Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman

PENGERTIAN

Pertumbuhan (growth) adalah dapat diartikan sebagai :
Perubahan secara kuantitatif selama siklus hidup tanaman yang bersifat tak terbalikkan (irreversib) Bertambah besar ataupun bertambah berat tanaman atau bagian tanaman akibat adanya tanaman atau bagian tanaman akibat adanya penambahan unsur-unsur struktural yang baru Peningkatan ukuran tanaman yang tidak akan kembali sebagai akibat pembelahan dan pembesaran sel. Misalnya : dalam ukuran sel, jaringan, organ.

Perkembangan (development)

diartikan sebagai :
Proses perubahan secara kualitatif atau mengikuti pertumbuhan tanaman/bagian-bagiannya. Proses hidup yang terjadi di dalam tanaman yang meliputi pertumbuhan, diferensiasi sel, dan morfogenesis.Misalnya : perubahan dari fase vegetatif ke generatif.

Diferensiasi adalah :
Suatu situasi dimana sel-sel meristematik berkembang menjadi dua atau lebih macam sel/jaringan/organ tanaman yang secara kualitatif berbeda satu dengan yang lainnya. Merupakan proses hidup yang menyangkut transformasi sel tertentu ke sel-sel yang lain menurut spesialisasinya (baik spesialisasi dalam hal proses biokimia, fisiologi, maupun struktural) Misalnya : pembentukan jaringan xylem dan phloem.

Morfogenesis merupakan :
Proses hidup yang menyangkut interaksi pertumbuhan dan diferensiasi oleh beberapa sel yang memacu terbentuknya organ. Misalnya : pembentukan daun, buah, batang bunga akar batang, bunga, akar.
Sel meristematik adalah : sel muda yang masih aktif membelah .
Jaringan meristematik : suatu jaringan yang sel-selnya masih aktif membelah.

Pertumbuhan Tanaman (growth)

Pertumbuhan tanaman ditunjukkan oleh pertambahan ukuran dan berat kering yang tidak dapat balik.Pertambahan ukuran sel mempunyai batas yang diakibatkan hubungan antara volume dan luas permukaan. Pertambahan protoplasma berlangsung melalui suatu rentetan peristiwa yang meliputi antara lain pembentukan karbohidrat (proses fotosintesis), proses absorbsi, translokasi, metabolisme, respirasi.

Pertumbuhan tanaman terjadi manakala ada sel-sel dan atau jaringan meristem yang masih aktif. Adapun letak pertumbuhan tanaman (letak jaringan meristem) adalah pada :
Ujung suatu organ (Meristem apical)Meristem apical biasanya tetap bersifat Mer istem ap ical b iasanya tetap bers ifat embryionik dan mampu tumbuh dalam waktu yang tidak terbatas, sehingga disebut juga Indeterminate meristem. Misalnya : pada ujung batang, ujung akar.

Meristem lateral

Meristem yang berkaitan dengan pertumbuhan membesar. Misalnya : pada jaringan kambium, jaringan kambium gabus (fellogen).

Meristem intercalar

yaitu meristem yang terletak antara daerah-daerah jaringan yang telah terdiferensiasi. Meristem seperti ini kebanyakan terdapat pada familia Meristem seperti ini kebanyakan terdapat pada familia Gramineae. Pada organ-organ tumbuhan lain, misalnya bunga, akar, buah, pola pertumbuhannya agak berbeda dengan batang dan hanya bersifat embryionik dalam jangka waktu tertentu, sehingga disebut Determinate meristem.

Perkembangan Tanaman (development)

Perkembangan tanaman merupakan suatu kombinasi dari sejumlah proses yang kompleks, yaitu proses pertumbuhan dan diferensiasi yang mengarah pada akumulasi berat kering tanaman.Proses diferensiasi mempunyai tiga syarat yaitu Proses diferensiasi mempunyai tiga syarat, yaitu
1. Hasil assimilasi yang tersedia dalam keadaan berlebihan untuk dapat dimanfaatkan pada kebanyakan kegiatan metabolisme
2. Temperatur yang menguntungkan
3. Terdapat sistem enxzym yang tepat untuk memperantarai proses diferensiasi.

Fase-Fase Pertumbuhan Dan Perkembangan Tanaman Menurut Michurin, secara garis besar pertumbuhan dan perkembangan tanaman dibagi dalam 4 (empat) fase, yaitu :
1. Fase Embryonis
2. Fase Muda (Juvenil/Vegetatif)
3. Fase Dewasa(Mature/Reproduktif/Generatif)
4. Fase Menua dan Aging (Senil/Senescence)

Fase Embryonis

Fase embryonis dimulai dari pembentukan zygote sampai terjadinya embryo, yang terjadi di dalam bakal biji (ovule). Dari zygote diikuti dengan pembelahan sel sesudah itu terjadi pembelahan sel, sesudah itu terjadi pengembangan sel. Fase embryonis tidak terlihat secara nyata (tidak tergambar dalamkurve) dalam pertumbuhan tanaman, karena berlangsungnya di dalam biji.

Fase Muda (Juveni//Vegetatif)

Fase muda dimulai sejak biji mulai berkecambah, tumbuh menjadi bibit dan dicirikan oleh pembentukan daun-daun yang pertama dan berlangsung terus sampai masa berbunga dan atau berbuah yang pertama. Perkecambahan merupakan satu rangkaian yang komplek dari perubahan-perubahan morfologis, fisiologis, dan biokimia.Proses perkecambahan meliputi beberapa tahap, yaitu :
1. Imbibisi Yaitu proses penyerapan air oleh benih sehingga kulit benih melunak dan terjadinya hidrasi dari protoplasma.
2. Perombakan cadangan makanan di dalam endosperm
3. Perombakan bahan-bahan makanan yang dilakukan oleh enzym.( amilase, protease, lipase)
- Karbohidrat dirombak menjadi glukosa
- Protein dirombak menjadi asam amino
- Lemak dirombak menjadi asam lemak dan gliserol.
4. Translokasi makanan ke titik tumbuh Setelah penguraian bahan-bahan karbohidrat, protein, dan lemak menjadi bentuk-bentuk yang terlarut kemudian ditranslokasikan ke titik tumbuh.
5 P blh d b l 5. Pembelahan dan pembesaran sel Assimilasi dari bahan-bahan yang telah diuraikan tadi di daerah meristematik menghasilkan energi bagi kegiatan pembentukan komponen dan pertumbuhan sel-sel baru.
6. Munculnya radikel dan plumula Akhirnya radikel dan plumula muncul dari kulit benih.

