FOTOSINTESIS

File Pendukung: Pdf

                         PPt

                         Video

Fotosintesis

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Daun, tempat berlangsungnya fotosintesis pada tumbuhan.

Fotosintesis (dari bahasa Yunani φώτο- [fó̱to-], "cahaya," dan σύνθεσις [sýnthesis], "menggabungkan", "penggabungan") adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atau klorofil. Selain tumbuhan berklorofil, makhluk hidup non-klorofil lain yang berfotosintesis adalah alga dan beberapa jenis bakteri. Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon dioksida, dan air serta bantuan energi cahaya matahari.

Organisme fotosintesis disebut fotoautotrof karena mereka dapat membuat makanannya sendiri. Pada tanaman, alga, dan cyanobacteria, fotosintesis dilakukan dengan memanfaatkan karbondioksida dan air serta menghasilkan produk buangan oksigen. Fotosintesis sangat penting bagi semua kehidupan aerobik di Bumi karena selain untuk menjaga tingkat normal oksigen di atmosfer, fotosintesis juga merupakan sumber energi bagi hampir semua kehidupan di Bumi, baik secara langsung (melalui produksi primer) maupun tidak langsung (sebagai sumber utama energi dalam makanan mereka), kecuali pada organisme kemoautotrof yang hidup di bebatuan atau di lubang angin hidrotermal di laut yang dalam. Tingkat penyerapan energi oleh fotosintesis sangat tinggi, yaitu sekitar 100 terawatt, atau kira-kira enam kali lebih besar daripada konsumsi energi peradaban manusia. Selain energi, fotosintesis juga menjadi sumber karbon bagi semua senyawa organik dalam tubuh organisme. Fotosintesis mengubah sekitar 100–115 petagram karbon menjadi biomassa setiap tahunnya.

Meskipun fotosintesis dapat berlangsung dalam berbagai cara pada berbagai spesies, beberapa cirinya selalu sama. Misalnya, prosesnya selalu dimulai dengan energi cahaya diserap oleh protein berklorofil yang disebut pusat reaksi fotosintesis. Pada tumbuhan, protein ini tersimpan di dalam organel yang disebut kloroplas, sedangkan pada bakteri, protein ini tersimpan pada membran plasma. Sebagian dari energi cahaya yang dikumpulkan oleh klorofil disimpan dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Sisa energinya digunakan untuk memisahkan elektron dari zat seperti air. Elektron ini digunakan dalam reaksi yang mengubah karbondioksia menjadi senyawa organik. Pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, ini dilakukan dalam suatu rangkaian reaksi yang disebut siklus Calvin, namun rangkaian reaksi yang berbeda ditemukan pada beberapa bakteri, misalnya siklus Krebs terbalik pada Chlorobium. Banyak organisme fotosintesis memiliki adaptasi yang mengonsentrasikan atau menyimpan karbondioksida. Ini membantu mengurangi proses boros yang disebut fotorespirasi yang dapat menghabiskan sebagian dari gula yang dihasilkan selama fotosintesis.

Organisme fotosintesis pertama kemungkinan berevolusi sekitar 3.500 juta tahun silam, pada masa awal sejarah evolusi kehidupan ketika semua bentuk kehidupan di Bumi merupakan mikroorganisme dan atmosfer memiliki sejumlah besar karbondioksida. Makhluk hidup ketika itu sangat mungkin memanfaatkan hidrogen atau hidrogen sulfida--bukan air--sebagai sumber elektron. Cyanobacteria muncul kemudian, sekitar 3.000 juta tahun silam, dan secara drastis mengubah Bumi ketika mereka mulai mengoksigenkan atmosfer pada sekitar 2.400 juta tahun silam. Atmosfer baru ini memungkinkan evolusi kehidupan kompleks seperi protista. Pada akhirnya, tidak kurang dari satu miliar tahun silam, salah satu protista membentuk hubungan simbiosis dengan satu cyanobacteria dan menghasilkan nenek moyang dari seluruh tumbuhan dan alga. Kloroplas pada Tumbuhan modern merupakan keturunan dari cyanobacteria yang bersimbiosis ini

• Sejarah penemuan

Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-a. Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu. Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.

Pada tahun 1771, Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa ketika ia menutupi sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar. Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah "merusak" udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan.

Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya Matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang "rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga 'mengotori udara' pada keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan dikeluarkan dari rumah pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni penghuninya.

Akhirnya di tahun 1782, Jean Senebier, seorang pastor Perancis, menunjukkan bahwa udara yang "dipulihkan" dan "merusak" itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis. Tidak lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan "pemulihan" udara. Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air. Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa).

