Metabolisme Pada Tumbuhan

a. Pengertian

Metabolisme berasal dari bahasa Yunani metabolismos artinya perubahan. Perubahan di sini memiliki dua pengertian. Pertama, perubahan menjadi senyawa yang lebih kompleks yang disebut anabolisme/sintesis,/asimilasi. Kedua, perubahan menjadi senyawa yang lebih sederhana disebut katabolisme atau disimilasi. Proses metabolisme melibatkan berbagai reaksi kimia dengan sejumlah energi yang meyertainya. Secara ringkas metabolisme adalah poses perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks atau sebaliknya senyawa komplek menjadi senyawa sederhana dengan melibatkan reaksi-reaksi kimia dan sejumlah energi yang menyertainya.

Anabolisme adalah proses pembentukan atau penyusunan atau sintesis senyawa organik sederhana menjadi senyawa makromelekul yang lebih kompleks. Makromelekul yang dimaksud seperti karbohidrat, protein, lemak, dan asam nukleat. Contoh anabolisme, yaitu proses fotosintesis, yakni penyusunan karbohidrat dari bahan dasar CO2, H2O dengan bantuan energi.

Katabolisme adalah proses penguraian atau pemecahan senyawa organik kompleks menjadi senyawa- senyawa yang lebih sederhana. Pada proses katabolisme terjadi pelepasan energi yang merupakan hasil dari pemecahan senyawa-senyawa kompleks. Contoh katabolisma yaitu proses respirasi, yakni perubahan karbohidrat menjadi CO2 dan H2O menghasilkan energi bebas.

Terdapat juga pengeluaran berupa H2O dan CO2 dari jaringan tumbuhan yang terletak di atas permukaan tanah melalui stomata, lubang kutikula, dan lentisel yang disebut tranpirasi, biasanya terjadi pada siang hari saat panas matahari. Selanjutkan akan dibahas fotosintesis, transpirasi, dan respirasi.

b. Fotosintesis

Istilah fotosintesis secara harfiah berarti ‘sintesis menggunakan cahaya’. Fotosisntesis adalah proses penyusunan senyawa karbon dengan menggunakan energi matahari, lebih khusus lagi energi cahaya mendorong sintesis karbohidrat (Taiz and Eduardo, 2002).

Fotosintesis berasal dari kata serapan bahasa Inggris yakni photosynthesis. Secara etimologi istilah Fotosintesis berasal dari bahasa Yunani, yakni Phos mempunyai arti cahaya, dan “synthesis” yakni “menyusun bersama-sama”. Dari arti kata diatas maka pengertian fotosisnteisi adalah proses penyusunan bahan organik (karbohidrat) dari H2O dan CO2 dengan bantuan energi cahaya yang terjadi pada tumbuhan yang mengandung klorofil atau zat hijau daun. Fotosintesis akan terjadi apabila tumbuhan itu mempunyai klorofil atau zat hijau daun. Kklorofil merupakan pigmen yang berfungsi menangkap energi matahari lalu mengkonversikannya menjadi energi kimia yang terkait dalam molekul karbohidrat.

Proses Fotosintesis

Secara umum reaksi fotosintesis sebagai berikut.

Sketsa Fotosintesis

Di samping menghasilkan karbohidrat, proses fotosintesis juga menghasilkan oksigen (O2) dan air (H2O). Komponen utama fotosintesis adalah klorofil (zat hijau daun) dan cahaya dalam hal ini cahaya matahari. Fungsi klorofil sebagai penyerap sinar matahari, klorofil terdapat dalam organel dalam tumbuhan yang disebut kloroplas.

Sel Kloroplas

Kloroplas terdapat di bagian mesofil di dalam daun. Kloroplas inilah tempat berlangsungnya fotosintesis pada tumbuhan. Kloroplas ditemukan pada semua bagian yang berwarna hijau dan buah yang belum matang. Daun merupakan tempat utama fotosintesis pada tumbuhan karbon dioksida (CO2) masuk ke dalam daun dan oksigen (O2) ke luar daun melalui mikroskopik yang disebut stomata. Dari mana air yang diperlukan untuk terjadinya proses fotosintesis? Air didapat dari dalam tanah yang diserap oleh akar tanaman dialirkan ke daun melalui pembuluh kayu. Sebaliknya daun mengirimkan karbohidrat hasil fotosintesis melalui pembuluh tapis ke akar dan bagian-bagian dari tumbuhan yang tidak berfotosintesis.

