FISIOLOGI TUMBUHAN
ENZIM DAN RESPIRASI TUMBUHAN
Tujuan Instruksional Khusus:
Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa akan dapat menjelaskan prinsip dasar kerja enzim dan proses respirasi tumbuhan
Edisi Pebruari 2006
Enzim
Molekul yang sebagian atau seluruhnya terdiri dari protein, dibentuk dalam protoplasma dan berfungsi sebagai katalisator dalam reaksi biokimia tertentu di dalam sel
Struktur molekul enzim:Protein(Apoenzim)Protein - kofaktor
(Holoenzim)1. Ion anorganik (kofaktor)2. Senyawa organik (koenzim)
Sifat-sifat enzim
1. Efektif pada konsentrasi sangat rendah2. Tidak dipengaruhi oleh reaksi dimana
katalisator berfungsi3. Tidak berpengaruh terhadap keseimbangan
reaksi4. Pada umumnya bersifat khas
Kelas-kelas enzim utamaNama kelas Tipe reaksi yang dikatalisatori1. Oksidoreduktase Semua tipe reaksi oksidasi reduksi2. Transferase Memindahkan satu grup atom yang utuh
dari molekul donor ke akseptor3. Hidrolase Memecahkan ikatan dengan cara hidroli-
sis (reaksi melibatkan air)4. Liase Memecahkan ikatan C-C, C-O, C-N dsb.
dengan cara lain, bukan hidrolisis atauoksidasi
5. Isomerase Interkonversi isomer-isomer, misal:Aldehid keton, isomer L isomer D
6. Ligase Pembentukan ikatan karena kondensasidua molekul dengan energi dari ATP
Tata nama enzim Sebagian terbesar enzim diberikan nama dengan
akhiran -ase dan berdasarkan pada tipe reaksi yangdikatalisis dan nama substrat
Enzim digolongkan dalam 6 kelas berdasarkan tipe transformasi kimia yang terjadi
Setiap kelas terbagi dalam subkelas dan sub-subkelas
Bagan tata nama enzim dilengkapi dengan sistem pemberian nama. Nomor sandi enzim terdiri dari empat yang berturut-turut menyatakan: kelas-subkelas-sub-subkelas-nomer seri enzim
Prinsip dasar katalisis
1. Terjadinya reaksi karena molekul substrat mengalami kolisi dan mendapatkan energi aktivasi
2. Adanya katalisis (enzim) meningkatkan laju reaksi,karena adanya katalis menurunkan energi aktivasi
Sifat-sifat enzim
1. Efektif pada konsentrasi sangat rendah2. Tidak dipengaruhi oleh reaksi dimana
katalisator berfungsi3. Tidak berpengaruh terhadap keseimbangan
reaksi4. Pada umumnya bersifat khas
Prinsip dasar katalisis1. Terjadinya reaksi karena molekul substrat mengalami
kolisi dan mendapatkan energi aktivasi2. Adanya katalisis (enzim) meningkatkan laju reaksi,
karena adanya katalis menurunkan energi aktivasi
Tingkat Energi
A+B
E akt. 2E akt. 1
AB
Tanpa katalisatorDengan katalisator
RESPIRASI TUMBUHAN
Respirasi:Kata latin: respirare = bernafasDiketahui sejak abad XVIII: 1772 J. Priestley: Tumbuhan dapat memurnikan
udara kotor Lavoisier: Respirasi CO2 + H2O Ingenhousz : Tumbuhan dan hewan terjadi pertukaran
O2 dan CO2 dengan atmosfir.
