BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Semua sel aktif melakukan respirasi sepanjang hidupnya, menyerap oksigen dan melepaskan karbondioksida. Namun respirasi adalah lebih dari sekedar pertukaran gas. Respirasi adalah proses oksidasi reduksi yang mengoksidasi senyawa senyawa menjadi karbondioksida, sedangkan oksigen yang diserap direduksi menjadi air (H2O). Proses utama respirasi adalah mobilitas senyawa organikdan oksidasi senyawa-senyawa tersebut secara terkendali untuk menghasilkan
Energi bagi pemeliharaan dan perkembangan tumbuhan.
Menurut Theodorus (2010) respirasi pada tumbuhan menyangkut proses pembebasan energi kimiawi menjadi energi yang diperlukan untuk aktivitas hidup tumbuhan. Energi ini diproleh dengan cara menyadap energi kimia yang terbentuk dalam molokul organik yang disintesis oleh proses fotosintesis. Fisiologi tumbuhan merupakan cabang biologi yang mempelajari tentang proses metabolisme yang terjadi di dalam tubuh tumbuhan yang menyebabkan tumbuhan tersebut dapat hidup. Laju proses-proses metabolisme ini dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan mikro disekitar tumbuhan tersebut. Fotosintesis dan respirasi merupakan proses metabolisme dasar yang terjadi didalam sel hidup.
Dalam makalah ini,penulis membahas tentang, respirasi pada tumbuhan,alat respirasi pada tumbuhan dan proses respirasi pada tumbuhan.Proses respirasi padatumbuhan ini terdiri atas dua bagian, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Dimana menurut Anas (2012) respirasi aerob adalah respirasi yang membutuhkanoksigen (O2). Respirasi aerob ini terjadi dalam matriks mitokondria. Proses respirasi aoerob terbagi atas empat, yaitu glikolisis, dekarbosilasi oksi-datif, siklus asam sitrat/siklus krebs, dan transfer elektron. Sedangkan, menurut Anas (2012) respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan oksigen(O2). Respirasi anaerob terjadi pada sitoplasma, proses respirasi anaerob adalah fermentasi.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari makalah ini adalah :
1. Menjelaskan pengertian resprasi.
2. Menjelaskan alat respirasi pada tumbuhan.
3. Menjelaskan proses respirasi pada tumbuhan.
1.3. Tujuan Makalah
Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah:
1. Memenuhi tugas mata kuliah Fisiologi Tumbuhan dan mempresentasikannya dalam diskusi kelas.
2.Memahami pengertian respirasi, alat respirasi pada tumbuhan dan mekanisme proses respi-rasi pada tumbuhan.
1.4. Manfaat Makalah
Adapun manfaat yang diharapkan dari penulisan makalah ini adalah:
1. Sebagai bahan informasi bagi penulis tentang respirasi pada tumbuhan, alat respirasi pada tumbuhan dan proses-proses yang terjadi dalam respirasi.
2. Sebagai bahan informasi tambahan dalam mata kuliah Fisiologi Tumbuhan.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Pengertian Respirasi Pada Tumbuhan
Menurut Luqman (2012) respirasi pada tumbuhan adalah proses penguraian bahan makanan
yang menghasilkan energi. Respirasi dilakukan oleh semua penysunan 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. Menurut Theodorus (2010) respirasi pada tumbuhan menyangkut proses pembebasan energi kimiawi menjadi energi yang diperlukan untuk aktivitas hidup tumbuhan. Energi ini diproleh dengan cara menyadap energi kimia yang terbentuk dalam molokul organik yang disintesis oleh proses fotosintesis. Proses pelepasan energi yang menyediakan energi bagi keperluan sel itu dikenal dengan istilah proses respirasi. Menurut Tarigan (2012) respirasi pada tumbuhan adalah proses pertukaran gas O2 dengan CO2 sebagai hasil metabolisme normal dan zat yang dibutuhkan atau diperlukan dalam pernapasan itu sendiri. Respirasi merupakan pembakaran (metabolisme atau disimilasi) dimana energi yang disimpan tadi di
Kembalikan lagi untuk mengembalikan proses-proses kehidupan atau respirasi adalah proses pembokaran energi yang tersimpan untuk dimanfaatkan dalam proses-proses kehidupan. Sedangkan Agustina (2012) respirasi pada tumbuhan adalah 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 seder hana dengan membebaskan energi. Mitokondria adalah tempat dimana 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.