Cornelis Van Niel menghasilkan penemuan penting yang menjelaskan proses kimia fotosintesis. Dengan mempelajari bakteri sulfur ungu dan bakteri hijau, dia menjadi ilmuwan pertama yang menunukkan bahwa fotosintesis merupakan reaksi redoks yang bergantung pada cahaya, yang mana hidrogen mengurangi karbondioksida.

Robert Emerson menemukan dua reaksi cahaya dengan menguji produktivitas Tumbuhan menggunakan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Dengan hanya cahaya merah, reaksi cahayanya dapat ditekan. Ketika cahaya biru dan merah digabungkan, hasilnya menjadi lebih banyak. Dengan demikian, ada dua protosistem, yang satu menyerap sampai panjang gelombang 600 nm, yang lainnya sampai 700 nm. Yang pertama dikenal sebagai PSII, yang kedua PSI. PSI hanya mengandung klorofil a, PAII mengandung terutama klorofil a dan klorofil b, di antara pigmen lainnya. Ini meliputi fikobilin, yang merupakan pigmen merah dan biru pada alga merah dan biru, serta fukoksantol untuk alga coklat dan diatom. Proses ini paling produktif ketika penyerapan kuantanya seimbang untuk PSII dan PSI, menjamin bahwa masukan energi dari kompleks antena terbagi antara sistem PSI dan PSII, yang pada gilirannya menggerakan fotosintesis.

Robert Hill berpikir bahwa suatu kompleks reaksi terdiri atas perantara ke kitokrom b6 (kini plastokinon), yang lainnya dari kitokrom f ke satu tahap dalam mekanisme penghasilan karbohidrat. Semua itu dihubungkan oleh plastokinon, yang memerlukan energi untuk mengurangi kitokrom f karena itu merupakan reduktan yang baik. Percobaan lebih lanjut yang membuktikan bahwa oksigen berkembang pada fotosintesis Tumbuhan hijau dilakukan oleh Hill pada tahun 1937 dan 1939. Dia menunjukkan bahwa kloroplas terisolasi melepaskan oksigen ketika memperleh agen pengurang tak alami seperti besi oksalat, ferisianida atau benzokinon setelah sebelumnya diterangi oleh cahaya. Reaksi Hill adalah sebagai berikut:

2 H2O + 2 CO2 + (cahaya, kloroplas) → C6H12O62 + O2

yang mana A adalah penerima elektron. Dengan demikian, dalam penerangan, penerima elektron terkurangi dan oksigen berkembang.

Samuel Ruben dan Martin Kamen menggunakan isotop radioaktif untuk menunjukkan bahwa oksigen yang dilepaskan dalam fotosintesis berasal dari air.

Melvin Calvin dan Andrew Benson, bersama dengan James Bassham, menjelaskan jalur asimilasi karbon (siklus reduksi karbon fotosintesis) pada Tumbuhan. Siklus reduksi karbon kini dikenal sebagai siklus Calvin, yang mengabaikan kontribusi oleh Bassham dan Benson. Banyak ilmuwan menyebut siklus ini sebagai Siklus Calvin-Benson, Benson-Calvin, dan beberapa bahkan menyebutnya Siklus Calvin-Benson-Bassham (atau CBB).

Ilmuwan pemenang Hadiah Nobel, Rudolph A. Marcus, berhasil menemukan fungsi dan manfaat dari rantai pengangkutan elektron.

Otto Heinrich Warburg dan Dean Burk menemukan reaksi fotosintesis I-kuantum yang membagi CO2, diaktifkan oleh respirasi.

Louis N.M. Duysens dan Jan Amesz menemukan bahwa klorofil a menyerap satu cahaya, mengoksidasi kitokrom f, klorofil a (dan pigmen lainnya) akan menyerap cahaya lainnya, namun akan mengurangi kitokrom sama yang telah teroksidasi.

a. Penangkapan Energi Cahaya (Fotosistem)

Fotosistem merupakan tahap pertama dari proses fotosintesis. Ketika klorofil menyerap energi foton dari cahaya, elektron pada klorofil akan terlepas ke orbit luar (tereksitasi). Elektron ini akan ditangkap oleh penerima elektron yaitu plastokuinon. Jadi unit penangkapan elektron inilah yang disebut dengan fotosistem.

Ketika elektron ditangkap oleh plastokuinon, akibatnya jumlah elektron di dalam klorofil menjadi tidak stabil. Untuk itu klorofil harus disuplai elektron dari molekul lain. Dalam waktu yang bersamaan H2O terpecah menjadi 2H+, OH- dan elektron (fotolisis). Elektron dari air inilah yang dipakai untuk menstabilkan klorofil.

Jadi secara sederhana, Unit yang mampu untuk menangkap energi cahaya matahari, yaitu klorofil yang melepaskan elektron dan menyerap foton (energi cahya dengan panjang gelombang yang sesuai), disebut dengan fotosistem.

