2. PENDAHULUAN
Proses respirasi pada organisme tumbuhan adalah proses metabolisme yang
penting dalam menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan,
perkembangan, dan fungsi seluler. Respirasi pada tumbuhan melibatkan
pertukaran gas, yaitu pengambilan oksigen (O2) dan pelepasan karbon
dioksida (CO2)
3. RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler adalah proses metabolik yang terjadi di dalam sel
organisme, termasuk dalam sel tumbuhan, untuk menghasilkan energi
dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat). Proses ini melibatkan
penguraian zat organik kompleks, seperti glukosa, dengan
menggunakan oksigen dan menghasilkan karbon dioksida, air, dan
energi.
Tujuan utama respirasi seluler adalah menghasilkan energi dalam
bentuk ATP
4. TAHAPAN RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler terdiri dari tiga tahap utama: glikolisis, siklus Krebs
(siklus asam sitrat), dan fosforilasi oksidatif (rantai transport elektron).
1. Glikolisis: Glikolisis adalah tahap pertama respirasi seluler dan terjadi di
sitoplasma sel. Pada tahap ini, glukosa (molekul gula dengan enam atom
karbon) dipecah menjadi dua molekul piruvat (molekul dengan tiga atom
karbon). Proses ini melibatkan sejumlah langkah reaksi yang
menghasilkan ATP dan NADH (nikotinamida adenin dinukleotida reduksi).
5. 3. Siklus Krebs: Jika oksigen tersedia, piruvat yang dihasilkan dari glikolisis masuk
ke dalam mitokondria dan mengalami siklus Krebs. Pada siklus Krebs, piruvat
diubah menjadi asetil-KoA dan berinteraksi dengan senyawa lain untuk
menghasilkan energi dan menghasilkan NADH dan FADH2 (flavin adenin
dinukleotida reduksi). Reaksi ini juga menghasilkan karbon dioksida sebagai
produk sampingan.
4. Fosforilasi oksidatif: Fosforilasi oksidatif adalah tahap terakhir dalam respirasi
seluler dan terjadi di membran dalam mitokondria. Pada tahap ini, NADH dan
FADH2 yang dihasilkan dari glikolisis dan siklus Krebs mengalami rantai
transport elektron. Proses ini melibatkan transfer elektron melalui serangkaian
protein dan menghasilkan energi yang digunakan untuk membentuk gradien
elektrokimia. Energi ini kemudian digunakan untuk sintesis ATP melalui ATP
sintase.
6. RESPIRASI AEROP
Selain respirasi aerob, tumbuhan juga dapat melakukan respirasi anaerob. Respirasi anaerob
terjadi ketika oksigen tidak tersedia dalam jumlah cukup. Proses ini menghasilkan energi
yang lebih sedikit daripada respirasi aerob
Respirasi anaerob adalah proses respirasi yang terjadi dalam kondisi ketika oksigen
tidak tersedia atau dalam jumlah yang sangat terbatas. Organisme, termasuk
tumbuhan, dapat beralih ke respirasi anaerob untuk menghasilkan energi dalam
situasi seperti itu. Ada dua jalur respirasi anaerob yang umum dalam tumbuhan:
fermentasi alkoholik dan fermentasi laktatik.
7. 1. Fermentasi Alkoholik: Dalam fermentasi alkoholik, glukosa atau zat
organik lainnya diubah menjadi etanol (alkohol) dan CO2. Proses ini
melibatkan beberapa langkah, di antaranya:
• Glikolisis: Glukosa dipecah menjadi piruvat melalui glikolisis di
sitoplasma.
• Dekarboksilasi: Piruvat kemudian diubah menjadi asetaldehida dengan
melepaskan CO2.
• Reduksi: Asetaldehida kemudian direduksi menjadi etanol
menggunakan NADH yang dihasilkan selama glikolisis. NADH kembali
menjadi NAD+.
Fermentasi alkoholik digunakan oleh beberapa tumbuhan, seperti ragi, untuk
menghasilkan energi ketika oksigen terbatas. Proses ini juga terjadi dalam
pembuatan produk seperti roti, bir, dan anggur.
