Respirasi pada Tumbuhan, Respirasi memiliki arti bernafas. Respirasi dilakukan oleh semua makhluk hidup sebagai proses kehidupan. Bernafas merupakan proses masuknya oksigen dan keluarnya karbondioksida sebagai hasil proses respirasi.
Baik tumbuhan, hewan, maupun manusia memiliki sistem pernafasan yang sama namun meliputi organ yang mungkin berbeda. Proses respirasi ini erat kaitannya dengan fotosintesis.
Paparan matahari merupakan salah satu komponen dalam fotosintesis. Energi kimia yang terbentuk dalam molekul organik kemudian dilepaskan untuk menyediakan simpanan energi untuk kebersinambungan hidup makhluk hidup.
Proses pelepasan energi yang menyediakan energi untuk keperluan tersebut disebut proses respirasi. Berikut ini akan dibahas tentang respirasi pada tumbuhan agar lebih jelas.
Pengertian Respirasi Tumbuhan
Respirasi merupakan suatu proses reaksi katabolisme yang memecah molekul- molekul gula menjadi molekul anorganik berupa karbondioksida (CO2) dan air (H2O), (Salisbury, 1995). Respirasi merupakan proses penghirupan oksigen melalui organ pernafasan untuk memecah senyawa organik CO2, H2O, dan energi. Respirasi pada hakikatnya merupakan reaksi redoks dimana dioksidadi menjadi CO2 sedangkan O2 diserap sebagai oksidator dan mengalami perubahan menjadi H2O.
Respirasi merupakan proses pelepasan energi yang tersimpan dan sumber energi melalui proses kimia menggunakan oksigen. Proses respirasi mengeluarkan energi kimia ATP sebagai penggerak respirasi. Respirasi terdiri dari rangkaian banyak reaksi dari komponen- komponen yang masing- masing dikatalisasi oleh enzim yang berbeda- beda. Reaksi respirasi dilambangkan dengan rumus berikut :
C6H12O6 + O2 à 6CO2 + H2O + energi
Respirasi terdiri dari beberapa substrat atau senyawa organik yang dioksidasikan dalam prosesnya.
Substrat respirasi antara lain :
- Karbohidrat
- Macam gula : glukosa, fruktosa, dan sukrosa
- Pati
- Lipid
- Asam organik
- Protein (pada spesies tertentu)
Bagian bagian tumbuhan yang paling aktif melakukan respirasi yaitu :
- Kuncup bunga
- Tunas
- Biji yang mulai tumbuh atau muncul akar
- Ujung batang
- Ujung akar
baca juga :
Proses Respirasi pada Tumbuhan
Proses respirasi terdiri dari beberapa tahapan sebagai berikut:
- Penangkapan oksigen dari udara bebas di lingkungan
- Proses transportasi gas gas dalam tumbuhan secara keseluruhan berlangsung secara difusi.
- Oksigen masuk ke dalam sel tumbuhan dan mengalami difusi melalui ruang antar sel, sitoplasma dan membran sel.
- Karbondioksida (CO2) yang dihasilkan akan dikeluarkan dari sel tumbuhan melalui proses difusi juga ke dalam ruang antar sel.
- Setelah O2 diambil dari udara bebas kemudian, mulailah proses respirasi yang terdiri dari tahapan glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus asan nitrat dan transpor elektron.
Tahapannya terdiri dari:
- Glikolisis
Glikolisis merupakan tahapan perubahan glukosa dipecah menjadi dua molekul asan piruvat (beratom C3). Peristiwa ini terjadi di sitosol. Pada tahap glikolisis ini menghasilkan 2 molekul ATP sebagai energi dan 2 molekul NADH yang digunakan untuk transpor elektron. Asam piruvat selanjutnya diproses dalam tahap sekarboksilasi oksidatif. Pada respirasi anaerop, Asam piruvat akan diubah menjadi karbondioksida (CO2) dan etil alkohol. Pada respirasi anaerob jumlah ATP yang dihasilkan hanya dua molekul untuk satu molekul glukosa. Namun jumlahnya masih sangat jauh dari ATP yang dihasilkan respirasi aerob yaitu sebanyak 36 ATP. Enzim- enzim yang berperan dalam glikolisis yaitu enzim heksokinase, aldolase, triosa fosfat isomerase, fosfoheksokinase, fosfofruktokinase, enolase, fosfat dehidrogenase, piruvat kinase dan fosfoglisero mutase.
