By : Nurwansyah
Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim. Penguraian suatu senyawa dapat menghasilkan energi. Energi berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan kimia yang menyusun suatu persenyawaan. Semakin kompleks persenyawaan kimia itu, semakin banyak ikatan kimia yang menyusunnya dan akan semakin besar energi yang dilepaskan. Akan tetapi energi itu tidak dapat digunakan secara langsung oleh sel. Energi tersebut diubah terlebih dahulu menjadi persenyawaan ATP yang dapat digunakan oleh sel sebagai sumber energi terpakai. Contoh katabolisme adalah adalah proses pernapasan sel atau respirasi.
Menurut Loveless (1991), Salah satu syarat untuk mempertahankan hidup adalah penyediaan energi yang berkesinambungan. Energi ini diperoleh dengan cara menyerap energi kimia yang terbentuk dalam molekul organik yang disintesis oleh fotosintesis. Proses pelepasan energi yang menyediakan energi bagi keperluan sel itu dikenal dengan istilah proses respirasi. 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 (Anonim, 2009).
Berdasarkan peran oksigen, dikenal dua macam respirasi, yaitu respirasi aerob (Fotorespirasi) dan respirasi anaerob (fermentasi). Umumnya respirasi aerob mempunyai tahap-tahap reaksi, mulai dari awal sampai akhir berturut-turut ialah: glikolisis, pembentukan asetil coenzim A (Asetil CoA), siklus krebs dan sistem transport elektron (Soedirokoesoemo, 1993).
I. FOTORESPIRASI
Fotorespirasi merupakan bentuk lain dari respirasi pada tumbuhan. Fotorespirasi adalah proses perombakan karbohidrat dalam tubuh tumbuhan dengan pemanfaatan CO2 dan O2 dengan bantuan panas matahari untuk menghasilkan energi dengan rumus kimia C6H1206 - C02 + H20 + energi
Menurut Soedirokoesoemo (1993), faktor-faktor yang berpengaruh terhadap laju respirasi dapat dibedakan menjadi dua kategori yaitu:
1. Faktor dalam (faktor internal), terdiri atas:
a. Faktor protoplasmik
Laju respirasi sangat dipengaruhi oleh kuantitas dan kualitas dari protoplasma yang ada di dalam sel. Kuantitas dan kualitas protoplasma di dalam sel sangat bergantung kepada umur sel
b. Konsentrasi substrat respirasi tersedia
Laju respirasi sangat tergantung pada konsentrasi substrat respirasi yang tersedia. Semakin banyak substrat respirasi yang tersedia di dalam sel semakin cepat laju respirasinya.
2. Faktor luar (faktor eksternal), terdiri atas:
a. Temperatur
b. Cahaya
c. Konsentrasi oksigen di udara
d. Konsentrasi karbondioksida
e. Tersedianya air
f. Luka
g. Beberapa senyawa kimia
h. Perlakuan mekanik
Proses fotorespirasi hanya terjadi pada stroma dari kloroplas, dan didukung oleh peroksisom dan mitokondria. Secara biokimia, proses fotorespirasi merupakan cabang dari jalur glikolat. Enzim utama yang terlibat adalah enzim yang sama dalam proses reaksi gelap fotosintesis, Rubisco (ribulosa-bifosfat karboksilase-oksigenase). Rubisco memiliki dua sisi aktif yaitu sisi karboksilase yang aktif pada fotosintesis dan sisi oksigenase yang aktif pada fotorespirasi. Kedua proses yang terjadi pada stroma ini juga memerlukan substrat yang sama, ribulosa bifosfat (RuBP), dan juga dipengaruhi secara positif oleh konsentrasi ion Magnesium dan derajat keasaman (pH) sel. Perbedaan antara fotorespirasi dan respirasi gelap terletak pada tanggapannya terhadap O2. Dalam hal ini, respirasi gelap telah mencapai kejenuhan pada kadar O2 sebesar 2%. Sedangkan fotorespirasi kecepatannya akan terus meningkat sesuai dengan meningkatnya kadar O2 sampai mencapai kadar O2 atmosfir.