Menua dan Aging ( Senil/Senescence )

Beberapa faktor luar dapat menghambat ataumempercepat terjadinya senescence, misalnya :
1. Penaikan suhu, keadaan gelap, kekurangan air, dapat mempercepat terjadinya senescencedaun daun. Penghapusan bunga atau buah akan menghambat senescence tanaman.
3. Pengurangan unsur-unsur hara dalam tanah, air, penaikan suhu, berakibat menekan pertumbuhan tanaman yang berarti mempercepat senescence.

Macam-macam bentuk senescence

Senescence pada tanaman dapat mengikutibeberapa pola :
1. Senescence yang meliputi keseluruhan tubuh tanaman (overall senescence). Akar dan bagian tanaman di atas tanah mati semua Tanaman mati sesudah menyelesaikan semua. Tanaman mati sesudah menyelesaikan satu siklus kehidupannya.
2. Senescence yang meliputi hanya bagian tanaman di atas tanah (top senescence). Bagian tanaman di atas tanah mati, sedangkan bagian tanaman yang berada di dalam tanah tetap hidup.
3.Senescence yang meliputi hanya daun-daunnya (deciduous senescence).Tanaman menggugurkan semua daun-daunnya, sementara organ tanaman lain tetap hidup.
4. Senescence yang meliputi hanya daun-daun yang terdapat di bagian bawah suatu tanaman. (progessive senescence) Tanaman hanya menggugurkan daun-daunnya yang terdapat di bagian bawah saja (daun-daun yang tua), sedang daun-daun yang lebih atas dan organ tanaman lain tetap hidup.

ENZIM PADA TUMBUHAN

I. ENZIM PADA TUMBUHAN

1. SEJARAH TENTANG ENZIM

Pada awalnya, enzim dikenal sebagai protein oleh Sumner ( 1926 ) yang telah berhasil mengisolasi urease dari tumbuhan kara pedang. Urease adalah enzimysng dapat menguraikan urea menjadi CO₂ dan NH_3. Beberapa tahun kemudian Northrop dan Kunits dapat mengisolasi pepsin, tripsin, dan kinotripsin. Kemudian makin banyak enzim yang telah dapat diisolasi dan telah dibuktikan bahwa enzim tersebut ialah protein.

Dari hasil penelitian para ahli biokim ternyata banyak enzim mempunyai gugus bukan protein, jadi termasuk golongan protein majemuk. Gugus bukan protein ini disebut dengan kofaktor ada yang terikat kuat pada protein dan ada pula yang tidak terikat kuat oleh protein.. Gugus terikat kuat pada bagian protein artinya sukar terurai dalam larutan yang disebut dengan Prostetik, sedang yang tidak begitu terikat kuat ( mudah dipisahkan secara dialisis ) disebut dengan Koenzim. Keduanya ini dapat memungkinkan enzim bekerja terhadap substrat.

2. PENGERTIAN ENZIM

ü Enzim ialah suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi dan ikut beraksi didalamnya sedang pada saat akhir proses enzim akan melepaskan diri seolah – olah tidak ikut bereaksi dalam proses tersebut.

ü Enzim merupakan reaksi atau proses kimia yang berlangsung dengan baik dalam tubuh makhluk hidup karena adanya katalis yang mampu mempercepat reaksi. Koenzim mudah dipisahkan dengan proses dialisis.

ü Enzim berperan secara lebih spesifik dalam hal menentukan reaksi mana yang akan dipacu dibandingkan dengan katalisator anorganik sehingga ribuan reaksi dapat berlangsung dengan tidak menghasilkan produk sampingan yang beracun.

ü Enzim terdiri dari apoenzim dan gugus prostetik. Apoenzim adalah bagian enzim yang tersusun atas protein. Gugus prostetik adalah bagian enzim yang tidak tersusun atas protein. Gugus prostetik dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu koenzim (tersusun dari bahan organik) dan kofaktor (tersusun dari bahan anorganik).

3. PERBEDAAN ENZIN DENGAN KATALISATOR

ü Katalisator bersifat umum, hanya berfungsi untuk mempercepat reaksi yang dapat digunakan berulang - ulang ( satu katalisator mampu mereaksikan 2 atau 3 bahkan lebih reaksi)

ü Enzim bersifat lebih spesifik hanya digunakan untuk satu reaksi saja ( satu enzim hanya untuk satu reaksi)

4. METABOLISME TUMBUHAN

Tumbuhan juga mengahasilkan senyawa metabolit sekunder yang berfungsi untuk melindungi tumbuhan dari serangan serangga, bakteri, jamur dan jenis patogen lainnya serta tumbuhan itu mampu menghasilkan vitamin untuk kepentingan tumbuhan itu sendiri serta hormon – hormon yang merupakan sarana bagi tumbuhan untuk berkomunikasi antara organnya atau jaringannya dalam mengendalikan dan mengkoordinasi pertumbuhan dan perkembangannya.

Dalam tumbuhan pun terdapat proses metabolisme tumbuhan yang terdiri dari anabolisme ( pembentkan senyawa yang lebih besar dari molekul – molekul yang lebih kecil, molekul ini terdiri dari pati, selulose, protein, lemak dan asam lemak. Prioses ini membutuhkan energi).Sedang katabolisme merupakan senyawa dengan molekul yang besar membentuk senyawa – senyawa dengan molekul yang lebih kecil dan menghasilkan energi.

Sel dalam tubuh tumbuhan mampu mengatur lintasan – lintasan metabolik yang dikendalikannnya agar terjadi dan dapat mengatur kecepatan reaksi tersebut dengan cara memproduksi suatu katalisator dalam jumlah yang sesuai dan tepat pada saat dibutuhkan. Katalisator inilah yang disebut denagn enzim yang mampu mempercepat laju reaksi yang berkisar antara 10⁸ sampai 10²⁰.

5. SIFAT – SIFAT ENZIM

Sifat-sifat enzim adalah sebagai berikut:

1 Biokatalisator
Enzim mempercepat laju reaksi, tetapi tidak ikut bereaksi.

2 Termolabil
Enzim mudah rusak bila dipanaskan sampai dengan suhu tertentu.

3 Merupakan senyawa protein

4 Bekerja secara spesifik.Satu jenis enzim bekerja secara khusus hanya pada satu jenis substrat. Misalnya enzim katalase menguraikan Hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air (H2O) dan oksigen (O2), sedangkan enzim lipase menguraikan lemak + air menjadi gliserol + asam lemak.

