Fotosintesis/Anabolisme

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi.Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolime adalah sintesis atau penyusunan. Salah satu peristiwa anabolisme adalah fotosintesis. Fotosintesis yang biasa kita kenal hanyalah sebatas proses:

6H2O + 6CO2 + cahaya C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Akan tetapi proses tersebut tidak sesederhana yang kita bayangkan. Banyak reaksi-reaksi biokimia lain yang terlibat di dalam fotosintesis yang akan dibahas pada artikel ini.

Ada dua tahap pada fotosintesis, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

Reaksi Terang

Reaksi terang ini terjadi di kloroplas dan tergantung pada cahaya untuk pembetukan energinya. Energi yang terbentuk berupa NADPH dan ATP.

Di dalam kloroplas, kita mengenal adanya thylakoids. Pada membran thylakoids inilah terdapat 4 protein kompleks yang berperan dalam reaksi photosystem I (PS I),photosystem II (PS II), cytochrome b6f complex, ATP synthase.

Untuk pembentukan NADPH, diawali dengan air (H2O) sebagai donor elektron akan melakukan reaksi pada PS II. PS II terjadi pada protein yang mengandung pigmen (seperti klorofil) dan melibatkan cahaya. Sehingga pada PS II terbentuk elektron berenergi tinggi yang akan mengalir menuju cytochrome b6f, kemudian elektron tersebut ditransfer pada PS I. Akhir dari transfer elektron pada PS I akan menghasilkan NADPH.

Disamping itu, untuk pembentukan ATP diperlukan kerjasama antara cytochrome b6fdan ATP synthase dan dinamakan photophosphorylation. Photophosphorylation yang reaksinya terdapat di chytpchrome b6f menggunakan energi elektron dari PS II untuk pompa proton dari stroma ke lumen. Gradien proton tersebut nantinya memproduksi ATP dengan menggunakan ATP synthase.

Selain elektron dari PS II, untuk pembentukan ATP lainnya melibatkan elektron dari PS I. Pembentukan ATP tersebut juga dapat berfungsi untuk mengatur produksi NADPH.

Sehingga bagan dari reaksi terang berikut yaitu:

H2O PS II cytochrome b6f PS I NADPH

Gradien proton cytochrome b6f ATP synthase ATP

Disamping itu pada reaksi terang ini juga dihasilkan oksigen (O2) yang terjadi pada PS II. Raksi lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

FOTOSINTESIS (ANABOLISME) DAN RESPIRASI (KATABOLISME) Perkembangan, Respirasi 10/21/2012

Fotosintesis/Anabolisme

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi.Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolime adalah sintesis atau penyusunan. Salah satu peristiwa anabolisme adalah fotosintesis. Fotosintesis yang biasa kita kenal hanyalah sebatas proses:

6H2O + 6CO2 + cahaya C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Akan tetapi proses tersebut tidak sesederhana yang kita bayangkan. Banyak reaksi-reaksi biokimia lain yang terlibat di dalam fotosintesis yang akan dibahas pada artikel ini.

Ada dua tahap pada fotosintesis, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

Reaksi Terang

Reaksi terang ini terjadi di kloroplas dan tergantung pada cahaya untuk pembetukan energinya. Energi yang terbentuk berupa NADPH dan ATP.

Di dalam kloroplas, kita mengenal adanya thylakoids. Pada membran thylakoids inilah terdapat 4 protein kompleks yang berperan dalam reaksi photosystem I (PS I),photosystem II (PS II), cytochrome b6f complex, ATP synthase.

Untuk pembentukan NADPH, diawali dengan air (H2O) sebagai donor elektron akan melakukan reaksi pada PS II. PS II terjadi pada protein yang mengandung pigmen (seperti klorofil) dan melibatkan cahaya. Sehingga pada PS II terbentuk elektron berenergi tinggi yang akan mengalir menuju cytochrome b6f, kemudian elektron tersebut ditransfer pada PS I. Akhir dari transfer elektron pada PS I akan menghasilkan NADPH.

Disamping itu, untuk pembentukan ATP diperlukan kerjasama antara cytochrome b6fdan ATP synthase dan dinamakan photophosphorylation. Photophosphorylation yang reaksinya terdapat di chytpchrome b6f menggunakan energi elektron dari PS II untuk pompa proton dari stroma ke lumen. Gradien proton tersebut nantinya memproduksi ATP dengan menggunakan ATP synthase.

Selain elektron dari PS II, untuk pembentukan ATP lainnya melibatkan elektron dari PS I. Pembentukan ATP tersebut juga dapat berfungsi untuk mengatur produksi NADPH.

Sehingga bagan dari reaksi terang berikut yaitu:

H2O PS II cytochrome b6f PS I NADPH

Gradien proton cytochrome b6f ATP synthase ATP

Disamping itu pada reaksi terang ini juga dihasilkan oksigen (O2) yang terjadi pada PS II. Raksi lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Reaksi gelap

Reaksi gelap terjadi di stroma kloroplas dan reaksi ini tidak memerlukan cahaya. Kemudian energi-energi yang berupa NADPH dan ATP digunakan untuk mengubah karbondioksida (CO2) menjadi gula atau sukrosa melalui mekanisme Siklus Calvin atau fiksasi karbon. Dengan menggunakan NADPH dan ATP pada Siklus Calvin, CO2 akan memproduksi triose phosphate (triose-P). Triose-P tersebut sebagian besar akan dikeluarkan dari kloroplas menuju sitosol untuk memproduksi sukrosa.