2.2. Alat Respirasi Pada Tumbuhan
Alat respirasi tumbuhan letaknya tersebar. Tumbuhan dapat melakukan pertu-karan gas melalui stomata, lenti sel, dan rambut akar. Pada tumbuhan tertentu, respirasi dilakukan melalui alat khusus,misalnya akar napas pada tumbuhan bakau maupun beringin. Berikut ini akan dijelaskan alat-alat repirasi tumbuhan.
v 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 pada daun dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Stomata Pada Daun
Sumber :
v Lentisel
Lentisel merupakan lubang-lubang yang terdapat pada batang. Lenti sel mengakibatkan sel-sel tetap hidup di dalam batang melalui pertukaran gas dengan udara luar. Lentisel pada batang dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Lentisel Pada Batang
Sumber :
v 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. Rambut akar dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Rambut Akar
Sumber :
v Alat Pernapasan Khusus
Kemampuan tumbuhan beradaptasi terhadap lingkungan menghasilkan alat pernapasan khusus. Tumbuhan bakau yang hidup dilingkungan air lautmempunyai akar yang tumbuh keatas 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 2.4. (akar pohon bakau dan akar pohon beringin)
Sumber :
2.3. Proses Respirasi Pada Tumbuhan
Proses respirasi pada tumbuhan dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasar-kan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.
1. Respirasi Aerob
Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 dari udara. Proses pada respirasi ini melibatkan absorbsi oksigen, memecah senyawa organik, misalnya glukosa (KH) menjadi senyawa yang lebih sederhana (CO2 & H2O), membebaskan energi sebagian energi dipakai untuk proses kehidupan, sebagian hilang sebagai panas, dan membebaskan CO2 dan H2O. Peristiwa ini terjadi pada sel yang masih hidup respirasi terjadi pada sitoplasma dan mitokondria. Proses respirsi aerob pada tumbuhan ini dibedakan menjadi empat yaitu glikolisis, dekar-boksilasi asam piruvat, siklus krebs (reaksi asam laktat) dan rantai transport elekt-ron. Berikut akan dijelaskan proses respirasi aerob pada tumbuhan.
a. Glikolisis
v Proses Glikolisis
Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia dimana glukosa dioksidasi menjadi molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme. Proses glikolisis sendiri meng-hasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi
aerobik yang sempurna. Glikolisis secara harfiah berarti pemecahan glukosa. Jalur glikolisis ditemukan di dalam sitosol dari sel, mempunyai dua peranana yaitu pemecahan monosakarida untuk menghasilkan energi dan menyediakan satuan pembentuk untuk sintesa senyawa yang diperlukan sel seperti gliserol untuk sintesa trigliserida atau lemak. Sebelum glikolisis dapat berlangsung, sebuah sel harus memperoleh glukosa. Glukosa ini disimpan sebagai glikogen. Glikogen menjadi glukosa (atau bentuk monosakarida lain). Hasil glikolisis adalah dua unit senyawa yang mengandung tiga atom karbon yaitu asam piruvat. Sebagian sel-sel mengubah asam piruvat menjadi asam laktat.
Glikolisis dimulai dengan penambahan satu gugus fospat ke glukosa, sehingga menjadi lebih reaktif. Satu gugus fospat yang lainnya di tambahkan ke senyawa glukosa-fospat yang baru terbentuk yang kemudian dipecah menjadi senyawa karbon yang mengandung tiga atom karbon. Senyawaan ini diubah melalui serangkaian tahapan menjadi dua molekul piruvat. Maka dalam glikolisis sebuah sel memulai dengan satu molekul glukosa dan menghasilkan dua molekul yang mengandung tiga atom karbon yakni piruvat. Di dalam proses ini empat hidrogen(mengandung total empat elektron) dikeluarkan dan empat ATP terbentuk. Elektron dan hidrogen ditangkap oleh pembawa (carrier) dalam hal ini NAD. Setiap NAD (bentuk teroksidasi) menerima dua elektorn dan satu ion hidrogen, menghasilkan NADH + H+ (bentuk tereduksi). Maka salah satu hasil akhir dari glikolisis adalah juga sintesa dari dua NADH + H+, dengan pelepasan dua ion hidrogen.