Manfaat Glikolisis, yaitu sebagai berikut:
- Mereduksi 2 molekul NAD_ menjadi NADH
- Merombak molekul heksosa dan dihasilkan 2 molekul ATP
- Dihasilkan senyawa senyawa antara yang dapat menjadi bahan baku sintesis berbagai senyawa dalam tumbuhan.
- Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif yaitu pengubahan asam piruvat menjadi asetil KoA dengan melepaskan CO2. Persitiwa ini terjadi di sitosol. Selain Asetil KoA hasil lainnya adalah NADH. Asetil KoA akan diproses dalam siklus asan sitrat sedangkan NADH akan digunakan dalam transpor elektron.
- Siklus Krebs
Siklus krebs atau disebut juga daur krebs atau daur asam sitrat atau daur trikarboksilat merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia. Siklus krebs ini terjadi di dalam metriks membran mitokondria. Dalam tahap ini beberapa senyawa dihasilkan seperti molekul ATP sebagai energi, satu molekul FADH dan tiga molekuh NADH yang digunakan dalam transpor elektron serta dua molekul karbondioksida.
Fungsi utama dari siklus krebs ini adalah :
- Mengurangi NAD+ dan FAD menjadi NADH dan FADH2 yang kemudian dioksidasi membentuk ATP.
- Sebagai tempat sintesis ATP secara langsung.
- Pembentukan kerangka carbon dalam sintesis asam amino tertentu dan kemudian dikonversi membentuk senyawa yang lebih besar.
Dari siklus krebs akan dihasilkan elektron dan ion H+ lalu dibawa sebagai NADH2 dan FADH2 kemudian dioksidasi dari sistem pengangkutan elektron dan terbentuk H2) sebagai hasil sampingan respirasi. Oleh karena itu hasil dari respirasi adalah CO2 dan H2O. Produk sampingan tersebut kemudian dibuang keluar tubuh melalui stomata pada tumbuhan.
- Transfer elektron
Transfer elektron merupakan rangkaian reaksi yang melibatkan pembawa elektron. Proses ini terjadi di membran mitokondria. Reaksi ini dibantu oleh enzim enzim seperti sitokrom, quinon, piridoksin, dan flavoprotein. Reaksi transfer inilah yang menghasilkan H2O.
- Lintasan Pentosa Fosfat
Lintasan ini merupakan reaksi yang berbeda dari glikolisi maupun siklus krebs. Lintasan Pentosa Fosfat (LPF) berlangsung di sitosol dan terbentuk dari lima senyawa atom karbon. Reaksi lintasan LPF ini melibatkan glukosa 6P yang kemudian dioksidasi oleh enzim dehidrogenase membentuk senyawa 6-fosfogluko-nonlakton dan dihidrolisis menjadi 6-fosfoglukonat oleh suatu enzim laktonase. Reaksi hasil dari LPF yaitu pentose fosfat. Fungsi dari LPF ini yaitu memproduksi NADH yang kemudian dioksidasi menjadi ATP. Selain itu juga pembentukan senyawa fenolik seperti sianin dan lignin dan menghasilkan bahan baku unit ribosa dan deoksiribosa pada nukleotida RNA dan DNA.
Manfaat Respirasi bagi Tumbuhan
Proses respirasi ini sangat penting untuk tumbuhan dan memiliki manfaat- manfaat seperti pemecahan senyawa organik, dari pemecahan tersebut dihasilkan senyawa- senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh (Building block). Senyawa- senyawa tersebut meliputi:
- Asam amino untuk protein
- Nukleotida untuk asam nukleat
- Prazat karbon untuk pigmen profirin (contoh klorofil dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid (antosianin) dan senyawa aromatik lainnya seperti lignin.
Hasil akhir dari respirasi adalah CO2 dan H2O. Perubahan substrat menjadi CO2 dan H2O tidak semuanya melainkan beberapa sisanya digunakan dalam proses anabolik, terutama dalam sel yang sedang tumbuh. Beberapa senyawa lainnya dalam proses oksidasi sempurna digunakan untuk mensintesis molekul lain untuk pertumbuhan.
baca juga :
Jenis Respirasi pada Tumbuhan
Respirasi dibedakan menjadi dua jenis yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob, sebagai berikut:
- Respirasi Aerob
Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan oksigen dari udara dalam prosesnya. Tahapan proses respirasi aerob ini meliputi :
- Penyerapan oksigen
- Pemecahan senyawa organik seperti glukosa menjadi CO2 dan H2O
- Pembebasan energi sebagai pengatur suhu dan proses kehidupan
- Pembebasan CO2 dan H2O
- Respirasi Anaerob
Respirasi anaerob merupakan proses respirasi yang berlangung tanpa membutuhkan oksigen. Respirasi ini disebut juga proses fermentasi. Hasil respirasi anaerob pada tanaman tingkat tinggi yaitu asan sitrat, asam malat, asam oksalat, asam lartarat, dan asam susu. Kadar O2 dalam respirasi ini sangat minimum.
