PARAMETER KEHIDUPAN TUMBUHAN DAN HEWAN RESPIRASI Respirasi adalah

PARAMETER KEHIDUPAN TUMBUHAN DAN HEWAN

RESPIRASI • Respirasi adalah suatu proses pengambilan O 2 untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO 2, H 2 O dan energi • Pada hakikatnya respirasi adalah reaksi redoks, dimana substrat dioksidasi menjadi CO 2 sedangkan O 2 yang diserap sebagai oksidator mengalami reduksi menjadi H 2 O • Substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang dioksidasikan dalam respirasi, atau senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan/hewan yang secara relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan menjadi CO 2 dan air

• Karbohidrat (glukosa, fruktosa, dan sukrosa; pati) merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi • Substrat respirasi yang lainnya adalah asam organik dan protein (digunakan pada keadaan & spesies tertentu) • Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut: C 6 H 12 O 6 + O 2 6 CO 2 + H 2 O + energi

• Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O 2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob • Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O 2, sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O 2 • Respirasi anaerob sering disebut juga dengan nama fermentasi. Perbedaan antara keduanya akan terlihat pada proses tahapan reaksi dalam 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.

• Hasil akhir respirasi adalah CO 2 dan H 2 O, hal ini terjadi bila substrat secara sempurna dioksidasi, namun kadang 2 substrat awal respirasi tidak keseluruhannya diubah menjadi CO 2 dan H 2 O. Hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi seluruhnya menjadi CO 2 dan H 2 O, 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 yang mempengaruhi laju respirasi 1. 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.

2. 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. Semakin banyak oksigen semakin cepat proses respirasi berlangsung

3. Suhu Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q 10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10 o. C, namun hal ini tergantung pada masing spesies. Semakin tinggi suhu semakin cepat laju respirasi

4. Tipe dan umur tumbuhan Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan laju 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 5. Aktivitas 6. Cahaya

• Proses respirasi diawali dengan adanya penangkapan O 2 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 • CO 2 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 O 2 dari udara, O 2 kemudian digunakan dalam proses respirasi dengan beberapa tahapan, diantaranya yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus asam sitrat, dan transpor elektron.

1. Glikolisis: tahapan pengubahan glukosa menjadi dua molekul asam piruvat (beratom C 3), peristiwa ini berlangsung di sitosol. As. Piruvat yang dihasilkan selanjutnya akan diproses dalam tahap dekarboksilasi oksidatif 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. Respirasi anaerob menghasilkan 2 ATP untuk setiap satu molekul glukosa, hasil ini berbeda jauh dengan ATP yang dihasilkan dari hasil keseluruhan respirasi aerob yaitu 36 ATP

2. Dekarboksilasi oksidatif: pengubahan asam piruvat (beratom C 3) menjadi Asetil Ko. A (beratom C 2) dengan melepaskan CO 2, peristiwa ini berlangsung di sitosol. Asetil Ko. A yang dihasilkan akan diproses dalam siklus asam sitrat. Hasil lainnya yaitu NADH yang akan digunakan dalam transpor elektron.

3. Siklus asam sitrat (siklus krebs) yang terjadi di dalam matriks dan membran dalam mitokondria, yaitu tahapan pengolahan asetil Ko. A 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 CO 2

4. Transfer elektron: 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 H 2 O.

• Adanya uap air dijadikan indikator respirasi karena dalam proses respirasi akan dilepaskan karbon dioksida dan uap air • Respirasi: 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

SISTEM REPRODUKSI TUMBUHAN DAN HEWAN • Vegetatif (asexual) Lebih sering terjadi pada Tumbuhan. Tidak melibatkan pertemuan gamet jantan dan gamet betina. • Generatif (sexual) Terjadi baik pada Tumbuhan maupun Hewan Melibatkan pertemuan gamet jantan dan betina.