Di dalam glikolisis, reaksi pertama melibatkan satu ATP menyumbangkan satu gugus fospat ke glukosa. Pada tahap ketiga, satu lagi ATP digunakan menambah satu gugus fospat kedua. Maka untuk memulai jalur ini, satu sel memakai dua ATP. Pada saat molekul yang mengandung tiga atom karbon diubah menjadi piruvat, masing-masing menghasilkan dua ATP, sehingga total ada 4 ATP. Energi bersih yang dihasilkan sejauh ini dari glikolisis adalah dua ATP, karena dua ATP digunakan didalam proses dan empat ATP di hasilkan. Masih ada ATP yang akan terbentuk; ini hanya menyatakan sebanyak 5% dari total produksi ATP yang mungkin dari satu molekul glukosa. Energi kimia yang disimpan di dalam ikatan NADH akhirnya dapat ditransfer ke ATP. Pada umumnya setiap NADH + H+ menyumbangkan energy yang cukup untuk menghasilkan 2,5 ATP. Maka NADH + H+ adalah satu bentuk dari energi potensial untuk sel. Pada akhirnya sel memakai energi di dalam NADH+ H+ membentuk ATP (Simanjuntak dan Silalahi, 2003).
Glikolisis terdiri dari 2 fase: Fase preparasi (preparatory phase), yaitu fosforilasi glukosa dan konversinya menjadi gliseraldehid 3-fosfat. Fase pembayaran (payoff phase), yaitu konversi oksidatif gliseraldehid 3-P menjadi piruvat disertai pembentukan ATP dan NADH.
Hasil reaksi glikolisis:
Glukosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi ———-> 2Piruvat + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
Enzim yang terlibat dalam glikolisis adalah heksokinase, fosfoheksoisomerase, fosfofruktokinase, aldolase, triosafosfat, dan isomerase. Proses glikolisis dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.4. Proses Glikolisis
Sumber :
Keterangan Gambar :
a) Tahap penggunaan energi:
(1) Penambahan gugus fosfat pada molekul glukosa dengan bantuan enzim heksokinase sehingga terbentuk glukosa 6-fosfat.
(2) Glukosa 6-fosfat diubah menjadi isomer nya yaitu fruktosa 6-fosfat.
(3) Fosfofruktokinase mentransfer gugus fosfat dari ATP ke fruktosa 6-fosfat fruktosa 1,6 bisfosfat.
(4) Aldolase membagi molekul gula (fruktosa 1,6 bisfosfat) menjadi 2 molekul gula yang berbeda dan merupakan isomernya.
(5) Dua molekul gliseraldehid postat masing-masing akan masuk pada tahapan glikolisis selanjutnya.
b) Tahap pelepasan energi:
(1) Triosafosfat dehidrogenase mengkatalisis pemindahan elektron dan H+ dari substrat (gliseraldehid fosfat) ke NAD+ membentuk NADH.
(2) Glikolisis menghasilkan ATP. Gula telah diubah menjadi senyawa asam organik oleh fosfogliserokinase.
(3) Gugus fosfat dipindahkan sehingga menjadi 2-fosfogliserat oleh fosfogliseromutase.
(4) 2-fosfogliserat melepaskan molekul H2O sehingga terbentuk fosfoenol piruvat kinase oleh enolase.
(5) Piruvat kinase mentransfer gugus fosfat sehingga menghasilkan 2 ATP lagi.
b. Dekarboksilasi Asam Piruvat
v Proses Dekarboksilasi Asam Piruvat
Dekarboksilasi asam piruvat merupakan suatu tahapan proses reaksi/ pemecah-an pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi men-jadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah, yang merupakan lanjutan dari proses glikolisis (proses pengubahan molekul sumber energi, yaitu glukosa yang mempunyai 6 atom C manjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang mempunyai 3 atom C).
