Susunan Enzim (samb.)

Enzim

Apoenzim Gugus Prostetik (Protein) (Bukan Protein) Koensim Kofaktor (Organik) (anorganik)

Sumber: Didik Indradewa. Eka Tarwaca Susila Putra (didownload Okt.2013)

Koenzim Penting dalam Reaksi Oksidasi-reduksi

• NAD (nikotinamid adenin dinukleotid)• NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat)• FAD (flavin adenin dinukleotid)• Cytokrom : Cyt a, Cyt a3, Cyt b, Cyt b6, Cyt c,

Cyt f• Plastokuinon, Plastosianin, Feredoksin• ATP (adenosin tri fosfat) : senyawa berenergi

tinggi

Koensim Penting

Koenzim Penting (lanjutan)

Enzim Penting

Enzim Penting (lanjutan)

Enzim Penting

Sifat Enzim• Katalisator organik dalam jumlah sangat sedikit

memacu laju reaksi tetapi tidak mempengaruhi keseimbangan reaksi

Sifat Enzim (lanjutan)

• Dihasilkan di protoplasma

- melakukan kegiatan di dalam sel : endoenzim

- melakukan kegiatan di luar sel : eksoenzim

• Sebagian besar endoenzim

Sifat Enzim (lanjutan)• Merupakan molekul besar• Merupakan koloid, mempunyai luas

permukaan besar, bersifat hidrofil • Bersifat peka, di inaktifasi semua faktor

penyebab denaturasi protein – suhu, pH.• Dapat bereaksi dengan asam maupun basa,

dengan anion maupuk kation

Sifat Enzim (lanjutan)Dapat dipacu

maupun dihambat

Pengham bat : kompeti tif – susunan mirip substrat, non kompeti tif – merusak

Sifat Enzim (lanjutan)Ensim bersifat khas : terdapat

hampir 700 enzim bereaksi dengan substrat khusus : teori kunci-gembok (key-lock)

Sifat Enzim (lanjutan)Menurunkan energi aktifasi

Faktor Berpengaruh terhadap Enzim• Suhu : minimum 00, optimum 300, maksimum

38-400 C• Logam : banyak enzim dipacu oleh ion logam :

Mg, Mn dan Co• Logam berat dapat menurunkan aktivitas

enzim : Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd• pH : optimum masing-masing enzim berbeda :

pepsin 2,0, amilase 7,0, tripsin 8,0

Peran air• Penyusun protoplasma dan tubuh tanaman• Mengaktifkan ensim• Pereaksi : reaksi hidrolisis pati -> gula• Meningkatkan respirasi• Sumber hidrogen fotosintesis• Pelarut dan pembawa senyawa• Menjaga turgor• Mengatur difusi solut• Mengatur suhu melalui transpirasi• Mendukung tumbuhan• Menyebarkan benih

Sumber: Didik Indradewa. Eka Tarwaca Susila Putra (didownload Okt.2013)

Penyusun Protoplasma dan Tubuh Tumbuhan

Perkecambahan • Air mengaktifkan ensim

α amilase• Ensim memacu hirolisis

pati menjadi gula• Gula mengalami

respirasi menghasilkan energi (ATP) untuk perkecambahan

Sumber H dalam Fotosintesis

Menurunkan suhu tumbuhan

Mendukung tumbuhan

Menyebar benih

Klasifikasi air secara biologis• Air gravitasi : air yang turun karena gaya

gravitasi bumi, berada pada pori makro, bergerak cepat tidak sempat diserap akar

• Air kapiler : air berada pada pori mikro, dapat diserap oleh akar

• Air higroskopis, terikat kuat oleh partikel tanah, tidak dapat diserap akar

• Air tersedia : air yang dapat di serap akar, batas atas kapasitas lapangan (-0,3 bar), batas bawah titik layu tetap (- 15 bar)

