 kemudian digunakan dalam proses respirasi

dengan beberapa tahapan, diantaranya yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif,

siklus asam sitrat, dan transpor elektron.

Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga

tahap :

1. Glikolisis, yaitu tahapan pengubahan glukosa menjadi dua molekul asam

piruvat (beratom C3), peristiwa ini berlangsung di sitosol. As. Piruvat

yang dihasilkan selanjutnya akan diproses dalam tahap dekarboksilasi

oksidatif. Selain itu glikolisis juga menghasilkan 2 molekul ATP sebagai

energi, dan 2 molekul NADH yang akan digunakan dalam tahap transport

elektron.Dalam keadaan anaerob, As. Piruvat hasil glikoisis akan diubah

menjadi karbondioksida dan etil alkohol. Proses pengubahan ini dikatalisis

oleh enzim dalam sitoplasma. Dalam respirasi anaerob jumlah ATP yang

dihasilkan hanya dua molekul untuk setiap satu molekul glukosa, hasil ini

berbeda jauh dengan ATP yang dihasilkan dari hasil keseluruhan respirasi

aerob yaitu 36 ATP.

Peristiwa perubahan :

Glukosa berubah menjadi Glukosa – 6 – fosfat berubah menjadi  Fruktosa 1,6

difosfat berubah menjadi 3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam

piravat.

Jadi hasil dari glikolisis : 2 molekul asam piravat, 2 molekul NADH yang

berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi dan  2 molekul ATP untuk

setiap molekul glukosa.

Enzim-enzim yang berperan dalam GLikolisis yaitu Heksokinase,

Fosfoheksokinase, Fosfofruktokinase, Aldolase, triosa fosfat isomerase, triosa

fosfat dehidrogenase,  fosfogliseril kinase, fosfoglisero mutase, Enolase, dan

piruvat kinase.

Manfaat glikolisis:

1. Mereduksi 2 molekul NAD+ menjadi NADH untuk setiap molekul

heksosa yang dirombak.

2. Setiap molekul heksosa yang dirombak akan dihasilkan 2 molekul ATP,

jika substratnya berupa glukosa- P-, glukosa 6-P, atau fruktosa-6-P maka

akan dihasilkan 3 molekul ATP.

3. Melalui glikolisis akan dihasilkan senyawa- senyawa antara yang dapat

menjadi bahan baku untuk sintesis berbagai senyawa yang terdapat dalam

tumbuhan.

1. Dekarboksilasi oksidatif, yaitu pengubahan asam piruvat (beratom C3)

menjadi Asetil KoA (beratom C2) dengan melepaskan CO2, peristiwa ini

berlangsung di sitosol. Asetil KoA yang dihasilkan akan diproses dalam

siklus asam sitrat. Hasil lainnya yaitu NADH yang akan digunakan dalam

transpor elektron.

1. Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan

pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta

energi kimia. Siklus asam sitrat (daur krebs) terjadi di dalam matriks dan

membran dalam mitokondria, yaitu tahapan pengolahan asetil KoA dengan

senyawa asam sitrat sebagai senyawa yang pertama kali terbentuk.

Beberapa senyawa dihasilkan dalam tahapan ini, diantaranya adalah satu

molekul ATP sebagai energi, satu molekul FADH dan tiga molekul

NADH yang akan digunakan dalam transfer elektron, serta dua molekul

CO2.

Fungsi utama Siklus Krebs adalah:

1. Mereduksi NAD+ dan FAD menjadi NADH dan FADH2 yang kemudian

dioksidasi untuk menghasilkan ATP.

2. Sintesis ATP secara langsung, yakni 1 molekul ATP untuk setiap molekul

piruvat yang dioksidasi

3. Pembentukan kerangka karbon yang dapat digunakan untuk sintesis asam-

asam amino tertentu, yang kemudian dapat dikonversi untuk membentuk

senyawa yang lebih besar.

1. Transfer elektron, yaitu serangkaian reaksi yang melibatkan sistem karier

elektron (pembawa elektron). Proses ini terjadi di dalam membran dalam

mitokondria. Dalam reaksi ini elektron ditransfer dalam serangkaian reaksi

redoks dan dibantu oleh enzim sitokrom, quinon, piridoksin, dan

flavoprotein. Reaksi transfer elektron ini nantinya akan menghasilkan

H2O.

Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2

(NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan

adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem

pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi

selain CO2.

Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui

stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan

tingkat tinggi.

Lintasan Pentosa Fosfat

Lintasan reaksi yang berbeda dengan glikolisis dan Siklus Krebs ini disebut

Lintasan Pentosa fosfat (LPF) karena terbentuk senyawa yang terdiri dari 5 atom

karbon. Lintasan ini juga disebut sebagai Lintasan Fosfoglukonat. Berlangsung di

sitosol.

Rangkaian reaksi: reaksi pertama pada LPF melibatkan glukosa-6-P( hasil

penguraian pati oleh enzim fosforilase yang diikuti oleh enzim fosfoglukomutase

pada glikolisis atau hasil penambahan fosfat terminal ATP pada glukosa atau hasil

langsung reaksi fotosintesis). Glukosa-6-P segera dioksidasi(didehidrogenasi)

oleh enzim dehidrogenase untuk membentuk senyawa 6-fosfogluko-nonlakton,

yang kemudian dihidrolisis menjadi 6-fosfoglukonat oleh suatu enzim laktonase.

Senyawa 6-fosfoglukonat kemudian mengalami dekarboksilasi oksidatif untuk

menghasilkan ribulosa-5-P oleh enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase.