BEBERAPA CONTOH REPRODUKSI SECARA VEGETATIF ALAMI DAN BUATAN PADA TUMBUHAN • 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Alami Tunas Spora Tunas adventif Stolon / geragih Rizoma / rimpang Umbi batang Umbi lapis • Buatan Mencangkok Merunduk Stek Kultur jaringan

REPRODUKSI GENERATIF PADA TUMBUHAN

BAGIAN-BAGIAN BUNGA

BAGIAN – BAGIAN BUNGA

MACAM PENYERBUKAN BERDASARKAN ASAL SERBUK SARI • • Penyerbukan sendiri (autogami) Penyerbukan tetangga(geitonogami) Penyerbukan silang(allogami / xenogami) Penyerbukan bastar (hybridogami)

MACAM PENYERBUKAN BERDASARKAN VEKTOR/PERANTARA. • • Anemogami (perantaraan angin). Hidrogami (perantaraan air). Antropogami (perantaraan manusia). Zoidiogami (perantaraan hewan). siput : malakogami serangga : entomogami kelelawar : kiropterogami burung : ornitogami

MACAM – MACAM PEMBUAHAN (Fertilisasi) • GYMNOSPERMAE • ANGIOSPERMAE terjadi pembuahan tunggal ( hanya ganda ( terbentuk biji) biji dan buah)

REPRODUKSI HEWAN Diawali dengan persetubuhan (koitus) Atau perkawinan (kopulasi) Yaitu peristiwa masuknya penis ke vagina Yang akan diikuti fertilisasi internal Sperma dibentuk dari proses spermatogenesis di testis • Ovum dibentuk dari proses Oogenesis di ovarium • • •

METABOLISME Proses pembentukan atau penguraian zat di dalam sel yang disertai dengan adanya perubahan energi

METABOLISME ANABOLISME KATABOLISME Proses Pembentukan Proses Penguraian Contoh : Respirasi Sel Contoh: Fotosintesis, Kemosintesis Sintesis lemak, Sintesis protein Fermentasi

Proses Anabolisme biasanya banyak membutuhkan energi sehingga reaksinya dapat berlangsung cepat dan efisien. Reaksi yang memerlukan energi dalam bentuk panas disebut reaksi endergonik atau reaksi endoterm. Sebaliknya pada proses Katabolisme banyak energi dibebaskan ke lingkungan berupa energi panas. Suatu reaksi dimana terjadi pelepasan energi disebut reaksi eksergonik atau reaksi eksoterm. Proses metabolisme memerlukan ENZIM

ENZIM Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia.

SIFAT-SIFAT ENZIM Ø Enzim adalah protein Ø Enzim bekerja secara spesifik / khusus Ø Enzim berfungsi sebagai katalis BIOKATALISATOR (Mengubah kecepatan reaksi, tidak mengubah hasil akhir atau keseimbangan reaksi) Ø Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit Ø Enzim dapat bekerja secara bolak balik

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM 1. SUBSTRAT 2. SUHU 3. KEASAMAN (p. H) 4. KO FAKTOR 5. INHIBITOR

ANABOLISME ( FOTOSINTESIS dan KEMOSINTESIS )

as-bio-fmipa-upi

STRUKTUR KLOROPLAS

GRANA DAN STROMA as-bio-fmipa-upi

TAHAP FOTOSINTESIS 1. REAKSI TERANG / FOTOLISIS Proses penguraian air oleh energi cahaya untuk membentuk molekul ATP dan NADPH 2 2. REAKSI GELAP / FIKSASI CO 2 / SIKLUS Calvin-Benson Proses pengikatan karbondioksida (CO 2) oleh ribulosa bifosfat (molekul gula 5 C) dan selanjutnya akan membentuk gula (6 C). Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya

REAKSI TERANG , meliputi 2 proses : 1. FOSFORILASI SIKLIK / Fotosistem 1 Menghasilkan ATP melalui transfer elektron siklik pada P 700 nm 2. FOSFORILASI NON SIKLIK / Fotosistem 2 Menghasilkan ATP, Oksigen dan Hidrogen yang terikat pada NADP, pada P 680 nm Sintesa ATP dari ADP + P dalam kloroplas disebut Fosforilasi atau Fotofosforilasi Reaksi singkat pada reaksi terang : cahaya H+ 2 H 2 O + 2 NADPH 2 + O 2 +

REAKSI GELAP 1. Berlangsung dalam Stroma 2. Menggunakan energi kimia ATP dan NADPH 2 hasil reaksi terang 3. Terjadi fiksasi CO 2 ( 1 C) menjadi Karbohidrat (6 C)

