13

PENDAHULUANLatar BelakangTumbuhan 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 di bagian 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 kloropil yang berada di dalam daun tidak dapat menggunakan cahaya matahari karena kloropil hanya akan berfungsi bila ada cahaya matahari (Dwidjoseputro, 1986).Dalam pengertian sehari-hari, bernafas (respirasi) sekedar diartikan sebagai proses pertukaran gas di paru-paru. Tetapi secara biologis, pengertian respirasi tidaklah demikian. Pernafasan lebih menunjuk kepada proses pembongkaran atau pembakaran zat sumber energi di dalam sel-sel tubuh untuk memperoleh energi atau tenaga. Zat makanan sumber tenaga yang paling utama adalah karbohidrat (Suyitno, 2006).Tumbuhan menjalankan respirasi untuk mendapatkan tenaga. Organ-organ respirasi atau pernafasan tumbuhan ialah stoma dan lentisel. Daun-daun mempunyai beberapa ciri penyesuaian untuk memastikan respirasi berjalan dengan kadar optimum (Aguslina, 2004).Respirasi pada tumbuhan pada dasarnya memerlukan oksigen, meski dalam keadaan tertentu, keberadaan okisigen tak lagi dibutuhkan (terutama pada tumbuhan yang tak berklorofil. Tumbuhan yang bernapas dengan sistem anaerob, akan mendapatkan energi. Caranya dengan mengurai sejumlah bahan tertentu di tempat mereka hidup. Sedangkan pada pernapasan aerob, akan dihasilkan karbon dioksida juga uap air yang kemudian akan dikeluarkan melalui tubuh tumbuhan dengan sistem difusi. Semua gas yang keluar dan masuk tersebut melewati stomata yang terletak pada permukaan daun tumbuhan juga inti sel yang ada pada batang tumbuhan. Pada kondisi tertentu, akar tanaman juga merupakan tempat keluar masuknya gas. Terutama bagi tanaman yang tumbuh di rawa (Suyitno, 2006).Pembakaran membutuhkan oksigen (O2), terjadai di dalam setiap sel yang hidup.Energi yang diperoleh berupa energi kimia (ATP) yang digunakan untuk berbagai aktivitas fisiologi dalam tubuh. Di samping itu, pembakaran menghasilkan pula zat sisa berupa gas asam arang (CO2) dan air. Bagaimana dengan organaisme yang hidup dilingkungan yang kurang oksigen (anaerob) ?. Pada organisme anaerob, pembongkaran zat sumber tenaga (glukosa) berlangsung tanpa melibatkan oksigen. Pembongkaran semacam ini disebut respirasi anaerob (Suyitno, 2006).Tumbuhan memerlukan tenaga untuk proses hidup seperti fotosintesis, pertumbuhan, pengangkutan aktif dan pembiakan. Oleh itu tumbuhan perlu menjalankan respirasi untuk mendapatkan tenaga. Pernafasan dalam tumbuhan berlaku sepanjang hari yaitu siang dan malam untuk membekalkan tumbuhan dengan bekalan tenaga yang mencukupi Oksigen diperlukan untuk respirasi. Pada tumbuhan darat, oksigen diperolehi secara resapan ringkas melalui dua organ pernafasan yaitu stoma dan lentisel (SCE, 2005).Pada keadaan aerob, tumbuhan melakukan respirasi aerob. Bila dalam keadaan anaerob atau kurang oksigen, jaringan melakukan respirasi secara anaerob. Misal pada akar yang tergenang air. Pada respirasi aerob, terjadi pembakaran (oksidasi) zat gula (glukosa) secara sempurna, sehingga menghasilkan energi jauh lebih besar (36 ATP) daripada respirasi anaerob (2 ATP saja). Demikian pula respirasi yang terjadi pada jazad renik (mikroorganisma). Sebagian mikroorganisme melakukan respirasi aerobik (dengan zat asam), anerobik (tanpa zat asam) atau cara keduanya (aerobik fakultatif) (Giyatmi, 2006).

Kegunaan PenulisanAdapun kegunaan penulisan paper ini adalah sebagai salah satu tugas untuk dapat memenuhi komponen penilaian Mata Kuliah Fisiologi Tumbuhan, Program studi Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan dan sebagai salah satu sumber informasi bagi pihak yang membutuhkan.