Air Tersedia

Penyerapan Air

• Organ penyerap air utama : akar

Mekanisme Penyerapan Air 1. Aktif : a. aktif osmotik : akumulasi solut - menurunkan Ψs –>Ψ lebih rendah sekitar, air masuk. Air mengalir dari Ψ lebih tinggi ke Ψ lebih rendah b. aktif non osmotik : energi respirasi. Air mengalir dari Ψ lebih rendah ke Ψ lebih tinggi 2. Pasif : transpirasi . Air mengalir dari Ψ lebih tinggi ke Ψ lebih rendah

Ψ = PSI/POTENSIAL

Penyerapan pasif > aktif

• Tekanan akar tidak terjadi pada tanaman Gimnospermeae dan tanaman transpirasi cepat

• Air eksudasi hanya 5% air transpirasi• Tanaman dengan tajuk menyerap air >

dibanding tanpa tajuk (dipotong) • Tumbuhan hydrofit menyerap air dari seluruh

tubuh

Tekanan akar

Jalur pengangkutan air

• Mendatar : bulu akar/epidermis – korteks – endodermis – xylem

• Tegak : lewat xylem

Anatomi Akar

Jalur Pengangkutan Air

Jalur Pengangkutan Air

Faktor berpengaruh

• Faktor tanaman : transpirasi (+), perakaran (+), metabolisme (+)

• Faktor lingkungan : ketersediaan air (+), aerasi (+), konsentrasi larutan (-), suhu – optimum 30o C – lebih tinggi sel rusak – lebih rendah metabolisme, pemanjangan akar, difusi, permeabilitas membran turun, viskositas air , plasma dan koloid naik.

Variasi Perakaran

Pengangkutan airDilakukan melalui xylem dengan mekanisme

• Teori vital : terdapat pompa – ditolak karena dengan dimatikan pengangkutan air tetap terjadi

• Teori tekanan akar – ditolak : seperti dalam pembahasan pasif x aktif, tekanan akar maksimum 2 bar, hanya mampu mendorong air setinggi 20m

Xylem

(lanjutan)• Teori fisika : imbibisi, kapiler, tekanan kohesi-

tarikan transpirasi• Teori tekanan kohesi-tarikan transpirasi. Kohesi :

tarik menarik antar molekul sejenis – air. Adhesi : tarik menarik molekul berbeda – air dengan dinding xylem. Adanya kohesi dan adhesi terbenntuk kolom air sinambung dari tanah – akar – batang – daun. Transpirasi menurunkan Ψ daun lebih rendah dari Ψ batang – terjadi aliran air dari batang ke daun. Ψ batang menurun lebih rendah dari Ψ akar – terjadi aliran air dari akar ke batang dst.

KohesiIkatan Hidrogen Molekul air

Transpirasi

TRANSPIRASI

Definisi

• Proses hilangnya air dalam bentuk uap air dari jaringan hidup tanaman yang terletak di atas permukaan tanah melewati stomata, lubang kutikula, dan lentisel

• 80% air yang ditranspirasikan berjalan melewati lubang stomata, paling besar peranannya dalamtranspirasi

Perbedaan Transpirasi dengan evaporasi

TranspirasiTranspirasi EvaporasiEvaporasi1. proses fisiologis atau fisika 1. proses fisiologis atau fisika

yang termodifikasiyang termodifikasi1. proses fisika murni1. proses fisika murni

2. diatur bukaan stomata2. diatur bukaan stomata 2. tidak diatur bukaan stomata2. tidak diatur bukaan stomata

3. diatur beberapa macam 3. diatur beberapa macam tekanantekanan

3. tidak diatur oleh tekanan3. tidak diatur oleh tekanan

4. terjadi di jaringan hidup4. terjadi di jaringan hidup 4. tidak terbatas pada jaringan 4. tidak terbatas pada jaringan hiduphidup

5. permukaan sel basah5. permukaan sel basah 5. permukaan yang 5. permukaan yang menjalankannya menjadi menjalankannya menjadi keringkering