Sebagian dari triose-P, akan dibentuk karbohidrat dan disimpan dalam kloroplas. Apabila dibutuhkan sukrosa, maka karbohidrat akan dipecah menjadi triose-p dan keluar dari kloroplas menuju sitosol untuk membentuk sukrosa. Sukrosa itulah yang nantinya akan ditransfer pada organ-organ tanaman yang sedang bermetabolisme sebagai energi. Sedangkan karbohidrat yang tidak dikonversi menjadi sukrosa, akan tetap tersimpan dalam kloroplas.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa hasil dari fotosintesis berupa oksigen (terjadi padareaksi terang) dan sukrosa (terjadi pada reaksi gelap)

Respirasi/KatabolismeKatabolisme adalah reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim. Penguraian suatu senyawa dapat menghasilkan energi. Energi kimia yang terdapat dalam senyawa tidak dapat digunakan secara langsung oleh sel. Energi akan diubah terlebih dahulu menjadi adenosin trifosfat (ATP) yang dapat digunakan oleh sel sebagai sumber energi terpakai. Energi itu digunakan untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, reproduksi, dan merespons rangsangan.

Contoh katabolisme adalah proses pernafasan sel atau respirasi. Respirasi adalah proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi. Respirasi dilakukan oleh semua sel penyusun makhluk hidup, baik sel-sel tumbuhan, bakteri, protista, cendawan, maupun sel hewan dan manusia. Respirasi dilakukan baik siang maupun malam. Ditinjau dari bentuknya respirasi terbagi dua macam, yaitu respirasi eksternal (luar) dan internal (dalam). Respirasi eksternal meliputi proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida dan uap air antara makhluk hidup dengan lingkungannya, misalnya pada tumbuhan, hewan, dan manusia. Respirasi internal disebut juga pernafasan seluler karena pernafasan ini terjadi di dalam sel, yaitu di dalam sitoplasma dan mitokondria.

Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, respirasi internal dibagi menjadi respirasi aerobik (memerlukan oksigen) dan respirasi anaerobik (tidak membutuhkan oksigen). makhluk hidup, baik sel-sel tumbuhan, bakteri, protista, cendawan, maupun sel hewan dan manusia. Respirasi dilakukan baik siang maupun malam. Ditinjau dari bentuknya respirasi terbagi dua macam, yaitu respirasi eksternal (luar) dan internal (dalam). Respirasi eksternal meliputi proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida dan uap air antara makhluk hidup dengan lingkungannya, misalnya pada tumbuhan, hewan, dan manusia. Respirasi internal disebut juga pernafasan seluler karena pernafasan ini terjadi di dalam sel, yaitu di dalam sitoplasma dan mitokondria.

Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, respirasi internal dibagi menjadi respirasi aerobik (memerlukan oksigen) dan respirasi anaerobik (tidak membutuhkan oksigen).

Respirasi AerobRespirasi aerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang mengubah glukosa secara sempurna menjadi CO2, H2O, dan menghasilkan energi sebesar 38 ATP. Pada pernapasan ini, pembebasan energi menggunakan oksigen bebas dari udara. Pada tumbuhan, oksigen yang dibutuhkan diperoleh dari udara melalui mulut daun dan lentisel. Zat organik terutama karbohidrat dipecahkan. Dalam respirasi aerob, glukosa dioksidasi oleh oksigen, dan reaksi kimianya dapat digambarkan sebagai berikut:

matahariC6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 -> 6 CO2 + 12 H2O + 675 kalklorofil

Dalam kenyataan, reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan reaksi yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi itu dapat dibedakan menjadi tiga tahapan, yaitu: glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron (lihat Gambar)

Gambar. Respirasi aerob

GlikolisisGlikolisis adalah serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa (terdiri dari 6 atom C) menjadi asam piruvat (terdiri dari 3 atom C). Reaksi ini melepaskan energi untuk menghasilkan ATP dan NADH2. Glikolisis terjadi di sitoplasma dan tidak memerlukan oksigen. Reaksinya adalah sebagai berikut:

C6H12O6 -> 2 asam piruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2H+

Asam piruvat yang dihasilkan akan memasuki mitokondria untuk melakukan siklus Krebs. Namun sebelum memasuki siklus Krebs, asam piruvat (3C) ini diubah terlebih dahulu menjadi asetil koA (2C) di dalam matriks mitokondria melalui proses dekarboksilasi oksidatif. Senyawa selain glukosa, misalnya fruktosa, manosa, galaktosa, dan lemak dapat pula mengalami metabolisme melalui jalur glikolisis dengan bantuan enzim-enzim tertentu.

Siklus KrebsSiklus Krebs merupakan serangkaian reaksi metabolisme yang mengubah asetil koA yang direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C) menjadi asam sitrat (6C). Selanjutnya asam oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya akan membentuk oksaloasetat lagi.

Pada siklus Krebs dihasilkan energi dalam bentuk ATP dan molekul pembawa hidrogen, yaitu : NADH dan FADH2. Hidrogen yang terdapat dalam NADH dan FADH2 tersebut akan dibawa ke sistem transpor elektron. Seluruh tahapan reaksi dalam siklus Krebs terjadi di dalam mitokondria. Dalam siklus ini, asetil koA dioksidasi secara sempurna menjadi CO2

Transpor ElektronTranspor elektron adalah serangkaian reaksi pemindahan elektron melalui proses reaksi redoks (reduksi-oksidasi). Hidrogen yang terdapat pada molekul NADH serta FADH2 ditranspor dalam serangkaian reaksi redoks yang melibatkan enzim, sitokrom, quinon, pirodoksin, dan flavoprotein. Pada akhir transport elektron, oksigen akan mengoksidasi elektron dan ion H menghasilkan air (H20). Transport elektron terjadi pada membran dalam mitokondria.

Respirasi anaerobPernahkah kalian membuat atau melihat cara membuat tape ? Tape dibuat dari singkong yang dikukus lalu ditaburi dengan ragi. Jika setelah diberi ragi singkong tersebut dibiarkan dalam udara terbuka maka kalian tidak mendapatkan tape yang diinginkan, mengapa demikian ?Pembuatan tape merupakan salah satu contoh proses fermentasi yang menghasilkan alkohol. Fermentasi alkohol merupakan proses respirasi anaerob, yang tidak memerlukan oksigen. Oleh karena itu jika membuat tape, singkong yang telah ditaburi dengan ragi tersebut disimpan dalam ruang tertutup yang tidak atau sedikit mengandung udara. Misalnya setelah singkong beragi tersebut ditaruh dalam panci, kemudian panci tersebut dibungkus rapat dengan kain agar kondisinya menjadi anaerob.

