fotosintesis, respirasi, dan transpirasi pada tanaman

FOTOSINTESIS, RESPIRASI, DAN
TRANSPIRASI PADA TANAMAN
• Pigmen yang terdapat pada kloroplas, yaitu
klorofil a (memberikan warna hijau), klorofil b
(memberikan warna hijau tua), dan karoten
(berwarna kuning sampai jingga)
Stroma lamellae
Tilakoid
Membran luar
Membran dalam
Stroma
(fase cair dalam kloroplas)
basic image source: preuniversity.grkraj.org
Granum
(tumpukan tilakoid)
• Dalam reaksi terang terjadi proses fotolisis air dan transfer
elektron
• Air yg diserap akan dipecah molekul nya oleh energi cahaya
(foton) yg disebut fotolisis air
• Reaksi Fotolisis air = H2O → 2H+ + O2 + 2e• Elektron digunakan dalam transfer elektron akan
menghasilkan ATP dan O2 dikeluarkan dari stomata.
• Ion H+ digunakan untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH.
• Jadi Produk reaksi terang adalah ATP dan NADPH, yg akan
digunakan dalam reaksi gelap (siklus calvin)
 Siklus Calvin (reaksi gelap):
lokasi di stroma kloroplas,
 Proses yg terjadi: Sintesis
CO2 menjadi gula dengan
bantuan enzim Rubisco
(RuBP)
 ATP dari reaksi terang
menyediakan energi untuk
sintesis gula; NADPH dari
reaksi terang menyediakan
elektron untuk reduksi CO2
menjadi glukosa
Cahaya
Kloroplas
NADP
ADP
+P
Reaksi
Cahaya
Siklus Calvin
Gula
www.clt.astate.edu/
• Tahapan siklus calvin
Karboksilasi—Reduksi—Regenerasi
• Produk yg dihasilkan = gula (glukosa)
• Hasil fotosintesis di daun berupa glukosa ini akan
disimpan di daun, batang, umbi, buah sebagai
cadangan makanan dan diangkut keseluruh
jaringan tanaman melalui pembuluh angkut Floem
Jenis Tanaman Berdasarkan
Lintasan/Fiksasi CO2
 Reaksi metabolik fiksasi CO2 melalui fotosintesis terdiri
atas beberapa tipe:
- Siklus C3: Photosynthetic Carbon Reduction Cyle (PCR)
disebut siklus Calvin karena ditemukan oleh Melvin
Calvin
- C4: Photosynthetic Carbon Assimilation (PCA)
- CAM: Crassulacean Acid Metabolism
 Pada umumnya terjadi pada daerah bersuhu tinggi
dan lembab
 Meliputi 15% tanaman (rumput-rumputan, jagung,
tebu)
 Membagi fotosintesis pada dua lokasi:
- reaksi cahaya  sel mesofil
- fiksasi karbon  sel seludang pembuluh (bundle
sheath cell)
 Pada umumnya terjadi pada daerah bersuhu tinggi dan
kering
 Meliputi 5% tanaman (sukulen dan anggota Crassulaceae)
 Stomata menutup pada siang hari dan membuka pada
malam hari
- reaksi cahaya terjadi pada siang hari
- fiksasi karbon (karboksilasi) terjadi pada malam hari (pada
saat ada CO2)
• Contoh: pada tanaman kaktus, nanas
RESPIRASI PADA TANAMAN
Pengertian
• Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2
untuk memecah senyawa-senyawa organik
menjadi CO2, H2O dan energi
• Reaksi respirasi
C6H12O6 + O2 → 6CO2 + H2O + energi
• Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP
untuk kegiatan sintesis (anabolisme) dan
pertumbuhan tanaman
• Bagian tumbuhan yang aktif melakukan
respirasi yaitu bagian yang sedang tumbuh
seperti:
• Kuncup bunga
• Tunas
• Biji yang berkecambah
• Ujung batang
• Ujung akar
Jenis-jenis Respirasi
• Respirasi dapat digolongkan menjadi dua:
1. Respirasi aerob: proses respirasi yang membutuhkan
O2 dari udara, menghasilkan 36 ATP tiap 1 mol
glukosa
2. Respirasi anaerob: proses repirasi yang berlangsung
tanpa membutuhkan O2, disebut juga fermentasi.