Lubang stomata yang mengatur laju transpirasi

Stomata

Perbedaan Transpirasi dengan gutasi

TranspirasiTranspirasi GutasiGutasi1. terjadi pada siang hari1. terjadi pada siang hari 1. pada malam hari1. pada malam hari2. air yang hilang 2. air yang hilang

berbentuk uap airberbentuk uap air2. air yang keluar berbentuk 2. air yang keluar berbentuk

caircair3. yang dilepaskan uap air 3. yang dilepaskan uap air

murnimurni3. cairan mengandung solute, 3. cairan mengandung solute,

seperti gula dan garamseperti gula dan garam4. melewati stomata, 4. melewati stomata,

kutikula, dan lenti selkutikula, dan lenti sel4. melewati hidatoda4. melewati hidatoda

5. terkendali oleh stomata5. terkendali oleh stomata 5. tidak terkendali5. tidak terkendali

6. menurunkan suhu 6. menurunkan suhu permukaan tanamanpermukaan tanaman

6. tidak menurunkan suhu 6. tidak menurunkan suhu permukaanpermukaan

Besarnya air yang tertranspirasi• Sebagian besar air yang

diserap tanaman ditranspirasikan

• Misal: tanaman jagung, dari 100% air yang diserap: 0,09% untuk menyusun tubuh, 0,01% untuk pereaksi, 98,9% untuk ditranspirasikan

Dampak negatif transpirasi

• Transpirasi dapat membahayakan tanaman jika lengas tanah terbatas, penyerapan air tidak mampu mengimbangi laju transpirasi, Ψw sel turun, Ψp menurun, tanaman layu, layu permanent, mati, hasil tanaman menurun

• Sering terjadi di daerah kering, perlu irigasi, meningkatkan lengas tanah, pada kisaran layu tetap – kapasitas lapangan

Peranan transpirasi

• Pengangkutan air ke daun dan difusi air antar sel

• Penyerapan dan pengangkutan air, hara

• Pengangkutan asimilat• Membuang kelebihan

air• Pengaturan bukaan

stomata• Mempertahankan suhu

daun

Mekanisme transpirasi

Macam transpirasi

• Stomater : 80-90% total transpirasi• Kutikuler: 20% total transpirasi• Lentikuler : 0,1% total transpirasi

Mekanisme bukaan stomata

• Teori perubahan pati menjadi gula

• Teori pengangkutan proton, K+

• Bukaan stomata pada tanaman sukulen

Teori perubahan pati menjadi gula

• Siang hari terjadi fotosintesis, CO2 diserap, kandungannya dalam ruang antar sel menurun, pH naik (7), pati dalam sel penjaga terhidrolisis menjadi gula, Ψs sel penjaga turun, Ψw turun, endoosmosis di sel penjaga, Ψp naik, dinding sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata terbuka

Teori pengangkutan proton (K+)• Pada siang hari, saat fotosintesis di sel

penjaga terbentuk zat antara fotosintesis yaitu asam malat, kemudian dipecah menjadi H+ dan ion malat, H+ keluar dari sel penjaga, kedudukannya digantikan K+, terjadi ikatan K+ dg ion malat membentuk kalium malat, Kmalat masuk ke vakuola sel penjaga dan menurunkan Ψs nya. Terjadi endoosmosis ke dalam sel penjaga, Ψp sel penjaga naik, turgor, dinding sel dari sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata membuka

Bukaan stomata pada tanaman CAM

• Tanaman CAM membuka stomatanya malam hari, pada malam hari terjadi respirasi tidak sempurna dan KH diubah menjadi asam malat, dari respirasi tersebut CO2 tidak dilepaskan, tetap diikat, pH tetap tinggi (7), pati dalam sel penjaga dihidrolisis menjadi gula, Ψs nya menurun, terjadi endoosmosis, Ψp sel penjaga naik, turgor, dinding sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata membuka

Faktor yang mempengaruhi laju transpirasi  Faktor lingkunganFaktor lingkungan   Faktor tanamanFaktor tanaman

1.1. kelembaban udarakelembaban udara2.2. suhusuhu3.3. kecepatan anginkecepatan angin4.4. cahayacahaya5.5. tekanan udaratekanan udara6.6. ketersediaan air tanahketersediaan air tanah7.7. debu debu