Dikenal ada 2 macam fotosistem di dalam tilakoid, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.

1. Fotosistem I

Di dalam fotosistem I, terdapat molekul klorofil yang berada pada pusat reaksi dari fotosistem I dinamakan P700. Di sebut demikian karena sangat baik menyerap energi cahaya dengan panjang gelombang 700nanometer.

2. Fotosistem II

Di dalam fotosistem II, terdapat molekul klorofil yang berada pada pusat reaksi fotosistem II dan dinamakan P680, karena sangat baik menyerap energi cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer.

Proses penyerapan cahaya yang selanjutnya berdampak pada lepasnya elektron dari klorofil, untuk selanjutnya di salurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron. Proses ini merupakan awal dari proses fotosintesis. Berdasarkan aliran elektron, fotosistem I bersifat siklis dan fotosistem II bersifat nonsiklis. Untuk jelasnya semua ini akan diuraikan pada tahap selanjutnya yaitu Aliran atau siklus elektron.

Ketika terjadinya proses fotosistem atau penyerapan energi cahaya, klorofil yang dapat diserap adalah klorofil a (P700), yaitu klorofil yang mampu menyerap terutama cahaya merah dan biru-ungu. Klorofil a berperan langsung dalam fotosintesis (reaksi terang). 

Respirasi Tumbuhan

File Pendukung: PPt
                         Video

Respirasi berasal dari kata latin yaitu respirare yang berarti bernafas.

Reaksi respirasi merupakan reaksi katabolisme yang memecah molekul-molekul gula menjadi molekul anorganik berupa CO2 dan H2O (Salisbury, 1995).

Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO2, H2O dan energi. Namun demikian respirasi pada hakikatnya adalah reaksi redoks, dimana substrat dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang diserap sebagai oksidator mengalami reduksi menjadi H2O.

Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

Respirasi sudah diketahui sejak abad XVIII :

• 1772 J.Priestley : Tumbuhan dapat memurnikan udara kotorkotor

• Lavoisier : RespirasiO2CO2+ H2O

• Ingenhousz : Tumbuhan dan hewan terjadi pertukaranO2danCO2dengan atmosfir.

Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:

C6H12O6 + O2   → 6CO2 + H2O + energi

Reaksi di atas merupakan persamaan rangkuman dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses respirasi. Reaksi tersebut terlihat sangat sederhana, terlihat seakan respirasi merupakan reaksi tunggal, sehingga mungkin dapat agak menyesatkan karena respirasi yang sebenarnya bukanlah reaksi tunggal. Respirasi merupakan rangkaian dari banyak reaksi komponen, yang masing-masingnya dikatalisis oleh enzim yang berbeda.

Substrat Respirasi:

Substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang dioksidasikan dalam respirasi, atau senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan yang secara relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan menjadi CO2 dan air. Sedangkan metabolit respirasi adalah intermediat-intermediat yang terbentuk dalam reaksi-reaksi respirasi.

Substrat respirasi terdiri dari:

Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi.
Beberapa jenis gula seperti Glukosa, fruktosa dan sukrosa
Pati
Lipid
Asam-asam Organik
Protein (digunakan dalam keadaan dan spesies tertentu)
Bagian tumbuhan yang aktif melakukan respirasi yaitu bagian yang sedang tumbuh seperti:

Kuncup bunga
Tunas
Biji yang berkecambah
Ujung batang
Ujung akar
Penggolongan Respirasi

Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.

Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 dari udara.
Prosesnya meliputi :

Absorbsi oksigen,
Memecah senyawa organik, misal glukosa (KH) menjadi senyawa yang lebih sederhana (CO2 & H2O),
Membebaskan energy.  Sebagian energi dipakai untuk proses kehidupan,sebagian hilang sebagai panas.
Membebaskan CO2 dan H2O
Pada sel yang masih hidup respirasi terjadi pada sitoplasma & mitokondria.

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 pd tanaman tingkat tinggi adalah asam sitrat, asam malat, asam oksalat, asam lartarat, asam susu.
Kurangnya O2 atau kelebihan CO2 tampak pada kegiatan respirasi biji- bijian, akar & batang yang terpendam dalam tanah. Jika kadar CO2 naik sampai 10 % & kadar O2 turun sampai 0 % maka respirasi terhenti.

Kuosien Respirasi (KR)

Kuosien Respirasi (KR) : angka perbandingan antara volume CO2 yang dibebaskan dengan volume O2 yang diabsorpsi secara simultan oleh jaringan dalamperiode waktu tertentu pada suhu & tekanan tertentu.