F. SUSUNAN ENZIM

Secara kimia, enzim yany lengkap (holoenzim) tersusun atas 2 bagian yaitu:

1. Bagian protein disebut Apoenzim yang bersifat labil ( mudah berubah) yang dipengaruhi oleh suhu dan keasaman.

2. Bagian yang bukan protein yang disebut dengan gugus prostetik ( gugusan aktif) yang berasal dari kofaktor.

G. KOMPOSISI KIMIA DAN STRUKTUR 3-DIMENSI ENZIM

Setiap enzim terbentuk dari molekul protein sebagai komponen utama penyusunnya dan bebrapa enzim hanya terbentuk dari molekul protein dengan tanpa adanya penambahan komponen lain. Protein lainnya seperti Sitokrom yang membawa elektron pada fotosintesis dan respirasi tidak pula dapat digolongkan sebagai enzim. Selain itu, protein yang terdapat dalam biji juga lebih berperan sebagai bahan cadangan untuk digunakan dalam proses perkecambahan biji.

Protein hanya terbentuk dari satu ikatan poloipeptida yang menggumpal membentuk suatu struktur yang bulat atau sperikal, contohnya ribonuklease. Setiap rantai polipeptida atau molekul protein secara sponstan akan membentuk konfigurasi dengan energi bebas terendah.

Dalam sitisol sel, asam amino lebih bersifat hidrofobik yang akan mengumpul pada bagian dalam, sedang pada permukaan molekul protein atau enzim asan amino bersifat hidrofilik.

H. KOMPERTEMENTASI ENZIM

Enzim – enzim yang berperan untuk fotosintesis terdapat pada kloroplas. Enzim yang berperan penting dalam respirasi aerobik terdapat pada mitokondria, sedang enzim respirasi lainnya terdapat dalam sitosol.

Kompertemenisasi enzi akan meningkat edisiensi banyak proses yang beralngsung di dalam sel, karena :

1. Reaktan tersedia pada tempat dimana enzim tersedia.

2. Senyawa akan dikonversi dikirim ke arah enzim yang berperan untuk menghasilakn produk sesuai yang dikehendaki dan tidak disimpangkan pada lintasan yang lain. Akan tetapi kompartemenisasi ini tidak bersifat absolut.

I. FUNGSI SPESIFIK, NOMENKLATUR dan PENGGOLONGAN ENZIM.

a. Fungsi Enzim

Yaitu sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun di luar sel makhluk hidup. Enzim ini berfungsi sebagai katalis yang sangan efisien dan mempunyai derajat yang tinggi.

b. Tata nama dan Kekhasan Enzim

Setiap enzim disesuaikan dengan nama substratnya dengan menambahkan “ase” dibelakangnya.

Kekhasan enzim asam amino sebagai substrat dapat mengalami reaksi berbagai enzim.

c.Penggolongan Enzim

Enzim dapat digolongkan ke dalam 6 golongan yaitu :

1. Oksidoreduktase terdapat dua enzimyaitu dehidrogenase dan oksidasi

2. Transferase yaitu enzim yang bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus dari suatu senyawa lain

3. Hidrolase yaitu sebagai katalis reaksi hidrolisis

4. Liase berperan dalam proses pemisahan

5. Isomerase bekerja pada reaksi intramolekuler

6. Ligase bekerja pada penggabungan dua molekul

Fotosintesis

Reaksi fotosintesis dirangkum sebagai berikut:

6CO₂ + 12H₂O + energy cahaya –> C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Oksigen yang dikeluarkan dari tumbuhan berasal dari air dan bukan CO₂. Kloroplas menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen. Fotosintesis terdiri dari dua proses. Tahap tersebut adalah reaksi terang dan siklus Calvin.

Reaksi terang merupakan tahap fotosintesis yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Kloroplas menyerap cahaya dan cahaya menggerakkan transfer elektron dan hidrogen ke penerima yaitu NADP⁺ (nikotinamida adenine dinukleotida fosfat). Pada proses ini, air terurai. Reaksi terang pada fotosintesis ini melepaskan O2. Pada reaksi terang, tenaga matahari mereduksi NADP⁺ menjadi NADPH dengan menambahkan sepasang electron bersama dengan nukleus hidrogen. Pada reaksi terang juga terjadi fosforilasi yang mengubah ADP menjadi ATP. Jadi energy cahaya diubah menjadi energi kimia dengan pembentukan NADPH: sumber dari elektron berenergi, dan ATP; energy sel yang serba guna.

Tahap kedua fotosintesis adalah siklus Calvin yang berawal dari pemasukan CO2 ke dalam molekul organik yang telah disiapkan di dalam kloroplas. Proses ini disebut fiksasi karbon. Siklus Calvin mereduksi karbon terfiksasi menjadi karbohidrat melalui penambahan elektron. Energi untuk mereduksi berasal dari NADPH. Siklus Calvin mengubah CO2 menjadi karbohidrat dengan menggunakan ATP hasil dari reaksi terang. Siklus Calvin disebut juga reaksi gelap atau reaksi tak bergantung cahaya karena tidak memerlukan cahaya secara langsung.

Pada fotosintesis, cahaya tampak diserap oleh pigmen. Pigmen yang berbeda menyerap panjang gelombang yang berbeda. Klorofil a bukanlah satu-satunya pigmen yang penting dalam kloroplas. Tetapi hanya klorofil a yang dapat berperan secara langsung dalam reaksi terang. Pigmen lain dalam membrane tilakoid dapat menyerap cahaya dan mentransfer energinya ke klorofil a. Salah satunya adalah klorofil b. Jika foton cahaya matahari diserap oleh klorofil b, energi kemudian disalurkan ke klorofil a yang beraksi seolah-olah klorofil inilah yang menyerap energi tersebut.

Dalam membran tilakoid, klorofil tersusun bersama protein dan molekul organik lainnya menjadi fotosistem. Fotosistem memiliki kompleks antena yang terdiri dari klorofil a, klorofil b dan karotenoid. Jumlah dan keragaman pigmen membuat fotosistem dapat menyerap spectrum yang lebih luas. Saat molekul antena menyerap foton, energi disalurkan ke klorofl a yang terletak pada pusat reaksi. Molekul yang bersama-sama menggunakan pusat reaksi dengan klorofil a adalah akseptor elektron primer.

Pada membran tilakoid terdapat fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem I memiliki pusat klorofil P700 karena pigmen ini paling baik menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang 700 nm. Pusat reaksi fotosistem II memiliki klorofil yang disebut P680 karena paling baik menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm. Adanya protein yang berbeda menjadi penyebab adanya perbedaan sifat penyerapan cahaya.

Aliran Elektron non-siklik

Aliran elektron non-siklik dimulai ketika fotosistem II menyerap cahaya , dan electron yang dieksitasi ke tingkat yang lebih tinggi dalam P680 diterima oleh akseptor electron primer. Klorofil yang dioksidasi menjadi agen pengoksidasi yang sangat kuat. Elektron diekstraksi dari air dan dikirimkan ke P680 menggantikan elektron yang keluar dari klorofil. Air diuraikan menjadi hidrogen dan oksigen. Elektron yang terfotoeksitasi mengalir dari akseptor elektron primer ke fotosistem I melalui rantai transport elektron yang terdiri dari satu pembawa elektron yaitu plastokinon (Pq), suatu kompleks yang terdiri atas dua sitokrom , dan protein yang mengandung tembaga yang disebut plastosianin (Pc). Elektron yang menuruni rantai, eksergoniknya berada ke tingkat energi yang lebih rendah dan digunakan oleh tilakoid untuk menghasilkan ATP. Pmbentukan ATP disebut fosforilasi karena digerakkan oleh energi cahaya.

Elektron selanjutnya mencapai pusat P700 yang telah kehilangan elektronnya, karena energy cahaya menggerakkan electron dari P700 ke akseptor electron primer pada fotosistem I. Selanjutnya electron ditransfer melalui transfer electron . disalurkan ke feredoksin (Fd). NADP⁺ reduktase menyalurkan electron dari Fd ke NADP⁺. NADP⁺ berubah menjadi NADPH.

Aliran Elektron siklik

Elektron yang terfotoeksitasi dapat melalui jalur khusus yaitu aliran electron siklik. Aliran ini menggnakan fotosistem I saja. Elektron kembali dari feredoksin ke kompleks sitokrom dank e klorofil P700. NADPH tidak diproduksi tetapi menghasilkan ATP. Proses pembentukan ATP ini disebut fosforilasi siklik.

Siklus Calvin

Siklus Calvin dibagi menjadi tiga tahap yaitu :

1. Fiksasi karbon. Molekul CO₂ diikat pada ribulosa bifosfat (RuBP) dengan bantuan RuBP karboksilase atau Rubisco. Reaksi ini menghasilkan dua molekul 3-fosfogliserat.
2. Reduksi. Tiap molekul 3-fosfogliserat menerima gugus fosfat baru dari ATP menghasilkan 1,3-difosfogliserat. Selanjutnya 1,3 difosfogliserat direduksi oleh sepasang electron dari NADPH menjadi gliseraldehid 3-fosfat (G3P). G3P merupakan gula. Setiap 3 molekul CO₂ terdapat 6 molekul G3P, tetapi hanya 1 molekul G3P yang dihitung sebagai selisih perolehan karbohidrat. Satu molekul keluar siklus dan digunakan oleh tumbuhan, sedangkan 5 molekul didaur ulang untuk menghasilkan 3 molekul RuBP.
3. Regenerasi akseptor CO₂. Lima molekul G3P disusun ulang dalam langkah terakhir siklus Calvin menjadi 3 molekul RuBP yang siap menerima CO₂ kembali.

Tumbuhan C4

Tumbuhan C4 memfiksasi karbon dengan membentuk senyawa berkarbon empat sebagai produknya. Tergolong tumbuhan C4 yang penting dalam pertanian adalah tebu, jagung, dan famili rumput. Dalam tumbuhan C4 terdapat dua jenis sel fotosintetik : sel seludang-berkas pembuluh dan sel mesofil. Sel seludang berkas pembuluh tersusun menjadi kemasan yang padat di sekitar berkas pembuluh. Di antara seludang-berkas pembuluh dan epidermis daun terdapat sel mesofil. Siklus Calvin terbatas pada kloroplas seludang-berkas pembuluh. Siklus ini didahului oleh masuknya CO₂ ke dalam senyawa organik dalam mesofil.

Tahap pertama adalah penambahan CO₂ pada fosfoenolpiruvat (PEP) untuk membentuk oksaloasetat (memiliki empar karbon). Enzim karboksilase menambahkan CO₂ pada PEP. Setelah memfiksasi CO₂, sel mesofil mengirim keluar produk berkarbon empat ke sel seludang-berkas pembuluh melalui plasmodesmata. Dalam seludang-berkas pembuluh, senyawa berkarbon empat melepaskan CO₂ yang diasimilasi ulang ke dalam materi organik oleh rubisko dan siklus Calvin.

Sel mesofil tumbuhan C4 memompa CO₂ ke dalam seludang-berkas pembuluh, mempertahankan konsentrasi CO₂ dalam seludang-berkas pembuluh cukup tinggi agar rubisko dapat menerima CO₂ bukan O₂. Fotosintesis C4 meminimumkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi gula.

Tumbuhan CAM

Tumbuhan lain seperti tumbuhan sukulen (penyimpan air), kaktus, nenas dan beberapa family lain memiliki adaptasi fotosintesis yang lain. Tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutup pada siang hari. Stomata yang menutup pada siang hari membuat tumbuhan menghemat air tetapi mencegah masuknya CO₂. Saat stomata terbuka pada malam hari, tumbuhan mengambil CO₂ dan memasukkannya ke berbagai asam organic. Metabolism ini disebut crassulacean acid metabolism (CAM). Sel mesofil tumbuhan CAM menyimpan asam organic yang dibuatnya selama malam hari di dalam vakuola hingga pagi hari. Pada siang hari saat reaksi terang menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin, CO₂ dilepas dari asam organik yang dibuat pada malam hari itu sebelum dimasukkan ke dalam gula dalam kloroplas.

Download Slide Fotosintesis (PPT)

Pustaka :

Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi. Alih bahasa lestari, R. et al. safitri, A., Simarmata, L., Hardani, H.W. (eds). Erlangga, Jakarta.