Menurut Wapedia (2010) dekarboksilasi merujuk pada reaksi kimia yang menyebabkan gugus karboksil (-COOH) terlepas dari senyawa semula menjadi karbon dioksida (CO2). Setelah melalui reaksi glikolisis, jika terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani tahapan reaksi selanjutnya, yaitu siklus Krebs yang bertempat di matriks mitokondria. Jika tidak terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani reaksi fermentasi. Akan tetapi, asam piruvat yang mandapat molekul oksigen yang cukup dan akan meneruskan tahapan reaksi tidak dapat begitu saja masuk ke dalam siklus Krebs, karena asam piruvat memiliki atom C terlalu banyak, yaitu 3 buah. Persyaratan molekul yang dapat menjalani siklus Krebs adalah molekul tersebut harus mempunyai dua atom C (2 C). Karena itu, asam piruvat akan menjalani reaksi dekarboksilasi oksidatif (Joker 2009). Menurut Nurqonaah (2009), Dekarbosilasi adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu asetil koenzim-A (asetil ko-A). Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO) sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi DO ini mengambil tempat di intermembran mitokondria. Pertama-tama, molekul asam cuka yang dihasilkan reaksi glikolisis akan melepaskan satu gugus karboksilnya yang sudah teroksidasi sempurna dan mengandung sedikit energi, yaitu dalam bentuk molekul CO2. Setelah itu, 2 atom karbon yang tersisa dari piruvat akan dioksidasi menjadi asetat (bentuk ionisasi asam asetat). Selanjutnya, asetat akan mendapat transfer elektron dari NAD+ yang tereduksi menjadi NADH. Kemudian, koenzim A (suatu senyawa yang mengandung sulfur yang berasal dari vitamin B) diikat oleh asetat dengan ikatan yang tidak stabil dan membentuk gugus asetil yang sangat reaktif, yaitu asetil koenzim-A, yang siap memberikan asetatnya ke dalam siklus Krebs untuk proses oksidasi lebih lanjut (Lihat gambar ). Selama reaksi transisi ini, satu molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis menghasilkan 2 molekul NADH. Perubahan piruvat menjadi asetil Ko A dapat dilihat pada gambar 2.6. dan Gambar 2.7. Mekanisme dekarboksilasi asam piruvat.
Gambar 2.6. Perubahan Piruvat Menjadi Asetil Ko A
Sumber :
Gambar 2.7. Mekanisme Piruvat Menjadi Asetil Ko A
Sumber :
c. Daur Asam Sitrat (Siklus Krebs)
v Proses Asam Sitrat (Siklus Krebs)
Proses siklus krebs terbagi atas beberapa tahapan. Pertama-tama asetil ko-A (koenzim A) hasil dari reaksi antara(dekarboksilasi oksidatif) masuk kedalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Setelah "mengantar"asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan pena-mbahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat
mengalami oksidasi dengan melepas ion H+ yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan mele-paskan satu molekul CO2 dan membentuk asam α-ketoglutarat.
Setelah itu,asam α-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2 dan
teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu, asam α-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A
dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko –A molekul ko-A
kembali meninggalkan siklus,sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A
dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Kemudian,asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+, yang kemudianditerima oleh FAD dan membentuk FADH 2 dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat, karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat.Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+ yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH,dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akankembali mengikat asetil ko-A dan kembali menjalani siklus Krebs.Siklus Krebs ini dari setiap molekul glukosa akan menghasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2FADH2 dan 4 CO2. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron. Siklus krebs dapat dilihat pada Gambar 2.8.
Gambar : 2.8. Mekanisme Siklus Krebs
Sumber :
v Reaksi-Reaksi Dalam Siklus Krebs
Pertama-tama asetil ko-A bereaksi dengan oksaloasetat dan menjadi sitrat dengan melibatkan enzim sitrat sintase, reaksi berlangsung dengan terjadinya kon-densasi asetil ko-A dengan oksaloasetat dan membentuk sitril ko-A, kemudian
sitril ko-A dihidrolisis menjadi sitrat dan ko-A.
Gambar 2.9. Tahap Pertama
Tahap kedua, sitrat menjadi cis-sitrat dengan melibatkan enzim acanitase, yaitudengan menghidrolisis sitrat yang merupakan isomer dari isositrat dan meng-
hasilkan cis-asositat sebagai intermedietnya.