8. 2. Fermentasi Laktatik: Dalam fermentasi laktatik, glukosa diubah menjadi asam laktat. Proses
ini melibatkan beberapa langkah, di antaranya:
• Glikolisis: Glukosa dipecah menjadi piruvat melalui glikolisis di sitoplasma.
• Reduksi: Piruvat kemudian direduksi menjadi asam laktat menggunakan NADH yang
dihasilkan selama glikolisis. NADH kembali menjadi NAD+.
Fermentasi laktatik umumnya terjadi pada tumbuhan seperti tanaman akar yang mengalami
kondisi anaerobik di dalam tanah yang tergenang air atau di daerah dengan sirkulasi udara
yang buruk.
Pada kedua jalur fermentasi ini, jumlah ATP yang dihasilkan jauh lebih sedikit daripada dalam
respirasi aerob. Oleh karena itu, respirasi anaerob seringkali tidak efisien dalam
menghasilkan energi. Produk sampingan seperti etanol atau asam laktat juga dapat
mengakumulasi dan menjadi faktor pembatas bagi pertumbuhan dan fungsi sel.
9. PERANAN OKSIGEN DAN KARBON
DIOKSIDA
Oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2) memainkan peran yang penting dalam
proses respirasi pada tanaman. Berikut ini adalah peran keduanya dalam proses
respirasi pada tanaman:
1. Oksigen (O2): Oksigen berperan sebagai akseptor akhir elektron dalam rantai
transport elektron dalam proses respirasi aerob. Setelah melalui tahap glikolisis
dan siklus Krebs, NADH dan FADH2 yang dihasilkan membawa elektron ke
rantai transport elektron di dalam mitokondria. Oksigen berfungsi sebagai
akseptor akhir elektron dalam rantai tersebut, membentuk air (H2O) sebagai
produk sampingan. Proses ini menghasilkan energi yang digunakan untuk
menghasilkan ATP melalui fosforilasi oksidatif.
2. Karbon Dioksida (CO2): Karbon dioksida merupakan produk sampingan dari
proses respirasi aerob pada tanaman. Dalam tahap siklus Krebs, molekul piruvat
yang dihasilkan dari glikolisis diubah menjadi CO2. CO2 kemudian dilepaskan
dari mitokondria dan diangkut melalui sistem vaskular tanaman ke daun melalui
pembuluh pengangkut. Di dalam daun, CO2 masuk ke dalam kloroplas untuk
digunakan dalam proses fotosintesis.
10. FAKTOR FAKTOR YANG
MEMPENGARUHI RESPIRASI
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi tingkat respirasi dalam organisme,
termasuk tanaman. Berikut ini beberapa faktor utama yang dapat
mempengaruhi tingkat respirasi:
1. Suhu: Suhu merupakan faktor kunci yang mempengaruhi tingkat
respirasi. Secara umum, tingkat respirasi meningkat seiring dengan
peningkatan suhu. Peningkatan suhu meningkatkan laju reaksi kimia
dalam sel, termasuk reaksi respirasi. Namun, setiap organisme memiliki
suhu optimum tertentu di mana respirasi berlangsung dengan tingkat
efisiensi tertinggi. Di atas atau di bawah suhu optimum, respirasi dapat
terhambat.
2. Ketersediaan Oksigen: Respirasi aerob membutuhkan oksigen sebagai
akseptor akhir elektron dalam rantai transport elektron. Jika ketersediaan
oksigen terbatas, seperti dalam kondisi anaerobik, respirasi anaerob
dapat terjadi yang menghasilkan jumlah energi yang lebih sedikit.
Oksigen yang cukup sangat penting untuk memelihara tingkat respirasi
yang optimal.
11. 3. Konsentrasi Substrat Respirasi: Tingkat respirasi dapat dipengaruhi oleh
konsentrasi substrat, seperti glukosa. Jika konsentrasi substrat yang
digunakan untuk respirasi rendah, seperti dalam kondisi kelaparan,
tingkat respirasi dapat menurun. Sebaliknya, konsentrasi substrat yang
tinggi dapat meningkatkan tingkat respirasi.