Fotosintesis terjadi di kloroplas. Prosesnya terjadi dua reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang, karena prosesnya harus membutuhkan cahaya matahari. Reaksi ini terjadi di ruang kosong antar sel pada kloroplas yang disebut membran tilakoid. Dalam reaksi ini klorofil akan menyerap cahaya matahari, energi cahaya matahari ini digunakan untuk memecah air (H2O) menjadi molekul oksigen (O2) dan hidrogen (H2). Reaksi ini disebut reaksi fotolisis. Reaksi gelap, karena prosesnya tidak tergantung cahaya, terjadi pada bagian stroma kloroplas. Proses reaksi gelap merupakan pengubahan karbon dioksida (CO2) menjadi glukosa. Reaksi gelap akan terjadi sesudah reaksi terang dilalui, dengan proses reaksi yang sangat kompleks. 

1. Faktor –faktor Penentu Laju Fotosintesis

1) Konsentrasi CO2 di udara

2) Intensitas cahaya, semakin baik laju fotosintesis bila tinggi intensitasnya

3) Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) bila kadar fotosintat (karbohidrat) berkurang maka laju fotosintesis akan naik sebaliknya kadar fotosintat bertambah laju fotosintesisi akan berkurang

4) Kadar air. Apabila kadar air menurun maka stoma akan menutup, dan menghambat masuknya CO2

5) Suhu optimum enzim untuk bekerja dalam proses fotosintesis

6) Tunas muda, laju fotosintesis akan lebih tinggi pada tumbuhan muda atau kecambah, hal ini tunas muda memerlukan banyak energi dan makanan.

2. Para Ilmuwan Fotosintesis

Banyak ilmuwan yang berjasa dalam melakukan eksperimen untuk membuktikan kebenaran peristiwa fotosintesis. Ilmuwan-ilmuwan tersebut antara lain Ingenhousz, Engelmann, Sachs, Hill, Blackman, Ruben, Benson, Calvin, Emerson, Rabinoitch.

a) Jan Ingenhousz (1730-1799)

Jan Ingenhousz merupakan orang yang pertama kali melakukan penelitian tentang fotosintesis. Ingenhousz memasukkan tumbuhan air Hydrilla verticillata ke dalam bejana yang diisi air. Bejana gelas itu ditutup dengan corong terbalik dan di atasnya diberi tabung reaksi yang diisi air hingga penuh. Bejana itu diletakkan di terik matahari. Tak lama kemudian muncul gelembung udara dari tumbuhan air tersebut. Gelembung udara tersebut menandakan adanya gas. Setelah diuji ternyata adalah oksigen. Ingenhousz menyimpulkan fotosintesis menghasilkan oksigen.

Percobaan Ingenhousz

Cahaya diyakini mempunyai pengaruh tak langsung melalui penurunan konsentrasi CO2 oleh fotosintesis. Namun baru-baru ini, sejumlah kajian memperlihatkan bahwa cahaya memiliki pengaruh kuat terhadap stomata, terlepas dari peranannya dalam fotosintesis. Diduga cahaya bekerja di sel mesofil, kemudian mengirim pesan kepada sel penjaga atau menerima cahaya terjadi di sel penjaga itu sendiri. Sharkey dan Rasche, menyimpulkan bahwa pada tingkat cahaya rendah, konsentrasi CO2 antar-sel dapat menjadi faktor pengendali yang utama. Pada tingkat cahaya tinggi, respons langsung terhadap cahaya dapat melebihi kebutuhan pemenuhan CO2 untuk fotosintesis, dan menyebabkan peningkatan konsentrasi CO2 antar sel. Naiknya konsentrasi CO2 antar sel dapat diamati saat cahaya ditingkatkan (karena stomata membuka) yang ternyata berlawanan sekali dengan yang diperkirakan jika stomata memberikan respon terhadap cahaya hanya melalui efek fotosintesis dari konsentrasi CO2.

b) Gustav Julius Von Sachs (1962)

Pada tahun 1962, Gustav Julius Von Sachs membuktikan bahwa pada fotosintesis terbentuk karbohidrat dan amilum. Adanya amilum dapat dibuktikan dengan pengujian yodium yang memberikan warna biru hitam. Amilum hanya terdapat pada bagian daun yang hijau dan terkena sinar. Amilum disusun di dalam kloroplas dan juga di dalam leukopas sebagai tempat untuk menyimpannya.

Penyusunan amilum memerlukan bahan berupa glukosa-l-pospat serta bantuan enzim berupa posporilase amilum. Beratus-ratus molekul glukosa-i-pospat dapat digandeng-gandengkan dengan pertolongan posporilase ini. Pada penggandengan ini terlepaslah molekul-molekul Pospat.