Respirasi anaerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa secara tidak sempurna karena kekurangan oksigen. Pada manusia, respirasi anaerob menghasilkan asam laktat sehingga menyebabkan rasa lelah, sedangkan pada tumbuhan, ragi, reaksi ini menghasilkan CO2 dan alkohol. Respirasi anaerob hanya menghasilkan sedikit energi, yaitu 2 ATP.

Respirasi anaerob, disebut fermentasi atau peragian. Pada umumnya respirasi ini terjadi pada tumbuhan, fungi dan bakteri. Proses fermentasi sering disebut sesuai dengan hasil akhir yang terbentuk. Misalnya: fermentasi alkohol bila hasil akhir fermentasiberupa alkohol. Menurut hasil samping yang terbentuk, maka fermentasi dibedakan atas:

a. fermentasi alkohol pada ragi (khamir) dan bakteri anaerobik.b. fermentasi asam laktat pada umumnya di sel otot.c. fermentasi asam sitrat pada bakteri heterotrof.

Bahan baku respirasi anaerobik pada peragian adalah glukosa, disamping itu juga terdapat fruktosa, galaktosa, dan manosa. Hasil akhirnya adalah alkohol, karbon dioksida, dan energi. Alkohol bersifat racun bagi sel-sel ragi. Sel-sel ragi hanya tahan terhadap alkohol pada kadar 9-18%. Lebih tinggi dari kadar tersebut, proses alkoholisasi (pembuatan alkohol) terhenti. Hal tersebut merupakan suatu kendala pada industri pembuatan alkohol.

Oleh karena glukosa tidak terurai lengkap menjadi air dan karbon dioksida, maka energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingk an respirasi aerobik. Pada respirasi aerobik dihasilkan 675kal, sedangkan pada respirasi anaerobik hanya dihasilkan 21 kal. seperti reaksi dibawah ini:

C6H12O6 > 2 C2H5OH + 2 CO2 + 21 kal

Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwa oksigen tidak diperlukan. Bahkan, bakteri anaerobik seperti Clostridium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan dengan udara bebas. Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka dalam atau tertutup sehingga memberi kemungkinan bakteri Clostridium tersebut tumbuh subur karena dalam lingkungan anaerob.Manfaat Adenosin Trifosfat (ATP)Substansi kimia yang berfungsi sebagai mata uang energi dalam sel adalah adenosin trifosfat (ATF). ATP disebut sebagai mata uang karena dapat menghabiskan untuk membuat reaksi kimia terjadi. Semakin banyak energi yang diperlukan untuk reaksi kimia, semakin banyak molekul ATP harus dikeluarkan.Hampir semua bentuk kehidupan menggunakan ATP, molekul hampir universal transfer energi. Energi yang dilepaskan selama reaksi katabolik disimpan dalam molekul ATP. Selain itu, energi yang terperangkap dalam reaksi anabolik (seperti fotosintesis) yang terjebak dalam molekul ATP.