Moore, R., Clark, W.D., Vodopich, D.S. 1998. Botany. McGraw-Hill Companies. USA

RESPIRASI
Oleh: Subhan Pradana

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. Yang disebut 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.
Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Terdapat beberapa substrat respirasi yang penting lainnya diantaranya adalah beberapa jenis gula seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa; pati; asam organik; dan protein (digunakan pada keadaan & spesies tertentu).
Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:
C6H12O6 + O2 6CO2 + H2O + energi
Reaksi di atas merupakan persamaan rangkuman dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses respirasi. Reaksi tersebut terlihat sangat sederhana, terlihat seakan respirasi merupakan reaksi tunggal, sehingga mungkin dapat agak menyesatkan karena respirasi yang sebenarnya bukanlah reaksi tunggal. Respirasi merupakan rangkaian dari banyak reaksi komponen, yang masing-masingnya dikatalisis oleh enzim yang berbeda.
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2, sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2. Respirasi anaerob sering disebut juga dengan nama fermentasi. Perbedaan antara keduanya akan terlihat pada proses tahapan reaksi dalam respirasi.
Respirasi 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.
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.
Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
Ketersediaan substrat. Tersedianya 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.
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. 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.
Suhu. Pengaruh 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.
Tipe dan umur tumbuhan. Masing-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.
Proses r1espirasi 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.
Setelah mengambil O2 dari udara, O2 kemudian digunakan dalam proses respirasi dengan beberapa tahapan, diantaranya yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus asam sitrat, dan transpor elektron. Tahapan yang pertama adalah glikolisis, yaitu tahapan pengubahan glukosa menjadi dua molekul asam piruvat (beratom C3), peristiwa ini berlangsung di sitosol. As. Piruvat yang dihasilkan selanjutnya akan diproses dalam tahap dekarboksilasi oksidatif. Selain itu glikolisis juga menghasilkan 2 molekul ATP sebagai energi, dan 2 molekul NADH yang akan digunakan dalam tahap transport elektron.
Dalam keadaan anaerob, As. Piruvat hasil glikoisis akan diubah menjadi karbondioksida dan etil alkohol. Proses pengubahan ini dikatalisis oleh enzim dalam sitoplasma. Dalam respirasi anaerob jumlah ATP yang dihasilkan hanya dua molekul untuk setiap satu molekul glukosa, hasil ini berbeda jauh dengan ATP yang dihasilkan dari hasil keseluruhan respirasi aerob yaitu 36 ATP.
Tahapan kedua dari respirasi adalah dekarboksilasi oksidatif, yaitu pengubahan asam piruvat (beratom C3) menjadi Asetil KoA (beratom C2) dengan melepaskan CO2, peristiwa ini berlangsung di sitosol. Asetil KoA yang dihasilkan akan diproses dalam siklus asam sitrat. Hasil lainnya yaitu NADH yang akan digunakan dalam transpor elektron.
Tahapan selanjutnya adalah siklus asam sitrat (daur krebs) yang terjadi di dalam matriks dan membran dalam mitokondria, yaitu tahapan pengolahan asetil KoA dengan senyawa asam sitrat sebagai senyawa yang pertama kali terbentuk. Beberapa senyawa dihasilkan dalam tahapan ini, diantaranya adalah satu molekul ATP sebagai energi, satu molekul FADH dan tiga molekul NADH yang akan digunakan dalam transfer elektron, serta dua molekul CO2.
Tahapan terakhir adalah transfer elektron, yaitu serangkaian reaksi yang melibatkan sistem karier elektron (pembawa elektron). Proses ini terjadi di dalam membran dalam mitokondria. Dalam reaksi ini elektron ditransfer dalam serangkaian reaksi redoks dan dibantu oleh enzim sitokrom, quinon, piridoksin, dan flavoprotein. Reaksi transfer elektron ini nantinya akan menghasilkan H2O.

ENERGI DAN PRODUKSI PERTANIAN

Pertanian pada dasamya berhubungan dengan perubahan energi matahari ke dalam bentuk bahan pangan maupun serat.

Penggunaan energi untuk kegiatan tanaman

Energi matahari merupakan sumber utama hubungannnya dengan pertumbuhan tanaman, sembilan puluh persen bahan kering tanaman pertanian berasal dari perubahan carbon melalui proses fotosintesis yang tergantung cahaya.

Belakangan ini banyak ahli biologi yang mencoba menghitung produktivitas tanaman dengan memperhatikan penangkapan energi matahari dan pengubahannya ke energi kimia melalui proses fotosintesis.

Bahan dan hasil akhir proses fotosintesis ditulis sebagai berikut:

(energi cahaya 673.000 kalori + klorofil)

6 CO₂ + 12 H₂O C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 6 H₂O

Energi cahaya matahari yang digunakan berasal dari panjang gelombang 0,4 - 0,7 mikron.

Efisiensi fotosintesis dipengaruhi oleh laju fotosintesis.

Laju fotosintesis akan meningkat dengan meningkatnya cahaya sampai batas-batas tertentu, walaupun laju fotosintesis meningkat dengan meningkatnya intensitas cahaya, tetapi peningkatannya lambat sehingga efisiensi penangkapan cahaya menurun. Apabila intensitas cahaya tinggi secara relatif lebih banyak cahaya tegak yang dipantulkan oleh daun-daun. Masuknya cahaya ke tajuk tanaman dipengaruhi oleh sudut datangnya sinar dan susunan daun, tajuk yang ideal untuk distribusi cahaya mempunyai susunan daun merata, pada bagian atas tajuk mempunyai daun-daun lebih tegak dan lebih kecil sedang daun-daun bawah tersusun secara horizontal.

Konsep aliran energi dalam pertanian

Dengan menganggap tanaman sebagai alat penangkap, perubah dan penyimpan energi, maka timbul usaha menaikkan efisiensi dan produktivitas tanaman.

Didaerah yang padat tanaman, beberapa faktor lingkungan segera menjadi berkurang, cahaya, kelembaban tanah dan unsur hara. Hal ini merupakan faktor pembatas dalam pertanian, pemupukan merupakan salah satu cara yang baik untuk meningkatkan produksi.

Efisiensi pertanian dapat diperoleh dengan pcrbaikan tanaman melalui pemuliaan tanaman.

Salah satu usaha untuk memperluas alat penangkap energi dengan memperpanjang musim tanam misalnya menggunakan rumah kaca untuk tanaman yang memungkinkan input teknologi dan modal besar seperti tanaman hortikultura di daerah iklim sedang.

Usaha mempengaruhi laju fotosintesis dengan cara pertukaran CO₂ antara dedaunan dan atmosfer di sekitarnya. Di wilayah yang sebelumnya angin kurang diperhatikan, hasil jagung dapat ditingkatkan bila barisan tanaman diarahkan tegak lurus arah angin, sehingga pucuk tanaman tertiup angin dan terjadi perputaran dan pencampuran udara.

ENZIM

Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.

Hal-ihwal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam enzimologi. Dalam dunia pendidikan tinggi, enzimologi tidak dipelajari tersendiri sebagai satu jurusan tersendiri tetapi sejumlah program studi memberikan mata kuliah ini. Enzimologi terutama dipelajari dalam kedokteran, ilmu pangan, teknologi pengolahan pangan, dan cabang-cabang ilmu pertanian. Dewasa ini, enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.
Sifat-sifat enzim
Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:

1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.
2. Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.
3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.
4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.
5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.
6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, mengkatalisis pembentukan dan penguraian lemak.
lipase
Lemak + H2O ———————————> Asam lemak + Gliserol
7. Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.
8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.

Sebagai katalis dalam reaksi-reaksi di dalam tubuh organisme, enzim memiliki beberapa sifat, yaitu:
1. Enzim adalah protein, karenanya enzim bersifat thermolabil, membutuhkan pH dan suhu yang tepat.
2. Enzim bekerja secara spesifik, dimana satu enzim hanya bekerja pada satu substrat.
3. Enzim berfungsi sebagai katalis, yaitu mempercepat terjadinya reaksi kimia tanpa mengubah kesetimbangan reaksi.
4. Enzim hanya diperlukan dalam jumlah sedikit.
5. Enzim dapat bekerja secara bolak-balik.
6. Kerja enzim dipengaruhi oleh lingkungan, seperti oleh suhu, pH, konsentrasi, dan lain-lain.