O2
RESPIRASI TUMBUHAN
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 6H2O + 6H2O
C6H12O6 CO2 + H2OA B C+ H2O + O2
Intermediat: prekursor untuk senyawa-senyawa pembentuk sel
Substrat Respirasi:Heksosa (Glukosa)LipidAsam-asam OrganikProtein
Identifikasi Substrat:
mol CO2 yang dilepasmol O2 yang dipakai
Kuosien Respirasi (KR):
Contoh Perhitungan Nialai Kuosien Respirasi (KR):
1. Gula: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + H2O
KR = 6 mol CO26 mol O2= 1.0
2. Asam Organik (asam malat):C4H6O5 + 3O2 4CO2 + 3H2O
KR =4 mol CO23 mol O2
= 1.33
3. Asam lemak (asam palmitat):
C16H32O2 + 11O2 C12H22O11 + 4CO2 + 5H2O
KR = 4 mol CO211 mol O2= 0.36
Fosforilasi Pati:Pati + n Pi (Glukosa-1-fosfat)n
Glukosa
Hidrolitik Glukosa-1-P
Triosa-P
Triosa-PGlukosa
Heksosa-P
Plastid
Sitosol
Fosforolitik
Pi
Pati
Respirasi
Glikolisis
Aerobik Anaerobik
Siklus Krebs
Rantai Respirasi
Sitoplasma
Mitokondria
CO2 H2O
ATP
O2
CO2 +Etanol
Lintasan Respirasi
I. GlikolisisGlikolisis: Perubahan Gula As. piruvat
Glukosa
Glukosa-6-fosfat
Fruktosa-6-fosfat
Fruktosa-1,6-difosfat
Dehidroksi aseton fosfat Gliseraldehid-3-fosfat
1,3-bisfosfat gliserat
ATPADP
ATPADP
ADPATP
NAD+
NADH
1
2
3
4
6
7
1 molekul
5
3-fosfo gliserat
2-fosfo gliserat fosfoenol piruvat
Piruvat10
9
82 x
ADP
ATP2 molekul
Enzim-enzim GLikolisis
1. heksokinase2. fosfoheksokinase3. fosfofruktokinase4. aldolase5. triosa fosfat isomerase6. triosa fosfat dehidrogenase7. fosfogliseril kinase8. fosfoglisero mutase9. enolase
10. piruvat kinase
Lintasan Pentosa Fosfat Oksidatif Linatasan Alternatif metabolisme Glukosa
Dari Glikolisis
6-fosfoglukonat
Ribulosa -5- P
Ribulosa -5- P Xilulosa -5- P
Gliseraldehida -3- P sedoheptulosa -7- P
Erotrosa -4- PFruktosa -6- P
GLIKOLISIS
NADP+NADPH
NADP+NADPHCO2
1
2
3 4
5
6
Glukosa-6- P
Enzim-enzim Lintasan PPO
1. Glukosa-6-fosfat dehidrogenase
2. 6-fosfoglukonat dehidrogenase
3. fosforibo isomerase
4. fosfopentoepimerase
5. transketolase
6. transaldolase
II. Respirasi Oksidatif (Metokondria)- Siklus Krebs- Rantai Respirasi
COOHCOCH3
AsamSitrat
Asamcis-akonitatAsam Malat
Asam Fumarat
Asam Suksinat
- ketoglutarat
Asetil KoA
Asam OksaloAsetat
Asam Isositrat
Koenzim A
H2O
H2O
CO2
NAD+
NADH
H2OCO2
NAD+NADH
ATP
FADFADH2
NAD+NADH
H2O
NAD+NADH
KoA CO2
Siklus Krebs
ADP
II. Respirasi Oksidatif (Metokondria)- Siklus Krebs- Rantai Respirasi
COOHCOCH3
AsamSitrat
Asamcis-akonitatAsam Malat
Asam Fumarat
Asam Suksinat
- ketoglutarat
Asetil KoA
Asam OksaloAsetat
Asam Isositrat
Koenzim A
H2O
H2O
CO2
NAD+
NADH
H2OCO2
NAD+NADH
ATP
FADFADH2
NAD+NADH
H2O
NAD+NADH
