parameter kehidupan tumbuhan dan hewan

PARAMETER KEHIDUPAN
TUMBUHAN DAN HEWAN
RESPIRASI
• Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk
memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO2, H2O
dan energi
• Pada hakikatnya respirasi adalah reaksi redoks, dimana
substrat dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang
diserap sebagai oksidator mengalami reduksi menjadi
H2O
• Substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang
dioksidasikan dalam respirasi, atau senyawa-senyawa
yang terdapat dalam sel tumbuhan/hewan yang secara
relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan
menjadi CO2 dan air
• Karbohidrat (glukosa, fruktosa, dan sukrosa;
pati) merupakan substrat respirasi utama yang
terdapat dalam sel tumbuhan tinggi
• Substrat respirasi yang lainnya adalah asam
organik dan protein (digunakan pada keadaan
& spesies tertentu)
• Secara umum, respirasi karbohidrat dapat
dituliskan sebagai berikut:
C6H12O6 + O2 6CO2 + H2O + energi
• 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.
• Hasil akhir respirasi adalah CO2 dan H2O, hal ini
terjadi bila substrat secara sempurna dioksidasi,
namun kadang2 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.
Faktor yang mempengaruhi laju respirasi
1. 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.
2. Ketersediaan Oksigen
Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju
respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut
berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan
berbeda antara organ pada tumbuhan yang
sama. 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. Semakin
banyak oksigen semakin cepat proses respirasi
berlangsung
3. 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 masingmasing spesies. Semakin tinggi suhu semakin
cepat laju respirasi
4. Tipe dan umur tumbuhan
Masing-masing spesies tumbuhan memiliki
perbedaan laju 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
5. Aktivitas
6. Cahaya
• 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
• 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.
1. Glikolisis: 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
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.
Respirasi anaerob menghasilkan 2 ATP untuk setiap satu
molekul glukosa, hasil ini berbeda jauh dengan ATP yang
dihasilkan dari hasil keseluruhan respirasi aerob yaitu 36
ATP
2. Dekarboksilasi oksidatif: 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.
3. Siklus asam sitrat (siklus 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
4. Transfer elektron: 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.
• Adanya uap air dijadikan indikator respirasi
karena dalam proses respirasi akan dilepaskan
karbon dioksida dan uap air
• Respirasi: 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
SISTEM REPRODUKSI TUMBUHAN DAN
HEWAN
• Vegetatif (asexual)
Lebih sering terjadi pada
Tumbuhan.
Tidak melibatkan
pertemuan gamet
jantan dan gamet
betina.
• Generatif (sexual)
Terjadi baik pada
Tumbuhan maupun
Hewan
Melibatkan pertemuan
gamet jantan dan
betina.
BEBERAPA CONTOH REPRODUKSI SECARA VEGETATIF ALAMI
DAN BUATAN PADA TUMBUHAN
•
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Alami
Tunas
Spora
Tunas adventif
Stolon / geragih
Rizoma / rimpang
Umbi batang
Umbi lapis
• Buatan
Mencangkok
Merunduk
Stek
Kultur jaringan
REPRODUKSI GENERATIF PADA TUMBUHAN
BAGIAN-BAGIAN BUNGA
BAGIAN – BAGIAN BUNGA
MACAM MACAM PENYERBUKAN
BERDASARKAN ASAL SERBUK SARI
•
•
•
•
Penyerbukan sendiri (autogami)
Penyerbukan tetangga(geitonogami)
Penyerbukan silang(allogami / xenogami)
Penyerbukan bastar (hybridogami)
MACAM MACAM PENYERBUKAN
BERDASARKAN VEKTOR/PERANTARA.
•
•
•
•
Anemogami (perantaraan angin).
Hidrogami (perantaraan air).
Antropogami (perantaraan manusia).