Reaksi-reaksi selanjutnya dari LPF akan menghasilkan pentose posfat. Reaksi-

reaksi ini dipacu oleh enzimisomeras, epimerase, transketolase dan transaldolase

Fungsi LPF:

1. Produksi NADPH, dimana senyawa ini kemudian dapat dioksidasi untuk

menghasilkan ATP

2. Terbentuknya senyawa erithrosa-4-P, dimana senyawa ini merupakan

bahan baku esensial untuk pembentukan senyawa fenolik seperti sianin

dan lignin

3. Menghasilkan ribulosa-5-P yang merupakan bahan baku unit ribosa dan

deoksiribosa pada nukleotida pada RNA dan DNA.

Zat penghambat respirasi

Zat yang dapat menghambat proses respirasi yaitu

1. sianida,

2. fluoride,

3. Iodo asetat,

4. CO diberikan pd jaringan

5. Eter, kloroform, aseton, formaldehida dapat menambah respirasi dlm

waktu pendek.

FOTORESPIRASI

Fotorespirasi adalah sejenis respirasi pada tumbuhan yang dibangkitkan oleh

penerimaan cahaya yang diterima oleh daun. Diketahui pula bahwa kebutuhan

energi dan ketersediaan oksigen dalam sel juga mempengaruhi fotorespirasi.

Walaupun menyerupai respirasi (pernafasan) biasa, yaitu proses oksidasi yang

melibatkan oksigen, mekanisme respirasi karena rangsangan cahaya ini agak

berbeda dan dianggap sebagai proses fisiologi tersendiri (Garnerd, 1991).

            Proses yang disebut juga "asimilasi cahaya oksidatif" ini terjadi pada sel-

sel mesofil daun dan diketahui merupakan gejala umum pada tumbuhan C3,

seperti kedelai dan padi. Lebih jauh, proses ini hanya terjadi pada stroma dari

kloroplas, dan didukung oleh peroksisom dan mitokondria (Salisbury, 1995).

Fotorespirasi hingga kini bersaing dengan asimilasi karbon dioksida dan

membuat fotosintesis kurang efisien. Sebanyak 30 – 50% dari karbon yang

digunakan oleh fotosintesis hilang oleh fotorespirasi pada tumbuhan normal C.

Proses distimulasi oleh cahaya dan temperature yang meningkat dan dengan

demikian secara khusus tidak menguntungkan untuk tanaman yang tumbuh di

tempat beriklim panas (Sitompul dan Guritno, 1992).\

Peran fotorespirasi diperdebatkan namun semua kalangan sepakat bahwa

fotorespirasi merupakan penyia-nyiaan energi. Dari sisi evolusi, proses ini

dianggap sebagai sisa-sisa ciri masa lampau (relik). Atmosfer pada masa lampau

mengandung oksigen pada kadar yang rendah, sehingga fotorespirasi tidak terjadi

seintensif seperti masa kini. Fotorespirasi dianggap bermanfaat karena

menyediakan CO2 dan NH3 bebas untuk diasimilasi ulang, sehingga dianggap

sebagai mekanisme daur ulang (efisiensi). Pendapat lain menyatakan bahwa

fotorespirasi tidak memiliki fungsi fisiologis apa pun, baik sebagai penyedia asam

amino tertentu (serin dan glisin) maupun sebagai pelindung klorofil dari

perombakan karena fotooksidasi (Dwijoseputro, 1983).

            Sejumlah tumbuhan mengembangkan mekanisme untuk mencegah

fotorespirasi. Untuk menekan fotorespirasi, tumbuhan C4 mengembangkan

strategi ruang dengan memisahkan jaringan yang melakukan reaksi terang (sel

mesofil) dan reaksi gelap (sel selubung pembuluh, atau bundle sheath). Sel-sel

mesofil tumbuhan C4 tidak memiliki Rubisco. Strategi yang diambil tumbuhan

CAM bersifat waktu (temporal), yaitu memisahkan waktu untuk reaksi terang

(pada saat penyinaran penuh) dan reaksi gelap (di malam hari) (Dartius, 1991).

.

Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah “pembangkit tenaga” bagi sel.

Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran [Cooper, 2000].

1. Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton.

2. Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista [Lodish, 2001]. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.

Fungsi Respirasi seluler

Menghasilkan ATP

Dari pemecahan gula, lemak dan bahan-bahan lainnya

Dalam keberadaan oksigen

Memecah molekul yang lebih besar menjadi

lebih kecil untuk menghasilkan energi =

katabolisme

Menghasilkan energi dalam keberadaan oksigen

= respirasi aerob

Struktur

Terdiri dari 2 membran

Membran luar yang halus

Membran dalam yang berlipat

cristae

Terdapat ruang yang berisi cairan di antara 2 membran

Ruang internal yang berisi cairan

Matriks mitokondria

Pada matriks terdapat DNA, ribosom & enzymes

DAFTAR PUSTAKA

Dartius. 1991. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. USU-Press. Medan.

Dwijoseputro, D. 1983. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Gramedia. Jakarta.

Garnerd F.P, et all.1991.Fisiologi Tanaman Budidaya.UI Press: Bandung.

Heddy, S. 1990. Biologi Pertanian. Rajawali Press. Jakarta.

Lakitan, B. 2007. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Raja Grafindo Persada.

Jakarta.

Salisbury, F. B.1995.Fisiologi Tumbuhan Jilid 1 & 2. ITB:Bandung.

Salisbury, dan Ross. 1992. Fisiologi Tumbuhan. ITB Press. Bandung.

Sitompul, S. M. dan Guritno. B. 1995. Pertumbuhan Tanaman. UGM Press.

Yogyakarta.