Berdasarkan proses terjadinya respirasi, tanaman dikelompokkan kedalam dua golongan yaitu tanaman C3 dan tanaman C4. Perbedaan fotorespirasi kedua golongan tanaman ini adalah :
| Tanaman C4 | Tanaman C3 |
| CO2 difiksasi oleh PEP yang dikatalisis oleh PEP karboksilase asam beratom c 4 yang disebut asam oksaloasetat | CO2 difiksasi oleh RuBP yang dikatalisis oleh enzim RubisCO membentuk atom c3 yang disebut asam 3-fosfoglisetat |
| Energi yang digunakan untuk mengikat CO2 sedikit | Energi yang digunakan untuk mengikat CO2 banyak |
| Fotorespirasi rendah | Fotorespirasi tinggi |
| Reaksi CO2 nya ada dua tingkat yaitu : - siklus asam dikarboksilasi - siklus celvin (reduksi fentosa fosfat) | Reaksi CO2 nya hanya satu tingkat raitu siklus celvin |
| Titik kompensasi CO2 7,1 - 10 ppm | Titik kompensasi CO2 50 - 150 ppm |
Pada tanaman golongan C3 fotorespirasi merupakan proses penghasil energi yang sangat dominan sedangkan pada tanaman C4 fotorespirasi sangat dihindari karena merupakan suatu proses yang membuang atau pemborosan energi. Walaupun demikian fotorespirasi tetap memiliki peran penting bagi pertumbuhan tanaman sebagai proses pendauran ulang CO2 dan NH3yang akan digunakan dalam fotosintesis.
Fungsi fotorespirasi bagi tanaman yaitu :
1. Penghasil energi alternatif bagi pertumbuhan tanaman
2. Penghasil asam amino (serin dan gliserin) meskipun masih diperdebatkan kebenarannya
3. Menyediakan Karbon dioksida (CO2) yang diperlukan untuk mengubah cahaya matahari atau gelombang cahaya matahari sehingga dapat digunakan dalam fotorespirasi. Dengan adanya CO2 maka akan terjadinya ikatan-ikatan dan penguraian zat-zat yang membantu dalam fotorespirasi untuk menghasilkan energi
4. Mengasimilasi CO2 dan NH3 sebelum digunakan pada proses fotosintesis
II. FERMENTASI
Fermentasi adalah proses penghasil energi utama dari berbagai mikroorganisme an-aeorob yang merupakan respirasi tanaman tanpa melibatkan oksigen. Mikroba yang membantu fermentasi Ada 3 golongan yaitu :
ü Golongan Bakteri : streptococcu thermophilus, lactobacillus lactis, homofermenters, heterofermenters
ü Golongan Kapang : aspergillus sp, rhizopus sp
ü Golongan Khamir : zygoaccharomycete
Reaksi keseluruhan fermentasi adalah: C6H12O6 (glukosa) 2CH3−CH2OH (etanol) + 2CO3 (karbohidrat) Ini berarti, satu molekul glukosa diubah menjadi dua molekul etanol dan dua molekul karbondioksida. Secara lebih rinci mengenai fermentasi yang berlangsung pada tumbuhan hidup dapat ditelusuri pada publikasi-publikasi yang berhubungan dengan tanggapan tanaman terhadap kondisi hipoksida atau anoksida, baik yang terjadi secara alami, misalnya karena penggenangan atau yang dirancang untuk penelitian dengan menggunakan gas nitrogen sebagai pengganti udara normal untuk menjamin ketersediaan oksigen (Lakitan, 2007).
Macam-macam hasil fermentasi yaitu :
1. Asam Laktat
Suatu proses fermentasi yang mengubah glukosa menjadi asam piruvat dengan bantuan enzim melalui proses glikolisis yang selanjutnya asam piruvat akan dihidroginase oleh NADH mejadi asam laktat. Adapun reaksinya yaitu :
C6H1206 – 2 C2H30C00H + ENZIM + 2 NADH2 -> 2 C2H50COOH + 2 NAD
2. Alkohol (Etanol)
Fermentasi yang merubah glukosa sederhana menjadi asam piruvat melalui glikolisis, kemudian asam piruvat mengalami dekarbeksilasi menjadi asetaldehit, selanjutnya asetaldehid dihidrogenase oleh karbon dioksida menjadi alkohol (etanol).
C6H1206 – 2 C2H30COOH – CH3CH0 + CO2 -> 2 C2H50H + 2 NADH2
3. Asam Cuka
Proses fermentasi gula dengan bantuan alkohol sebagai subtratnya maka dihasilkan asam cuka
C6H1206 + 2 C2H5OH -> 2 CH3C00H + H20
Referensi :
Diolah dari berbagai sumber
Tidak ada komentar:
Posting Komentar