1.1. stomata: jumlah per satuan stomata: jumlah per satuan luas, letak stomata (permukaan luas, letak stomata (permukaan bawah atau atas daun, bawah atau atas daun, timbul/tenggelam), waktu timbul/tenggelam), waktu bukaan stomatabukaan stomata

2.2. daun: berbulu/tidak, warna daun: berbulu/tidak, warna daun(kandungan klorofil daun), daun(kandungan klorofil daun), posisinya menghadap matahari posisinya menghadap matahari secara langsung atau tidak secara langsung atau tidak

Antitranspiran • Senyawa kimia yang diberikan ke pada tanaman

dengan tujuan untuk menurunkan laju transpirasi• Mekanisme kerja: melalui penutupan lubang stomata

oleh partikel tertentu maupun dengan mendorong berlangsungnya mekanisme fisiologis yang menyebabkan stomata menutup

• Harganya sangat mahal dan belum ada yang efektif untuk menurunkan laju transpirasi

Fotosintesis

Fotosintesis

• Batasan : proses pembentukan karbohidrat dari CO2 dan air dan hasil sampingan O2 pada bagian tanaman berwarna hijau dengan bantuan sinar matahari

cahaya

• 6 CO2 + 6 H2O C6 H12O6 + 6 O2

klorofil

Organ Utama Fotosintesis : Daun

Organela Fotosintesis : Kloroplas • Susunan : protein 40-50%, fosfolipida 25-30%,

klorofil 5-10%, karotenoid 1-2%, RNA 5%, DNA sedikit

• Jaringan tiang : 36 kloroplas, jatringan bunga karang 20 kloroplas

• Terdiri dari grana – tempat reaksi cahaya dan stroma – tempat reaksi gelap

• Tiap kloroplas 40-60 grana• Di dalam granum terdapat tylakoid, di dalamnya

terdapat quantosom • Dalam quantosom terdapat : klorofil, karotenoid,

quinon dll

Kloroplas

Pikmen Fotosintesis : Klorofil

Spectrum Sinar Matahari

Serapan dan Penerusan Cahaya

Spektrum Penyerapan Cahaya• Sinar matahari

merambat dalam bentuk quanta atau foton

• Sinar matahari yang diserap pikmen fotosintesis = cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm

Ringkasan Reaksi cahaya

• 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

klorofil

• O2 berasal dari H2O bukan CO2, diperlukan 12 molekul H2O

• 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O• Fotosintesis : reaksi oksidasi-reduksi , air di

oksidasi, CO2 direduksi menjadi karbohidrat

Fotosintesis terdiri dari dua tahap reaksi : 1. Reaksi cahaya – memerlukan cahaya – berfungsi merubah energi matahari menjadi daya asimilasi – ATP dan NADPH2

2. Reaksi gelap – tidak memerlukan cahaya – berfungsi mereduksi CO2 menjadi karbohidrat dengan energi dari ATP dan NADPH2

Sistem Dua Pigmen

PS I

PS II

Sistem Dua Pigmen (lanjutan)• Pigmen Sistem I (PS I) :

terdiri dari klorofil a, klorofil b, karotenoid dengan pusat reaksi P 700. Setiap P 700 dikelilingi 300-400 klorofil, menyerap maksimum panjang gelombang 683 nm

• Pigmen Sistem II (PS II) : terdiri dari klorofil a kolofil b, pikobili protein dan karotenoid dengan pusat reaksi P 673, menyerap maksimum panjang gelombang 673 nm

Eksitasi Elektron Klorofil

Reaksi Cahaya Fotosintesis

Produksi Daya Asimilasi

• Daya asimilasi terdiri dari ATP dan NADPH2

• Reduksi NADP menjadi NADPH2 disebut transpor elektron

• Produksi ATP disebut fotofosforilasi• Ada tiga fotofosforilasi : non siklis, siklis dan

pseudosiklis

Fotofosforilasi Nonsiklis• PS II menyerap cahaya pada panjang gelombang

673 nm, e tereksitasi diterima oleh plastoquinon• e berpindah ke sitokrom b6, sitokrom f dan

