C. Respirasi TumbuhanBernapas meliputi dua tahap, yaitu pertukaran gas dan respirasi sel. Pertukaran gas adalah proses pengambilan

oksigen dan pengeluaran karbon dioksida melalui alat pernapasan tumbuhan. Respirasi sel adalah penguraian

senyawa kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dengan membebaskan energi. Mitokondria adalah tempat di

mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Senyawa kompleksnya dapat berupa karbohidrat, lemak,

dan protein. Energi yang didapatkan dari proses respirasi digunakan untuk aktifitas metabolisme tubuh tumbuhan.

Berdasarkan ada tidaknya oksigen, ada dua macam respirasi, yaitu respirasi aerob dan anaerob. Respirasi aerob

adalah respirasi yang memerlukan oksigen, sedangkan rspirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan

oksigen.

o Alat Respirasi tumbuhanSeperti dijelaskan sebelumnya, proses respirasi diawali dengan proses pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida

melalui alat pernapasan. Alat pernapasan tumbuhan letaknya tersebar. Tumbuhan dapat melakukan pertukaran gas

melalui stomata, lenti sel, dan rambut akar. Pada tumbuhan tertentu, pernapasan melalui alat khusus, misalnya akar

napas pada tumbuhan bakau maupun beringin. Berikut ini akan dijelaskan alat-alat pernapasan tumbuhan.

1.  Stomata

Stomata atau mulut daun terdiri atas celah atau lubang yang dikelilingi oleh dua sel penjaga dan terletak di daun.

Stomata berfungsi sebagai tempat pertukaran gas pada tumbuhan, sedangkan sel penjaga berfungsi untuk

mengatur, membuka dan menutupnya stomata.

Stomata tumbuhan pada umumnya membuka pada saat matahari terbit dan menutup saat hari gelap. Membuka dan

menutupnya stomata dipengaruhi oleh kandungan air dan ion kalium di dalam sel penjaga. Ketika sel penjaga

memiliki banyak ion kalium, air dari sel tetangga akan masuk ke dalam sel penjaga secara osmosis. Akibatnya,

dinding sel penjaga yang berhadapan dengan celah stomata akan tertarik ke belakang, sehingga stomata menjadi

terbuka. Sebaliknya, ketika ion kalium keluar dari sel penjaga, air dari sel penjaga akan berpindah secara osmosis ke

sel tetangga. Akibatnya, sel tetangga mengembang dan mendorong sel penjaga ke arah celah sehingga stomata

menutup.  Lihat Gambar 9.

Gambar 9. Membuka dan

menutupnya stomata diatur oleh sel penjaga (guard cell) : stoma membuka (kiri), stoma

menutup (kanan). (Sumber : Campbell et al. 1999)

2.  Lentisel

Pada tumbuhan dikotil, selain kambium intervasikuler yang membentuk xilem dan floem sekunder ada juga kambium

gabus yang menghasilkan parenkima gabus dan lapisan gabus. Lapisan gabus akan menggantikan epidermis.

Lapisan gabus terdiri atas sel-sel mati dan membantu melindungi batang. Kambium gabus, parenkima gabus, dan

lapisan gabus akan mengelupas dan lepas sebagai bagian kulit. Akibatnya, timbul lubang-lubang di batang yang

disebut lentisel. Lentisel memungkinkan sel-sel tetap hidup di dalam batang melalui pertukaran gas dengan udara

luar. Lihat Gambar 10.

Gambar 10.

Lentisel (Sumber: http://www.biyolojiegitim.yyu.edu.tr)

3.  Rambut Akar

Selain untuk menghisap air dan garam-garam mineral, rambut akar berfungsi sebagai alat pernapasan. Sel-sel

rambut akar akan mengambil oksigen pada pori-pori tanah. Lihat Gambar 11.

Gambar 11. Rambut Akar

(Sumber: Campbell, et all. 2005)

4.  Alat Pernapasan Khusus

Kemampuan tumbuhan beradaptasi terhadap lingkungan menghasilkan alat pernapasan khusus. Tumbuhan bakau

yang hidup di lingkungan air laut mempunyai akar yang tumbuh ke atas permukaan tanah untuk memperoleh oksigen

dan mengeluarkan karbon dioksida. Akar tersebut disebut akar napas.