Manfaat Adenosin Trifosfat (ATP)Sebuah molekul ATP terdiri dari tiga bagian. Satu bagian adalah sebuah cincin ganda karbon dan nitrogen atom disebut adenin. Menempel pada molekul adenin adalah karbohidrat lima karbon kecil yang disebut ribosa. Menempel pada molekul ribosa tiga unit fosfat diikat bersama oleh ikatan kovalen.Ikatan kovalen yang menyatukan unit fosfat di ATP adalah obligasi energi tinggi. Ketika molekul ATP dipecah oleh enzim, yang (terminal) Unit fosfat ketiga dirilis sebagai gugus fosfat, yang merupakan ion. Ketika ini terjadi, sekitar 7,3 kilokalori energi dilepaskan. (Kilokalori sama dengan 1.000 kalori.) Energi ini dibuat tersedia untuk melakukan pekerjaan sel.The adenosin enzim triphosphatase menyelesaikan pemecahan molekul ATP. Produk pemecahan ATP adenosine diphosphate (ADP) dan ion fosfat. Adenosin difosfat dan ion phosphate dapat dilarutkan untuk membentuk ATP, banyak seperti baterai dapat diisi ulang. Untuk mencapai hal ini, energi sintesis harus tersedia. Energi ini dapat dibuat tersedia dalam sel melalui dua proses yang sangat penting: fotosintesis dan respirasi selular.ATP diperlukan untuk kontraksi otot rangka dan jantung. Jantung harus berkontraksi untuk memompa darah ke bagian-bagian tubuh yang berbeda. Otot rangka juga harus mengerut agar kita untuk melakukan aktivitas fisik yang berbeda seperti mengangkat benda. Kegiatan ini memerlukan sejumlah besar ATP.bioluminesensiATP bereaksi dengan molekul besar karbon-nitrogen (sebuah luciferin) untuk menghasilkan foton dalam kisaran terlihat dari panjang gelombang. Ini menggunakan ATP agak jarang terjadi di darat, tetapi umum di organisme laut, terutama di dalam.Produksi panasATP umumnya digunakan untuk keperluan termoregulasi dan kegunaan lain dari suhu tinggi. Hal ini terjadi untuk tujuan yang berguna hanya dalam beberapa kelompok organisme. Otot rangka dan jaringan pemanas khusus mengubah energi kimia ikatan menjadi panas.Sebagai konsekuensi dari pengeluaran energi sel untuk mendukung kegiatan yang berbeda, sejumlah besar ATP yang diproduksi. Molekul ADP energi berkurang memasuki mitokondria untuk pengisian dan kemudian siklus kembali ke dalam sitosol sebagai molekul ATP kaya energi setelah berpartisipasi fosforilasi oksidatif. Sebuah molekul tunggal ADP / ATP dapat mentransfer bolak-balik antara mitokondria dan sitosol untuk ini pengisian ribuan siklus / pengeluaran kali per hari.Tuntutan tinggi untuk menyediakan ATP glikolisis saja pemasok yang tidak memadai serta tidak efektif daya untuk kebanyakan sel. Jika bukan untuk mitokondria, yang berisi mesin metabolik untuk fosforilasi oksidatif, kemampuan energi sel akan sangat terbatas. Namun, glikolisis tidak menyediakan setidaknya beberapa ATP dalam kondisi anaerobik.Struktur Fungsi Adenosin Trifosfat (ATP)- Adenosin Trifosfat (ATP) merupakan senyawa kimia berenergi tinggi, tersusun dari ikatan adenin purin terikat pada gula yang mengandung 5 atom C, yaitu ribose dan tiga gugus fosfat. Meskipun digolongkan sebagai molekul berenergi tinggi, ikatan kimianya labil dan mudah melepaskan gugus fosfatnya. Setiap melepaskan fosfatnya, akan dibebaskan energi yang langsung dapat digunakan oleh sel. Oleh karena itu, katabolisme disebut juga disimilasi atau bioenergi atau reaksi eksergonik. Di dalam katabolisme sel organisme, terjadi proses oksidasi atau reduksi senyawa (biooksidasi).Pada saat sel membutuhkan energi, ATP dapat segera dipecah melalui reaksi hidrolisis (reaksi dengan air) dan terbentuk energi yang sifatnya mobil sehingga dapat diangkut dan digunakan oleh seluruh bagian sel tersebut.Dalam banyak reaksi tubuh, perpindahan energi dilakukan bersamaan dengan dilepaskan atau dibentuknya senyawa dengan ikatan fosfat. Sumber energi utama yang mengandung senyawa fosfat adalah ATP (Adenosin trifosfat) yang memiliki 3 gugus fosfat. Senyawa ini menjadi sumber energi langsung yang dibutuhkan oleh tubuh dalam melakukan usaha (aktivitas) karena pelepasan satu gugus fosfat akan menghasilkan energi yang besar. Pada kondisi laboratorium, satu mol ATP menghasilkan energi sebesar 7,3 kkal. ATP terdiri atas gugus adenin yang mengandung gugus nitrogen, ribosa, menghasilkan 5 molekul karbon gula, serta 3 molekul fosfat. Peristiwa perubahan ATP menjadi ADP merupakan reaksi yang dapat balik, reaksinya sebagai berikut.ATP ADP + 7,3 kalori/molUntuk menghasilkan energi, ATP mengalami fosforilasi yang dibantu oleh enzim fosforilase menjadi ADP (Adenosin difosfat). Makhluk hidup yang beraktivitas, menggunakan ATP terus-menerus. Akan tetapi, ATP tidak habis karena merupakan sumber daya yang dapat diperbarui dengan menambahkan satu gugus fosfat pada ADP. Hal ini dapat dilakukan melalui respirasi sel pada hewan. Pada tumbuhan digunakan energi cahaya untuk membentuk ATP kembali. Dalam proses transfer energi, terdapat beberapa jenis molekul energi lainnya yang berperan sebagai molekul penyimpan energi, yakni NADH2, FADH, dan ATP. Semua molekul tersebut memiliki kesetaraan dengan produksi ATP. NADH setara dengan 3 ATP dan FADH setara dengan 2 ATP.Karena fungsi ATP sebagai penyimpan energi yang sewaktu-waktu siap digunakan dan bersifat universal (reaksi bolak balik), maka disebut sebagai universal energy carrier. Sel dalam menggunakan energi ATP tersebut sangat efektif karena hanya berlangsung satu sistem yaitu dengan hanya mengambil energi dari sumber ATPEnergi matahari merupakan sumber mula energi dalam sel hidup. Aliran energi yang dimulai dari sinar matahari ditangkap sel yang berfotosintesis, lalu diubah menjadi energi kimia (ATP dan NADPH), yang selanjutnya dipakai oleh sel heterotrop untuk melangsungkan segala macam kegiatan didalam sel seperti proses kontraksi, proses pengangkutan, dan proses biosintesis, dan akhirnya didegradasi menjadi bentuk energi yang tak terpakai lagi, seperti panas yang dilepaskan alam ke lingkungannya.Pengertian ATPAdenosin-5-trifosfat (ATP) adalah multifungsi nukleotida yang memainkan peran penting dalam biologi sel sebagai koenzim, yaitu molekul unit mata uang intraselular energi transfer. Ini adalah sumber energi yang dihasilkan selama fotosintesis dan respirasi sel dan dikonsumsi oleh banyak enzim dan berbagai proses selular, termasuk reaksi biosintetik, motilitas, dan pembelahan sel. ATP terdiri dari adenosin difosfat (ADP) atau adenosin monofosfat (AMP ) dan penggunaannya dalam metabolisme mengubahnya kembali ke prekursor ini in ATP each day. Oleh karena itu ATP didaur ulang terus-menerus dalam organisme, dengan membalik tubuh manusia beratnya sendiri dalam ATP setiap hari. ATP digunakan sebagai