Percobaan Sach

Pada percobaaan Sachs, daun A sebagian tertutup x, terkena sinar sepanjang hari. Setelah daun A tersebut dipetik, kemudian direbus, direndam dalam alkohol untuk melarutkan klorofilnya dan setelah itu dicelupkan ke dalam larutan yodium. Bagian yang tertutup tampak putih (berarti tanpa amilum), sedang daerah sekitarnya berwarna biru hitam yang menunjukkan adanya amilum.

c. Transpirasi pada Tumbuhan

Transpirasi adalah proses hilangnya air dalam bentuk uap air dari jaringan hidup tanaman yang terletak di atas permukaan tanah melewati stomata, lubang kutikula, dan lentisel. Pengeluaran berupa uap H2O dan CO2 terjadi saat udara panas, pengeluarannya melalui stomata (mulut daun) dan lentisel (celah batang).

Semakin cepat laju transpirasi akan semakin cepat pula pengangkutan air dan zat hara terlarut, sebaliknya semakin lambat laju transpirasi akan semakin lambat pula pengangkutan air dan zat hara. Transpirasi pada tumbuhan sebagian besar melalui stomata sehingga jumlah dan bentuk stomata sangat mempengaruhi laju traspirasi. Tranpirasi juga terjadimelalui kutikula dan jaringan epidermis pada daun, batang, cabang, ranting, bunga, buah, dan akar dalam jumlah sedikit.

1) Macam-macam Transpirasi

a) Transpirasi Stomata

Stomata kebanyakan di bagian daun tumbuhan, letaknya di jaringan mesofil daun, diantara sel yang tidak tersusun rapat, sehingga terdapat ruang-ruang udara yang dikelilingi oleh dinding-dinding sel mesofil yang jenuh air. Air menguap dari dinding basah ini ke ruang antar sel, uap air kemudian berdifusi melalui stomata ke atmosfer di luar.

b) Transpirasi kutikula

Transpirasi kutikula adalah evaporasi (penguapan) air yang terjadi secara langsung melalui kutikula epidermis. Penguapan melalui kutikula kecil sekali apabila dibandingkan dengan transpirasi melalui stomata.

c) Transpirasi lentisel

Lentisel adalah suatu jaringan yang berada dekat kulit kayu dengan susunan sel yang lepas. Uap air yang tertranspirasi sedikit sekali, sama dengan kutikula.

2) Faktor yang Mempengaruhi Transpirasi Tumbuhan

Faktor yang berpengaruh pada kegiatan transpirasi tumbuhan berasal dari dalam maupun luar tumbuhan.

a. Faktor dalam, yaitu banyak sedikitnya stomata, besar kecilnya daun tumbuhan, berlapis lilin tidaknya permukaan daun, tebal tipisnya daun, banyak sedikitnya bulu dipermukaan daun, dan bentuk serta lokasi stomata.

b. Faktor luar, yaitu kuat tidaknya sinar matahari, anginnya, dan konsentrasi air di dalam tanah.

Letak Stomata Pada Daun

d. Respirasi pada Tumbuhan

Respirasi berasal dari bahasa Latin yaitu respirare artinya bernafas. Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa organik menjadi CO2, H2O, dan energi.

Secara umum reaksi kimia respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut.

C6H12O6 + O2 → 6CO2 + H2O + energi

Substrat respirasi adalah senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan yang secara relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan menjadi CO2 dan air. Substrat respirasi terdiri dari karbohidrat terutama jenis gula, fruktosa, dan sukrosa, pati, lipid, dan asam-asam organik serta protein. Bagian tumbuhan yang aktif melakukan respirasi yaitu tunas, kuncup bunga, biji yang berkecambah, ujung akar, dan ujung batang.

Bagian-bagian yang Berespirasi

1) Manfaat Respirasi bagi Tumbuhan

Dihasilkannya senyawa-senyawa sebagai “Building Block” yaitu senyawa-senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh. Senyawa-senyawa tersebut yaitu asam amino untuk pembentuk protein, nukleotida untuk asam nukleat, pra-zat karbon untuk pigmen porfirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak, karotenoid, dan lainnya.

2) Faktor yang Mempengaruhi Laju Respirasi

Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah ketersediaan subtrat, ketersediaan oksigen, suhu, tipe dan umur tumbuhan (Salisbury, 1995).

a. 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 sebaliknya apabila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.

b. 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 berespirasi jauh lebih rendah daripada oksigen yang tersedia di udara.

c. Suhu

Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan naik turunnya suhu. Peningkatan suhu sampai 400C atau lebih akan menurunkan respirasi, hal ini karena enzim mengalami denaturasi (rusaknya enzim) yang menyebabkan enzim tidak dapat lagi berikatan dengan subtratnya.

d. Tipe dan Umur Tumbuhan

Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme, 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.

Please wait 59 sec.

Next Page

Subscribe to receive free email updates: