RESPIRASI 1

2

PENGERTIAN - Proses oksidasi dekomposisi senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana + energi - Proses pembongkaran (katabolisme atau disimilasi) - Proses pelepasan energi yang menyediakan energi bagi kebutuhan sel - Ada 2 macam (Aerob dan Anaerob) C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O +　energi 3

FUNGSI ENERGI BAGI TANAMAN - Memelihara aliran protoplasma - Peredaran zat makanan - Pembelahan kromosom dan inti - Penimbunan-penimbunan garam - Pertumbuhan menentang gaya berat - Pemasukkan ujung akar dalam tanah 3a

4

Contoh: Pertumbuhan biji di tempat gelap 5

RESPIRASI AEROB - Membutuhkan oksigen - Menimbulkan panas (energi) - Tahapan reaksi: 1. Glikolisis 2. Pembentukan Asetil CoA 3. Siklus Kreb 4. Transport elektron 6

7

1. Glikolisis - Menguraikan gula - Terjadi dalam sitosol - Pemecahan glukosa menjadi 2 molekul senyawa piruvat - 10 langkah, 2 fase (investasi energi dan penggunaan energi) - Disebut reaksi Embden Myerhof Parnas (EMP) - 3 tahap utama: 1. Fosforilasi glukosa 2. Pemecahan fruktosa 1,6 difosfat mjd 2 molekul C-3 (fosfogliseraldehida dan dihidroksi aseton fosfat 3. Pemecahan 2 molekul C-3 mjd C-2 (asam piruvat) dan terbentuknya 2CO2 dan 4 ATP 8

9

10

Perubahan piruvat mjd Asetil CoA 11

SIKLUS KREBS (Asam Trikarbosilat) - Ditemukan oleh Hans Krebs (1930) - Terjadi dalam matriks mitokondria - Menguraikan turunan piruvat mjd CO2, H2O dan energi - Tiga reaksi utama: 1. Gugus karboksil dilepas sebagai CO2 2. Fragmen berkarbon dua yang tersisa dioksidasi untuk membuat senyawa asetat 3. Koenzim A, senyawa mengandung sulfur turunan vit. B, diikatkan pada asetat oleh ikatan tak stabil yang membuat gugus asetil sangat reaktif 12

Respirasi seluler 13

JALUR TRANSPORT ELEKTRON - Kumpulan molekul yang tertanam dalam membran dalam mitokondria - Sebagian besar komponen adalah protein - Diperlukan untuk menghasilkan ATP dari bentuk NADH atau FADH - Oksigen sebagai oksidan dan donor elektron sebagai reduktan - Tingkat kandungan energi dari reduktan dari tinggi ke rendah: NADH, FADH, hidroquinon, sitokrom b, sitokrom c, sitokrom a dan sitokrom a3 14

PENGUKURAN KEGIATAN RESPIRASI - Diketahui dari kenaikan temperatur yang diakibatkannya - Dapat diukur dari banyak sedikitnya volume O2 yang digunakan atau banyaknya volume CO2 yang dilepaskan Nama Tanaman Bagian Suhu Kegiatan respirasi Triticum sativum Oryza sativa Lactusa sativa Aspergillus niger Akar muda Biji tumbuh Miselium 15o – 18o C 20o – 21o C 16o C O2 yang terambil 67,9 ml O2 yang terambil 44,4 ml CO2 yang terlepas 82,5 ml CO2 yang terlepas 1.800 ml (Kostychev, 1927) 15

TITIK KOMPENSASI - Respirasi terjadi dalam keadaan terang dan gelap, tanaman dalam keadaan statis. Terjadi pada suatu intensitas cahaya tertentu TITIK KOMPENSASI - Dipengaruhi oleh suhu dan faktor-faktor lainnya. - Tanaman tidak mungkin mempertahankan diri dalam titik kompensasinya, untuk itu perlu minimum cahaya yang di atas titik kompensasi agar tetap bisa hidup 16

KUOSIEN RESPIRASI (Respiratory Quotient = RQ) Volume CO2 yang dibebaskan Volume O2 yang digunakan C18H34O2 + 25,5 O2 18 CO2 + 17 H2O - Dapat bernilai 1 jika yang menjadi substrat adalah gula (glukosa dan fruktosa) - Untuk mendapatkan informasi tipe senyawa yang dioksidasi atau substrat respirasi yang digunakan, namun kesulitannya adalah bahwa senyawa yang direspirasi sangat beragam, jadi nilainya adalah rata-rata. 17

Contoh nilai QR beberapa tanaman yang ditentukan berdasarkan respirasi daun-daunnya Bagian tanaman QR Daun Begonia Daun Jarak Daun Krisan Daun Jagung Daun Anggur 1,11 1,03 1,02 1,07 1,01 Daun Kapri Daun Peer Daun Mawar Daun Tembakau Daun Gandum 1,10 RQ untuk glukosa 1,0 RQ untuk tripalmitat 0,7 RQ untuk protein 0,7 Bisa terjadi penyimpangan terhadap nilai RQ karena respirasi yang tidak sempurna 18

Faktor-faktor penyimpangan QR = 1 atau laju respirasi 1. Macam substrat 2. Temperatur 3. Kadar O2 di dalam udara 4. Konsentrasi CO2 dalam udara Eksternal Internal & 5. Persediaan air 6. Cahaya 7. Luka 8. Beberapa senyawa kimia 9. Perlakuan mekanik

PENGURAIAN SUBSTRAT RESPIRASI A. Penguraian Sukrosa - Dihidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa - Dikatalisis oleh enzim invertase - Hasil hidrolisis digunakan sebagai substrat respirasi setelah masuk jalur glikolisis B. Penguraian Amilum - Aktivitas enzim  dan  amilase - Mengkatalisis proses penambahan air thd ikatan  1,4 glikosida - Mekanisme penguraian enzim  dan  amilase berbeda 20

- Aktivitas enzim lipase C. Penguraian Lemak - Aktivitas enzim lipase - Dihidrolisis menjadi trigliserida, digliserida, monogliserida, gliserol dan asam lemak - Gliserol gliserolfosfat dihidroksi asetonfosfat jalur glikolisis - Asam lemak masuk ke dalam matriks glioksisom dan mengalami beta oksidasi menghasilkan energi dalam bentuk tioester dari Asetil CoA C. Penguraian Protein - Aktivitas enzim protease dan peptidase - Hasil akhir berupa asam amino dan amida digunakan kembali untuk sintesis asam amino baru, protein baru dan asam nukleat 21

2 JALUR PERUBAHAN ASAM AMINO MENJADI ASAM KARBOSILAT Reaksi Oksidasi Deaminasi Glutamat Glutamate dehidroginase Alfa keto glutarat + NH3 (asam amino) aspartase Aspartat Asam oksaloasetat + NH3 (asam amino) Alanin Asam piruvat (asam amino) Reaksi Transaminasi Piridoksal fosfat Glutamat Glutamat (enzim kompleks) (asam amino) (asam amino) Alfa ketoglutarat Piridoksin fosfat oksaloasetat (asam karbosilat) (enzim kompleks) (asam karbosilat)

KESIMPULAN RESPIRASI AEROB - Merupakan proses oksidasi dekomposisi senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana dan dibebaskan sejumlah energi - Diperlukan oksigen Melibatkan rangkaian tahapan: 1. Glikolisis 2. pembentukan asetil CoA 3. Siklus Krebs 4. sistem transport elektron 23

RESPIRASI ANAEROB - Tidak membutuhkan oksigen, meskipun dilakukan dalam udara bebas - Disebut juga fermentasi, meskipun tidak semua fermentasi fermentasi anaerob - Bertujuan merombak bahan dan menghasilkan energi C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + energi Saccharomyces 24

CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O + 116 kal Bahan yang dapat difermentasi oleh ragi: - glukosa - fruktosa - galaktosa - manosa - sukrosa Diubah dulu menjadi monosakarida - maltosa Respirasi anaerob respirasi intra-molekul CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O + 116 kal bakteri asam cuka C6H12O6 2CH3CHOH.COOH + 28 kal bakteri asam susu 25

Respirasi anaerob pada jaringan tumbuh tinggi Hanya terjadi jika persediaan oksigen bebas di bawah minimun Masing-masing tanaman mempunyai toleransi berbeda Terjadi pada biji-bijian, hasilnya bukan alkohol tapi asam organik seperti asam sitrat, asam malat, asam oksalat, asam tartarat, asam susu Pada tumbuhan aquatik teradaptasi dengan aerenchyma ataupun respirasi anaerobik, seperti pada rhizoma atau akar dari Nymphea advena Jaringan dan mikroorganisme lebih mengutamakan aerob jika ada kesempatan karena menghasilkan energi yang lebih besar efek Pasteur 26

ENZIM-ENZIM YANG AKTIF DALAM RESPIRASI (dalam mitokondria) a. Transposporilase - Memindahkan H3PO4 dari molekul satu ke lainnya - Dibantu ion-ion Mg2+ pada jalur glikolisis b. Desmolase - Berperan dalam pemindahan atau penggabungan ikatan karbon spt aldolase dalam pemecahan fruktosa mjd gliseraldehida dan dihidroksiaseton c. Karboksilase - Mengubah asam organik secara bolak-balik - contoh: asam piruvat asetakdehida karboksilase piruvat - Dibantu ion-ion Mn2+ 27

- contohnya: Enolase, fumarase, akonitase d. Hidrase - Menambahkan atau mengurangkan air dari senyawa tanpa menguraikan senyawa - contohnya: Enolase, fumarase, akonitase e. Dehidroginase - Terdapat pada hewan maupun tumbuhan - Pemindahan hidrogen dari satu zat ke zat lainnya - Dapat bekerja bolak-balik 28

Beberapa zat pengantar elektron terkait dehidrogenase A. Sitokrom - Protein berwarna mengandung Fe, merupakan golongan klorofil dan hematin. - Substrat yang tereduksi, melepaskan atom hidrogen karena pengaruh dehidrogenase. CH2COOH + sit. Fe2+ Asam suksinat CHCOOH + 2 sit. Fe2+ + 2H+ dehidrogenase Asam fumarat 2 sit. Fe2+ + ½ O2 + 2 H+ 2 sit. Fe3+ + H2O oksidase sitokrom Selanjutnya:

- Dehidrogenase yang memerlukan koenzim lain (piridin nukleotida) B. Nukleotida - Dehidrogenase yang memerlukan koenzim lain (piridin nukleotida) 1. NAD (Nikotinamida adenin dinukleotida) - Disebut koenzim I (kozimase) - Berperan dalam perubahan asetaldehida menjadi etanol - Memerlukan enzim dehidrogenase alkohol CH3CHO + NAD.H2 CH3CH2OH + NAD dehidrogenase alkohol asetaldehida 2. NADP (Nikotinamida adenin dinukleotida phospat) 30

- Berupa protein yang mengandung besi atau tembaga f. Oksidase - Berupa protein yang mengandung besi atau tembaga - Mempergiat penggabungan O2 dengan suatu substrat - Berupa protein yang mengandung besi atau tembaga g. Peroksidase - Terdapat pada akar Cochlearia sp. - Mengoksidasi senyawa-senyawa fenolat, oksigen diambil dari H2O2 h. Katalase - Banyak di sel hewan dan tanaman - Mengubah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen 31

- Molekul peroksida banyak terdapat di berbagai jaringan 2 H2O2 2 H2O + O2 katalase - Molekul peroksida banyak terdapat di berbagai jaringan - Dalam jumlah berlebihan dapat meracuni jaringan - Mengubah peroksida menjadi air biasa - Dalam keadaan baik optimal, katalase dapat mengubah + 5.000.000 molekul per menit

終