FOTOSINTESIS DAN RESPIRASI

Fotosintesis

Tumbuhan terutama tumbuhan tingkat tinggi, untuk memperoleh makanan sebagai kebutuhan pokoknya agar tetap bertahan hidup, tumbuhan tersebut harus melakukan suatu proses yang dinamakan proses sintesis karbohidrat yang terjadi dibagian daun satu tumbuhan yang memiliki klorofil, dengan menggunakan cahaya matahari.

Cahaya matahari merupakan sumber energi yang diperlukan tumbuhan untuk proses tersebut. Tanpa adanya cahaya matahari tumbuhan tidak akan mampu melakukan proses fotosintesis, hal ini disebabkan klorofil yang berada di dalam daun tidak dapat menggunakan cahaya matahari karena klorofil hanya akan berfungsi bila ada cahaya matahari. Karbohidrat merupakan senyawa karbon yang terdapat di alam sebagai molekul yang kompleks dan besar. Karbohidrat sangat beraneka ragam contohnya seperti sukrosa, monosakarida, dan polisakarida. Monosakarida adalah karbohidrat yang paling sederhana. Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer, trimer dan lain-lain. Dimer merupakan gabungan antara dua monosakarida dan trimer terdiri dari tiga monosakarida. Proses fotosintesis merupakan proses pemanfaatan energi matahari oleh tumbuhan hijau yang terjadi pada kloroplas.

Fotosintesis terjadi melalui dua tahap yaitu tahap reaksi terang (fotofosforilasi) dan tahap reaksi gelap (siklus calvin). Reaksi terang terjadi di ganum (grana), reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Tumbuhan hijau memiliki kemampuan menggunakan CO₂ dari udara yang akan diubah menjadi bahan organic dengan bantuan cahaya matahari. Persamaan reaksi fotosintesis adalah : 6H₂O + 6CO₂ C₆H₁₂O₆ + 6O₂.

Tidak semua radiasi cahaya matahari dapat dimanfaatkan untuk kegiatan fotosintesis, hanya pada radiasi cahaya tampak (380 – 700 nm). Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 – 700), hijau kuning (510 – 600 nm), biru ( 410 – 500 nm), dan violet.

Syarat-syarat terjadinya fortosintesis Berikut adalah syarat-syarat yang harus dipenuhi agari proses fotosintesis dapat terjadi :

1. Tumbuhan berklorofil

2. Cahaya matahari

3. Air tanah (H₂O) dan CO₂ dari udara

4. Menghasilkan amilum dan membebaskan O₂.

Faktor penentu laju fotosintesis Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis :

1. Intensitas cahaya.

Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.

2. Konsentrasi karbon dioksida

Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.

3. Suhu

Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.

4. Kadar air Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.

5. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)

Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.

6. Tahap pertumbuhan Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.

Respirasi

Respirasi merupakan reaksi oksidasi senyawa organik untuk menghasilkan energi yang digunakan untuk aktifitas sel dan kehidupan tumbuhan dalam bentuk ATP atau senyawa berenergi tinggi lainnya. Jadi, respirasi merupakan proses pembongkaran molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana.. Respirasi sel-sel tumbuhan berupa oksidasi molekul organik oleh oksigen dari udara akan membentuk karbon dioksida dan air. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :

C₆H₁₂O₆ + 6O₂                 6H₂O + 6CO₂ + 675 kal.

Beberapa reaksi respirasi yang menghasilkan energi bergabung untuk membentuk ATP dan penggabungan inilah yang memungkinkan penyimpanan sebagian energi yang timbul selama respirasi, tidak hanya hilang sebagai panas. Jadi fungsi utama respirasi adalah menghasilkan molekul-molekul ATP.

Berdasarkan kebutuhan oksigen, respirasi dibagi menjadi dua macam yaitu respirasi aerab dan respirasi anaerob. Untuk membandingkan perbedaan dari kedua jenis respirasi tersebut, menurut Jukri dan Heru (2004) perbedaan antara respirasi aerob dan anaerob adalah sebagai berikut:

Aerob :

a. Umumnya terjadi setiap saat.

b. Berlangsung secara terus-menerus.

c. Energi yang dihasilkan besar.

d. Tidak menghasilkan senyawa beracun.

e. Memerlukan oksigen.

f. Hasil akhir berupa CO₂ dan H₂O.

Anaerob :

a. Terjadi hanya dalam keadaan khusus.

b. Terjadi hanya pada fase tertentu saja.

c. Energi yang dihasilkan kecil.

d. Menghasilkan senyawa beracun.

e. Tidak memerlukan oksigen.

f. Hasil akhir berupa C₂H₅OH dan CO₂.

Respirasi sel terjadi dalam mitokondria yaitu organel yang ada di dalam sel yang berbentuk elips dan terbungkus oleh membran rangkap. Permukaan luarnya berlubang dan permukaan dalamnya membentuk tonjolan-tonjolan atau krista yang masuk ke dalam stroma. Jumlah krista bervariasi, makin aktif sel megadakan respirasi maka makin banyak krista dalam mitokondria.

Tahapan reaksi kimia respirasi dibagi dua, yakni:

1. Glikolisis, merupakan rangkaian perubahan glukosa menjadi asam piruvat 2. Daur krebs atau siklus asam trikarboksilat (TCA) yakni perubahan asetil-CoA menjadi CO₂, H₂O, dan energi.

Perubahan glukosa menjadi asam piruvat dapat pula terjadi lewat jalur lain yaitu jalur yaitu jalur pentosa fosfat. Cadangan makanan yang berupa lemak dapat dioksidasi dengan cara dihidrolisis menjadi asam lemak terlebih dahulu. Asam lemak tersebut kemudian teroksidasi menjadi asam asetat dan asetil-CoA, kemudian di dalam glioksisom diubah menjadi glioksilat, malat, dan suksinat. Karbohidrad merupakan substrat respirasi utama dalam sel jenis tumbuhan tinggi. Selain karbohidrad, ada juga glukosa, fruktosa, sukrosa, dan pati. Glukosa dan fruktosa merupakan bahan dasar bagi pembentukan karbohidrad yang lebih kompleks. Sukrosa (disakarida yang terdiri atas glukosa dan fruktosa) dan pati merupakan bentuk karbohidrad campuran yang penting dalam sel tumbuhan. Selain sukrosa yang merupakan bentuk senyawa organik utama yang ditrasportasikan di dalam tubuh tumbuhan. Pati sering terdapat di dalam sel tumbuhan dan biasanya berfungsi sebagai cadangan karbohidrad simpanan.

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 :

1. Stomata

Stomata atau mulut daun terdiri atas celah atau lubang yang dikelilingi oleh dua sel penjaga dan terletak di daun. Stomata berfungsi sebagai tempat pertukaran gas pada tumbuhan, sedangkan sel penjaga berfungsi untuk mengatur, membuka dan menutupnya stomata. Stomata tumbuhan pada umumnya membuka pada saat matahari terbit dan menutup saat hari gelap. Membuka dan menutupnya stomata dipengaruhi oleh kandungan air dan ion kalium di dalam sel penjaga. Ketika sel penjaga memiliki banyak ion kalium, air dari sel tetangga akan masuk ke dalam sel penjaga secara osmosis. Akibatnya, dinding sel penjaga yang berhadapan dengan celah stomata akan tertarik ke belakang, sehingga stomata menjadi terbuka. Sebaliknya, ketika ion kalium keluar dari sel penjaga, air dari sel penjaga akan berpindah secara osmosis ke sel tetangga. Akibatnya, sel tetangga mengembang dan mendorong sel penjaga ke arah celah sehingga stomata menutup

2. Lentisel

Pada tumbuhan dikotil, selain kambium intervasikuler yang membentuk xilem dan floem sekunder ada juga kambium gabus yang menghasilkan parenkima gabus dan lapisan gabus. Lapisan gabus akan menggantikan epidermis. Lapisan gabus terdiri atas sel-sel mati dan membantu melindungi batang. Kambium gabus, parenkima gabus, dan lapisan gabus akan mengelupas dan lepas sebagai bagian kulit. Akibatnya, timbul lubang-lubang di batang yang disebut lentisel. Lentisel memungkinkan sel-sel tetap hidup di dalam batang melalui pertukaran gas dengan udara luar.

3. Rambut Akar

Selain untuk menghisap air dan garam-garam mineral, rambut akar berfungsi sebagai alat pernapasan. Sel-sel rambut akar akan mengambil oksigen pada pori-pori tanah. 4. Alat Pernapasan Khusus Kemampuan tumbuhan beradaptasi terhadap lingkungan menghasilkan alat pernapasan khusus. Tumbuhan bakau yang hidup di lingkungan air laut mempunyai akar yang tumbuh ke atas permukaan tanah untuk memperoleh oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Akar tersebut disebut akar napas. Pohon beringin dan anggrek mempunyai akar gantung untuk bernapas. Akar tersebut tumbuh dari batang dan menggantung kea rah tanah. Pada saat masih menggantung, akar ini menyerap uap air dan gas dari udara. Akan tetapi setelah masuk ke tanah, akar tersebut berfungsi menyerap air dan garam mineral. Tumbuhan yang hidup di air seperti enceng gondok dan kangkung, batangnya mempunyai rongga-rongga udara yang besar berfungsi untuk menyalurkan oksigen.

Faktor faktor yang mempengaruhi laju respirasi Laju respirasi dapat dipengaruhi beberapa faktor antara lain :

1. Ketersediaan substrat Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. 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.

3. Suhu Semakin tinggi suhu, semakin tinggi laju respirasi. Laju reaksi

respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.

4. Tipe dan umur tumbuhan Masing-masing spesies tumbuhan memiliki

perbedaan metabolisme, 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.

 

DAFTAR PUSTAKA

Munawarah, J. 2011. Fotosintesis dan Respirasi.

http://jmunawarah.wordpress.com/2011/11/04/fotosintesis-dan-respirasi/.

       Diakses tanggal 4 November 2013 Pukul 16.30.