Metabolisme,Enzim, Dan Respirasi Tumbuhan

Metabolisme Tumbuhan

Sel-sel yang hidup perannya identik dengan pabrik-pabrik kimia yang tergantung pada ketersediaan energi dan harus mematuhi hukum-hukum kimia. Secara kolektif, reaksi-reaksi kimia yang memungkinkan adanya kehidupan disebut metabolisme. Beribu-ribu reaksi tersebut berlangsung secara terus-menerus di dalam sel. Dengan adanya reaksi-reaksi tersebut banyak senyawa organik yang disintesis tumbuhan. Ratusan jenis senyawa dibentuk sebagai bahan penyusun struktur organel atau bagian-bagian dari sel lainnya. Tumbuhan juga menghasilkan senyawa metabolit sekunder (secondary metabolite) yang berfungsi untuk melindungi tumbuhan dari serangan serangga, bakteri, jamur, dan jenis patogen lainnya (Lakitan, 2004).

Beberapa rangkaian reaksi menghasilkan senyawa dengan molekul yang besar, seperti pati, selulosa, protein, lemak, dan asam lemak. Pembentukan senyawa yang lebih besar dari molekul yang lebih kecil dinamakan anabolisme. Reaksi anabolisme membutuhkan energi untuk kelangsungan prosesnya. Sebaliknya, katabolisme merupakan perombakan senyawa besar menjadi senyawa yang lebih kecil dengan menghasilkan energi. Salah satu reaksi yang paling penting pada katabolisme adalah respirasi. Res pirasi merupakan pemecahan molekul karbohidrat secara oksidatif menjadi CO2 dan air (Lakitan, 2004).

Baik anabolisme maupun katabolisme berlangsung secara sistematis dan teratur membentuk lintasan metabolik. Sel dapat mengatur lintasan metabolik yang dikehendakinya dan mengatur kecepatan reaksi tersebut dengan cara memproduksi suatu katalisator dengan jumlah yang sesuai dan pada saat yang dibutuhkan. Katalisator tersebut dinamakan enzim (Lakitan, 2004).

Fungsi Spesifik Dan Nomenklatur Enzim

Salah satu sifat penting enzim adalah fungsinya yang spesifik. Setiap enzim hanya bereaksi dengan satu substrat (reactant) atau kelompok kecil substrat yang mirip satu sama lain dam memiliki fungsi sama. Pada beberapa enzim, sifat yang spesifik ini adalah absolut (Lakitan, 2004).

Pada sistem penamaan, nama enzim umumnya diberi akhiran “ase” dan dicirikan oleh substratnya serta jenis reaksi yang dipacunya. International Union of Biochemistry membuat sistem nama yang lebih panjang dan baku untuk semua enzim yang peranannya telah jelas. Sebagai contoh, sitokhrom oksidase diberi nama sitokhrom c,O2 oksidoreduktase, menunjukkan bahwa jenis sitokhrom yang berperan sebagai donor elektronnya adalah tipe c , sedangkan O2 berperan sebagai penerima elektron (Lakitan, 2004).

Enzim berperan secara lebih spesifik dalam hal menentukan reaksi mana yang akan dipacu dibandingkan dengan katalisator anorganik, sehingga ribuan reaksi dapat terjadi dengan tidak mengjasilkan produk sampingan yang beracun. Enzim juga tanggap terhadap perubahan kondisi lingkungan, sehingga perubahan dapat dilakukan oleh tumbuhan sesuai dengan perubahan unsur lingkungan (Lakitan, 2004).

Sifat-Sifat Enzim

1. Berfungsi sebagai katalisator

2. Merupakan Protein

3. Tidak tahan panas

4. Enzim merupakan suatu koloid

5. Jumlah pemnggunaan enzim pada suatu reaksi tidaklah banyak

(Lakitan, 2004).

Respirasi Suatu Proses Pembongkaran

Jika suatu biji ditumbuhkan di ruangan gelap, maka biji tersebut akan semakin bertambah beratnya. Akan tetapi, jika kita mengukur berat keringnya, maka biji yang belum tumbuh lebih berat daripada biji yang sudah tumbuh. Artinya biji yang telah tumbuh banyak menyerap air, namun biji tersebut sebearnya kehilangan sebagian dari zat organiknya. Zat organik yang hilang itu sebenarnya tidak hilang sama sekali melainkan berubah menjadi energi yang digunakan pada proses pertumbuhan biji tadi. Perubahan inilah yang merupakan prose respirasi (Dwidjoseputro, 1989).

Semua sel aktif terus-menerus melakukan respirasi, sering menyerap O2 dan melepaskan CO2 dalam volume yang sama. Namun, respirasi itu lebih dari sekedar pertukaran gas secara sederhana. Proses keseluruhannya merupakan reaksi oksidasi-reduksi, yaitu senyawa dioksidasi menjadi CO2, sedangkan O2 yang diserap direduksi membentuk H2O. Sebagian besar energi yang dilepaskan selama respirasi kira-kira sebesar 2870 kj atau 686 kcal per mol glukosa (Salisbury, 1995).

Respirasi aerob

Respirasi aerob adalah suatu proses respirasi yang membutuhkan oksigen dari udara. Air yang terlepas sebagai hasil respirasi ini dinamakan air metabolisme. Pada tanaman tinggi yang berklorofil, gula berkarbon 6 menjadi substrat. Jaika terdapat lemak, lemak tersebut akan teroksidasi setelah gula heksosa habis. Untuk dapat menjadi substrat di dalam respirasi, lemak perlu berubah terlebih dahulu menjadi asam lemak dan gliserol. Jika persediaan lemak dan karbohidrat habis maka proteinlah yang dibongkar menjadi asam amino untuk dioksidasi (Dwidjoseputro, 1989).

Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob sebenarnyadapat pula berlangsung di dalam udara bebas, akan tetapi tidak menggunakan O₂ yang tersedia di udara bebas tersebut. Respirasi anaerob lebih sering disebut sebagai fermentasi, meskipun tidak semua fermentasi itu anaerob. Tujuannya sama dengan respirasi aerob, yaitu untuk mendapatkan energi. Namun, energi yang diperoleh dari respirasi anaerob jauh lebih kecil dibandingkan energi yang dihasilkan oleh respirasi aerob (Dwidjoseputro, 1989).

Pada umumnya, respirasi anaerob pada jaringan-jaringan di dalam tubuh tanaman tingkat tinggi hanya terjadi jika persediaan oksigen bebas tidak memenuhi jumlah maksimal yang dibutuhkan. Akan tetapi, tanggapan terhadap minimnya kadar oksigen bebas berbeda antara jaringan yang satu dengan yang lain. Misalnya kecambah jagung yang tidak dapat hidup di tempat yang tidak ada oksigennya sama sekali, sedangkan buah apel dapat bertahan berbulan-bulan di ruang penyimpanan dimana pada tempat itu hanya ada hidrogen dan nitrogen saja. Hasil respirasi anaerob di dalam jaringan-jaringan tanaman bukanlah alkohol, melainkan bermacam-macam asam organik seperti asam sitrat, asam malat, asam oksalat, dan asam tartarat (Dwidjoseputro, 1989).

Perbandingan Respirasi Aerob dan Anaerob

Pada banyak tanaman yang biasa tumbuh di darat, penggenangan air dalam waktu yang lama merupakan suatu ancaman bagi kehidupan tanaman tersebut. Respirasi aerob akan terhenti sama sekali, sedangkan respirasi anaerob tidak dapat mencukupi energi yang dibutuhkannya. Lebih dari itu, akumulasi dari hasil akhir respirasi lama-kelamaan akan menjadi racun bagi tanaman itu sendiri. Sebaliknya pada tanaman air, respirasi aerob dapat berlangsung terus karena adanya jaringan aerenkim (Dwidjoseputro, 1989).

Pada umumnya, jaringan yang dapat melangsungkan respirasi anaerob itu lebih mengutamakan respirasi aerob jika memiliki suatu kesempatan. Hal tersebut dikarenakan respirasi aerob lebih banyak menghasilkan energi daripada respirasi anaerob. Perubahan sikap jaringan tumbuhan yang seperi itu dinamakan efek Pasteur (Dwidjoseputro, 1989).

Enzim-Enzim yang Aktif Dalam Respirasi

A. 1.Transposporilase

Mendistribusikan H₃PO₄ dari molekul yang satu ke molekul yang lain.

B. 2.Desmolase

Enzim golongan ini membantu dalam pemindahan atau penggabungan ikatan-ikatan karbon seperti adolase di dalam pemecahan fruktosa menjadi gliseraldehida dan dehidroksiaseton

C. 3. Karboksilase

Enzim ini dapat membantu perubahan asam organik secara bolak-balik.

D. 4. Hidrase

Enzim ini berfungsi untuk menambahkan atau mengurangi air dari suatu senyawa dengan tidak menyebabkan terurainya senyawa tersebut. Enolase, fumarase, dan akonitase adalah enzim-enzim yang termasuk golongan hidrase.

E. 5. Dehidrogenase

Untuk memindahkan hidrogen dari zat yang satu ke yang lain

(Dwidjoseputro, 1989).

Kosien Respirasi

Jumlah CO₂ yang terlepas dibagi dengan jumlah O₂ yang diperlukan dalam respirasi merupakan suatu angka yang disebut kosien respirasi. Kosien respirasi itu benar-benar 1 jika yang menjadi substrat adalah gula (biasanya glukosa dan fruktosa). Namun, pada kenyataannya sangat jarang kosien respirasi suatu tanaman bernilai 1. Penyimpangan ini bisa terjadi karena beberapa faktor, misalnya jenis substrat, kadar O₂ di dalam udara, persediaan air, cahaya, dan pengaruh bahan kimia (toksin) (Dwidjoseputro, 1989).

DAFTAR PUSTAKA

Dwidjoseputro. 1989. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Gramedia : Jakarta

Lakitan, Benyamin. 2004. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. PT. Raja Grafindo Persada : Jakarta

Salisbury. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Penerbit ITB : Bandung