Pohon beringin dan anggrek mempunyai akar gantung untuk bernapas. Akar tersebut tumbuh dari batang dan

menggantung kearah tanah. Pada saat masih menggantung, akar ini menyerap uap air dan gas dari udara. Akan

tetapi setelah masuk ke tanah, akar tersebut berfungsi menyerap air dan garam mineral. Tumbuhan yang  hidup di

air seperti enceng gondok dan kangkung, batangnya mempunyai rongga-rongga udara yang  besar berfungsi untuk

menyalurkan oksigen.

Gambar 12 (a) akar pohon bakau   (b) akar pohon beringin

o Pertukaran GasPertukaran gas antara tumbuhan dan lingkungannya merupakan bagian yang penting dalam respirasi. Pertukaran

gas secara keseluruhan berlangsung secara difusi. Difusi merupakan perpindahan zat dari larutan pekat ke larutan

encer. Oksigen akan masuk ke dal

am sel tumbuhan secara difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, membran sel, dan akhirnya masuk ke dalam sel.

Begitu juga dengan karbondioksida, yang akan berdifusi ke luar sel dan masuk ke ruang antar sel. Transpor oksigen

dan karbon dioksida antara ruang antar sel dengan lingkungan luar juga berlangsung secara difusi.

o Proses Respirasi

Gambar 13 Hubungan antara proses fotosintesis dengan proses respirasi pada

tumbuhan (Sumber : Campbell, et all, 2006)

Respirasi merupakan proses penguraian senyawa organik menjadi air dan karbondioksida untuk memperoleh energi

dengan bantuan oksigen. Senyawa organik merupakan bahan bakar respirasi untuk menghasilkan ATP, sedangkan

produk limbah respirasi seperti karbon dioksida dan air, merupakan bahan yang digunakan kloroplas sebagai bahan

mentah untuk fotosintesis. Lihat Gambar 6. Energi (ATP) yang diperoleh dari proses respirasi, akan digunakan untuk

aktifitas metabolisme tubuh tumbuhan. Proses keseluruhan dapat dirangkum sebagai berikut:

Senyawa organik + oksigen –> karbon dioksida + air + energi

Glukosa, lemak, dan protein dapat diproses dan digunakan sebagai bahan respirasi. Jika glukosa (C6H12O6) yang

digunakan sebagai bahan respirasi maka reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:

o Faktor faktor yang mempengaruhi laju respirasiLaju 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 sebliknya 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.

Respirasi berasal dari kata latin yaitu respirare yang berarti bernafas.

Reaksi respirasi merupakan reaksi katabolisme yang memecah molekul-molekul gula menjadi molekul anorganik berupa CO2 dan H2O (Salisbury, 1995).Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO2, H2O dan energi. Namun demikian respirasi pada hakikatnya adalah reaksi redoks, dimana substrat dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang diserap sebagai oksidator mengalami reduksi menjadi H2O.

Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

Respirasi sudah diketahui sejak abad XVIII :

• 1772 J.Priestley : Tumbuhan dapat memurnikan udara kotorkotor

• Lavoisier : RespirasiO2CO2+ H2O

• Ingenhousz : Tumbuhan dan hewan terjadi pertukaranO2danCO2dengan atmosfir.

Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:

C6H12O6 + O2   → 6CO2 + H2O + energi

Reaksi di atas merupakan persamaan rangkuman dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses respirasi. Reaksi tersebut terlihat sangat sederhana, terlihat seakan respirasi merupakan reaksi tunggal, sehingga mungkin dapat agak menyesatkan karena respirasi yang sebenarnya bukanlah reaksi tunggal. Respirasi merupakan rangkaian dari banyak reaksi komponen, yang masing-masingnya dikatalisis oleh enzim yang berbeda.

Substrat Respirasi:Substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang dioksidasikan dalam respirasi, atau senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan yang secara relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan menjadi CO2 dan air. Sedangkan metabolit respirasi adalah intermediat-intermediat yang terbentuk dalam reaksi-reaksi respirasi.