KoA CO2
Siklus Krebs
ADP
Respirasi Aerobik
Respirasi Anaerobik
Respirasimitokondria
CO2 + H2O
Asetaldehid
Etanol
CO2 Laktat
NADHNAD+
Piruvat3
2
1
NADH
NAD+
36 ATP 2 ATP1. Piruvat dikarboksilase2. alkohol dehidrogenase3. laktat dehidrogenase
Etanol: Ragi (Fermentasi Alkohol)Biji berkecambah sebelum kulitnya pecah
Asam Laktat: hewan dan bakteri Lactobacillus
Rantai Respirasi: Rantai Transport ElektronAsam
Suksinat
AsamSuksinat
FAD
FADH2
Fe++
Fe+++
Ubok
NAD+
NADH
FMNH2
FMN
Fe+++
Fe++
Fe+++
Fe++
Ubred
Ubok
Sit-bFe-S
Fe+++
Fe++
Fe++
Fe+++
Fe+++
Fe++
Fe++
Fe+++
O2
H2O
Sit-b Sit-c Sit-a Sit-a3
Rantai Respirasi: Rantai Transport Elektron
AsamSuksinat FAD
FADH2 Fe+++
UbokFe-S
Fe++
AsamSuksinat
NAD+ FMNH2
FMN
Fe+++
Fe++
Fe+++
Fe++
Fe++
Fe+++
Fe+++
Fe++
Ubred
Ubok
Fe++
Fe+++ H2O
Sit-b Sit-c Sit-a Sit-a3Fe-S
O2
NADH
Rantai Transport Elektron couple dengan sintesis ATP (Hipotesis Kemiosmosis Mitchell)
Sit.c Sit.cSit b
Sit c1
Sikl. Q
FMNSit a/a3
H2O
1/2O2 + 2H+Suksinat Fumarat
4H+
Kompleks 1
Fo
F1
M
e
m
b
r
a
n
D
a
l
a
m
Kompleks 3 ATP Sintase
2H+ 2H+ 2H+
Antar Membran
Matriks
NADH + H+ADP + Pi ATP
NAD+
H+Kompleks 2 Kompleks 4
Respirasi Biji Berlemak
Kelenjar Lemak:
Trigliserida
As. Lemak+
Gliserol
Gliserol Gliserol-P DHAP Fruktosa-1,6-BP
Fruktosa-6-P
Glukosa-1-PSukrosa
Glukoneogenesis
Sitrat
Isositrat
Suksinat
Malat
Oksaloasetat
Siklus Glioksilat
GlioksisomAs. Lemak Asetil KoA
GlioksilatMalat
NAD+NADH
Oksaloasetat
Malat
Fumarat
Suksinat
Mitokondria
NAD+NADH
Malat Oksaloasetat PEPNAD+ NADH
CO2
ATP ADP
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Respirasi
1. Ketersediaan Substrat2. Ketersediaan Oksigen: Mengoksidasi NADH, NADPH dan FADH2 Mengurangi respirasi anaerobik Memungkinkan terjadinya Siklus Krebs (penghasil energi
dan intermediet)
Aerobik
Anaerobik < 10%0.5
5 10 1
P
r
o
d
u
k
s
i
C
O
1.0
2
% O25 20 25 30 35
Faktor-Faktor yang mempengaruhi Respirasi
3. Suhu: Koefisien suhu (Q10): Laju reaksi pada (t+10o)C/laju pada toC pada suhu 2-25oC Q10 = 2.0 - 2.5
35oC laju respirasi meningkat (Q10 menurun)40oC laju respirasi menurun, enzim rusak
4. Tipe dan umur tumbuhan- Bakteri - fungi, laju respirasi > tumbuhan berbiji - alga (perberat kering)
Jaringan-jaringan:MeristematikKecambah Laju respirasi cepat
Biji DormanSpora Laju respirasi sangat rendah
Umur
Pendewasaan SenesenPertumb.
Cepat
R
e
s
p
i
r
a
s
i
R
e
l
a
t
i
f
Laju Respirasi sebagai Fungsi dari Umur(tanaman herba, jaringan dan organ)
EnzimSifat-sifat enzimKelas-kelas enzim utamaTata nama enzimPrinsip dasar katalisisSifat-sifat enzimPrinsip dasar katalisis
Top Related