Menghasilkan 2 ATP tiap 1 mol glukosa
• Hasil respirasi anaerob= asam sitrat, asam malat,
asam oksalat, asam lartarat
Faktor-faktor yang mempengaruhi Laju
Respirasi Tanaman
1.
2.
3.
4.
Ketersediaan Substrat
Ketersediaan Oksigen
Suhu
Tipe dan Umur Tanaman
Proses Respirasi Tanaman
• Proses respirasi pada tanaman terjadi di
organel sel yaitu mitokondria
• Proses respirasi terdiri dari beberapa
tahapan, yaitu Glikolisis, DekarboksilasiOksidatif, Siklus Krebs, dan transfer elektron
1. Glikolisis
• Tahapan pengubahan glukosa menjadi dua molekul asam
piruvat (beratom C3) di sitosol
• As. Piruvat yang dihasilkan selanjutnya akan diproses
dalam tahap dekarboksilasi oksidatif
• Hasil dari glikolisis : 2 molekul asam piravat, 2 molekul
NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi
tinggi dan 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa
• Enzim-enzim yang berperan dalam GLikolisis yaitu
Heksokinase, Aldolase, triosa fosfat isomerase, triosa
fosfat dehidrogenase, Enolase, dan piruvat kinase.
2. Dekarboksilasi Oksidatif
• Proses pengubahan as. piruvat (beratom C3)
menjadi Asetil KoA (beratom C2) dengan
melepaskan CO2, berlangsung di matrix
mitokondria
• Asetil KoA yang dihasilkan akan diproses
dalam siklus asam sitrat. Hasil lainnya yaitu
NADH yang akan digunakan dalam transpor
elektron.
3. Siklus Krebs (daur trikarboksilat)
• Tahapan pengolahan asetil KoA dengan
senyawa asam sitrat yg akan menghasilkan 1
molekul ATP sebagai energi, 1 molekul FADH
dan 3 molekul NADH yang akan digunakan
dalam transfer elektron, serta 2 molekul CO2
• Terjadi di dalam matriks dan membran dalam
mitokondria
4. Transfer 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 akan menghasilkan
H 2O
• Produk sampingan respirasi seperti CO2 dan H2O
akan dikeluarkan melalui stomata pada daun
TRANSPIRASI PADA TANAMAN
Definisi
• Proses hilangnya air dalam
bentuk uap air dari jaringan
hidup tanaman yang
terletak di atas permukaan
tanah melewati stomata,
lubang kutikula, dan lentisel
• 80% air yang
ditranspirasikan berjalan
melewati lubang stomata,
paling besar peranannya
dalamtranspirasi
Lubang stomata yang
mengatur laju
transpirasi
Besarnya air yang tertranspirasi
• Sebagian besar air yang
diserap tanaman
ditranspirasikan
• Misal: tanaman jagung,
dari 100% air yang
diserap: 0,09% untuk
menyusun tubuh, 0,01%
untuk pereaksi, 99,9%
untuk ditranspirasikan
Peranan transpirasi
• Pengangkutan air ke daun
dan difusi air antar sel
• Penyerapan dan
pengangkutan air, hara
• Pengangkutan asimilat
• Membuang kelebihan air
• Pengaturan bukaan stomata
• Mempertahankan suhu
daun
Mekanisme transpirasi
Macam transpirasi
• Stomater : 80-90% total transpirasi
• Kutikuler: 20% total transpirasi
• Lentikuler : 0,1% total transpirasi
Faktor yang mempengaruhi laju transpirasi
Faktor lingkungan
1. kelembaban udara
2. suhu
3. kecepatan angin
4. cahaya
5. tekanan udara
6. ketersediaan air tanah
7. debu
Faktor tanaman
1. stomata: jumlah per satuan
luas, letak stomata
(permukaan bawah atau
atas daun,
timbul/tenggelam), waktu
bukaan stomata
2. daun: berbulu/tidak, warna
daun(kandungan klorofil
daun), posisinya
menghadap matahari secara
langsung atau tidak
Antitranspiran
• Senyawa kimia yang diberikan ke pada tanaman
dengan tujuan untuk menurunkan laju transpirasi
• Mekanisme kerja: melalui penutupan lubang stomata
oleh partikel tertentu maupun dengan mendorong
berlangsungnya mekanisme fisiologis yang
menyebabkan stomata menutup
• Harganya sangat mahal dan belum ada yang efektif
untuk menurunkan laju transpirasi