Substrat respirasi terdiri dari:

Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi.

Beberapa jenis gula seperti Glukosa, fruktosa dan sukrosa

Pati

Lipid

Asam-asam Organik

Protein (digunakan dalam keadaan dan spesies tertentu)Bagian tumbuhan yang aktif melakukan respirasi yaitu bagian yang sedang tumbuh seperti:

Kuncup bunga

Tunas

Biji yang berkecambah

Ujung batang

Ujung akarPenggolongan RespirasiRespirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.

1. Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 dari udara.Prosesnya meliputi :

Absorbsi oksigen,

Memecah senyawa organik, misal glukosa (KH) menjadi senyawa yang lebih sederhana (CO2 &

H2O),

Membebaskan energy.  Sebagian energi dipakai untuk proses kehidupan,sebagian hilang

sebagai panas.

Membebaskan CO2 dan H2OPada sel yang masih hidup respirasi terjadi pada sitoplasma & mitokondria.

1. Respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2.

Respirasi anaerob sering disebut juga dengan nama fermentasi. Respirasi anaerob biasanya

terdapat pada tanaman tinggi hanya terjadi jika persediaan O2 bebas di bawah minimum., pada

biji-bijian yang tampak kering (jagung, padi, biji bunga matahari), buah-buahan yang berdaging

seperti buah apel & peer dapat bertahan berbulan-bulan di dalam penyimpanan, dimana hanya

terdapat H & N saja, buah terus menghasilkan CO2. Hasil respirasi anaerob pd tanaman tingkat

tinggi adalah asam sitrat, asam malat, asam oksalat, asam lartarat, asam susu.Kurangnya O2 atau kelebihan CO2 tampak pada kegiatan respirasi biji- bijian, akar & batang yang terpendam dalam tanah. Jika kadar CO2 naik sampai 10 % & kadar O2 turun sampai 0 % maka respirasi terhenti.

Kuosien Respirasi (KR)Kuosien Respirasi (KR) : angka perbandingan antara volume CO2 yang dibebaskan dengan volume O2 yang diabsorpsi secara simultan oleh jaringan dalamperiode waktu tertentu pada suhu & tekanan tertentu.

KR = Vol CO2 : Vol O2

KR : Glukosa = 1, Lemak = 0,7, Protein = 0,7 < KR < 1

Titik kompensasi : titik yang menunjukkan kecepatan Fotosintesis yang dilakukan tumbuhan sama dengan kecepatan respirasinya

Contoh Perhitungan Nilai Kuosien Respirasi(KR):

1. Gula : C6H12O6 + 6O2  →  6CO2 +H2O,   KR = 6 mol CO2 = 1.06 mol O2

2. Asam lemak (asam palmitat): C16H32O2 + 11O2 →C12H22O11 + 4CO2 + 5H2OKR = 4 mol CO2 = 0.36, 11 mol O2

KR memberi petunjuk tentang jenis substrat yang dioksidasikan & jenis metabolisme yang sedang berlangsung.

KR > 1 : sel kekurangan O2, repirasi aerob dibantu respirasi anaerob agar menambah energy

KR < 1 : sebagian / semua CO2 yang dihasilkan dalam respirasi digunakan langsung oleh organisme ybs, misal untuk fotosintesis.

Manfaat Respirasi Bagi TumbuhanRespirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik, dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai ”Building Block”. Building Block merupakan senyawa-senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh. Senyawa-senyawa tersebut meliputi asam amino untuk protein; nukleotida untuk asam nukleat; dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatik tertentu lainnya, seperti lignin.

Telah diketahui bahwa hasil akhir dari respirasi adalah CO2 dan H2O, hal ini terjadi bila substrat secara sempurna dioksidasi, namun bila berbagai senyawa di atas terbentuk, substrat awal respirasi tidak keseluruhannya diubah menjadi CO2 dan H2O. Hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi seluruhnya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan sisanya digunakan dalam proses anabolik, terutama di dalam sel yang sedang tumbuh. Sedangkan energi yang ditangkap dari proses oksidasi sempurna beberapa senyawa dalam proses respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.