substrat dalam transduksi sinyal jalur oleh kinase yang memfosforilasi protein dan lipid, maupun oleh adenilat siklase, yang menggunakan ATP untuk menghasilkan pembawa pesan kedua molekul siklik AMP. Rasio antara ATP dan AMP digunakan sebagai cara untuk sel merasakan betapa besar energi yang tersedia dan mengontrol jalur-jalur metabolisme yang menghasilkan dan mengkonsumsi ATP. Terlepas dari peran dalam metabolisme energi dan sinyal, ATP juga dimasukkan ke dalam asam nukleat oleh polimerase dalam proses replikasi DNA dan transkripsi.Struktur molekul ini terdiri dari purin basa (adenin) terikat pada 1 karbon atom dari sebuah. Ini adalah penambahan dan penghapusan gugus fosfat ini yang mengkonversi antar ATP, ADP dan AMP. . Ketika ATP digunakan dalam sintesis DNA, maka gula ribosa pertama dikonversi menjadi deoksiribosa oleh ribonukleotida reduktase.Sifat fisik dan kimiaATP terdiri dari adenosin terdiri dari adenin cincin dan ribosa gula dan tiga fosfat kelompok (trifosfat). Kelompok yang phosphoryl, dimulai dengan kelompok paling dekat dengan ribosa, yang disebut sebagai alpha (), beta (), dan gamma () fosfat. ATP sangat larut dalam air dan sangat stabil dalam larutan pH antara 6,8-7,4, tetapi cepat dihidrolisis pada pH yang ekstrim. Akibatnya, ATP paling baik disimpan sebagai garam anhidrat. ATP adalah molekul yang tidak stabil di unbuffered air, yang hydrolyses untuk ADP dan fosfat. Hal ini karena kekuatan ikatan antara residu fosfat dalam ATP kurang dari kekuatan dari hidrasi ikatan antara produk-produknya (ADP + fosfat), dan air. Jadi, jika ATP dan ADP berada dalam kesetimbangan kimia dalam air, hampir semua ATP pada akhirnya akan dikonversi ke ADP. Sebuah sistem yang jauh dari kesetimbangan mengandung energi bebas Gibbs, dan mampu melakukan pekerjaan. Sel hidup menjaga rasio ATP menjadi ADP pada suatu titik sepuluh lipat dari kesetimbangan, dengan konsentrasi ATP ribuan kali lipat lebih tinggi daripada konsentrasi ADP. Perpindahan dari kesetimbangan berarti bahwa hidrolisis ATP dalam sel melepaskan energi dalam jumlah besar.1. Daur Energi di dalam SelMolekul kimia organik yang kompleks, seperti glukosa, mempunyai energi potensial yang besar karena keteraturan strukturnya. Ketidakteraturannya ataupun entropinya relatif rendah. Bila glukosa dioksidasi oleh oksigen dihasilkan 6 molekul CO2 dan 6 H2O, serta energi yang dilepaskan dalam bentuk panas dan atom karbonnya mengalami ketidakteraturan. Dalam hal ini atom karbon tersebut terpisah-pisah dalam bentuk CO2 sehingga menghasilkan bertambahnya posisi yang berbeda dari molekul yang satu terhadap yang lainnya. Hal ini menyebabkan naiknya entropi dan turunnya energi bebas.Dalam sistem biologi, khususnya dalam sel hidup, panas yang dihasilkan oleh proses oksidasi tersebut tidak dapat dipakai sebagai sumber energi. Proses pembakaran dalam sistem biologi berlangsung tanpa nyala atau pada suhu yang rendah. Energi bebas yang terkandung di dalam molekul organik diubah dan disimpan dalam nentuk energi kimia, yaitu dalam struktur ikatan kovalen dari gugus fosfat dalam molekul adenosin triphosfat (ATP), yang terbentuk dengan perantaraan enzim dari adenosin diphosfat (ADP) dan senyawa phosfat anorganik (Pi). Reaksi ini merupakan reaksi perpindahan gugus phosfat yang secara kimia dikaitkan dengan tahap reaksi oksidasi khas yang berlangsung dalam katabolisme. ATP yang terbentuk kemudian diangkut ke setiap bagian dalam sel yang memerlukan energi. Dalam hal ini ATP berperan sebagai alat pangankut energi bebas. Sebagian dari energi kimia yang terkandung dalam ATP itu dipindahkan bersama dengan gugus phosfat ujungnya, ke molekul penerima energi lain yang khas, sehingga molekul ini menjadi senyawa berenergi kimia dan dapat berperan sebagai sumber energi untuk proses biokimia yang lainnya.Proses pengangkutan energi kimia lainnya di dalam sel berlangsung dengan proses pengangkutan elektron dengan perantaraan enzim, dari reaksi penghasil energi (kabolisme) ke reaksi pemakai energi (anabolisme) melalui suatu senyawa koenzim pembawa elektron. Nikotinamida adenin dinukleotida (NAD) dan nikotinamida adenin dinukleotida phosfat (NADP) adalah dua koenzim terpenting yang berperan sebagai molekul pengankut elektron berenergi tinggi dari reaksi katabolisme ke reaksi anabolisme yang membutuhkan elektron.2. Daur ATPPeranan ATP sebagai sumber energi untuk metabolisme di dalam sel berlangsung dengan suatu mekanisme mendaur. ATP berperan sebagai alat angkut energi kimia dalam reaksi katabolisme keberbagai proses reaksi dalam sel ayng membutuhkan energi seperti proses biosintesis, proses pengangkutan proses kontraksi otot, proses pengaliran listrik dalam sistem syaraf, dan proses pemancaran sinar (bioluminesensi) yang terjadi pada organisme tertentu, seperti kunang-kunang.ATP terbentuk dari ADP dan Pi dengan suatu reaksi phosforilasi yang dirangkaikan dengan proses oksidasi molekul penghasil energi. Selanjutnay ATP yang terbentuk ini dialirkan ke proses reaksi yang membutuhkan energi dan dihidrolisis menjadi ADP dan phosfat anorganik (Pi). Demikian seterusnya sehingga terjadilah suatu mekanisme daur ATP-ADP secara continue dan berkeseimbangan.Dalam hal ini gugus phosfat ujung pada molekul ATP secara kontinu dipindahkan ke molekul penerima gugus phosfat dan secara kontinu pula diganti oleh gugus phosfat lainnya selama katabolisme.3. Proses pemindahan gugus phosfat dengan perantara enzimPada umumnya, senyawa phosfat di dalam sel dapat dibagi menjadi dua golongan senyawa berenergi, senyawa phosfat berenergi tinggi dan senyawa phosfat berenergi rendah. Hal ini tergantung dari besarnya harga negatif nya yang dibandingkan dengan ATP. Senyawa phosfat berenergi tinggi seperti gliseroil phosfat dan fosfoenolpiruvat (senyawa antara dari glikolisis), mempunyai dihidrolisis lebih negatip daripada ATP. Sedangkan senyawa phosfat berenergi rendah seperti glukosa 1-phosfat dan fruktosa 1-phosfat, mempunyai hidrolisis kurang negatif dari pada ATP.Di samping itu ada satu golongan lainnya yang termasuk senyawa berenergi tinggi dan berperan sebagai cadangan energi kimia dalam sel otot, yaitu fosfokreatin dan fosfoarginin. Kedua senyawa phosfat berenergi tinggi ini terbentuk langsung dengan perantara enzim dari ATP bila kosentrasi ATP di dalam sel cukup besar (berlebih). Dalam hal ini meskipun hidrolisis fosfokreatin dan fosfoarginin lebih negatif dari pada ATP reaksi berlangsung ke kanan karena terdapatnya konsentrasi ATP yang berlebih di dalam sel. Reaksi akan berlangsung ke kiri bila proses metabolisme dalam sel memerlukan ATP.

