Respirasi Energi dihasilkan dalam bentuk ATP yang digunakan

Respirasi • Energi dihasilkan dalam bentuk ATP yang digunakan untuk pemeliharaan dan perkembangan tumbuhan 18/10/2021 1 http: //www. biol. lu. se/cellorgbiol/dehydrogenase/pop_sv. html

Reaksi Kimia C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 38/40 ADP + 40 Phosphates → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38/40 ATP 18/10/2021 2

Respirasi • Respirasi adalah proses pengubahan KH menjadi energi (ATP) untuk digunakan pada reaksi-reaksi metobolisme termasuk FS • Semua sel tumbuhan dan hewan melakukan respirasi • Respirasi berlangsung – Bersamaan dengan FS – Pada malam hari – Pada buah yang sedang berkembang dan proses pematangan 18/10/2021 – Biji dorman 3

Mitokondria • Berlangsung di Mitokondria sel • Mitokndria adalah organel sel yang terbungkus oleh membran dalam dan luar yang tersebar disitoplasma sel eukariotik • Fungsi utamanya Pengubahan energi potensial makanan menjadi ATP 18/10/2021 4 http: //www. science. siu. edu/plant-biology/PLB 117/JPEGs%20 CD/0077. JPG

Titik Konpensasi Cahaya • Tingkat intensitas cahaya dimana laju respirasi (CO 2 yg dihasilkan) sama dengan laju FS (CO 2 yang dikonsumsi) • Semakin tinggi intensitas cahaya akan menghasilkan biomassa (berat kering) atau akumulasi KH semakin tinggi kemudian konstan. • Semakin rendah intensitas cahaya akan mengakibatkan biomassa (Berat kering) semakin rendah. • Titik konpensasi cahaya umumnya dicapai untuk tanaman yang tumbuh di luar ruangan • Titik konpensasi cahaya mungkin tidak tercapai pada cahaya penuh bagi tumbuhan yang tumbuh 18/10/2021 5 terlindung atau tumbuhan yang ditanaman dalam ruangan dengan cahaya yg tidak cukup.

Respirasi Aerob • Memerlukan Oksigen • Jenis respirasi yg paling umum terjadi pada hampir semua kondisi pada tumbuhan dan hewan • Termasuk penguraian/pemecahan sempurna glukosa menjadi CO 2 dan H 2 O • Tidak semua energi dari glukosa diubah untuk pembentukan ATP – Hanya sekitar 40% – Selebihnya dilepas sebagai panas • Pada tumbuhan, panas dengan cepat dilepas 18/10/2021 • Pada hewan, panas disimpan untuk mempertahankan suhu 6 http: //www. kathleensworld. com/mitochondria. jpg tubuh.

3 Langkah Utama Respirasi 1. Glikolisis • Penguraian glukosa menjadi senyawa berkarbon 3 yaitu asam piruvat • Berlangsung di sitoplasma • Beberapa ATP dan NADH terbentuk: molekul penyimpan energi • NADH dibentuk dari NAD • Penyimpan energi NADP + H 2 → NADPH 2 – 18/10/2021 NAD + H → NADH 7 http: //www. med. unibs. it/~marchesi/glycpth 2. gif

18/10/2021 8

18/10/2021 9

3 langkah Utama Respirasi 2. Siklus Kreb • • • Siklus asam trikarboksilat (‘Tricarboxylic acid Cycle /TCA Cycle)’ Siklus asam sitrat (‘Citric Acid Cycle’) Berlangsung di matrik mitokondria Satu seri reaksi yang memecah sempurna asam piruvat menjadi CO 2 dan H 2 O Karbon digunakan untuk reaksi metabolisme lain untuk membuat/mensintesi berbagai senyawa: – – – – • • 18/10/2021 Protein Lipid KH dinding sel DNA Hormon tumbuhan Pigmen tumbuhan Dll CO 2 dilepas ke atm oleh tanaman 10 NADH dihasilkan 10 http: //www. sp. uconn. edu/~bi 107 vc/images/mol/krebs_cycle. gif

18/10/2021 11

18/10/2021 12

18/10/2021 13

3 Langkah Utama Respirasi 3. Rantai Transpor Elektron – ‘Fosporilasi oksidatif ’ – Satu seri protein dalam mitokondria yang membantu transfer elektron dari NADH ke oksigen • – Melepaskan banyak energi Terjadi pada membran bagian dalam mitokondria (Protein pada membran) 18/10/2021 14 http: //www. uccs. edu/~rmelamed/Micro. Fall 2002/Chapter%205/ch 05. htm