Faktor- faktor yang mempengaruhi laju respirasiFaktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah suhu, kelembaban, ketersediaan jumlah dan jenis subsrat, ketersediaan O2 (Salisbury, 1995)Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:

1. Ketersediaan substratTersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.

1. Ketersediaan OksigenKetersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara.

1. SuhuPengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.

1. Tipe dan umur tumbuhanMasing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolsme, 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 RespirasiProses 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 FosfatLintasan 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 respirasiZat 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.

Respirasi dan Fotosintesis pada Tumbuhan

Respirasi merupakan proses penguraian glukosa menjadi air dan karbondioksida. Respirasi dibedakan menjadi dua macam yaitu respirasi Aerob dan anaerob. Respirasi Aerob merupakan respirasi yang memerlukan oksigen contohnya yaitu respirasi pada tumbuhan tingkat tinggi. Sedangkan Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak memerlukan oksigen. adapun contohnya yaitu fermentasi alkohol.

Alat Respirasi pada tumbuhan terdiri dari:

1. Stomata, Berfungsi sebagai tempat pertukaran gas pada tumbuhan2. Lentisel , merupakan lubang- lubang yang terdapat di batang yang memungkinkan sel-

sel tetap hidup di dalam batang melalui permukaan gas dengan udara luar

3. Rambut akar , berfungsi untuk menghisap air dan garam- garam mineral, serta berfungsi sebagai alat pernafasan

4. Alat penafasan khusus , misalnya terdapat pada tumbuhan bakau yg hidup di lingkungan air laut mempunyai akar yg tumbuh ke atas permukaan tanah untuk memperoleh oksigen dan mengeluarkan karbondioksida, dan akar tersebut dinamakan akar napas.

Proses Respirasi Meliputi:

1. Glikolisis: peristiwa pengubahan heksosa menjadi asam piruvat, dapat berlansung dengan melibatkan oksigen maupun tidak dan proses ini berlansung di sitoplasma tanpa membutuhkan oksigen

2. Fermentasi: proses ini di jumpai pada sistem perakaran tumbuhan

3. Siklus Krebs: proses yang terjadi di dalam mitokondria

Manfaat respirasi:

¢  Membantu dalam proses pembuatan energi yang di butuhkan oleh tumbuhan

¢  Menjaga keseimbangan gas dalam atmosfer

¢  Pertukaran gas pada tumbuhan dapat menjaga kandungan airnya

Hubungan Respirasi dengan fotosintesis:

Respirasi dan fotosintesis mempunyai hubungan kerja yang sangat erat. Tanpa fotosintesis respirasi tidak akan terjadi karena ketiadaan senyawa –senyawa kompleks yang hanya dapat dihasilkan dari reaksi fotosintesis. Sedangkan tanpa respirasi, senyawa- senyawa kompleks yang di hasilkan  reaksi fotosintesis   tidak akan terisi menjadi energi, sehingga tumbuhan tidak dapat melakukan aktivitas metabolismenya

Landasan Teori

Pernapasan adalah proses pertukaran gas O2 dengan CO2 sebagai hasil metabolisme normal dan zat yang dibutuhkan atau diperlukan dalam pernapasan itu sendiri.

Pernapasan merupakan pembakaran (metabolisme atau disimilasi) dimana energi yang disimpan tadi dikembalikan lagi untuk mengembalikan proses-proses kehidupan atau respirasi adalah proses pembokaran energi yang tersimpan untuk dimanfaatkan dalam proses-proses kehidupan.

Mungkin anda membutuhkan Mungkin anda membutuhkan rpp dan silabus biologi sma, rpp dan silabus biologi smk   atau rpp dan silabus biologi smp   untuk menunjang proses pembelajaran pada mata pelajaran biologi.

Respirasi atau oksigen glukosa adalah merupakan sumber energi yang utama untuk kebanyakan sel. Pada waktu glukosa dipecah dalam suatu rangkaian reaksi enzimatis, beberapa energi disebabkan dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi (ATP) dan sebagian lagi hilang sebagai panas.