Di dalam metabolisme energi, gugus fosfat dipindahkan dari senyawa fosfat berenergi tinggi ke ADP, membentuk ATP selanjutnya ATP memindahkan gugus phosfatnya ke senyawa panerima phosfat, membentuk ADP dan senyawa phosfat berenergi rendah. Dalam hal ini sistem ADP-ATP berperan sebagai penghubung utama antara senyawa phosfat berenergi tinggi dan senyawa phosfat berenergi rendah. Pemindahan gugus phosfat dari 3-fosfogliseroil fosfat ke ADP dikatalis oleh enzim 3-fosfogliserat kinase. Telah diketahui perubahan energi bebas baku () untuk reaksi ini adalah -4,5 kkal.mol-1. Dalam proses ini terjadi perpindahan energi kimia dari 3-fosfogliseroil fosfat ke ADP, yang disimpan dalam bentuk ATP. Karena hidrolisis 3-fosfogliseroil fosfat adalah -11, 8 kkal.mol-1, jumlah energi untuk memindahkan gugus phosfat ke ADP adalah (-4,5/-11,8)X100%=38%. Sedangkan sisanya, 100-38= 62%, disimpan dalam bentuk ATP.

Hal yang serupa terjadi pada pemindahan gugus fosfat dari fosfoenolpiruvat ke ADP, yang dikatalisis oleh piruvat kinase. Reaksi yang terdiri dari dua tahap ini mempunyai = -7,5 kkal mol -1. Dengan cara perhitungan diatas, jumlah energi bebas baku yang disimpandalam bentuk ATP dan yang dipakai untuk proses pemindahan gugus fosfat dalam reaksi, dapat ditentukan.

Dalam peranannya sebagai pembawa energi, ATP dapat memindahkan gugus fosfat ujungnya denhan perantaraan enzim keberbagai molekul penerima fosfat, seperti glukosa (dikatalisis oleh glukokinase) dan gliserol (dikatalisis gliserol kinase).

Kedua reaksi ini mempunyai harga negatif sehingga reaksi berlangsung kekanan.

Keadaan sebenarnya yang terjadi di dalam sel adalah bahwa konsentrasi senyawa pereaksi dan hasil reaksi seringkali tidak sama dengan 1 M. Jadi perubahan energi bebasnya tidak menunjukkan harga baku. Dalam hal ini berlangsungnya suatu reaksi keseimbangan ke kiri atau ke kanan tidak ditentukan oleh harga negatif , tetapi tergantung dari besarnya konsentrasi senyawa tersebut.