RESPIRASI TUMBUHAN Pengertian RespirasiRespirasi merupakan proses pembebasan energi kimia dalam tubuh organisme melalui reaksi oksidasi (penambahan oksigen) pada molekul organik. Respirasi juga dapat didefenisikan sebagai proses penguraian senyawa organik kompleks menjadi senyawa-senyawa sederhana. Sebagian besar proses respirasi berlangsung di dalam mitokondria. Adapun sebagian proses yang lain berlangsung dalam sitosol. Dari peristiwa tersebut akan dihasilkan energi dalam bentuk Adenosin Trifosfat (ATP) dan CO2 serta H2O (sebagai hasil sisa). Berikut adalah reaksi 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.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 (Dikoko, 2010).Respirasi pada tumbuhan pada dasarnya sama dengan hewan, namun juga ada kekhasannya. Proses respirasi pada dasarnya adalah proses pembongkaran zat makanan sumber energi (umumnya glukosa) untuk memperoleh energi kimia berupa ATP. Namun demikian, zat sumber energi tidak selalu siap dalam bentuk glukosa, melainkan masih dalam bentuk cadangan makanan, yaitu berupa sukrosa atau amilum. Karena itu zat tersebut harus terlebih dahulu di bongkar secara hidrolitik. Demikian pula bila zat cangan makanan yang hendak dibongkar adalah lipida (lemak) atau protein (Aguslina, 2004).Tumbuhan memerlukan tenaga untuk proses hidup seperti fotosintesis, pertumbuhan, pengangkutan aktif dan pembiakan. Oleh itu tumbuhan perlu menjalankan respirasi untuk mendapatkan tenaga. Pernafasan dalam tumbuhan berlaku sepanjang hari iaitu siang dan malam untuk membekalkan tumbuhan dengan bekalan tenaga yang mencukupi Oksigen diperlukan untuk respirasi. Pada tumbuhan darat, oksigen diperolehi secara resapan ringkas melalui dua organ pernafasan yaitu stoma dan lentisel (SCE, 2005).StomaStoma ialah liang-liang halus yang terdapat pada daun dan batang muda. Stoma membenarkan oksigen, karbon dioksida serta air keluar dan masuk dari daun. Terdapat lebih stoma pada permukaan (epidermis) bawah daun berbanding dengan permukaan atas daun. Perhatikan gambar stoma berikut ;

Stoma dikawal oleh dua sel pengawal. Sel pengawal mengawal pembukaan dan penutupan stoma. Stoma membuka ke dalam ruang-ruang antara sel pada lapisan mesofil berspan dan mesofil palisad (SCE, 2005).Ciri istimewa sel pengawal ialah dinding bahagian dalamnya lebih tebal daripada dinding luar. Ciri ini membolehkan pembukaan dan penutupan stoma. Pembukaan dan penutupan stoma bergantung pada tekanan segah sel pengawal. Apabila air masuk ke dalam sel pengawal melalui proses osmosis, tekanan segah meningkat. Sel pengawal akan mengembang. Disebabkan dinding dalam lebih tebal dan kurang elastik, kedua-dua sel pengawal akan melingkung ke luar dan membentuk bentuk seperti bulan sabit . Ini akan membuka stoma. Sebaliknya, jika sel pengawal kehilangan air, tekanan segah akan menurun dan stoma akan tutup (SCE, 2005).

LentiselLentisel ialah liang pada batang tua tumbuhan berkayu. Pokok kayumempunyai lapisan luar (sel gabus) yang tidak telap pada udara atau air. Lentisel terdapat pada lapisan berkayu ini. Oksigen masuk ke dalam tumbuhan melalui lentisel dan digunakan untuk proses respirasi. Karbon dioksida yang dihasilkan semasa respirasi akan keluar melalui lentisel. Perhatikan gambar berikut ;