Proses utama respirasi adalah mobilisasi senyawa organik dan oksidasi senyaw. Senyawa tersebut secara terkendali untuk membebaskan energi bagi pemeliharaan dan perkembangan tumbuhan.Reaksi respirasi (oksidasi biologis) suatu karbohidrat misalnya glukosa berlangsung dalam empat tahap adalah:

1.    Glikolisis

Merupakan serangkaian reaksi yang menguraikan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat, jalur reaksi ini disebut juga jalur Embden-Meyerhoff-Parnas (EMP), merupakan dasar dari respirasi anaerobik atau fermentasi.

2.    Dekarboksilasi Oksidatif Piruvat

Senyawa-senyawa yang dihasilkan tahap ke-2 diuraikan menjadi CO2 dinamakan daun asam sitrat karena senyawa C6 yang pertama kali dibentuk dalam daur ini adalah asam sitrat.Daur ini dikenal dengan daur krebs. Nama lain dari iktu serta asam-asam dengan tiga gugus karboksil.

3.    Oksidasi terminal dalam rantai respiratoris

Hidrogen yang dihasilkan oleh substrat pada tahap ke-1 hingga ke-3 akhirnya berkombinasi dengan oksigen membentuk air.

Agar dapat berlangsung terjadi suatu angkutan hidrogen sepanjang suatu rantai sistem redoks yaitu melalui suatu sistem angkutan/transport elektron

FOTOSINTESIS DAN RESPIRASIPengertian Fotosintesis

Pada awal tahun 1600an,Jan Van Helmont dokter dan ahli kimia melakukan percobaan untuk mengetahui factor yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan hanya karena pemberian air. Tapi pada tahun 1720 ahli Botani Inggris Stephen Hales berhipotesis bahwa ada factor lain yang berperan selain air yaitu udara.Pada tahun 1778 Jan Ingenhousz menemukan bahwa cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat ’’ memulihkan’’ udara yang ’’rusak’’

Akhirnya ditahun 1796 Jean Senebier menunjukkan bahwa udara yang rusak dipulihkan itu adalah karbondioksida yang diserap oleh tumbuhan daalm fotosintesis.

Tidak lama kemudian, Theodore de Soussure berhasil menujukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan –percobaan ’’ Pemulihan’’ udara. Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbondioksida tetapi juga oleh pemberian air. Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya pada tahun 1800an para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa) meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami.Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan hijau , alga, dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya.

Proses Fotosintesis pada Tumbuhan Hijau

1. Komponen FotosintesisUntuk membuat makanan, tumbuhan memerlukan bahan-bahan. Bahan-bahan yang dibutuhkan adalah air dan karbondioksida. Fotosintesis terjadi pada tumbuhan yang mengandung klorofil dengan bantuan cahaya matahari.

2. Proses dan Hasil FotosintesisAir tanah mengandung zat hara yang membantu menyuburkan tumbuhan. Tumbuhan mengambil air tersebut dengan cara menyerapnya dari dalam tanah. Akar pada tumbuhan yang bertugas untuk menyerapnya. Air yang diserap oleh rambut akar masuk ke batang melalui pembuluh kayu. Kemudian, air yang mengandung zat hara disebarkan kesemua bagian tumbuhan, seperti ranting dan daun.Karbondioksida dari udara masuk ke tubuh tumbuhan melalui pori mikroskopik yang disebut Stomata (dalam bahasa Yunani berarti mulut) dan LentiselTumbuhan menangkap cahaya mengunakan pigmen yang disebut Klorofil yang terdapat pada Kloroplas. Energi cahaya yang diserap klorofil inilah yang mengerakkan sintesis molekul makanan (air hara) dalam kloroplas. Kloroplas ditemukan terutama dalam sel Mesofil yaitu jaringan yang terdapat dibagian dalam daun.Para Saintis telah mencoba selama berabad-abad untuk menyatukan potongan-potongan proses yang digunakan tumbuhan untuk membuat makanan. Dengan menggunakan rumus molekul, kita dapat merangkum Fotosintesis dengan persamaan kimia,

Karbondioksida + air 

6CO2 +6H2O C6H12O6 + 6O2Fotosintesis bukanlah merupakan proses tunggal, tetapi dua proses.