Gambar 2.10. Tahap kedua reaksi
Sumber
Tahap ketiga, cis-aconitate menjadi isositrat, dalam reaksi ini juga melibatkan
Enzim aconitase dengan saling menukarkan atom H dengan gugus OH dari tahap kedua di atas.
Gambar 2.11. Tahap reaksi ketiga
Sumber :
Tahap keempat, terjadinya reaksi isositrat menjadi α ketoglutarat dengan
melibatkan enzim isositrat dehidrogenase, melalui proses dekarboksilasioksidatif dari isositrat menjadi oksalosuksinat sebagai intermedietnya. Lalu CO2 meninggalkan oksalosuksinat yang kemudian berubah menjadiα-ketoglutarat. Reaksi ini menghasilkan NADH.
Gambar 2.12. Tahap keempat
Sumber
Tahap kelima,α-ketoglutarat menjadi suksinil ko-A dengan melibatkan enzimα-ketoglutarat dehidrogenase. Reaksi ini hampir sama dengan reaksi dekarboksilasioksidatif dari piruvat menjadi asetil ko-A oleh kompleks piruvat dehidrogenase. Reaksi ini menghasilkan 1NADH.
Gambar 2.13. Tahap Kelima
Sumber :
Tahap keenam, suksinil ko-A. Menjadi suksinat yang melibatkan enzim suksinil ko-A sintase, dengan reaksi fosforilasi ikatan thioester dari suksinil dan ko-Ayang banyak energinya. Langkah ini merupakan satu-satunya yang memberikanenergi tinggi. GTP dihasilkan oleh beberapa reaksi thioester dan fosforilasi dari GDP.
Gambar 2.14.: Tahap Keenam
Sumber :
Tahap ketujuh, suksinat menjadi fumarat dengan melibatkan enzim suksinat dehidrogenase dengan reaksi oksidasi dua atom hidrogen dari suksinat terlepas menuju penerima, FAD. Lalu reaksi ini menghasilkan fumarat dan FADH2.
Gambar 2.15: Tahap Ketujuh
Sumber :
Tahap kedelapan, fumarat menjadi L-malat dengan melibatkan enzim Lmalase, dimana pada masuknya H2O ke dalam fumarat yang kemudian menghasilkan L-malat.
Gambar 2.16. Tahap Kedelapan
Sumber
Tahap kesembilan, L-malat menjadi oksaloasetat dimana pada reaksi initerjadi oksidasi malet yang dihidrogenasi menjadi bentuk oksaloasetat denganakseptor NAD. Reaksi ini melibatkan enzim malat dehidrogenase dan menghasilkan NADH2.
Gambar 2.17. Tahap Kesembilan
Sumber :
Tahap terakhir, reaksi oksaloasetat dengan asetil ko-A menjadi sitrat denganmelibatkan enzim sitrat sintase melalui reaksi kondensasi oksaloasetat dengan asetilko-A menjadi sitril ko-A. Lalu sitril ko-A dihidrolisis lagi menjadi sitrat dan ko-A.
Gambar 2.18. Hasil Akhir Siklus Krebs
Sumber :
Jika dilihat dari siklus Krebs pada gambar 1 dapat dikatakan kalau setelah terjadi proses terakhir ini reaksi kembali terulang terus-menerus dan menghasikan energi.
v Hasil Siklus Krebs
Pada akhir siklus krebs ini akan terbentuk kembali asam oksaloasetat yang berikatan dengan molekul asetil koenzim A yang lain dan berlangsung kembali siklus krebs, karena selama reaksi oksidasi pada molekul glukosa hanya dihasilkan 2 molekul asetil koenzim A, maka siklus Krebs harus berlangsung sebanyak dua kali. Jadi hasil bersih dari oksidasi 1 molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP dan 4 CO2 serta 8 pasang atom H yang akan masuk ke rantai transpor elektron.
2. Respirasi anaerob
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 pada tanaman tingkat tinggi adalah asam sitrat, asam malat, asam oksalat, asam lartarat, asam susu. Respirasi anaerob merupakan salah satu proses katabolisme yang tidak menggunakan oksigen bebas sebagai penerima atom hidrogen (H) terakhir, tetapi menggunakan senyawa tertentu (seperti : etanolasam laktat). Pada kondisi aerobik (tersedia oksigen) sistem enzim mitokondria mampu mengkatalisis oksidasi asam piruvat menjadi H2O dan CO2 serta mengha-silkan energi dalam bentuk ATP(Adenosin Tri Phosphat).
Pada kondisi anaerobik (tidak tersedia oksigen), suatu sel akan dapat mengubah asam piruvat menjadi CO2 dan etil alkohol serta membebaskan energi (ATP). Atau oksidasi asam piruvat dalam sel otot menjadi CO2 dan asam laktat serta membebaskan energi (ATP). Bentuk proses reaksi yang terakhir disebut, lazim dinamakan fermentasi. Proses ini juga melibatkan enzim-enzim yang terdapat di dalam sitoplasma sel. 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 alkohol, karbon dioksida dan energi. Glukosa tidak terurai lengkap menjadi air dan karbondioksida, energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan respirasi aerobik. Pada respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh meliputi :
1. Tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa ( C6 ) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP.
2. Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol), atau pembentukan asam laktat
(fermentasi asam laktat).Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain seperti : alkohol, asam laktat.
3. Energi ( ATP ) yang dihasilkan.
Reaksi Respirasi Anaerob :
C6H12O6 Ragi >> 2C2H5OH + 2CO2 + 21Kal n sekitar 2 ATP.
Proses respirasi pada anaerob adalah fermentasi. Fermentasi pada respirasi anaerob terbagi atas dua jenis, yaitu : fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Berikut ini akan dijelaskan mengenai fermentasi alcohol dan fermentasi asam laktat.
a. Fermentasi Alkohol
Proses fermentasi pada alkohol ini terjadi pada beberapa mikroorganisme seperti jamur (ragi), dimana tahapan glikolisis sama dengan yang terjadi pada respirasi aerob. Setelah terbentuk asam piruvat ( hasil akhir glikolisis ), asam piruvat mengalami dekarboksilasi (sebuah molekul CO2 dikeluarkan ) dan dikatalisis oleh enzim alkohol dehidrogenase menjadi etanol atau alkohol dan terjadi degradasi molekul NADH menjadi NAD+ serta membebaskan energi/kalor. Proses ini dikatakan sebagai "pemborosan" karena sebagian besar energi yang terkandung dalam molekul glukosa masih tersimpan di dalam alkohol. Itulah sebabnya, alkohol/etanol dapat digunakan sebagai bahan bakar. Fermentasi alkohol pada mikroorganisme merupakan proses yang berbahaya bila konsentrasi etanolnya tinggi.
Secara sederhana, reaksi fermentasi alkohol ditulis :
2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal
asam piruvat etanol/alkohol
b. Fermentasi asam laktat.
Pada sel hewan ( juga manusia ) terutama pada sel-sel otot yang bekerja keras , energi yang tersedia tidaklah seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energi karena kadar O2 yang tersedia tidak mencukupi untuk kegiatan respirasi aerob ( reaksi yang membutuhkan oksigen ). Proses fermentasi asam laktat dimulai dari lintasan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat. Karena tidak tersedianya oksigen maka asam piruvat akan mengalami degradasi molekul (secara anaerob) dan dikatalisis oleh enzim asam laktat dehidrogenase dan direduksi oleh NADH untuk menghasilkan energi dan asam laktat.
Secara sederhana reaksi fermentasi asam laktat ditulis sebagai berikut.
2CH3COCOOH ----------> 2CH3CHOHCOOH + 47 kkal
Asam piruvat Asam laktat
2.4. Substrat Respirasi
Substrat respirasi adalah setiap bahan organik tumbuhan yang teroksidasi sebagian (menjadi senyawa teroksidasi) atau reteduksi sempurna (menjadi karbondioksida dan uap air) dalam metabolisme respiratoris. Umumnya substrat untuk respirasi adalah zat yang tertimbun dalam jumlah yang relatif banyak dalam sel tumbuhan dan bukan zat yang merupakan senyawa antara hasil dari penguraian. Hasil penguraian biasanya disebut metabolik antara.