Ada dua teori yang menjelaskan mengenai cara kerja enzim yaitu:
1. Teori kunci dan gembok
Teori ini diusulkan oleh Emil Fischer pada 1894. Menurut teori ini, enzim bekerja sangat spesifik. Enzim dan substrat memiliki bentuk geometri komplemen yang sama persis sehingga bisa saling melekat.
2. Teori ketepatan induksi
Teori ini diusulkan oleh Daniel Koshland pada 1958. Menurut teori ini, enzim tidak merupakan struktur yang spesifik melainkan struktur yang fleksibel. Bentuk sisi aktif enzim hanya menyerupai substrat. Ketika substrat melekat pada sisi aktif enzim, sisi aktif enzim berubah bentuk untuk menyerupai substrat.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi kerja enzim, yaitu:
1. Suhu
Semakin tinggi suhu, kerja enzim juga akan meningkat. Tetapi ada batas maksimalnya. Untuk hewan misalnya, batas tertinggi suhu adalah 40ºC. Bila suhu di atas 40ºC, enzim tersebut akan menjadi rusak. Sedangkan untuk tumbuhan batas tertinggi suhunya adalah 25ºC.
2. pH
Pengaruh pH terhadap suatu enzim bervariasi tergantung jenisnya. Ada enzim yang bekerja secara optimal pada kondisi asam. Ada juga yang bekerja secara optimal pada kondisi basa.
3. Konsentrasi substrat
Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin meningkat juga kerja enzim tetapi akan mencapai titik maksimal pada konsentrasi tertentu.
4. Konsentrasi enzim
Semakin tinggi konsentrasi enzim, semakin meningkat juga kerja enzim.
5. Adanya aktivator
Aktivator merupakan zat yang memicu kerja enzim.
6. Adanya inhibitor
Inhibitor merupakan zat yang menghambat kerja enzim.
Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengarahi reaksi, yakni aktivator dan inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi.

contoh aktivator enzim: ion Mg, Ca, zat organik seperti koenzim-A.

Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg, Sianida.

2. ATP (Adenosin Tri Phosphat)
Molekul ATP adalah molekul berenergi tinggi. Merupakan ikatan tiga molekulfosfat dengan senyawa Adenosin. Ikatan kimianya labil, mudah melepaskan gugus fosfatnya meskipun digolongkan sebagai molekul berenergi tinggi.

Perubahan ATP menjadi ADP (Adenosin Tri Phosphat) diikuti dengan pembebasan energi sebanyak 7,3 kalori/mol ATP. Peristiwa perubahan ATP menjadi ADP merupakan reaksi yang dapat balik.



Enzim tumbuhan,

contohnya bromelain, papain, actinidin, yang terdapat dalam nenas, pepaya dan buah kiwi.

1. Enzim Bromelain
Berguna untuk melegakan tenggorokan dan membantu pencernaan. Bromelain membantu proses penyembuhan luka dan mengurangi pembengkakan atau peradangan di dalam tubuh. Enzim bromelain membantu membersihkan tubuh dan mengimbangi kadar keasaman dalam darah. Contohnya pada nanas.
Buah nanas digunakan untuk pengobatan :
• rasa penuh di lambung,
• sembelit,
• radang tenggorok,
• menurunkan berat badan,
• beri-beri,
• keseleo, bengkak terpukul,
• darah mudah menggumpal (blood coagulation),
• aterosklerosis (penyempitan pembuluh darah),
• menghambat pertumbuhan tumor,
• meningkatkan penyerapan (absorbsi) obat,
• terlambat haid, dan
• cacingan
Penelitian menyebutkan nanas mempunyai asam amino esensial dan non esensial untuk membantu memperkuat sistem imun dalam tubuh, mengatasi kelelahan dan meningkatkan stamina dan energi. Zat valine dan leucine yang terdapat di dalam nanas juga dibutuhkan oleh tubuh kita untuk pertumbuhan dan memperbaiki jaringan otot. Zat ini juga termasuk salah satu zat esensial yang diperlukan untuk mempertahankan kadar energi tubuh kita. Zat amino non esensial, proline, penting untuk mempertahankan fungsi sendi dan tendon serta menguatkan otot jantung.
Nanas mengandung cystine yang berguna untuk pembentukan kulit dan rambut kita, membentuk formasi kulit dan mempercepat penyembuhan luka. Cystine juga membantu memperlambat proses penuaan dini.Nanas adalah salah satu dari beberapa buah yang mempunyai kandungan aspartic acid yang cukup tinggi. Asam aspartic berfungsi sebagai asam amino di dalam tubuh kita sehingga membantu proses metabolisme tubuh. Asam ini juga membantu membuang asam amonia di dalam tubuh. Amonia adalah racun yang berbahaya bagi sistem saraf pusat.