3. Faktor Penentu Laju FotosintesisFaktor penentu laju fotosintesisBerikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis:

a. Intensitas cahayaLaju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya

b. Konsentrasi karbon dioksidaSemakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis

c. Suhu Fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.

d. Kadar AirKekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.

e. Kadar FotosintatKadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.

C. Pengertian RespirasiRespirasi adalah suatu proses pengambilan oksigen untuk memecah senyawa organic menjadi karbondioksida, air dan energi. Respirasi ini akan menghasilkan energi kimia untuk kegiatan kehidupan seperti bergerak dan pertumbuhan. Respirasi pada hakikatnya adalah reaksi reduksi, dimana senyawa organic dioksidasi menjadi karbondioksida dan oksigen yang diserap mengalami reduksi menjadi air.Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan oksigen di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan oksigen, sebaliknya reaksi anaerob merupakan proses respirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan oksigen. Reaksi anaerob disebut juga fermentasi.

D. Proses Respirasi

1. Proses Respirasi pada TumbuhanSelain mengalami fotosintesis tumbuhan juga mengalami respirasi. Respirasi pada tumbuhan disebut fotorespirasi. Pada tumbuhan tinggi, senyawa karbohidrat merupakan senyawa respirasi utama. Respirasi tumbuhan pada hakikatnya adalah kebalikan dari fotosintesis.Secara umum respirasi pada tumbuhan dapat ditulis sebagai berikut :

C H O + O 6CO + H O + EnergiProses respirasi diawali dengan adanya penangkapan oksigen dari lingkungan. Oksigen yang digunakan dalam respirasi masuk ke dalam setiap sel tumbuhan dengan difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, sitoplasma dan membrane sel. Oksigen yang digunakan dalam respirasi melalui beberapa tahap :

a. GlikolisisYaitu pengubahan glukosa menjadi molekul asam piravat.

b. Daur KrebsMerupakan pembingkaran asam piravat secara aerob menjadi karondioksida dan air serta energi kimia.

c. Rantai transportasi Elektron RespiratoriDari siklus Krebs dilanjutkan dengan oksidasi akan terbentuk air sebagai hasil sampingan respirasi. Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata.

Laju respirasi pada tumbuhan dipengaruhi oleh beberapa faktor :

a. Ketersediaan Substrat (senyawa awal)Tumbuhan yang memiliki kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula dan sebaliknya.

b. Ketersediaan OksigenKetersediaan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara.

c. SuhuLaju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10°C, namun hal ini tergantung pada masing – masing spesies.

d. Tipe Umur TumbuhanTumbuhan muda menunjukkan laju reaksi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan tua. Demikian pula pada organ yang sedang dalam masa pertumbuhan. 

2. Sistem Respirasi pada Hewan

a. Sistem Respirasi pada ProtozoaRespirasi pada protozoa dilakukan melalui seluruh permukaan selnya. Oksigen dan karbondioksida masuk dan keluar melalui membrane sel secara difusi. Respirasi melalui seluruh permukaan tubuh disebut respirasi langsung. Contoh hewan yang melakukan respirasi secara langsung antara lain amoeba dan paramecium.

b. Sistem Respirasi pada CacingCacing tidak memiliki alat respirasi khusus. Respirasi cacing dilakukan melalui permukaan kulit yang basah. Oksigen masuk ke tubuh cacing melalui kulit, kemudian masuk ke pembuluh darah kapiler. Oksigen diikat oleh hemoglobin. Hemoglobin cacing tanah larut dalam plasma darah. Oksigen diikat kemudian diedarkan keseluruh sel tubuh.