KR = Vol CO2 : Vol O2

KR : Glukosa = 1, Lemak = 0,7, Protein = 0,7 < KR < 1

Titik kompensasi : titik yang menunjukkan kecepatan Fotosintesis yang dilakukan tumbuhan sama dengan kecepatan respirasinya

Contoh Perhitungan Nilai Kuosien Respirasi(KR):

Gula : C6H12O6 + 6O2  →  6CO2 +H2O,   KR = 6 mol CO2 = 1.06 mol O2
Asam lemak (asam palmitat): C16H32O2 + 11O2 →C12H22O11 + 4CO2 + 5H2O
KR = 4 mol CO2 = 0.36, 11 mol O2

KR memberi petunjuk tentang jenis substrat yang dioksidasikan & jenis metabolisme yang sedang berlangsung.

KR > 1 : sel kekurangan O2, repirasi aerob dibantu respirasi anaerob agar menambah energy

KR < 1 : sebagian / semua CO2 yang dihasilkan dalam respirasi digunakan langsung oleh organisme ybs, misal untuk fotosintesis.

Manfaat Respirasi Bagi Tumbuhan

Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik, dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai ”Building Block”. Building Block merupakan senyawa-senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh. Senyawa-senyawa tersebut meliputi asam amino untuk protein; nukleotida untuk asam nukleat; dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatik tertentu lainnya, seperti lignin.

Telah diketahui bahwa hasil akhir dari respirasi adalah CO2 dan H2O, hal ini terjadi bila substrat secara sempurna dioksidasi, namun bila berbagai senyawa di atas terbentuk, substrat awal respirasi tidak keseluruhannya diubah menjadi CO2 dan H2O. Hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi seluruhnya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan sisanya digunakan dalam proses anabolik, terutama di dalam sel yang sedang tumbuh. Sedangkan energi yang ditangkap dari proses oksidasi sempurna beberapa senyawa dalam proses respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.

Faktor- faktor yang mempengaruhi laju respirasi

Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah suhu, kelembaban, ketersediaan jumlah dan jenis subsrat, ketersediaan O2 (Salisbury, 1995)

Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:

Ketersediaan substrat
Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.

Ketersediaan Oksigen
Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara.

Suhu
Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.

Tipe dan umur tumbuhan
Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolsme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.

Proses Respirasi

Proses respirasi diawali dengan adanya penangkapan O2 dari lingkungan. Proses transport gas-gas dalam tumbuhan secara keseluruhan berlangsung secara difusi. Oksigen yang digunakan dalam respirasi masuk ke dalam setiap sel tumbuhan dengan jalan difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, sitoplasma dan membran sel. Demikian juga halnya dengan CO2 yang dihasilkan respirasi akan berdifusi ke luar sel dan masuk ke dalam ruang antar sel. Hal ini karena membran plasma dan protoplasma sel tumbuhan sangat permeabel bagi kedua gas tersebut.

Setelah mengambil O2 dari udara, O2 kemudian digunakan dalam proses respirasi dengan beberapa tahapan, diantaranya yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus asam sitrat, dan transpor elektron.

Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :

Glikolisis, yaitu tahapan pengubahan glukosa menjadi dua molekul asam piruvat (beratom C3), peristiwa ini berlangsung di sitosol. As. Piruvat yang dihasilkan selanjutnya akan diproses dalam tahap dekarboksilasi oksidatif. Selain itu glikolisis juga menghasilkan 2 molekul ATP sebagai energi, dan 2 molekul NADH yang akan digunakan dalam tahap transport elektron.Dalam keadaan anaerob, As. Piruvat hasil glikoisis akan diubah menjadi karbondioksida dan etil alkohol. Proses pengubahan ini dikatalisis oleh enzim dalam sitoplasma. Dalam respirasi anaerob jumlah ATP yang dihasilkan hanya dua molekul untuk setiap satu molekul glukosa, hasil ini berbeda jauh dengan ATP yang dihasilkan dari hasil keseluruhan respirasi aerob yaitu 36 ATP.
Peristiwa perubahan :

Glukosa berubah menjadi Glukosa – 6 – fosfat berubah menjadi  Fruktosa 1,6 difosfat berubah menjadi 3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.

Jadi hasil dari glikolisis : 2 molekul asam piravat, 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi dan  2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

Enzim-enzim yang berperan dalam GLikolisis yaitu Heksokinase, Fosfoheksokinase, Fosfofruktokinase, Aldolase, triosa fosfat isomerase, triosa fosfat dehidrogenase,  fosfogliseril kinase, fosfoglisero mutase, Enolase, dan piruvat kinase.