plastosianin• Sit b6 dan f mempunyai beda potenial reduksi

cukup besar yaitu 0,044 v, energi dari e dapat untuk membentuk ATP

• e dari plastosianin diterima PS I• PS I menyerap cahaya maksimum pada panjang

gelombang 683 nm, elektron tereksitasi diterima oleh FRS

• e PS II tidak pernah kembali – fotofosforilasi non siklis

Fotofosforilasi Non Siklis (lanjutan) Z NADP+ Q Fe H2 Cyt b6 Fe 2e e o2 H2O2

2e Cyt f Cu CuZn

PC PS I H2O+O2

Mn 2e PS II Mg, N, Fe Mg, N, Fe FeH2O 1/2 O2

H2

Fotofosforilasi Non Siklis

Fotofosforilasi Non Siklis

Fotolisis

• Fotolisis proses peruraian air menjadi H+, e- dan O2

• e dari air mengisi tempat e PS II yang kosong• H2 untuk mereduksi NADP menjadi NADPH2

dan PQ menjadi PQH2

• O2 dibebaskan ke udara

Fotolisis (lanjutan)

Fotofosforilasi Siklis

• Hanya melibatkan PS I• Pembentukan ATP terjadi saat e berpindah

dari feredoksin ke sitokrom b6 dan sitokrom f• Karena e dari PS I kembali ke PS I disebut

fotofosforilasi siklis

Fotofosforilasi Siklis

Reaksi Gelap – Reduksi CO2

• Reaksi gelap : reduksi CO2 menjadi karbohidrat, tidak memerlukan cahaya, tetapi memanfaatkan daya asimilasi dari reaksi terang.

• Terdapat 3 tipe reaksi gelap : • Siklus Calvin – siklus C3• Siklus Hatch and Slack – siklus C4• Siklus CAM

Siklus Calvin – Siklus C3• Senyawa yang menangkap CO2 (1 C) udara

adalah RuBP (5 C)• Enzim yang mengkatalisir Rubisco• Dibentuk senyawa beratom 6 C yang tidak

stabil• Pecah menjadi 2 senyawa beratom 3 C – PGA• Energi dari ATP dan NADPH2

• Dibentuk glukosa• Dibentuk kembali RuBP

Siklus Calvin – C3

Siklus Hatch and Slack – C4

• Terdapat dua macam kloroplas : di sel mesofil dan seludang berkas pengangkutan

Anatomi Daun C4

Siklus C4 (lanjutan)

• CO2 (1C) masuk ke kloroplas mesofil ditangkap PEP (3C) membentuk as. oksaloasetat (4C)

• Selanjutnya ada 3 tipe :

C4 (lanjutan) 1. Oksalo asetat

diubah menjadi malat, diangkut ke sarung berkas pengang kutan, dipecah menjadi piruvat dan CO2

C4 (lanjutan) Panicum maximum

2.Oksaloasetat diubah menjadi aspartat, diangkut ke sbp, diubah menjadi oksaloasetat, dipecah menjadi piruvat dan CO2

C4 (lanjutan) Atriplex spongiosa

3.Oksaloasetat diubah menjadi aspartat diangkut ke sbp, diubah menjadi malat, dipecah menjadi piruvat dan CO2

C4 (lanjutan)

• Piruvat diangkut kembali ke sel mesofil, diubah menjadi PEP

• PEP berperan menangkap CO2 udara

• CO2 yang dilepas dari senyawa masuk ke siklus Calvin (siklus C3)

Siklus C4 (lanjutan)

C4 (lanjutan)

Siklus CAM CAM

(Crassula cean Acid Metabolism)

Terjadi pada tanaman sukulen keluarga Crassulace ae : kaktus, anggrek, vanili

CAM (lanjutan)• Malam hari stomata membuka, CO2 ditangkap

oleh PEP, membentuk asam oksaloasetat diubah menjadi asam malat, disimpan di vakuola.

• Siang hari malat dipecah menjadi asam piruvat dan CO2, CO2 masuk siklus Calvin membentuk gula

• Piruvat diubah menjadi PEP kemudian pati. Pati disimpan, pada malam hari diubah menjadi PEP

Siklus CAM

Malam

Siang

Siklus CAM

Perbandingan C4 dengan CAM

Rangkuman Fotosintesis (C3)

Faktor Berpengaruh terhadap Fotosintesis

• Faktor Tanaman : klorofil, enzim, hormon, tahanan daun, genetik, umur daun

• Faktor Lingkungan : CO2,O2, cahaya, suhu, air, nutrisi

Faktor Tanaman

Klorofil : pigmen penyerap cahaya, peninglkatan klorofil sampai batas tertentu meningkatkan fotosintesis

Faktor Tanaman• Enzim : terdapat

banyak enzim yang mempengaruhi fotosintesis

• Hormon : GA, sitokinin dan kinetin dapat memacu fotosintesis

Faktor Tanaman

Tahanan daun : tahanan yang menghambat difusi CO2 – tahanan mesofil dan dan stomata

Faktor Tanaman

Genetik : terdapat perbedaan antar golongan C3, C4 dan CAM, bahkan antar varietas

Faktor LingkunganCO2

• CO2 : bahan baku fotosintesis, kandungan udara 360 ppm, peningkatan sampai 1000 ppm dapat meningkatkan fotosintesis

Peningkatan hasil skala penelitian

• C4 : 0 - 10%

• C3 : 10 – 50%• Kedelai : 350 -> 1350 ppm hasil meningkat 40

– 60%• Padi 350 -> 2400 ppm 100%• Tomat : 15-55%, selada 50-150%

Peningkatan hasil skala rumah kaca

• Teknologi pengkayaan CO2 : Jerman, Inggris, Amerika +/- 80 tahun

• Belanda : 10-20%, Inggris selada : 40%, Ohio : 60%.

• Indonesia : belum – berprospek -> bibit : sungkup plastik + pembuatan pupuk organik -> menghasilkan CO2 : teh

CO2

• CO2 udara meningkat 0,45%/tahun = 1 – 1,5 ppm/tahun.• Tahun 1800 : 280 ppm, 1958 : 314, 1984 : 350, 2050 : 660

ppm

CahayaIntensitas Cahaya• Pada daun tunggal • C3 jenuh pada

intensitas 10-40% cahaya penuh, C4 tidak pernah jenuh

• Tanaman suka naungan mempunyai fotosintesis jenuh pada intensitas cahaya lebih rendah

Panjang gelombang :

• Klorofil a dan b maksimal menyerap cahaya pada warna biru dan merah

• Fotosintesis maksimal juga pada warna merah dan biru

Panjang penyinaran• Panjang

penyinaran tergantung letak lintang dan letak matahari

• Hari panjang tidak meningkatkan laju fotosintesis per jam, namun meningkatkan per hari

Manipulasi Panjang Penyinaran

Suhu

• Fotosinte sis meningkat dengan peningkatan suhu dari 6o C sampai 39o C

Air, Oksigen dan Nutrisi

• Air mempunyai pengaruh besar secara tidak langsung karena pengaruh bukaan stomata

• Oksigen yang tinggi dapat menghambat fotosintesis terutama C3

• N, Mg dan Fe mempengaruhi pembentukan klorofil; Cu merupakan komponen enzm fotosintesis, K mempengaruhi bukaan stomata

Pengangkutan Fotosintat

Pengangkutan fotosintat

Teori Munch

• Fotosintat hasil fotosintesis dipindahkan dari sel mesofil atau seludang berkas pengangkutan sebagai sumber (source) fotosintat ke dalam floem.

• Akumulasi fotosintat di floem menurunkan potensial solut dan potensial air floem.

• Terjadi osmosis dari xylem ke floem yang mengakibatkan peningkatan potensial tekanan.

• Tekanan di dalam floem mengakibatkan aliran air dan fotosintat ke bagian floem lubuk (sink) yang mempunyai potensial tekanan lebih rendah. Aliran ini yang menyebabkan fotosintat terangkut dari sumber ke lubuk.