baca juga :
- Fungsi Dinding Sel
- Fungsi Lisosom
- Perbedaan Sel Tumbuhan dan Hewan
- Tumbuhan yang Menyimpan Cadangan Makanan
- Bagian-bagian Daun
Faktor Faktor yang Mempengaruhi Laju Respirasi
Menurut Salisbury, 1995 faktor- faktor yang mempengaruhi respirasi antara lain suhu, jenis dan jumlah substrat, kelembaban, dan jumlah oksigen. Laju respirasi dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut :
- Suhu
Suhu sangat mempengaruhi laju respirasi terkait faktor Q10, semakin tinggi suhu maka lajur respirasi akan semakin tinggi. Namun hal ini juga tergantung dari masing masing spesies untuk peningkatan laju respirasinya.
- Jenis dan Jumlah Substrat
Substrat dalam tanaman merupakan bahan penting dalam proses respirasi. Jika kandungan substrat rendah maka laju respirasi juga akan rendah dan sebaliknya.
- Kelembaban
Tingkat kelembaban ini juga sama dengan suhu. Suhu yang tinggi akan menyebabkan tingkat kelembaban tanaman rendah dan sebaliknya. Kemudian mempengaruhi kecepatan laju respirasi. Semakin rendah tingkat kelembabannya maka laju respirasi semakin pelan dan sebaliknya semakin tinggi kelembaban maka laju respirasi juga semakin tinggi.
- Jumlah Oksigen
Ketersediaan oksigen juga mempengaruhi laju respirasi. Namun ketersediaan oksigen di udara umumnya lebih banyak dibandingkan yang dibutuhkan oleh tanaman dalam berespirasi. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi tumbuhan.
5. Tipe dan Usia Tumbuhan
Masing masing tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme. Proses metabolisme dan respirasi berbanding lurus. Pada tumbuhan yang masih muda laju respirasi tinggi karena laju metabolismenya juga tinggi dalam masa pertumbuhan. Sedangkan pada tumbuhan yang tua laju respirasinya lebih rendah.
Zat Penghambat Respirasi
Terdapat zat penghambat respirasi, yaitu sebagai berikut :
- Sianida
- Fluoride
- Iodo asetat
- CO diberikan pada jaringan
- Eter, aseton, kloroform
Zat – zat tersebut merupakan zat kimia yang juga bisa mempengaruhi tumbuh kembang tanaman apabila terpapar olehnya.
baca juga :
- Sistem Transportasi
- Sistem Respirasi
- Pernapasan pada Tumbuhan
- Metabolisme Karbohidrat
- Siklus Krebs
- Proses Fotosintesis
- Fungsi Daun
- Fungsi Stomata
- Fungsi Ribosom dan Struktur Ribosom
- Mitokondria
- Enzim Katalase
Proses respirasi pada tanaman memiliki beberapa tahapan yaitu dari mulai tahap glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs dan transfer elektron. Selain itu proses respirasi ini juga membutuhkan bahan bahan atau substrat dalam prosesnya sebagai sumber energi yang akan dipecah.
Proses respirasi yang bagus pada tanaman dipengaruhi oleh kecukupan substrat di dalamnya dan beberapa faktor seperti suhu, kelembaban, dan jumlah oksigen yang diserap. Pertumbuhan tanaman juga dipengaruhi oleh proses respirasi karena meruppakan rangkaian dari sistem metabolisme tumbuhan.
Sama halnya seperti pada hewan ataupun manusia bahwa respirasi merupakan poin penting dalam keseimbangan mempertahankan hidup. Jika faktor – faktor pendukung respirasi tidak terpenuhi atau kurang tumbuhan juga akan menghasilkan energi untuk dirinya sedikit. Semakin buruknya sistem resprasi pada tumbuhan juga bisa berdampak kematian tumbuhan atau ditunjukkan dengan tumbuhan yang mengering. Paparan zat kimia tertentu juga bisa menjadi salah satu penyebab kematian tumbuhan dengan menghambat proses respirasi ini.
Semoga artikel ini bisa membantu Anda lebih memahami tentang respirasi atau pernapasan pada tumbuhan.