Manfaat glikolisis:

Mereduksi 2 molekul NAD+ menjadi NADH untuk setiap molekul heksosa yang dirombak.
Setiap molekul heksosa yang dirombak akan dihasilkan 2 molekul ATP, jika substratnya berupa glukosa- P-, glukosa 6-P, atau fruktosa-6-P maka akan dihasilkan 3 molekul ATP.
Melalui glikolisis akan dihasilkan senyawa- senyawa antara yang dapat menjadi bahan baku untuk sintesis berbagai senyawa yang terdapat dalam tumbuhan.
Dekarboksilasi oksidatif, yaitu pengubahan asam piruvat (beratom C3) menjadi Asetil KoA (beratom C2) dengan melepaskan CO2, peristiwa ini berlangsung di sitosol. Asetil KoA yang dihasilkan akan diproses dalam siklus asam sitrat. Hasil lainnya yaitu NADH yang akan digunakan dalam transpor elektron.
Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia. Siklus asam sitrat (daur krebs) terjadi di dalam matriks dan membran dalam mitokondria, yaitu tahapan pengolahan asetil KoA dengan senyawa asam sitrat sebagai senyawa yang pertama kali terbentuk. Beberapa senyawa dihasilkan dalam tahapan ini, diantaranya adalah satu molekul ATP sebagai energi, satu molekul FADH dan tiga molekul NADH yang akan digunakan dalam transfer elektron, serta dua molekul CO2.
Fungsi utama Siklus Krebs adalah:

Mereduksi NAD+ dan FAD menjadi NADH dan FADH2 yang kemudian dioksidasi untuk menghasilkan ATP.
Sintesis ATP secara langsung, yakni 1 molekul ATP untuk setiap molekul piruvat yang dioksidasi
Pembentukan kerangka karbon yang dapat digunakan untuk sintesis asam- asam amino tertentu, yang kemudian dapat dikonversi untuk membentuk senyawa yang lebih besar.
Transfer elektron, yaitu serangkaian reaksi yang melibatkan sistem karier elektron (pembawa elektron). Proses ini terjadi di dalam membran dalam mitokondria. Dalam reaksi ini elektron ditransfer dalam serangkaian reaksi redoks dan dibantu oleh enzim sitokrom, quinon, piridoksin, dan flavoprotein. Reaksi transfer elektron ini nantinya akan menghasilkan H2O.
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.

Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.

Lintasan Pentosa Fosfat

Lintasan reaksi yang berbeda dengan glikolisis dan Siklus Krebs ini disebut Lintasan Pentosa fosfat (LPF) karena terbentuk senyawa yang terdiri dari 5 atom karbon. Lintasan ini juga disebut sebagai Lintasan Fosfoglukonat. Berlangsung di sitosol.

Rangkaian reaksi: reaksi pertama pada LPF melibatkan glukosa-6-P( hasil penguraian pati oleh enzim fosforilase yang diikuti oleh enzim fosfoglukomutase pada glikolisis atau hasil penambahan fosfat terminal ATP pada glukosa atau hasil langsung reaksi fotosintesis). Glukosa-6-P segera dioksidasi(didehidrogenasi) oleh enzim dehidrogenase untuk membentuk senyawa 6-fosfogluko-nonlakton, yang kemudian dihidrolisis menjadi 6-fosfoglukonat oleh suatu enzim laktonase. Senyawa 6-fosfoglukonat kemudian mengalami dekarboksilasi oksidatif untuk menghasilkan ribulosa-5-P oleh enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase.

Reaksi-reaksi selanjutnya dari LPF akan menghasilkan pentose posfat. Reaksi- reaksi ini dipacu oleh enzimisomeras, epimerase, transketolase dan transaldolase

Fungsi LPF:

Produksi NADPH, dimana senyawa ini kemudian dapat dioksidasi untuk menghasilkan ATP
Terbentuknya senyawa erithrosa-4-P, dimana senyawa ini merupakan bahan baku esensial untuk pembentukan senyawa fenolik seperti sianin dan lignin
Menghasilkan ribulosa-5-P yang merupakan bahan baku unit ribosa dan deoksiribosa pada nukleotida pada RNA dan DNA.
Zat penghambat respirasi

Zat yang dapat menghambat proses respirasi yaitu

sianida,
fluoride,
Iodo asetat,
CO diberikan pd jaringan
Eter, kloroform, aseton, formaldehida dapat menambah respirasi dlm waktu pendek.