Respirasi berasal dari kata latin yaitu respirare yang berarti bernafas.Reaksi respirasi merupakan reaksi katabolisme yang memecah molekul-molekul gula menjadi molekul anorganik berupa CO2 dan H2O (Salisbury, 1995).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.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 sudah diketahui sejak abad XVIII : 1772 J.Priestley : Tumbuhan dapat memurnikan udara kotorkotor Lavoisier : RespirasiO2CO2+ H2O Ingenhousz : Tumbuhan dan hewan terjadi pertukaranO2danCO2dengan atmosfir.Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:C6H12O6 + O2 6CO2 + H2O + energiReaksi 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.Substrat Respirasi: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.Substrat respirasi terdiri dari: Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Beberapa jenis gula seperti Glukosa, fruktosa dan sukrosa Pati Lipid Asam-asam Organik Protein (digunakan dalam keadaan dan spesies tertentu)Bagian tumbuhan yang aktif melakukan respirasi yaitu bagian yang sedang tumbuh seperti: Kuncup bunga Tunas Biji yang berkecambah Ujung batang Ujung akarPenggolongan RespirasiRespirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.1. Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 dari udara.Prosesnya meliputi : Absorbsi oksigen, Memecah senyawa organik, misal glukosa (KH) menjadi senyawa yang lebih sederhana (CO2 & H2O), Membebaskan energy. Sebagian energi dipakai untuk proses kehidupan,sebagian hilang sebagai panas. Membebaskan CO2 dan H2OPada sel yang masih hidup respirasi terjadi pada sitoplasma & mitokondria.1. Respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2. Respirasi anaerob sering disebut juga dengan nama fermentasi. Respirasi anaerob biasanya terdapat pada tanaman tinggi hanya terjadi jika persediaan O2 bebas di bawah minimum., pada biji-bijian yang tampak kering (jagung, padi, biji bunga matahari), buah-buahan yang berdaging seperti buah apel & peer dapat bertahan berbulan-bulan di dalam penyimpanan, dimana hanya terdapat H & N saja, buah terus menghasilkan CO2. Hasil respirasi anaerob pd tanaman tingkat tinggi adalah asam sitrat, asam malat, asam oksalat, asam lartarat, asam susu.Kurangnya O2 atau kelebihan CO2 tampak pada kegiatan respirasi biji- bijian, akar & batang yang terpendam dalam tanah. Jika kadar CO2 naik sampai 10 % & kadar O2 turun sampai 0 % maka respirasi terhenti.Kuosien Respirasi (KR)Kuosien Respirasi (KR) : angka perbandingan antara volume CO2 yang dibebaskan dengan volume O2 yang diabsorpsi secara simultan oleh jaringan dalamperiode waktu tertentu pada suhu & tekanan tertentu.KR = Vol CO2 : Vol O2KR : Glukosa = 1, Lemak = 0,7, Protein = 0,7 < KR < 1Titik kompensasi : titik yang menunjukkan kecepatan Fotosintesis yang dilakukan tumbuhan sama dengan kecepatan respirasinyaContoh Perhitungan Nilai Kuosien Respirasi(KR):1. Gula : C6H12O6 + 6O2 6CO2 +H2O, KR = 6 mol CO2 = 1.06 mol O22. Asam lemak (asam palmitat): C16H32O2 + 11O2 C12H22O11 + 4CO2 + 5H2OKR = 4 mol CO2 = 0.36, 11 mol O2KR memberi petunjuk tentang jenis substrat yang dioksidasikan & jenis metabolisme yang sedang berlangsung.KR > 1 : sel kekurangan O2, repirasi aerob dibantu respirasi anaerob agar menambah energyKR < 1 : sebagian / semua CO2 yang dihasilkan dalam respirasi digunakan langsung oleh organisme ybs, misal untuk fotosintesis.Manfaat Respirasi Bagi TumbuhanRespirasi 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.Faktor- faktor yang mempengaruhi laju respirasiFaktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah suhu, kelembaban, ketersediaan jumlah dan jenis subsrat, ketersediaan O2 (Salisbury, 1995)Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:1. Ketersediaan substratTersedianya 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.1. Ketersediaan OksigenKetersediaan 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.1. SuhuPengaruh 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.1. Tipe dan umur tumbuhanMasing-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 RespirasiProses 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. 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.Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :1. 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.Peristiwa perubahan :Glukosa berubah menjadi Glukosa 6 fosfat berubah menjadi Fruktosa 1,6 difosfat berubah menjadi 3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Asam piravat.Jadi 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, Fosfoheksokinase, Fosfofruktokinase, Aldolase, triosa fosfat isomerase, triosa fosfat dehidrogenase, fosfogliseril kinase, fosfoglisero mutase, Enolase, dan piruvat kinase.Manfaat glikolisis:1. Mereduksi 2 molekul NAD+ menjadi NADH untuk setiap molekul heksosa yang dirombak.2. Setiap molekul heksosa yang dirombak akan dihasilkan 2 molekul ATP, jika substratnya berupa glukosa- P-, glukosa 6-P, atau fruktosa-6-P maka akan dihasilkan 3 molekul ATP.3. Melalui glikolisis akan dihasilkan senyawa- senyawa antara yang dapat menjadi bahan baku untuk sintesis berbagai senyawa yang terdapat dalam tumbuhan.1. 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.1. Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia. Siklus asam sitrat (daur krebs) 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.Fungsi utama Siklus Krebs adalah:1. Mereduksi NAD+ dan FAD menjadi NADH dan FADH2 yang kemudian dioksidasi untuk menghasilkan ATP.2. Sintesis ATP secara langsung, yakni 1 molekul ATP untuk setiap molekul piruvat yang dioksidasi3. Pembentukan kerangka karbon yang dapat digunakan untuk sintesis asam- asam amino tertentu, yang kemudian dapat dikonversi untuk membentuk senyawa yang lebih besar.1. 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.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.Lintasan Pentosa FosfatLintasan reaksi yang berbeda dengan glikolisis dan Siklus Krebs ini disebut Lintasan Pentosa fosfat (LPF) karena terbentuk senyawa yang terdiri dari 5 atom karbon. Lintasan ini juga disebut sebagai Lintasan Fosfoglukonat. Berlangsung di sitosol.Rangkaian reaksi: reaksi pertama pada LPF melibatkan glukosa-6-P( hasil penguraian pati oleh enzim fosforilase yang diikuti oleh enzim fosfoglukomutase pada glikolisis atau hasil penambahan fosfat terminal ATP pada glukosa atau hasil langsung reaksi fotosintesis). Glukosa-6-P segera dioksidasi(didehidrogenasi) oleh enzim dehidrogenase untuk membentuk senyawa 6-fosfogluko-nonlakton, yang kemudian dihidrolisis menjadi 6-fosfoglukonat oleh suatu enzim laktonase. Senyawa 6-fosfoglukonat kemudian mengalami dekarboksilasi oksidatif untuk menghasilkan ribulosa-5-P oleh enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase.Reaksi-reaksi selanjutnya dari LPF akan menghasilkan pentose posfat. Reaksi- reaksi ini dipacu oleh enzimisomeras, epimerase, transketolase dan transaldolaseFungsi LPF:1. Produksi NADPH, dimana senyawa ini kemudian dapat dioksidasi untuk menghasilkan ATP2. Terbentuknya senyawa erithrosa-4-P, dimana senyawa ini merupakan bahan baku esensial untuk pembentukan senyawa fenolik seperti sianin dan lignin3. Menghasilkan ribulosa-5-P yang merupakan bahan baku unit ribosa dan deoksiribosa pada nukleotida pada RNA dan DNA.Zat penghambat respirasiZat yang dapat menghambat proses respirasi yaitu1. sianida,2. fluoride,3. Iodo asetat,4. CO diberikan pd jaringan5. Eter, kloroform, aseton, formaldehida dapat menambah respirasi dlm waktu pendek.Kemampuan potensi lapang dari benih untuk keperluan budidaya diharapkan benih tidak hanya baik tapi juga mempunyai kekuatan tumbuh. Ciri-ciri benih yang kuat sebagai berikut:a. dapat tahan bila disimpan b. berkecambah cepat dan merata c. tahan terhadap gangguan mikroorganisme d. bibit tumbuh kuat, baik di tanah yang basah maupun kering e. bibit dapat memanfaatkan persediaan makanan dalam benih semaksimum mungkin sehingga dari bibit dapat tumbuh jaringan-jaringan yang baru f. laju tumbuhnya tinggi g. menghasilkan produksi yang tinggi dalam waktu tertentu. Proses Perkecambahan BenihProses perkecambahan benih merupakan suatu rangkaian kompleks dari perubahan-perubahan morfologi, fisiologi dan biokimia. Tahap-tahap yang terjadi pada proses perkecambahan benih adalah:1. penyerapan air oleh benih, melunaknya kulit benih dan hidrasi dari protoplasma 2. terjadi kegiatan-kegiatan sel dan enzim-enzim serta naiknya tingkat respirasi benih 3. terjadi penguraian bahan-bahan seperti karbohidrat, lemak dan protein menjadi bentuk-bentuk yang melarut dan ditranslokasikan ke titik-titk tumbuh 4. asimilasi dari bahan-bahan tersebut di atas pada daerah meristematik untuk menghasilkan energi bagi pertumbuhan sel-sel baru 5. pertumbuhan kecambah melalui proses pembelahan, pembesaran dan pembagian sel-sel pada titik tumbuh. Sementara daun belum dapat berfungsi sebagai organ untuk fotosintesa maka pertumbuhan kecambah sangat tergantung pada persediaan makanan yang ada dalam biji.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Perkecambahan BenihPerkecambahan benih dapat dipengaruhi oleh faktor dalam yang meliputi: tingkat kemasakan benih, ukuran benih, dormansi, dan penghambat perkecambahan, serta faktor luar yang meliputi: air, temperatur, oksigen, dan cahaya.1. Tingkat kemasakan benihBenih yang dipanen sebelum mencapai tingkat kemasakan fisiologis tidak mempunyai viabilitas tinggi. Pada beberapa jenis tanaman, benih yang demikian tidak akan dapat berkecambah. Hal ini diduga benih belum memiliki cadangan makanan yang cukup dan pembentukan embrio belum sempurna. Pada tingkat kemasakan yang bagaimanakah sebaiknya panen dilakukan agar diperoleh benih yang memiliki viabilitas maksimum, daya kecambah maksimum serta menghasilkan tanaman dewasa yang sehat, kuat, dan berproduksi tinggi. Hal ini perlu dilakukan penelitian, khususnya untuk benih-benih serealia, seperti padi, jagung, gandum, maupun sorgum. Kami mencoba untuk menampilkan pengaruh tingkat kemasakan benih terhadap perkecambahan benih meskipun bukan pada komoditas tanaman pangan namun pada benih tomat sebagai ilustrasi (Tabel 1). Tabel 1.Pengaruh tingkat kemasakan benih tomat (Lycopersicon esculentum Mill) varitas Money-maker terhadap berat benih, persentase perkecambahan di laboratorium dan produksi di pot (Sutopo, 1977).