Zoidiogami (perantaraan hewan).
siput
: malakogami
serangga : entomogami
kelelawar : kiropterogami
burung : ornitogami
MACAM – MACAM PEMBUAHAN (Fertilisasi)
• GYMNOSPERMAE • ANGIOSPERMAE
terjadi
terjadi
pembuahan
pembuahan
tunggal ( hanya
ganda ( terbentuk
terbentuk biji)
biji dan buah)
REPRODUKSI HEWAN
•
•
•
•
•
Diawali dengan persetubuhan (koitus)
Atau perkawinan (kopulasi)
Yaitu peristiwa masuknya penis ke vagina
Yang akan diikuti fertilisasi internal
Sperma dibentuk dari proses spermatogenesis
di testis
• Ovum dibentuk dari proses Oogenesis di
ovarium
METABOLISME
Proses pembentukan atau
penguraian zat di dalam sel yang
disertai dengan adanya
perubahan energi
METABOLISME
ANABOLISME
KATABOLISME
Proses Pembentukan
Proses Penguraian
Contoh :
Respirasi Sel
Contoh: Fotosintesis,
Kemosintesis
Sintesis lemak,
Sintesis protein
Fermentasi
Proses Anabolisme biasanya banyak
membutuhkan energi sehingga reaksinya dapat
berlangsung cepat dan efisien. Reaksi yang
memerlukan energi dalam bentuk panas disebut
reaksi endergonik atau reaksi endoterm.
Sebaliknya pada proses Katabolisme banyak
energi dibebaskan ke lingkungan berupa energi
panas. Suatu reaksi dimana terjadi pelepasan
energi disebut reaksi eksergonik atau reaksi
eksoterm.
Proses metabolisme memerlukan ENZIM
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.
SIFAT-SIFAT ENZIM
 Enzim adalah protein
 Enzim bekerja
secara spesifik / khusus
 Enzim berfungsi sebagai katalis 
BIOKATALISATOR
(Mengubah kecepatan reaksi, tidak mengubah
hasil akhir atau keseimbangan reaksi)
 Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit
 Enzim dapat
bekerja secara bolak balik
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM
1. SUBSTRAT
2. SUHU
3. KEASAMAN (pH)
4. KO FAKTOR
5. INHIBITOR
ANABOLISME
( FOTOSINTESIS
dan
KEMOSINTESIS )
as-bio-fmipa-upi
STRUKTUR KLOROPLAS
GRANA DAN STROMA
as-bio-fmipa-upi
TAHAP FOTOSINTESIS
1. REAKSI TERANG / FOTOLISIS
Proses penguraian air oleh energi cahaya untuk
membentuk molekul ATP dan NADPH2
2. REAKSI GELAP / FIKSASI CO2 /
SIKLUS Calvin-Benson
Proses pengikatan karbondioksida (CO2) oleh
ribulosa bifosfat (molekul gula 5 C) dan
selanjutnya akan membentuk gula (6C). Reaksi
ini tidak membutuhkan cahaya
REAKSI TERANG , meliputi 2 proses :
1. FOSFORILASI SIKLIK / Fotosistem 1
Menghasilkan ATP melalui transfer elektron siklik
pada P700 nm
2. FOSFORILASI NON SIKLIK / Fotosistem 2
Menghasilkan ATP, Oksigen dan Hidrogen yang terikat
pada NADP, pada P680 nm
Sintesa ATP dari ADP + P dalam kloroplas disebut Fosforilasi atau Fotofosforilasi
Reaksi singkat pada reaksi terang :
cahaya
H+
2H2O + 2 NADP
2 NADPH2 + O2
+
REAKSI GELAP
1. Berlangsung dalam Stroma
2. Menggunakan energi kimia ATP dan NADPH2