Karbohidrat merupakan substrat utama respirasi dalam sel-sel tumbuhan dengan glukosa sebagai molekul pertama. Substrat respirasi yang paling penting di antara karbohidrat adalah sukrosa (disakarida= glukosa dan fruktosa) dan pati (sering terdapat dalam sel tumbuhan sebagai cadangan karbohidrat).
Dalam beberapa jaringan tumbuhan, selain karbohidrat, senyawa lain kadang-kadang dapat menjadi substrat respirasi. Pada biji-biji tertentu, seperti jarak, mengandung lemak yang sangat tinggi sebagai bahan cadangan yang terdapat di dalam jaringan endosperma yang mengelilingi embrio. Selama beberapa hari pertama perkecambahan, lemak ini akan diubah menjadi sukrosa yang selanjutnya diserap dan direspirasi oleh embrio yang sedang tumbuh.
Pada keadaan tertentu dalam beberapa jaringan tumbuhan juga, beberapa asam organik dapat digunakan sebagai substrat respirasi, misalnya asam organik berkerbon empat (asam malat) yang ditimbun dalam daun tumbuhan sukulen familia Crassulaceae, asam malat ini direspirasi menjdi karbondioksida dan air melalui mekanisme khusus; asam organik berkarbon dua (asam glikolat), yang ditimbun dalam daun yang disinari sebagian besar tumbuhan tinggi juga dapat digunakan untuk respirasi. Protein jarang direspirasi kecuali dalam keadaan tertentu. Protein berperan sebagai substrat respirasi selama tahap awal perkecambahan biji yang mengandung protein tinggi sebagai cadangan makanan. Protein akan diubah menjadi asam-asam amino yang kemudian asam amino diubah menjadi senyawa antara respirasi karbohidrat.Dengan demikian, asam amino direspirasi oleh jalur yang digunakan oleh respirasi glukosa.
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan pembahasan pada bab II adalah sebagai berikut:
1. Respirasi adalah reaksi oksidasi senyawa organik untuk menghasilkan energi. Energi ini digunakan untuk aktivitas sel dan kehidupan tumbuhan seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan, perkembangan. Energi kimia yang dihasilkan dari proses respirasi adealah energi kimia dalam bentuk ATP atu senyawa berenergi tinggi lainnya (NADH dan FADH). Proses respirasi selalu berlangsung sepanjang waktu selama tumbuhan hidup.
2. Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen, respirasi pada tumbuhan dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu: respirasi aerob dan anaerob.
3. Mekanisme respirasi aerob meliputi proses glikolisis, dekarboksilasi oksidatif piruvat, siklus krebs, sistem transpor elektron dan fosforilasi oksidatif, serta jalur pentosa fosfat.
v Glikolisis
Proses yang berlangsung di luar mitokondria dan secara anaerob. Dalam proses ini terjadi pengubahan 1 molekul glukosa (6 C) menjadi 2 asam piruvat (3C). Dalam proses glikolisis dihasilkan 2 asam piruvat, 2 ATP, dan 2 NADH.
v Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif merupakan reaksi antara yaitu antara glikolisis dengan siklus krebs. Dalam proses ini terjadi perubahan dari 2 asam piru-vat (3 C) menjadi 2 asetil Ko Enzim A (2 C). Hasil dari proses ini adalah 2 asetil Ko Enzim A, dan 2 NADH.
v Siklus Krebs atau Asam Sitrat
Siklus Krebs terjadi di mitokondira. Dalam proses ini terjadi perubaha dari 2 asetil ko enzim A menjadi 2 CO2.Proses ini berlangsung secara aerob.
v Hasil dari proses ini adalah 2 CO2, 2 FADH, dan 6 NADH.
Sehingga
Proses Glikolisis ------------------ 2ATP, 2NADH ---------------------- 8 ATP
Proses Dekarboksilasi Oksidatif ---- 2NADH ------------------------ 6 ATP
Proses Siklus Krebs ---------------- 2FADH, 6NADH, 2ATP ------ 22 ATP
Hasil --------------------------------------------------------------------------------- 38 ATP
4. Respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan oksigen ( O 2), respirasi anaerob ini terjadi pada sitoplasma, pada respirasi ini terjadi penguraian senyawa organik. Respirasi anaerob menghasilkan energi yang lebih kecil yaitu 2 ATP. Proses respirasi anaerob ini adalah : Fermentasi.