KEMOSINTESIS Sintesa senyawa organik dari reaksi-reaksi kimia senyawa anorganik. Terjadi pada bakteri tertentu yang tidak berklorofil 1. BAKTERI SULFUR CO 2 + 2 H 2 S 2. BAKTERI BESI FERRO FERRI 3. BAKTERI N ( Nitrosomonas, Nitrococcus) AMONIUM NITRIT NITRAT CH 2 O + 2 S +H 2 O

NITRIFIKASI AMONIUM NITRIT NITRAT DENITRIFIKASI Nitrobacter Nitrosomonas AMONIUM NITRIT Nitrococcus NITRAT

RESUME ANABOLISME FOTOSINTESIS 1. FOTOLISIS/SIKLUS ELEKTRON/REAKSI HILL AIR NADPH, ATP, dan OKSIGEN 2. FIKSASI CO 2 / SIKLUS CALVIN - BENSON CO 2 RBP APG ALPG GLUKOSA Cahaya matahari 6 CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 klorofil

KATABOLISME RESPIRASI : Proses pembebasan energi kimia yang terkandung dalam molekul organik pada sel hidup menjadi energi yang berguna untuk aktivitas hidup

Tiga peristiwa dalam respirasi 1. Pemecahan bakar Karbohidrat Fragmen-fragmen dan membentuk CO 2 2. Transfer H 2 Proses pembebasan energi dari bahan bakar 3. Transfer energi Untuk mengikat P + ADP ATP

TAHAP-TAHAP RESPIRASI SEL 1. Glikolisis Glukosa + 2 ADP + 2 NAD 2 Piruvat + 2 NADH 2 + 2 ATP 2. Dekarboksilasi Oksidatif 2 Piruvat + 2 Co. A + 2 NAD 2 Asetil Co. A + 2 NADH 2 + 2 CO 2 3. Daur Krebs 6 H 2 O + 2 Asetil Co. A + 6 NAD + 2 FAD + 2 P + 2 FADH 2 + 2 ATP 4 CO 2 + Co. A + 6 NADH 2 4. Transfer Elektron 10 NADH 2 + 2 FADH 2 + 34 ADP + 34 P + 6 O 2 H 2 O + 34 ATP Glukosa (C 6 H 12 O 6) + 6 O 2 10 NAD + 2 FAD + 12 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38 ATP (Energi)

1. GLIKOLISIS • Berlangsung di dalam SITOPLASMA • Glukosa (C 6) C 3 • Menggunakan 2 ATP • Menghasilkan 2 molekul Piruvat

2. Dekarboksilasi oksidatif • Dihasilkan 2 molekul CO 2 dan 2 molekul NADH • Dihasilkan 2 Asetil Co. A (C 2)

3. Daur Krebs • Pembentukan asam sitrat (C 6) dari asam asetat (C 2) dan asam oksaloasetat (C 4) • Menghasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH, 6 CO 2 • Berlangsung di dalam matriks mitokondria

4. Transfer elektron • NADH DAN FADH SENYAWA PEREDUKSI PENGHASIL ION HIDROGEN • SETIAP PERPINDAHAN ELEKTRON PADA SETIAP RESEPTOR MEMBENTUK ENERGI DAN MENGHASILKAN MOLEKUL AIR • SETIAP MOLEKUL NADH MENGHASILKAN 3 ATP DAN 1 MOLEKUL FAD MENGHASILKAN 2 ATP

FERMENTASI ASAM LAKTAT • TERJADI DALAM JARINGAN HEWAN • HASIL AKHIR BERUPA SENYAWA ASAM LAKTAT • JUMLAH ENERGI SEDIKIT Glukosa Asam Piruvat (C) (1 Molekul) 1 molekul Asam Laktat (C 3) 2 molekul menghasilkan ATP 2 molekul

FERMENTASI ALKOHOL • FERMENTASI ALKOHOL TERJADI DALAM TUMBUHAN: • ENERGI YANG DIHASILKAN KECIL • MENGHASILKAN RACUN Glukosa (1 Molekul) Asam Piruvat (C 3) 1 molekul Asetaldehid (C 2) 2 mol Asam Laktat (C 3) 2 molekul menghasilkan ATP 2 molekul

PUSTAKA • Biology. Campbell-Reece • Biological Science. Taylor, Green and Stout