2. Enzim Papain
Papain ialah enzim hidrolase sistein protease (EC 3.4.22.2) yang ada pada pepaya (Carica papaya) dan pepaya gunung (Vasconcellea cundinamarcensis)Papain terdiri atas 212 asam domain struktural yang berbeda dengan celah di antaranya. Celah itu mengandung tapak aktif, yang mengandung triade katalisis yang sudah disamakan dengan kimotripsin. Triade katalisisnya tersusun atas 3 asam amino - sistein-25 (yang diklasifikan dari sini), histidin-159, dan asparagin-158. Papain biasa digunakan untuk memecah serabut daging liat dan telah dimanfaatkan selama ribuan tahun oleh penduduk asli Amerika Selatan. Papain juga dimanfaatkan untuk mendisosiasikan sel dalam langkah pertama persiapan kultur sel. Selain itu juga ditemukan sebagai bahan baku beberapa pasta gigi atau gula-gula sebagai pemutih gigi. Papain merupakan enzim protease yang terkandung dalam getah pepaya baik batang, dalam buah, dan daunnya. Sebagai enzim mampu memecahkan molekul protein, dewasa ini papain sangat bermanfaat bagi manusia baik dalam limngkungan rumah tangga maupun industri. Papain terdapat pada buah pepaya.
Manfaat Papain :
 Enzim ini sangat aktif dan memiliki kemampuan mempercepat proses pencernaan protein. Mencerna protein merupakan problem utama yang umumnya dihadapi banyak orang dalam pola makan sehari-hari. Tubuh mempunyai keterbatasan dalam mencerba protein yang disebabkan kurangnya pengeluaran asam hidroklorat di lambung.
 Papain bisa memecah protein menjadi arginin. Senyawa arginin merupakan salah satu asam amino esensial yang dalam kondisi normal tidak bisa diproduksi tubuh dan biasa diperoleh melalui makanan seperti telur dan ragi. Namun bila enzim papain terlibat dalam proses pencerbaan protein, secara alami sebagian protein dapat diubah menjadi arginin. Proses pembentukan arginin dengan papain ini turut mempengaruhi produksi hormon pertumbuhan manusia yang populer dengan sebutan human growth hormone (HSG), sebab arginin merupakan salah satu sarat wajib dalam pembentukan HGH. Nah, HGH inilah yang membantu meningkatkan kesehatan otot dan mengurangi penumpukan lemak di tubuh. Informasi penting lain, uji laboratorium menunjukkan arginin berfungsi menghambat pertumbuhan sel-sel kanker payudara.
 Papain juga dapat memecah makanan yang mengandung protein hingga terbentuk berbagai senyawa asam amino yang bersifat autointoxicating atau otomatis menghilangkan terbentuknya substansi yang tidak diinginkan akibat pencernaan yang tidak sempurna. Tekanan darah tinggi, susah buang air besar, radang sendi, epilepsi dan kencing manis merupakan penyakit-penyakit yang muncul karena proses pencernaan makanan yang tidak sempurna. Papain tidak selalu dapat mencegahnya, namun setidaknya dapat meminimalkan efek negatif yang muncul. Yang jelas papain dapat membantu mewujudkan proses pencenaan makanan yang lebih baik.
 Papain berfungsi membantu pengaturan asam amino dan membantu mengeluarkan racun tubuh. Dengan cara ini sistem kekebalan tubuh dapat ditingkatkan.
 Enzim papain mampu memecah serat-serat daging, sehingga daging lebih mudah dicerna. Tidak heran bila pepaya sering dijadikan bahan pengempuk daging, terutama untuk pembuatan sate atau masakan semur.
 Papain terbentuk di seluruh bagian buah, baik kulit, daging buah, maupun bijinya. Jadi sebaiknya pepaya dimanfaatkan secara seutuhnya. Malah, bagi mereka yang mengalami masalah pencernaan, disarankan untuk mengonsumsi buah pepaya beserta bijinya.
3.Enzim Actinidin
Deskripsi Actinidin Actinidin (Actinidain) diambil dari buah-buahan dapat dimakan (kiwi buah-buahan) tanaman menjalar Actinidia chinensis. Walaupun di keluarga sama thiol pro-menggoda sebagai papain, dikenal untuk bertingkah laku lebih menguntungkan untuk makanan tenderisation. Makanan membuat empuk dengan actinidin menghasilkan aktivitas layak pada kertas tisu daging 'keras' sedangkan menghindari sifat tekstur tebal dan licin daging dibuat empuk oleh lain lebih banyak daging yang biasanya yang ada membuat empuk enzim suka papain. Penelitian atas sebab untuk perbedaan dilaporkan Kowlessur et al (1989). Selandia Baru kiwi buah-buahan dipanen pada musim gugur lalu disimpan di terkendali suasana penyimpanan sejuk sampai diperlukan. Ini membolehkan ekstraksi standar, hasil, dan aktivitas actinidin. Ada banyak cara untuk mengukur actinidin 's catalytic aktivitas. Kami menstandarisasi ini dari-putih untuk memucat hijau-putih produk memakai kasein hydrolysis menguji metode.
engolahan bahan pangan kiwifruit. Actinidin konsentrasi dan aktivitas pro-pengusik di jus buah-buahan ditentukan di kiwifruit 13 cultivars berlangsung di Jepang (enam Actinidia deliciosa, lima A. chinensis dan dua A. arguta cultivars) di samping sodium kuantitatif dodecyl sulfate-polyacrylamide terbentuk electrophoresis dan spectrophotometric menguji memakai L-pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-leucine p-nitroanilide sebagai substrate. Di Abbott, Koryoku, Kuimi dan Sinzan, baik actinidin konsentrasi maupun aktivitas pro-pengusik di jus secara signifikan lebih tinggi daripada yang dipunyai Hayward, yang paling biasa cultivar kiwifruit.
Manfaat Actinidin ;
 kandungan actinidin-nya bisa melindungi tubuh dari demam dan nyeri persendian.
 Actinidin – enzim alami yang dapat mengatasi sembelit
 Buah kiwi mengandung actinidin, enzim alami yang dapat mengatasi sembelit Asam askobin-nya melindungi tubuh dari demam dan nyeri persendian.
 Buah kiwi bisa dipakai untuk membuat daging menjadi lebih empuk. Ini karena dalam buah kiwi ada kandungan enzim bernama actinidin.
 Mengandung sistem imun yang baik untuk menurunkan tekanan darah dan sangat mempengaruhi tekanan jantung.

RESPIRASI TUMBUHAN
Respirasi
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. Respirasi sel merupakan tindak balas metabolisme dan proses yang berlaku dalam sel atau merentas membran plasma untuk menghasilkan tenaga biokimia daripada molekul bahan api dan pelepasan sisa-sisa sel. Tenaga dilepaskan oleh pengoksidaan molekul bahan api dan disimpan sebagai pembawa "tinggi tenaga". Tindak balas yang terlibat dalam respirasi ialah tindak balas katabolisme dalam metabolisme.
Molekul bahan api yang lazim digunakan oleh sel-sel dalam respirasi termasuk glukosa, asid amino, asid lemak dan agen pengoksida yang biasa ialah molekul oksigen, O2. Terdapat organisma yang mampu berespirasi menggunakan molekul organik lain selain oksigen sebagai agen pengoksida. Organisme yang menggunakan oksigen ialah organisme aerob, manakala organisme yang tidak menggunakan oksigen disebut anaerob.
Tenaga yang dilepaskan dalam respirasi digunakan untuk mensintesiskan molekul yang berperanan sebagai penyimpan kimia tenaga ini. Sebatian yang paling lazim digunakan ialah adenosina trifosfat (ATP) dan tenaga kimia yang disimpannya boleh digunakan untuk pelbagai proses yang memerlukan tenaga, termasuk biosintesis, gerak alih atau pengangkutan molekul merentas membran plasma. Disebabkan ciri merata ini, ATP juga dikenali sebagai "mata wang tenaga sejagat", kerana jumlah ATP dalam sel menunjukkan beberapa banyak tenaga yang sedia ada untuk proses memerlukan tenaga.