hasil reaksi terang
3. Terjadi fiksasi CO2 ( 1C) menjadi Karbohidrat (6C)
KEMOSINTESIS
Sintesa senyawa organik dari reaksi-reaksi kimia senyawa anorganik. Terjadi
pada bakteri tertentu yang tidak berklorofil
1. BAKTERI SULFUR
CO2 + 2 H2S
2. BAKTERI BESI
FERRO  FERRI
3. BAKTERI N ( Nitrosomonas, Nitrococcus)
AMONIUM  NITRIT  NITRAT
CH2O + 2 S +H2O
NITRIFIKASI
AMONIUM
NITRIT
NITRAT
DENITRIFIKASI
Nitrobacter
Nitrosomonas
AMONIUM
NITRIT
Nitrococcus
NITRAT
RESUME ANABOLISME
FOTOSINTESIS
1. FOTOLISIS/SIKLUS ELEKTRON/REAKSI HILL
AIR  NADPH, ATP, dan OKSIGEN
2. FIKSASI CO2 / SIKLUS CALVIN - BENSON
CO2  RBP  APG  ALPG  GLUKOSA
Cahaya matahari
6 CO2 + 6 H2O
C6H12O6 + 6O2
klorofil
KATABOLISME
RESPIRASI : Proses pembebasan energi
kimia yang terkandung dalam
molekul organik pada sel
hidup menjadi energi yang
berguna untuk aktivitas hidup
Tiga peristiwa dalam respirasi
1. Pemecahan bahan bakar
Karbohidrat
Fragmen-fragmen dan membentuk
CO2
2. Transfer H2
Proses pembebasan energi dari bahan bakar
3. Transfer energi
Untuk mengikat P + ADP
ATP
TAHAP-TAHAP RESPIRASI SEL
1. Glikolisis
Glukosa + 2 ADP + 2 P + 2 NAD
2 Piruvat + 2 NADH2 + 2 ATP
2. Dekarboksilasi Oksidatif
2 Piruvat + 2 Co.A + 2 NAD
2 Asetil CoA + 2 NADH2 + 2 CO2
3. Daur Krebs
6 H2O + 2 Asetil CoA + 6NAD + 2FAD + 2P
+ 2 FADH2 + 2 ATP
4 CO2 + CoA + 6 NADH2
4. Transfer Elektron
10 NADH2 + 2 FADH2 + 34 ADP + 34 P + 6O2
H2O + 34 ATP
Glukosa (C6H12O6) + 6 O2
10 NAD + 2 FAD + 12
6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP (Energi)
1. GLIKOLISIS
• Berlangsung di dalam
SITOPLASMA
• Glukosa (C6)C3
• Menggunakan 2 ATP
• Menghasilkan 2 ATP
• Menghasilkan 2 molekul
Piruvat
2. Dekarboksilasi oksidatif
• Dihasilkan 2
molekul CO2 dan 2
molekul NADH
• Dihasilkan 2 Asetil
CoA (C2)
3. Daur Krebs
• Pembentukan
asam sitrat (C6)
dari asam asetat
(C2) dan asam
oksaloasetat (C4)
• Menghasilkan 2
ATP, 6NADH,
2FADH, 6 CO2
• Berlangsung di
dalam matriks
mitokondria
4. Transfer elektron
• NADH DAN FADH  SENYAWA PEREDUKSI
PENGHASIL ION HIDROGEN
• SETIAP PERPINDAHAN ELEKTRON PADA SETIAP
RESEPTOR MEMBENTUK ENERGI DAN
MENGHASILKAN MOLEKUL AIR
• SETIAP MOLEKUL NADH MENGHASILKAN 3 ATP DAN
1 MOLEKUL FAD MENGHASILKAN 2 ATP
FERMENTASI ASAM LAKTAT
• TERJADI DALAM JARINGAN HEWAN
• HASIL AKHIR BERUPA SENYAWA ASAM
LAKTAT
• JUMLAH ENERGI SEDIKIT
Glukosa
Asam Piruvat (C)
(1 Molekul)
1 molekul
Asam Laktat (C3) 2 molekul
menghasilkan ATP 2 molekul
FERMENTASI ALKOHOL
• FERMENTASI ALKOHOL TERJADI DALAM
TUMBUHAN:
• ENERGI YANG DIHASILKAN KECIL
• MENGHASILKAN RACUN
Glukosa
(1 Molekul)
Asam Piruvat
(C3) 1 molekul
Asetaldehid
(C2) 2 mol
Asam Laktat (C3)
2 molekul
menghasilkan ATP 2
molekul
PUSTAKA
• Biology. Campbell-Reece
• Biological Science.Taylor, Green and Stout