Proses Respirasi

Proses respirasi diawali dengan adanya penangkapan O2 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. Demikian juga halnya dengan CO2 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 (Aguslina, 2004).Respirasi terjadi pada seluruh sel yang hidup, khususnya di Mitokondria. Proses ini bertujuan untuk membangkitkan energi kimia (ATP). ATP dibentuk dari penggabungan ADP + Pi (fosfat anorganik) dengan bantuan pompa H+-ATP-ase, dalam rantai transfer elektron yang terdapat pada membran mitokondria. Peristiwa aliran elektron dan atau proton (H+) dalam rantai tranfer elektron pada dasarnya adalah peristiwa Reduksi Oksidasi (Redoks) (Edward dan David, 1983).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 (Edward dan David, 1983).Substrat respirasi terdiri dari; Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi, Beberapa jenis gula seperti Glukosa, fruktosa dan sukrosa, Pati, Lipid, Asam-asam Organik, Protein (digunakan dalam keadaan dan spesies tertentu) (Idun dan Endang, 2009).Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.Berikut ini penjelasan mengenai kedua jenis respirasi tersebut ; Respirasi Aerobik (aerob), Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen oksigen bebas untuk mendapatkan energi. Persamaan reaksi proses respirasi aerob secara sederhana dapat dituliskan:C6H12O6 + 6H2O >> 6H2O + 6CO2 + 675 kalDalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi itu dapat dibedakan menjadi 3 tahapan yaitu glikolosis, siklus krebs dan transport elektron (Syamsuri,1980).a. Glikolisis Kata glikolisis berarti menguraikan gula dan itulah yang tepatnya terjadi selama jalur ini. Glukosa, gula berkarbon enam, diuraikan menjadi dua gula berkarbon tiga. Gula yang lebih kecil ini kemudian dioksidasi, dan atom sisanya disusun ulang untuk membuat dua molekul piruvat (Champbell, 2002). NADH merupakan sumber elektron berenergi tinggi, sedangkan ATP adalah persenyawaan berenergi tinggi. Selama glikolisis dihasilkan 4 molekul ATP, akan tetapi 2 molekul ATP diantaranya digunakan kembali untuk berlangsungnya reaksi-reaksi yang lain sehingga tersisa 2 molekul ATP yang siap digunakan untuk tubuh. Seluruh proses glikolisis tidak memerlukan oksigen. Reaksi glikolisis terjadi di sitoplasma (di luar mitokondria). Hasil akhir sebelum memasuki siklus krebs adalah asam piruvat. Ada yang membedakan tahap ini menjadi dua yaitu glikolisis dan dekarbosilasi oksidatif. Glikolisis mengubah senyawa 6C menjadi senyawa 2C pada hasil akhir glikolisis. Yang dimaksud dekarbosilasi oksidatif adalah reaksi asam piruvat diubah menjadi asetil KoA (Syamsuri, 1980).b. Siklus krebs Glikolisis melepas energi kurang dari seperempat energi kimiawi yang tersimpan dalam glukosa, sebagian besar energi itu tetap tersimpan dalam dua molekul piruvet. Jika ada oksigen molekuler, piruvat itu memasuki mitokondria dimana enzim siklus krebs menyempurnakan oksidasi bahan bakar organiknya (Champbell, 2002).Memasuki siklus krebs, asetil KoA direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C) menjadi asam piruvat (6C). selanjutnya asam oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya menjadi asam oksalosuksinat. Dalam perjalanannya, 1C (CO2) dilepaskan. Pada tiap tahapan, dilepaskan energi dalam bentuk ATP dan hidrogen. ATP yang dihasilkan langsung dapat digunakan. Sebaliknya, hidrogen berenergi digabungkan dengan penerima hidrogen yaitu NAD dan FAD, untuk dibawa ke sistem transport elektron. Dalam tahap ini dilepaskan energi, dan hidrogen direasikan dengan oksigen membentuk air. Seluruh reaksi siklus krebs berlangsung dengan memerlukan oksigen bebas (aerob). Siklus krebs berlangsung didalam mitokondria (Syamsuri, 1980).c. Sistem Transpor ElektronEnergi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus krebs ada dua macam. Pertama dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi, yaitu ATP atau GTP (Guanin Tripospat). Energi ini merupakan energi siap pakai yang langsung dapat digunakan. Kedua dalam bentuk transport elektron, yaitu NADH (Nikotin Adenin Dinokleutida) dan FAD (Flafin adenine dinukleotida) dalam bentuk FADH2. Kedua macam sumber elektron ini dibawa kesistem transfer elektron. Proses transfer elektron ini sangat komplek, pada dasarnya, elektron dan H+ dan NADH dan FADH2 dibawa dari satu substrak ke substrak yang lain secara berantai. Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikatkan fosfat anorganik (P) kemolekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat oksigen sebagai penerima, sehingga terbentuklah H2O. katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik menghasilkan 3 ATP. Setiap reaksi pada glikolisis, siklus krebs dan transport elektron dihasilkan senyawa senyawa antara. Senyawa itu digunakan bahan dasar anabolisme (Syamsuri, 1980).Secara ringkas dapat dituliskan sebagai berikut ;