4. Tingkat aktivitas dan pertumbuhan: Aktivitas metabolik yang tinggi, seperti
selama tahap pertumbuhan aktif, dapat meningkatkan tingkat respirasi.
Organisme yang sedang tumbuh biasanya membutuhkan energi
tambahan untuk proses pembelahan sel, sintesis molekul, dan
pembentukan jaringan baru. Oleh karena itu, tingkat respirasi cenderung
lebih tinggi pada organisme yang sedang aktif secara metabolik atau
sedang dalam fase pertumbuhan.
5. Stres dan kondisi lingkungan: Faktor lingkungan seperti kekeringan,
kelembaban, cahaya, kekurangan nutrisi, atau paparan zat toksik dapat
mempengaruhi tingkat respirasi. Dalam kondisi stres, organisme dapat
mengalami perubahan dalam tingkat respirasi sebagai respons adaptif
terhadap situasi lingkungan yang tidak menguntungkan.
12. PENGARUH RESPIRASI PADA
TANAMAN
Respirasi memiliki pengaruh yang signifikan pada pertumbuhan tanaman.
Berikut ini adalah beberapa pengaruh utama respirasi pada pertumbuhan
tanaman:
1. Sumber Energi: Respirasi adalah proses utama di mana tanaman
menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk aktivitas metabolik. Selama
respirasi, tanaman mengoksidasi senyawa organik, seperti glukosa, untuk
menghasilkan ATP (adenosin trifosfat) yang merupakan sumber energi
utama dalam sel. ATP digunakan dalam berbagai proses seluler,
termasuk pertumbuhan, pembelahan sel, sintesis protein, dan transport
bahan.
2. Pertumbuhan Akar: Respirasi berperan penting dalam pertumbuhan akar
tanaman. Akar adalah organ tanaman yang terlibat dalam penyerapan air
dan nutrisi dari tanah. Respirasi di akar memproduksi ATP yang
diperlukan untuk aktifitas transport aktif dan osmosis yang menggerakkan
air dan nutrien ke dalam akar. Respirasi juga penting dalam pembentukan
jaringan akar baru dan pemanjangan akar yang memungkinkan
penyerapan nutrisi yang lebih baik.
13. 3. Pembentukan dan Pertumbuhan Jaringan: Respirasi menyediakan energi
yang diperlukan untuk sintesis protein, sintesis lipid, dan pembentukan
jaringan baru dalam tanaman. Selama fase pertumbuhan aktif, tanaman
membutuhkan energi tambahan untuk pembelahan sel dan ekspansi sel.
Respirasi memainkan peran kunci dalam memenuhi kebutuhan energi ini,
sehingga mendukung pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
4. Produksi Biomassa: Respirasi juga berkontribusi pada produksi biomassa
tanaman. Selama respirasi, tanaman menggunakan substrat organik
seperti karbohidrat yang disimpan untuk menghasilkan ATP. Bagian
tanaman yang berisi kloroplas, seperti daun, juga mengalami respirasi
meskipun fotosintesis juga terjadi di daun. Jumlah energi yang digunakan
untuk respirasi dapat mempengaruhi seberapa banyak energi yang
tersedia untuk fotosintesis dan akumulasi biomassa tanaman.
5. Respons Terhadap Stres: Respirasi juga dapat mempengaruhi
bagaimana tanaman merespons kondisi stres. Selama kondisi stres
seperti kekeringan, suhu ekstrem, atau kekurangan nutrisi, tingkat
respirasi dapat berubah. Perubahan tingkat respirasi dapat
mempengaruhi penggunaan energi tanaman, regulasi hormonal, dan
mekanisme adaptif lainnya dalam upaya bertahan hidup.
14. KESIMPULAN
Respirasi adalah proses penting dalam kehidupan tanaman.Melalui respirasi, tumbuhan
mengambil oksigen dan melepaskan karbon dioksida.Respirasi seluler menghasilkan energi
dalam bentuk ATP. Respirasi dapat terjadi secara aerob atau anaerob tergantung pada
ketersediaan oksigen.