TRANSPIRASI

File Pendukung: Pdf
                          PPt
                          Video
A.    Pengertian Transpirasi
Transpirasi adalah proses hilangnya air dalam bentuk uap air dari jaringan hidup tanaman yang terletak di atas permukaan tanah melewati stomata, lubang kutikula, dan lentisel. Transpirasi merupakan pengeluaran berupa uap H2O dan CO2, terjadi siang hari saat panas, melaui stomata (mulut daun) dan lentisel (celah batang). Transpirasi berlangsung melalui bagian tumbuhan yang berhubungan dengan udara luar, yaitu melalui pori-pori daun seperti stomata, lubang kutikula, dan lentisel oleh proses fisiologi tanaman.
Transpirasi adalah terlepasnya air dalam bentuk uap air melalui stomata dan kutikula ke udara bebas (evaporasi). Jadi semakin cepat laju transpirasi berarti semakin cepat pengangkutan air dan zat hara terlarut, demikian pula sebaliknya. Alat untuk mengukur besarnya laju transpirasi melalui daun disebut fotometer atau transpirometer.
Transpirasi dalam tanaman atau terlepasnya air melalui kutikula hanya 5-10% dari jumlah air yang ditranspirasikan. Air sebagian besar menguap melalui stomata, sekitar 80% air ditranspirasikan berjalan melewati stomata, sehingga jumlah dan bentuk stomata sangat mempengaruhi laju transpirasi. Selain itu transpirasi juga terjadi melalui luka dan jaringan epidermis pada daun, batang, cabang, ranting, bunga, buah dan akar.
Tidak semua tumbuhan mengalami proses transpirasi. Sedangkan pada tumbuhan yang mengalami proses ini, transpirasi terkadang terjadi secara berlebihan sehingga mengakibatkan tumbuhan kehilangan banyak air dan lama kelamaan layu sebelum akhirnya mati.

B.     Macam-Macam Transpirasi
Ada tiga tipe transpirasi yaitu :
a.       Transpirasi Kutikula
Adalah evaporasi(penguapan) air yang tejadi secara langsung melalui kutikula epidermis. Kutikula daun secara relatif tidak tembus air, dan pada sebagian besar jenis tumbuhan transpirasi kutikula hanya sebesar 10 persen atau kurang dari jumlah air yang hilang melalui daun-daun. Oleh karena itu, sebagian besar air yang hilang terjadi melalui stomata.
b.      Transpirasi Stomata
Adalah Sel-sel mesofil daun tidak tersusun rapat, tetapi diantara sel-sel tersebut terdapat ruang-ruang udara yang dikelilingi oleh dinding-dinding sel mesofil yang jenuh air. Air menguap dari dinding-dinding basah ini ke ruang-ruang antar sel, dan uap air kemudian berdifusi melalui stomata dari ruang-ruang antar sel ke atmosfer di luar. Sehingga dalam kondisi normal evaporasi membuat ruang-ruang itu selalu jenuh uap air. Asalkan stomata terbuka, difusi uap air ke atmosfer pasti terjadi kecuali bila atmosfer itu sendiri sama-sama lembab.
c.       Transpirasi Lentikuler
Lentisel adalah daerah pada kulit kayu yang berisi sel-sel yang tersusun lepas yang dikenal sebagai alat komplementer, uap air yang hilang melalui jaringan ini sebesar 0.1 % dari total transpirasi

C.  Mekanisme Transpirasi
Pada transpirasi, hal yang penting adalah difusi uap air dari udara yang lembab di dalam daun ke udara kering di luar daun. Kehilangan air dari daun umumnya melibatkan kekuatan untuk menarik air ke dalam daun dari berkas pembuluh yaitu pergerakan air dari sistem pembuluh dari akar ke pucuk, dan bahkan dari tanah ke akar. Ada banyak langkah dimana perpindahan air dan banyak faktor yang mempengaruhi pergerakannya.
Air diserap ke dalam akar secara osmosis melalui rambut akar, sebagian besar bergerak menurut gradien potensial air melalui xilem. Air dalam pembuluh xilem mengalami tekanan besar karena molekul air polar menyatu dalam kolom berlanjut akibat dari penguapan yang berlangsung di bagian atas. Sebagian besar ion bergerak melalui simplas dari epidermis akar ke xilem, dan kemudian ke atas melalui arus transportasi.

D.  Faktor Yang Mempengaruhi Transpirasi Tumbuhan

Kegiatan transpirasi terpengaruh oleh banyak faktor baik faktor-faktor dalam maupun faktor-faktor luar,
1. Yang terhitung sebagai faktor-faktor dalam adalah:
• Besar kecilnya daun
• Tebal tipisnya daun
• Berlapiskan lilin atau tidaknya permukaan daun
• Banyak sedikitnya bulu di permukaan daun
• Banyak sedikitnya stomata
• Bentuk dan lokasi stomata
Video : Struktur Daun

Struktur daun:

Hal-hal ini semua mempengaruhi kegiatan transpirasi
a. Bentuk serta distribusi stomata
Lubang stomata yang tidak bundar melainkan oval itu ada sangkut paut dengan intensitas pengeluaran air. Juga yang letaknya satu sama lain di perantaian oleh suatu juga jarak yang tertentu itu pun mempengaruhi intensitas penguapan. Jika lubang-lubang itu terlalu berdekatan maka penguapan dari lubang yang satu malah menghambat penguapan dari lubang yang berdekatan.
b. membuka dan menutupnya stomata
mekanisme mebuka dan menutupnya stomata berdasarkan suatu perubahan turgor itu adalah akibat dari perubahan nilai osmosis dari isi sel-sel penutup.
c. banyaknya stomata
pada tanaman darat umumnya stomata itu kedapatan pada permukaan daun bagian bawah. Pada beberapa tanaman permukaan atas dari daun pun mempunyai stomata juga. Temperatur berpengaruh pada membuka dan menutupnya stomata. Pada banyak tanaman stoma tidak berserdia membuka jika temperatur ada disekitar 0 derajat celcius
Bagian-bagian Stomata:

Video pendukung: Bagian Stomata video
2. Faktor-faktor luar yang mempengaruhi transpirasi
• Sinar matahari
Sinar menyebabkan membukanya stoma dan gelap menyebabkan menutupnya stoma jadi banyak sinar mempercepat transpirasi
• Temperatur
Pengaruh temperatur terhadap transpirasi daun dapat pula ditinjau dari sudut lain yaitu didalam hubungannya dengan tekanan uap air didalam daun dan tekanan uap air diluar daun, kenaikan temperatur menambah tekanan uap didalam daun.
• Kelembaban udara
• Angin
• Keadaan air didalam tanah
Walaupun beberapa jenis tumbuhan dapat hidup tanpa melakukan transpirasi, tetapi jika transpirasi berlangsung pada tumbuhan agaknya dapat memberikan beberapa keuntungan bagi tumbuhan tersebut misalnya dalam:
• Mempercepat laju pengangkutan unsur hara melalui pembuluh xylem
• Menjaga turgiditas sel tumbuhan agar tetap pada kondisi optimal
• Sebagian salah satu cara untuk menjaga stabilitas suhu.

F.    Cara Pengukuran Transpirasi
Pengukuran laju transpirasi tidaklah terlalu mudah dilakukan. Kesulitan utamanya adalah karena semua cara pengukuran traspirasi mengharuskan penempatan suatu tumbuhan dalam berbagai kondisi yang mempengaruhi laju transpirasi. Ada empat cara laboratorium untuk menaksir laju transpirasi :
1.      Kertas korbal klorida
Pada dasarnya cara ini adalah pengukuran uap air yang hilang ke udara yang diganti dengan pengukuran uap air yang hilang ke dalam kertas kobal klorida kering. Kertas ini berwarna biru cerah dan tetapi menjadi biru pucat dan kemudian berubah menjadi merah jambu bila menyerap air. Sehelai kecil kertas biru cerah ditempelkan pada permukaan daun dan ditutup dengan gelas preparat. Demikian juga bagian bawah daun. Waktu yang diperlukan untuk mengubah warna biru kertas menjadi merah jambu dijadikan ukuran laju kehilangan air dari bagian daun yang ditutup kertas.
2.      Potometer
Alat ini mengukur pengambilan air oleh sebuah potongan pucuk, dengan asumsi bahwa bila air tersedia dengan bebas untuk tumbuhan, jumlah air yang diambil sama dengan jumlah air yang dikeluarkan oleh transpirasi.