Respirasi Anaerobik (Anaerob)Respirasi anaerobik adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen. Respirasi anaerobik menggunakan senyawa tertentu misalnya asam fosfoenol piruvat atau asetal dehida, sehingga pengikat hidrogen dan membentuk asam laktat atau alcohol. Respirasi anaerobik terjadi pada jaringan yang kekurangan oksigen, akan tumbuhan yang terendam air, biji biji yang kulit tebal yang sulit ditembus oksigen, sel sel ragi dan bakteri anaerobik. Bahan baku respirasi anaerobik pada peragian adalah glukosa. Selain glukosa, bahan baku seperti fruktosa, galaktosa dan malosa juga dapat diubah menjadi alkohol. Hasil akhirnya adalah alcohol, karbon dioksida dan energi. Glukosa tidak terurai lengkap menjadi air dan karbondioksida, energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan respirasi aerobik. Reaksinya :C6H12O6 Ragi >> 2C2H5OH + 2CO2 + 21Kal(Champbell, 2002).Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwa oksigen tidak diperlukan. Bahkan bakteri anaerobik seperti klostidrium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan dengan udara bebas. Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka tertutup sehingga member kemungkinan bakteri tambah subur (Syamsuri, 1980).

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Laju RespirasiFaktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah suhu, kelembaban, ketersediaan jumlah dan jenis subsrat, ketersediaan O2 (Salisbury and Ross, 1995)Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:1.Ketersediaan substratTersedianya 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 (Salisbury and Ross, 1995).2.Ketersediaan OksigenKetersediaan 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 (Salisbury and Ross, 1995).3.SuhuPengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies (Salisbury and Ross, 1995).4.Tipe dan umur tumbuhanMasing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan 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 (Salisbury and Ross, 1995).

Manfaat Respirasi Bagi TumbuhanRespirasi 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 (Subardi, 2008).Tumbuhan menjalankan respirasi untuk mendapatkan tenaga. Organ-organ respirasi atau pernafasan tumbuhan ialah stoma dan lentisel. Daun-daun mempunyai beberapa ciri penyesuaian untuk memastikan respirasi berjalan dengan kadar optimum (Idun dan Endang, 2009).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 (Giyatmi, 2006).

KESIMPULAN1. 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.2. Respirasi terjadi pada seluruh sel yang hidup, khususnya di Mitokondria.3. 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.4. Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen oksigen bebas untuk mendapatkan energi.5. Reaksi aerob dapat dibedakan menjadi 3 tahapan yaitu glikolosis, siklus krebs dan transport electron.6. Respirasi anaerobik adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen.7. Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah suhu, kelembaban, ketersediaan jumlah dan jenis subsrat, ketersediaan O2.

DAFTAR PUSTAKAAguslina, L. 2004. Dasar Nutrisi Tanaman. PT. Rineka Cipta. Jakarta.Champbell, N.A, .2002. Biologi. Edisi Lima Jilid I. Erlangga. Jakarta.Dikoko, E. 2010. Metabolisme. Diktat 2. Jakarta.Dwidjoseputro. 1986. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. PT Raja Grafindo Persada. Jakarta.Giyatmi, W.L. 2006. Pertumbuhan, Kandungan Klorofil, dan Laju Respirasi Tanaman Garut (Maranta arundinacea L.) setelah Pemberian Asam Giberelat (GA3). FMIPA UNS. Surakarta.Idun, K. dan Endang S.L. BIOLOGI 3 Makhluk Hidup dan Lingkungannya Untuk SMA/MA Kelas XII. 2009. Pusat Perbukuan Departemen Pendidkan Nasional. Jakarta. Salisbury, J. W. And Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid I. ITB-Press. Bandung.SCE 3101. 2005. Hidupan dan Proses Kehidupan. Erlangga. Jakarta.Subardi. BIOLOGI 3 Untuk Kelas XII SMA dan MA. 2008. Pusat Perbukuan Departemen Pendidkan Nasional; Jakarta.Suyitno, Al. 2006. Respirasi Pada Tumbuhan. Staf Pengajar JURDIK. Yogyakarta.Syamsuri, I.1980. Biologi SMA. Erlangga. Jakarta.

.