1. Respirasi anaerob adalah proses penguraian glukosa untuk menghasilkan tenaga tanpa menggunakan oksigen. Sesetengah organisma seperti bakteria, kulat, haiwan dan tumbuhan menjalankan proses ini. Proses ini menghasilkan sedikit tenaga. Secara umumnya terdapat sedikit perbezaan antara respirasi dan fotosintesis oleh tumbuhan.
2C2H5OH + 2CO2 + TENAGA, BAGI TUMBUHAN

2.Respirasi aerob
Respirasi aerob memerlukan oksigen untuk menghasilkan tenaga (ATP). Tindak balas ringkasnya ialah:
C6H12O6 (aq) + 6O2 (g) → 6CO2 (g) + 6H2O (l) ΔHc -2880 kJ


Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :

1. Glikolisis.
2. Daur Krebs.
3. Transpor elektron respirasi.

1. Glikolisis:

Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia di mana glukosa dioksidasi menjadi dua molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme. Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat (gambar 7.16). Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen.
Pemeliharaan kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dalam sel essensial untuk fungsi normalnya.
Mengikhtisarkan reaksi glikolisis :
1. Glukosa Glukosa 6-fosfat
2. Glukosa 6–Fosfat Fruktosa 6–fosfat
3. Fruktosa 6–Fosfat Fruktosa 1,6–difosfat
4. Fruktosa 1,6–difosfat
Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehida 3-fosfat
5. Gliseraldehida 3–Fosfat 1,3–difosfogliserat
6. 1,3–difosfogliserat 3–Fosfogliserat
7. 3–Fosfogliserat 2-Fosfogliserat
8. 2–Fosfogliserat Fosfoenolpiruvat
9. Fosfoenolpiruvat piruvat
Peristiwa perubahan :
Glukosa Þ Glulosa - 6 - fosfat Þ Fruktosa 1,6 difosfat Þ
3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.
Jadi hasil dari glikolisis :
1.1. 2 molekul asam piravat.
1.2. 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi
tinggi.
1.3. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

2. Daur Krebs (daur trikarbekdlat):
Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia.Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler. Siklus Krebs adalah reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentuk asam sitrat. Siklus Krebs disebut juga dengan siklus asam sitrat, karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat.
Pertama-tama, asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Setelah "mengantar" asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat (baca: asam alpha ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2, dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko-A, molekul ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2, dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat, karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+, yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH, dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akan kembali mengikat asetil ko-A dan kembali menjalani siklus Krebs.
Dari siklus Krebs ini, dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron.

3. Rantai Transportasi Elektron Respiratori:
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.

Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.
Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan elektronnya cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b. Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+. Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c. Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi sitokrom b oleh sitokrom c juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektronegatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron. Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O). Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menjadi ATP. Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP.
Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut.

Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3 ATP, dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil glikolisis dan siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP. 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. Yang disebut 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.
Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Terdapat beberapa substrat respirasi yang penting lainnya diantaranya adalah beberapa jenis gula seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa; pati; asam organik; dan protein (digunakan pada keadaan & spesies tertentu).
Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:
C6H12O6 + O2 6CO2 + H2O + energi
Reaksi di atas merupakan persamaan rangkuman dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses respirasi. Reaksi tersebut terlihat sangat sederhana, terlihat seakan respirasi merupakan reaksi tunggal, sehingga mungkin dapat agak menyesatkan karena respirasi yang sebenarnya bukanlah reaksi tunggal. Respirasi merupakan rangkaian dari banyak reaksi komponen, yang masing-masingnya dikatalisis oleh enzim yang berbeda.
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2, sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2. Respirasi anaerob sering disebut juga dengan nama fermentasi. Perbedaan antara keduanya akan terlihat pada proses tahapan reaksi dalam respirasi.
Respirasi 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.
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.
Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
Ketersediaan substrat. Tersedianya 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.
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. 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.
Suhu. Pengaruh 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.
Tipe dan umur tumbuhan. Masing-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.

Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

PROSES AKSEPTOR ATP

1. Glikolisis:
Glukosa ??> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP
2. Siklus Krebs:
2 asetil piruvat ??> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP
2 asetil KoA ??> 4 CO2 6 NADH 2 PADH2
3. Rantai trsnspor elektron respirator:
10 NADH + 502 ??> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP
2 FADH2 + O2 ??> 2 PAD + 2 H20 4 ATP

Total 38 ATP

Kesimpulan :
Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ??> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP.

FOSFOLIPID

FOSFOLIPID

Fosfolipid merupakan golongan senyawa lipid dan merupakan bagian dari membran sel makhluk hidup; bersama dengan protein, glikolipid dan kolesterol.Komponen utama lipida membran yang mempunyai satu \ lebih gugus “kepala” dengan polaritas tinggi, selain ekor hidrokarbon nya. Itulah golongan ini disebut Lipida Polar. Fosfolipid adalah unsur yang sangat penting karena merupakan bagian utama dari dinding sel. Fosfatidil serin, fosfatidil inositol, asam fosfatidat, dan kardiolipin, merupakan fosfolipid yang bermuatan negatif, sedangkan fosfatidilkolin dan fosfatidil etanolamin bermuatan netral. Oleh karena kelainan tertentu maka tubuh akan membentuk zat antibodi yang kemudian akan menyerang atau merusak secara spesifik terhadap unsur fosfolipid ini, terutama fosfolipid yang bermuatan negatif. Dalam hal ini kerusakannya akan membawa dampak yang sangat buruk.

Struktur

Fosfolipid terdiri atas empat komponen:

· asam lemak,

· gugus fosfat,

· alkohol yang mengandung nitrogen, dan

· suatu kerangka.

Fosfolipid memiliki kerangka gliserol dan 2 gugus asil. Pada posisi ketiga dari kerangka gliserol di tempati oleh gugus fosfat yang terikat pada amino alkohol.

Molekul fosfolipid dapat dipandang terdiri dari dua bagian, yaitu kepala dan ekor. Bagian kepala memiliki muatan positif dan negatif serta bagian ekor tanpa muatan. Bagian kepala karena bermuatan bersifat atau larut hidrofilikdalam air, sedangkan bagian ekor bersifat hidrofobik atau tidak larut dalam air. Fosfolipid digolongkan sebagai lipid amfipatik.

Fungsi

1. Sebagai bahan penyusun membran sel. Beberapa fungsi biologik lainnya antara lain adalah sebagai surfactant paru-paru yg mencegah perlekatan dinding alveoli paru-paru sewaktu ekspirasi.

2. Lipida membran yang paling banyak ditemukan adalah Fosfolipida yang berfungsi terutama sebagai unsur struktural membran dan tidak pernah disimpan dalam jumlah banyak. Golongan lipida ini mengandung fosfor dalam bentuk gugus asam fosfat, fosfolipida utama yang ditemukan membran adalah Fosfogliserida.
3. Dalam hati dan otot, fosfolipid bersama-sama L-karnitin berperanan dalam mencegah proses pelemakan.
4. Fosfolipid ini bersama-sama vitamin E yang ada dalam kedelai juga digunakan oleh sebagian pasien dislipidemia untuk menurunkan kadar kolesterol-LDL dan trigliserida.
5. Fosfolipid juga bertindak sebagai agen pengemulsi, dengan membantu lemak-lemak lain terampai dalam darah dan cecair tubuh.