3.      Pengumpulan uap air yang ditranspirasi
Cara ini mengharuskan tumbuhan atau bagian tumbuhan dikurung dalam sebuah bejana tembus cahaya sehingga uap air yang ditranspirasikan dapat dipisahkan.
4.      Penimbangan langsung
Pengukuran transpirasi yang paling memuaskan diperoleh dari tumbuhan yang tumbuh dalam pot yang telah diatur sedemikan rupa sehingga evaporasi dari pot dan permukaan tanah dapat dicegah. Kehilangan air dari tumbuhan ini dapat ditaksir untuk jangka waktu tertentu dengan penimbangan langsung
Cara lain pengukuran Transpirasi
1.      Metode lisimeter atau metode grafimeter
Dua abad yang lalu, Stephen Hales mempersiapkan tanaman dalam pot dan tanamannya yang ditutup rapat agar air tidak hilang, kecuali dari tajuknya yang bertranspirasi kemudian, tanaman dalam pot itu ditimbang pada selang waktu tertentu, dan arena jumlah air yang digunakan untuk pertumbuhan tanaman ( misalnya, yang diubah menjadi karbohidrat ) kurang dari 1 % dari jumlah air yang di transpirasikan, maka sebenarnya semua perubahan bobot dapat dianggap berasal dari transpirasi. Ini dinamakan metode lisimeter.
Hanks dan peneliti lannya sudah banyak sekali mengembangkan metode sederhana ini. Lisimeter miliknya di kebun Greenville merupakan beberapa bejana yang besar ( beberapa meter kubik besarnya ) diisi penuh dengan tanah dan dikuburkan, sehingga permukan atasnya sama tinggi dengan permukaan lapangan. Bejana terebut diletakkan di dekat bantalan karet besar yang diletakkan didasarnya dan diisi air dan zat anti beku yang dihubungkan dengan pipa yang tegak keatas permukaan tanah. Tinggi cairan dalam pipa menunjukkan ukuran bobot lisimeter, maka permukaannya berubah-ubah sejalan dengan perubahan kandungan air dalam tanah dilisimeter dan dalam tanaman yang sedang tumbuh, walaupun bobotnya kecil saja di bandingkan dengan bobot tanah. Jumlah air tanah di tentukan oleh air irigasi dan jumlah hujan dikurangi evapotranspirasi, yaitu gabungan antara penguapan dari tanah dan transpirasi dari tumbuhan. Penguapan dari tanah dapat diduga dengan berbagai macam cara. Lisimeter merupakan metode lapangan paling handal untuk mempelajari evapotransipirasi, tapi memang mahal dan tidak mudah di pindah-pindahkan. Meskipun tidak diseluruh dunia, lisimeter banyak digunakan. Teknik yang lebih umum, menggunakan persamaan perimbangan air untuk menghitung evapotranspirasi dari selisih anars masukkan dan pengeluaran
Et = irigasi + hujan + pengurasan – drainase – aliran permukaan.
Dengan Et = evapo transpirasi, dan pengurasan adalah kehilangan dari cadangan tanah. Pengukuran cadangan air tangah pada awal dan akhir suatu periode menghasilkan nilai pengurasaan.
2.      Metode pertukaran gas atau metode kurvet
Dalam metode ini, transpirasi dihitung dengan cara mengukur uap air di atmosfer yang tertutup yang mengelilingi daun. Sehelai daun di kurung dengan sebuah kuvet bening misalnya, dan kelembabapan suhu, dan volume gas yang masuk dan keluar kuvet di ukur.

H.    Istilah Evapotranspirasi
Peristiwa berubahnya air menjadi uap dan bergerak dari permukaan tanah dan permukaan air ke udara disebut evaporasi (penguapan). Peristiwa penguapan dari tanaman disebut transpirasi. Kedua-duanya bersama-sama disebut Evapotranspirasi.

I.      Kegunaan dan kerugian transpirasi terhadap tumbuhan
1.      Kegunaan Transpirasi pada tumbuhan antara lain :
·         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
·         Pengangkutan mineral
·         Pertukaran energi
2.     Pengaruh Transpirasi yang merugikan
Jika tanah cukup mengandung air, laju transpirasi yang tinggi, dalam jangka waktu yang pendek, tidak akan menimbulkan kerusakan yang berarti pada tumbuhan. Tetapi jika kehilangan air berlangsung terus melalui absorpsi, pengaruh traspirasi yang merugikan akan kelihtan dengan layunya daun, sebagai akibat hilangnya turgor. Tingkat kelayuan dan kehilangan air yang diperlukan untuk menimbulkan gejala kelayuan pada tumbuhan sangat beragam. Daun tipis yang umumnya terdiri dari sel parenkima yang berdinding tipis akan layu dengan cepat.
Kelayuan tumbuhan di atas tanah digolongkan sebagai layu sementara atau layu permanen. Layu sementara terjadi jika tanah masih mengandung air yang tersedia bagi tumbuhan. Kelayuan tersebut terjadi akibat kelebihan transpirasi dari absorpsi yang bersifat sementara. Tumbuhan biasanya menjadi segar kembali setelah laju transpirasi menurun. Daun yang layu pada siang hari akan segar kembali pada malam hari atau pagi berikutnya. Daun dapat juga meningkat turgornya pada siang hari jika transpirasi menurun akibat adanya awan, penurun suhu atau hujan kecil walaupun air tersebut tidak sampai menembus ke akar.
Sebaliknya, layu tetap diakibatkan oleh terjadinya kekurangan air yang berat  dalam tanah. Akar tidak dapat mengabsorpsi air, maka tumbuhan akan mati kecuali jika persediaan air dalam tanah dapat ditingkatkan kembali.
Layu sementara yang terjadi berulang-ulang akan menimbulkan pengaruh yang merugikan pada metabolisme tumbuhan dan tumbuhan yang sering mengalami kelayuan akan tertekan pertumbuhannya. Penyebab utamanya adalah kekurangan air akan menghambat laju pertumbuhan jaringan muda, khususnya proses pembelahan dan pembesaran sel. Penghambatan laju pertumbuhan ini menyebabkan menurunnya penggunaan makanan oleh jaringan yang sedang tumbuh, dan pada umumnya kekurangan air selalu diikuti oleh penimbunan karbohidrat. Tingkat karbohidrat yang tinggi yang berlanjut dapat menimbulkan perubahan struktural dan perubahan fisologis permanen yang berkaitan dengan pertumbuhan yang tertekan.