• Dari floem lubuk fotosintat diangkut dan disimpan di dalam lubuk

Respirasi

Respirasi

• Proses oksidasi senyawa organik menjadi CO2 dan H2O dengan menghasilkan energi

• C6H12O 6 + 6 O2 => 6CO2 + 6H 2O + 686 Kcal• Terjadi di semua jaringan hdup terutama di

tunas bunga dan daun, pucuk batang dan akar dan kecambah, di dalam mitokondria

Sel dan Mitokondria

Mitokondria

Perbedaan Respirasi dengan Fotosintesis

• O2 diserap• Senyawa karbon

kompleks dioksidasi menjadi CO2

• Terjadi siang-malam • Energi potensial diubah

menjadi energi kinetik• Bahan baku glukose

dan O2

• O2 dilepaskan• CO2 direduksi menjadi

senyawa karbon kompleks

• Terjadi siang• Energi cahaya diubah

menjadi energi potensial

• Bahan baku CO2 dan H2O

Perbedaan Respirasi dengan Fotosintesis

• Tidak memerlukan klorofil

• Terjadi di mitokondria• Energi dilepaskan• Menyebabkan

penurunan berat• 1 molekul glukose

menghasilkan 38 ATP

• Memerlukan klorofil

• Terjadi di kloroplas

• Energi disimpan• Menyebabkan

peningkatan berat• Untuk membentuk 1

molekul glukosa di perlukan 18 ATP

Peran Respirasi

• Mengubah energi potensial menjadi energi kinetik

• Menghasilkan energi untuk proses metabolisme dan pembelahan sel

• Membentuk senyawa antara penyusun sel• Merubah senyawa tidak larut menjadi larut• Melepaskan CO2 untuk daur karbon di alam

Senyawa Antara

Nisbah Respirasi

• Nisbah volume CO2 yang dilepaskan dan volume O2 yang digunakan

• vol CO2_

NR = ----------

vol O2

• NR tergantung maam substrat atau jumlah oksigen dalam substrat

NR Karbohidrat• C6H12O6 + 6 O 6 => 6 CO2 + 6 H2O• CO2 6 NR = ----- = ----- = 1 O2 6• Pada kandungan oksigen rendah respirasi aerob

berubah menjadi respirasi anaerob• C6H12O6 => 2C2H5OH + 2CO2

CO2 2• NR = ----- = ----- = ~ O2 0

NR Lemak

• Jarang terdapat di bagian vegetatif , banyak di biji

• Lemak dihidrolisis dahulu menjadi asam lemak dan gliserol

• Saat berkecambah lemak diubah menjadi karbohidrat

• Lemak sedikit mengandung oksigen, perlu banyak oksigen,

NR lemak (lanjutan)

• C51H98O6 + 145 O2 => 102 CO2 + 98 H2O

• CO2 102

NR = ----- = ----- = 0,7 O2 141 • 1g lemak menghasilkan energi 9,1 kal• 1g karbohidrat menghasilkan 3,8 kal

Tipe Respirasi

• Berdasarkan ketersediaan oksigen respirasi dibagi dua :

• Respirasi aerob C6H12O6 + 6 O2 => 6CO2 + 6 H2O + 686 Kcal• Respirasi anaerob C6H12O6 => 2 C2H5OH + 2 CO2 + 56 Kcal

Tipe Respirasi

Figure 5.5 (A). In the presence of oxygen, pyruvate is transferred into the mitochondrion, oxidized to carbon dioxide and water. In the absence of oxygen, mitochondrial respiration will shut down and metabolism shifts to fermentation.

Bahan untuk Respirasi

• Le mak• Prote

in• Karbo

hidrat

Tahapan dan lokasi Respirasi

Figure 5.1 Cellular respiration is divided into three sequential pathways: (1) glycolysis,(2) the citric acid cycle, and (3) the electron transport chain.

Glikolosis• Glycolysis take

place in the cell cytoplasm. The result is : to convert one molecule of glucose (C6) into two molecules of pyruvic acid (C3).

• There is no loss of carbon dioxide and a minimal yield of ATP.

