RESPIRASI

1. Pengertian respirasi

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. Yang disebut 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.

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.

Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi:

a. respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen bebas untuk mendapatkan energi

b. respirasi anaerob atau biasa disebut dengan proses fermentasi yaitu respirasi yang tidak menggunakan oksigen namun bahan bukunya adalah seperti karbohidrat, asam lemak, asam amino sehingga hasil respirasi berupa karbondioksida, air dan energi dalam bentuk ATP.

Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Terdapat beberapa substrat respirasi yang penting lainnya diantaranya adalah beberapa jenis gula seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa; pati; asam organik; dan protein (digunakan pada keadaan & spesies tertentu).
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.

Bernapasmeliputiduatahap, yaitu:

1. Pertukaran gas adalah proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida melalui alat pernapasan tumbuhan.

2. Respirasi sel adalah penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dengan membebaskan energi.

Mitokondriaadalahtempat di manafungsirespirasipadamakhlukhidupberlangsung.Senyawakompleksnyadapatberupakarbohidrat, lemak, dan protein.Energi yang didapatkandari proses respirasidigunakanuntukaktifitasmetabolismetubuhtumbuhan

2. Alat respirasi tumbuhan

Seperti dijelaskan sebelumnya, proses respirasi diawali dengan proses pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida melalui alat pernapasan. Alat pernapasan tumbuhan letaknya tersebar. Tumbuhan dapat melakukan pertukaran gas melalui stomata, lenti sel, dan rambut akar. Pada tumbuhan tertentu, pernapasan melalui alat khusus, misalnya akar napas pada tumbuhan bakau maupun beringin. Berikut ini akan dijelaskan alat-alat pernapasan tumbuhan.

a. Stomata

Stomata ataumulutdaunterdiriatascelahataulubang yang dikelilingiolehduaselpenjagadanterletak di daun.Stomata berfungsisebagaitempatpertukaran gas padatumbuhan, sedangkanselpenjagaberfungsiuntukmengatur, membukadanmenutupnya stomata.

Stomata tumbuhanpadaumumnyamembukapadasaatmatahariterbitdanmenutupsaatharigelap.Membukadanmenutupnya stomata dipengaruhiolehkandungan air dan ion kalium di dalamselpenjaga.Ketikaselpenjagamemilikibanyak ion kalium, air dariseltetanggaakanmasukkedalamselpenjagasecaraosmosis. Akibatnya, dindingselpenjaga yang berhadapandengancelah stomata akantertarikkebelakang, sehingga stomata menjaditerbuka. Sebaliknya, ketika ion kaliumkeluardariselpenjaga, air dariselpenjagaakanberpindahsecara osmosis keseltetangga. Akibatnya, seltetanggamengembangdanmendorongselpenjagakearahcelahsehingga stomata menutup.  LihatGambar 9.

Gambar1.

Membukadanmenutupnya stomata diaturolehselpenjaga (guard cell) : stoma membuka (kiri), stoma menutup (kanan). (Sumber : Campbell et al. 1999)

b. Lentisel

Padatumbuhandikotil, selainkambiumintervasikuler yang membentukxilemdanfloemsekunderadajugakambiumgabus yang menghasilkanparenkimagabusdanlapisangabus.Lapisangabusakanmenggantikan epidermis. Lapisangabusterdiriatassel-selmatidanmembantumelindungibatang.Kambiumgabus, parenkimagabus, danlapisangabusakanmengelupasdanlepassebagaibagiankulit. Akibatnya, timbullubang-lubang di batang yang disebutlentisel.Lentiselmemungkinkansel-seltetaphidup di dalambatangmelaluipertukaran gas denganudaraluar.LihatGambar 10.

Gambar2.

Lentisel(Sumber: http://www.biyolojiegitim.yyu.edu.tr)

c. RambutAkar

Selainuntukmenghisap air dangaram-garam mineral, rambutakarberfungsisebagaialatpernapasan.Sel-selrambutakarakanmengambiloksigenpadapori-poritanah.

Gambar 11.RambutAkar

(Sumber: Campbell, et all. 2005)

d. AlatPernapasanKhusus

Kemampuantumbuhanberadaptasiterhadaplingkunganmenghasilkanalatpernapasankhusus.Tumbuhanbakau yang hidup di lingkungan air lautmempunyaiakar yang tumbuhkeataspermukaantanahuntukmemperolehoksigendanmengeluarkankarbondioksida.Akartersebutdisebutakarnapas.

Pohonberingindananggrekmempunyaiakargantunguntukbernapas.Akartersebuttumbuhdaribatangdanmenggantungkearahtanah.Padasaatmasihmenggantung, akarinimenyerapuap air dan gas dariudara.Akan tetapisetelahmasukketanah, akartersebutberfungsimenyerap air dangaram mineral.Tumbuhan yang  hidup di air sepertiencenggondokdankangkung, batangnyamempunyairongga-ronggaudara yang  besarberfungsiuntukmenyalurkanoksigen.

3. Proses respirasi

Gambar 13 Hubunganantara proses fotosintesisdengan proses respirasipadatumbuhan(Sumber : Campbell, et all, 2006)

Respirasimerupakan proses penguraiansenyawaorganikmenjadi air dankarbondioksidauntukmemperolehenergidenganbantuanoksigen. Senyawaorganikmerupakanbahanbakarrespirasiuntukmenghasilkan ATP, sedangkanproduklimbahrespirasisepertikarbondioksidadan air, merupakanbahan yang digunakankloroplassebagaibahanmentahuntukfotosintesis.LihatGambar 6. Energi (ATP) yang diperolehdari proses respirasi, akandigunakanuntukaktifitasmetabolismetubuhtumbuhan. Proses keseluruhandapatdirangkumsebagaiberikut:

Senyawaorganik + oksigen –>karbondioksida + air + energi

Glukosa, lemak, dan protein dapatdiprosesdandigunakansebagaibahanrespirasi.Jikaglukosa (C₆H₁₂O₆) yang digunakansebagaibahanrespirasimakareaksinyadapatditulissebagaiberikut:

4. Faktor-faktor yang mempengarui laju respirasi

Laju respirasi dapat dipengaruhi beberapa faktor antara lain :

a. Ketersediaan substrat

Karbohidratmerupakansubstratrespirasiutama yang terdapatdalamseltumbuhantinggi.Tumbuhandengankandungansubstrat yang rendahakanmelakukanrespirasidenganlaju yang rendah pula. Demikiansebliknyabilasubstratyang tersediacukupbanyakmakalajurespirasiakanmeningkat.

b. Ketersediaan oksigen

Ketersediaanoksigenakanmempengaruhilajurespirasi, namunbesarnyapengaruhtersebutberbedabagimasing-masingspesiesdanbahkanberbedaantara organ padatumbuhan yang sama.

c. Suhu

Semakintinggisuhu, semakintinggilajurespirasi.Lajureaksirespirasiakanmeningkatuntuksetiapkenaikansuhusebesar 10^oC, namunhalinitergantungpadamasing-masingspesies.

d. Tipe dan umur tumbuhan

Masing-masingspesiestumbuhanmemilikiperbedaanmetabolisme, dengandemikiankebutuhantumbuhanuntukberespirasiakanberbedapadamasing-masingspesies. Tumbuhanmudamenunjukkanlajurespirasi yang lebihtinggidibandingtumbuhan yang tua.Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedangdalammasapertumbuhan.

5. Manfaat respirasi

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.