A.Proses Respirasi
1. 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 energi begitu juga dengan tumbuhan. Respirasi terjadi
pada seluruh bagian tubuh tumbuhan, pada tumbuhan tingkat tinggi respirasi
terjadi baik pada akar, batang maupun daun dan secara kimia pada respirasi
aerobik pada karbohidrat (glukosa) adalah kebalikan fotosintesis. Pada
respirasi pembakaran glukosa oleh oksigen kan menghasilkan energi 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
menggunakan 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 energi dengan car menguraikan bahan – bahan tertentu dimana mereka
hidup. Dalam proses pernapasan aerob / anaerab. akan dihasilkan gas karbon
dioksida dan uap air. Gas dan uap air tersebut dikeluarkan dari tubuh. Oksigen
diperlukan dan karbon dioksida 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 msuknya gas.
Tumbuhan yang hidup di daerah rawa/berlumpur mempunyai akar yang mencuat keluar
deari tanah. Akar ini disebut akar panas. 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 energi kimiawi menjadi energi 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 energi
melalui tiga tahap, yaitu glikolisis, daur Krebs, dan transpor elektron
respirasi. Glikolisis merupakan peristiwa perubahan glukosa menjadi 2 molekul
asam piruvat, 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi
tinggi dan 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa. Daur Krebs (daur
trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan penguraian asam piruvat secara
aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia. Reaksi ini terjadi disertai
dengan rantai transportasi elektron respiratori. Produk sampingan respirasi
tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan.
Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Proses respirasi ini
menghasilkan senyawa-senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh.
Senyawasenyawa 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
aromatik tertentu lainnya, seperti lignin. Sedangkan energi yang ditangkap dari
proses oksidasi dalam proses respirasidapat digunakan untuk mensintesis molekul
lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.
Faktor yang mempengaruhi laju reaksi
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. Ketersediaan Oksigen
Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun
besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies. Bahkan, pengaruh
oksigen berbeda antara organ satu dengan yang lain pada tumbuhan yang sama.
c. Suhu
Umumnya, laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap
kenaikan suhu sebesar 10oC. Namun, hal ini tergantung pada masing-masing
spesies.
d. Tipe dan umur tumbuhan
Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan
metabolisme 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).
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 anaerobik adalah reaksi
pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen.
Respirasi anaerobik menggunakan senyawa tertentu misalnya asam fosfoenol
piruvat atau asetal dehida, sehingga pengikat hidrogen dan membentuk asam
laktat atau alcohol. Respirasi anaerobik terjadi pada jaringan yang kekurangan
oksigen, akan tumbuhan yang terendam air, biji-biji yang kulit tebal yang sulit
ditembus oksigen, sel-sel ragi dan bakteri anaerobik. Bahan baku respirasi
anaerobik pada peragian adalah glukosa. Selain glukosa, bahan baku seperti
fruktosa, galaktosa dan malosa juga dapat diubah menjadi alkohol. Hasil
akhirnya adalah alcohol, karbon dioksida 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 anaerobik seperti
klostidrium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan dengan
udara bebas. Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka tertutup sehingga member
kemungkinan bakteri tambah subur (Lukman, 1997).
2. Respirasi Pada Tumbuhan
Tinggkat Tinggi
Respirasi pada tumbuhan tingkat tinggi berlangsung secara aerob, pada
pernafasan ini terjadi proses pembebasan energi dari sari makanan di dalam sel
tubuh melalui proses oksidasi biologis, Oksidasi biologis ada;ah suatu reaksi
antara sari makanan dengan oksigen yang menghasilkan karbon dioksida ( CO2 ),
air (H2O) dan energi.Reaksikiia ini merupakan reaksi enzimatis, enzim berperan
sebagai katalisator ( pemercepat proses reaksi ).
Energi
yang dihasilkan dari pernafasan digunakan oleh tumbuhan untuk mewlakukan
berbagai kegiatan hidupnya, misalnya untuk pertumbuhan dan melakukan kegiatan
di dalam hidupnya, misalnya untuk pertumbuhan,, pembentukan protein mengangkut
mineral dari dalam tanah, berkembang biak,serta melakukan proses fotosintesis.
3.
Respirasi Pada TumbuhanTingkat Rendah
Respirasi
pada tumbuhan tingkat rendah ada yang aaerob dan ada yang anaerob.
Respirasi anaerob disebut juga dengan fermentasi ( proses pengubahan senyawa
utama menjadi senyawa bentuk lain dengan bantuan enzim ), misalnya proses
pembentukan alkohol dari glukosa dengan bantuan jamur ragi (Saccharomyces )
seperti pembuatan tempe (Wilskins, 1993).
4.
Alat Respirasi tumbuhan
Seperti dijelaskan sebelumnya,
proses respirasi diawali dengan proses pertukaran gas oksigendan karbon
dioksida melalui alat pernapasan. Alat pernapasan tumbuhan letaknya
tersebar.Tumbuhan dapat melakukan pertukaran gas melalui stomata, lenti sel,
dan rambut akar. Padatumbuhan tertentu, pernapasan melalui alat khusus,
misalnya akar napas pada tumbuhan bakaumaupun 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
danterletak 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 harigelap. Membuka dan menutupnya stomata dipengaruhi
oleh kandungan air dan ion kalium didalam sel penjaga. Ketika sel penjaga
memiliki banyak ion kalium, air dari sel tetangga akanmasuk ke dalam sel
penjaga secara osmosis. Akibatnya, dinding sel penjaga yang berhadapandengan
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 kesel tetangga. Akibatnya, sel tetangga mengembang dan
mendorong sel penjaga ke arah celahsehingga stomata menutup.
2. Lentisel
Pada
tumbuhan dikotil, selain kambium intervasikuler yang membentuk xilem dan
floemsekunder ada juga kambium gabus yang menghasilkan parenkima gabus dan
lapisan gabus.Lapisan gabus akan menggantikan epidermis. Lapisan gabus terdiri
atas sel-sel mati danmembantu melindungi batang. Kambium gabus, parenkima
gabus, dan lapisan gabus akanmengelupas dan lepas sebagai bagian kulit.
Akibatnya, timbul lubang-lubang di batang yangdisebut lentisel.
Lentisel memungkinkan sel-sel tetap hidup di dalam batang melalui pertukarangas
dengan udara luar.
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.
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