Perubahan Pirufat menjadi Asetil Ko A

• Sebelum masuk ke Siklus Krebs, Piruvat diubah menjadi Asetyl Co-A

Perubahan piruvat menjadi Asetil Ko A

Tahap 2 : Siklus Krebs (senyawa)

Siklus Krebs (enzim dan energi)

• IDH : Isositrat Dehidrogenase

Tahap 3 : Trafer Elektron

Jumlah ATP Respirasi

Faktor Tanaman berpengaruh terhadap Respirasi

• Faktor protoplasmik : sel muda vakuola lebih kecil, protoplasma lebih banyak dg enzim lebih banyak respirasi lebih cepat

• Konsentrasi substrat : kandungan meningkat, respirasi lebih cepat

Faktor Lingkungan

• Suhu : 0o – 45o C peningkatan suhu meningkatkan rspirasi, optimal 30o C. Suhu tinggi : 1.difusi CO2 dan O2 lebih lambat dari respirasi, 2. substrat jadi faktor pembatas. Suhu rendah : dipergunakan untuk penyimpanan produk hortikultura

• Cahaya : peningkatan cahaya meningkatkan respirasi – tidak langsung karena 1. fotosintesis meningkat, substrat lebih tersedia, 2. meningkatkan suhu, 3.membuka stomata untuk difusi

Lingkungan (lanjutan)

• Oksigen atmosfer : menurun dari 21% menjadi 1%, di bawah itu terjadi respirasi anaerob

• CO2 : meningkat, respirasi menurun. Teknologi penyimpanan produk hortikultura dalam atmosfer terkendali

• Air : medium respirasi, peningkatan kandungan air memacu respirasi. Umbi dan biji disimpan pada kadar air rendah agar lebih tahan

Lingkungan (lanjutan)• Pelukaan : mula-mula memacu respirasi, di

bagian luka pati diubah jadi gula, selanjutnya normal

• Pengaruh mekanik – gosokan dsb : meningkatkan respirasi

• Zat penghambat enzim : menurunkan laju respirasi

FotorespirasiSaat ada cahaya, respirasi 3-5 kali saat gelap – Saat ada cahaya, respirasi 3-5 kali saat gelap – ada respirasi cahayaada respirasi cahaya

Fotorespirasi

• rubisco, initiates carbon fixation in the Calvin cycle; it also combines with oxygen to initiate photorespiration.

• The active site of rubisco cannot distinguish the two similar substrates: O=C=O and O=O.

• rubisco affinity for carbon dioxide 80 times higher than for oxygen. However, low CO2 (350 ppm) to O2 (20%), photorespiration 30% Calvin cycles.

• In chloroplast, rubisco, combines with (RuBP) and oxygen. five-carbon RuBP split into two-carbon 2-phosphoglycolate and three-carbon 3-phosphoglycerate (PGA).

• 2-phosphoglycolate is converted to glycolate in chloroplast, transported into peroxisome

• glycolate oxidized by oxygen to glyoxylate and hydrogen peroxide > converted to water and oxygen

• glyoxylate converted to glycine in peroxisome > transported mitochondrion.

Perbedaan Respirasi Gelap Repirasi Cahaya

• Substrat : kh, prot, lemak baru/cadangan

• Di sitoplasma dan mitokondria

• Tidak terbentuk H2O2

• Terbentuk ATP• NAD => NADH2

• Tidak tergantung O2

• Di semua sel hidup• Siang dan malam• C3 dan C4

• Substrat : glikolat baru • Di kloroplas perok -

sisom dan miokondria• Terbentuk H2O2

• Tidak terbentuk ATP• NADH2 => NAD• Tergantung O2

• Sel hijau• Saat ada cahaya• C3

Perbedaan Anatomi

C4

C4

• Mempunyai fotorespirasi rendah• Fotosintesis terjadi di kloroplas mesofil –

siklus C4 dan di kloroplas seludang berkas pengangkutan yang tersembunyi – siklus C3.

• Pada Siklus C3, RuBp bergabung dengan CO2 dari malat yang pecah menjadi piruvat dan CO2. Tidak ada O2, - fotorespirasi tidak terjadi.