c. Sistem Respirasi pada InsectaInsecta berespirasi dengan menggunakan tabung udara yang disebut trakea. Udara keluar masuk ke pembuluh trakea melalui lubang–lubang kecil yang disebut stigma atau spirakel. Setiap ruas tubuh insecta terdapat sepasang spirakel. Spirakel dilengkapi dengan bulu–bulu untuk menyaring debu. Spirakel dapat terbuka dan tertutup karena adanya katup–katup yang diatur oleh otot. Tabung trakea bercabang–cabang menjadi trakeolus. Trakeolus bergabung menjadi pembuluh halus yang mencapai seluruh sel–sel tubuh.Proses respirasi serangga terjadi karena gerakan otot tubuh secara teratur. Kontraksi otot–otot tubuh mengakibatkan pembuluh trakea mengembang dan mengempis. Pada saat trakea mengembang udara masuk melalui spirakel selanjutnya masuk kedalam trakea lalu ke trakeolus dan masuk ke dalam sel–sel tubuh. Oksigen berdifusi ke dalam sel–sel tubuh. Karbondioksida hasil respirasi diangkut melalui system trakea dan akhirnya dikeluarkan melalui spirakel. Karbondioksida keluar dari tubuh pada waktu trakea mengembang.

3. Sistem Respirasi pada IkanIkan memiliki alat respirasi khusus yaitu insang yang terdapat pada sisi kiri dan kanan kepala. Oksigen dalam air berdifusi pada sel–sel insang. Darah dalam pembuluh darah pada insang mengikat oksigen dan membawanya beredar ke seluruh jaringan tubuh. Insang ikan tersusun atas bagian–bagian berikut :

a. Tutup insang (operculum), berfungsi melindungi bagian kepala dan mengatur mekanisme aliran air sewaktu bernafas.

b. Membran brankiostega, berfungsi sebagai katup pada waktu air masuk kedalam rongga mulut.

c. Lengkung insang.

d. Membran (filamen) insang berwarna kemerahan.

e. Lembaran insang berfungsi untuk menjaga agar tidak adan benda asing yang masuk ke dalam rongga insang.

Mekanisme respirasi ikan diatur oleh mulut dan tutup insang. Pada waktu tutup insang mengembang, membrane brankiostega menempel rapat pada tubuh sehingga air masuk lewat mulut. Air tersebut tersaring oleh rigi – rigi pada lengkunginsang, kemudian masuk ke insang. Pengikatan oksigen dan pelepasan karbondioksida terjadi dalam insang. Oksigen diikat oleh sel darah merah karbondioksida meninggalkan darah dan larut kedalam air. Oksigen diedarkan kesemua bagian tubuh oleh pembuluh nadi.

4. Respirasi pada AmpibhiAlat respirasi pada ampibhi misal katak berupa paru-paru, kulit, insang. Pada saat stadium berudu respirasinya menggunakan insang luar. Insang luar terdiri atas lembaran halus yang banyak mengandung kapiler darah. Apabila insang ini bergetar, maka air disekekilingnya akan berganti dan oksigen yang larut dari air akan berdifusi masukn dalam pembuluh kapiler darah.Seiring dengan pertumbuhannya, timbul celah insang dan terbentuk insang dala. Insang dalam memiliki katup seperti insang pada insang. Kemudian berudu menjadi katak dewasa. Katak dewasa respirasinya dengan paru-paru. Mekanisme respirasi pada katak terdiri dari dua proses:

a) InspirasiMula-mula tenggorokan bergerak sehingga rongga mulut membesar. Hal ini menyebabkan udara masuk melalui lubang hidung ke rongga mulut. Kemudian lubnag hidung tertutup diikuti dengan kontraksi otot rahang bawah, sehingga rongga mulut mengecil. Kemudian udara terdorong masuk ke paru-paru. Di dalam paru-paru oksigen diikat oleh kapiler darah lalu diedarkan ke seluruh tubuh.

b) Ekspirasi Diawali dengan mengendurkan otot rahang bawah dan kontraksi otot perut sehingga paru-paru mengecil dan udara terdorong ke rongga mulut, sehingga mendorong udara kaya karbondioksida keluar.Pernafasan atau respirasi pada amphibi juga dengan kulit. O2 dari udara berdifusi melalui kulit yang basah masuk ke pembuluh kapiler darah.