3 Langkah/tahapan Utama Respirasi – Energi yang dilepas digunakan untuk menorong reaksi ADP + P → ATP • Banyak ATP dibuat/disintesis – – Oksigen diperlukan untuk tahap ini Air dihasilkan 18/10/2021 15 http: //www. uccs. edu/~rmelamed/Micro. Fall 2002/Chapter%205/ch 05. htm

Respirasi Anaerob • ‘Fermentasi’ • Terjadi pada lingkungan yang sedikit/rendah oksigen – Tumbuhan pada tanah basah atau kompak/ padat – Hewan yang kerja keras/kelelahan • ATP masih dihasilkan dari glukosa tapi tidak seefisien pada respirasi aerob. 18/10/2021 16 http: //www. jracademy. com/~vinjama/2003 pics/fermentation%5 B 1%5 D. jpg

Respirasi Anaerob • C 6 H 12 O 6 + O 2 (sedikit)→ 2 CH 2 O 5 + 2 H 2 O + 2 ATP atau • Glukosa + Oxygen → 2 Ethanol + 2 H 2 O + 2 ATP • Reaksi yg sama pada pembuatan Alkohol dari jagung atau pembuatan anggur Aerob: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 40/38 ADP + 40 Phosphates → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 40/38 ATP 18/10/2021 17

Respirasi Anaerob • Hanya 2 ATP dihasilkan: 38/40 ATP pada Respirasi aerob – Tumbuhan segera kehabisan energi – Dapat menderita akibat kadar etanol • Respirasi anaerob yang berkepanjangan akan menurunkan pertumbuhan dan hasil tumbuhan Anaerobic: C 6 H 12 O 6 + O 2 → 2 CH 2 O 5 + 2 H 2 O + 2 ATP Aerobic: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 40 ADP + 40 Phosphates → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 40 /38 ATP 18/10/2021 18

Fotorespirasi • • • Pada kondisi normal FS, CO 2 bergabung dengan RUBP membentuk 2 molekul 3 PGA Pada photorespirasi, O 2 menggantikan CO 2 Diyakini bahwa photorespirasi pada tumbuhan telah meningkat dari waktu ke waktu akibat meningkatnya kadar O 2 di atm –sebagai hasil FS tumbuhan sendiri. Tumbuhan C 4 - mampu menekan photorespirasi Impian biologist untuk meingkatkan produksi tanaman tertentu, seperti wheat, yang melakukan C 3 FS dengan manipulasi gen untuk melakukan C 4 FS. Sepertinya sulit untuk terlaksana karena perbedaan anatomi yang rumit antara tanaman C 3 dan C 4. 18/10/2021 19 http: //www. marietta. edu/~spilatrs/biol 103/photolab/photresp. html

Fotorespirasi • Respirasi yang didorong oleh energi cahaya • Ditemukan ketika scientis menyadari laju respirasi tumbuhan lebih cepat di dalam cahaya daripada waktu gelap. • Terjadi pada kloroplas dan struktur lain pada sel-sel FS. • Rubisco dapat bereaksi dengan oksigen dengan sedikit perbedaan dengan seri reaksi FS – Tidak ada tambahan berat kering tumbuhan – Lebih sedikit ATP dihasilkan dari photorespirasi 18/10/2021 20 http: //www. botany. hawaii. edu/faculty/webb/BOT 311 -00/PSyn/Image 81. gif

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotorespirasi • Rasio O 2 : CO 2 • Jika sel-sel memiliki sedikit O 2 tetapi banyak CO 2, Normal FS siklus Calvin mendominasi • Tumbuhan C 4 memiliki sedikit fotorespirasi karena mereka membawa CO 2 ke sel-sel bundle Sheath dan dapat menimbun banyak CO 2 – Siklus Calvin lebih mendominasi daripada fotorespirasi • Jika sel-sel mengandung banyak O 2 dan sedikit CO 2, fotorespirasi mendominasi 18/10/2021 21 http: //www. botany. hawaii. edu/faculty/webb/BOT 311 -00/PSyn/Image 81. gif

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotorespirasi • Intensitas cahaya – Semakin tinnggi intensitas cahaya akan meningkatkan fotorespirasi dan FS – Tumbuhan C 3 saturasi cahaya pada intensitas cahaya yang lebih rendah dibandingkan dengan tumbuhan C 4 • Tercapainya ‘Break-Even Point’ pada tumbuhan C 3 pada intensitas cahaya yang lebih rendah karena meningkatnya fotorespirasi 18/10/2021 22 http: //www. botany. hawaii. edu/faculty/webb/BOT 311 -00/PSyn/Image 81. gif

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotorespirasi • Temperatur – Respirasi aerob dan fotorespiasi meningkat dengan meningkatnya temperatur – Tumbuhan mempunyai rentang temperatur minimum dan maximum 18/10/2021 23 http: //www. botany. hawaii. edu/faculty/webb/BOT 311 -00/PSyn/Image 81. gif

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotorespirasi • Fotosintesis netto atau laju assimilasi netto – Tumbuhan C 4 laju assimilasi netto kira-kira 2 hingga 3 kali dari tumbuhan C 3 – Tumbuhan C 4 sering disebut tumbuhan efisien dan tumbuhan C 3 sering disebut tumbuhan tidak efisien – Beberapa tumbuhan C 3 memiliki respirasi rendah dan laju assimilasi sama dengan tumbuhan C 4 • Bunga matahari • Kacang tanah 18/10/2021 24 http: //www. botany. hawaii. edu/faculty/webb/BOT 311 -00/PSyn/Image 81. gif

Faktor-faktor yg mempengaruhi fotorespirasi • FS bersih atau laju assimilasi bersih – Hanya pada temperatur rendah tumbuhan C 3 memiliki laju assimilasi bersih lebih tinggi daripada tumbuhan C 4 karena: • PEP Carboxylase yang mengkataliasa penggabungan CO 2 dengan senyawa berkarbon 4 (PEP) tidak berfungsi. Sehingga • Fotosintesis C 4 stop 18/10/2021 25 http: //www. botany. hawaii. edu/faculty/webb/BOT 311 -00/PSyn/Image 81. gif

Tumbuhan C 3 dan C 4 berbeda dalam penggunaan air • Tumbuhan C 4 dapat menghasilkan 3 kali bahan kering (Dry Matter) per satuan air dibandingkan dengan tumbuhan C 3 18/10/2021 26

Faktor-faktor yang mempengaruhi Respirasi • Jenis sel dan jaringan – Sel dan jaringan muda dan bekembang (daerah meristematis) biasanya memiliki laju respirasi lebih tinggi. – Buah dan biji yang sedang bekembang juga memiliki laju respirasi tinggi. – Sel dan struktur yang lebih tua memilki laju respirasi yang lebih rendah. 18/10/2021 27

Faktor-faktor yang mempengaruhi Respirasi • Temperatur – Respirasi umumnya memiliki temperatur optimum dan maximum yg lebih tinggi drpd FS – Dapat menyebabkan hilangnya bahan kering pada temperatur tinggi bila respirasi melampaui FS – Temperatur yang dimaksud adalah temperatur di dalam tumbuhan bukan temperatur udara. 18/10/2021 • Menggunakan irigasi untuk mendinginkan dapat 28

Faktor-faktor yang mempengaruhi Respirasi • Oxygen – Kadar oksigen O 2 yang rendah dapat menurukan laju respirasi aerob dan meningkatkan respirasi anaerob. – Kadar oksigen O 2 yang rendah dapat menurunkan Photorespirasi 18/10/2021 29

Faktor-faktor yang mempengaruhi Respirasi • Light (Cahaya) – Dapat meningkatkan laju fotorespirasi 18/10/2021 30

Faktor-faktor yang mempengaruhi Respirasi • [Glukosa] – Glukosa yang cukup perlu untuk berlangsungnya respirasi – Berkurangnya glukosa dapat terjadi karena: • Menurunnya FS • Menurunnya aliran KH pd floem tumbuhan, mungkin karena: – Dimakan serangga, dll 18/10/2021 31

Faktor-faktor yang mempengaruhi Respirasi • [CO 2] – Semakin tinggi kadar CO 2 menurunkan laju respirasi • Feedback Inhibition (Penghambatan umpan balik) – Jarang terjadi kecuali jika kadar O 2 terbatas • “Banjir”/Flooded, tanah kompak 18/10/2021 32

Faktor-faktor yang mempengaruhi Respirasi • [ATP] – Konsentrasi [ATP] yang tinggi menurunkan laju respirasi • Feedback Inhibition (Penghambatan umpan balik) 18/10/2021 33

Rumus ATP 18/10/2021 34

Faktor-faktor yang mempengaruhi Respirasi • Luka pada tanaman – Luka akan meningkatkan respirasi – Laju pertumbuhan tanaman meningkat untuk mencoba memulihkan kerusakan pada tanaman. – Tumbuhan mensintesis senyawa-senyawa untuk melawan hama dan penyakit. – Beberapa herbisida membunuh tumbuhan dengan menggangu proses respirasinya. 18/10/2021 35