Tingkat kemasakan buah pada saat benih diambilRata-rata berat100 biji (gram)Rata-rata persentasePerkecambahan (%)Rata-rata produksiPer tanaman (gram)

Hijau matang0.2964.7387.40

Merah masak0.3786.2570.95

Lewat masak0.3783.6533.59

1. Ukuran benihKarbohidrat, protein, lemak, dan mineral ada dalam jaringan penyimpanan benih. Bahan-bahan tersebut diperlukan sebagai bahan baku dan energi bagi embrio saat perkecambahan. Berdasarkan hasil penelitian, ukuran benih mempunyai korelasi yang positip terhadap kandungan protein pada benih sorgum. Makin besar/berat ukuran benih maka kandungan protein juga makin meningkat. Dinyatakan juga bahwa berat benih berpengaruh terhadap kecepatan pertumbuhan dan produksi, karena berat benih menentukan besarnya kecambah pada pada saat permulaan dan berat tanaman pada saat dipanen. 1. DormansiBenih dorman adalah benih yang sebenarnya hidup tetapi tidak mau berkecambah meskipun diletakkan pada lingkungan yang memenuhi syarat untuk berkecambah. Penyebab dormansi antara lain adalah: impermeabilitas kulit biji terhadap air atau gas-gas (sangat umum pada famili leguminosae), embrio rudimenter, halangan perkembangan embrio oleh sebab-sebab mekanis, dan adanya bahan-bahan penghambat perkecambahan. Benih dorman dapat dirangsang untuk berkecambah dengan perlakuan seperti: pemberian suhu rendah pada keadaan lembab (stratifikasi), goncangan (impaction), atau direndam dalam larutan asam sulfat. 1. Penghambat perkecambahanBanyak zat-zat yang diketahui dapat menghambat perkecambahan benih. Contoh zat-zat tersebut adalah: herbisida, auksin, bahan-bahan yang terkandung dalam buah, larutan mannitol dan NaCl yang mempunyai tingkat osmotik tinggi, serta bahan yang menghambat respirasi (sianida dan fluorida). Semua persenyawaan tersebut menghambat perkecambahan tetapi tak dapat dipandang sebagai penyebab dormansi. Istilah induksi dormansi digunakan bila benih dapat dibuat berkecambah lagi oleh beberapa cara yang telah disebutkan. 1. AirFaktor yang mempengaruhi penyerapan air oleh benih ada 2, yaitu: sifat kulit pelindung benih dan jumlah air yang tersedia pada medium sekitarnya. Jumlah air yang diperlukan untuk berkecambah bervariasi tergantung kepada jenis benih, umumnya tidak melampaui dua atau tiga kali dari berat keringnya. 1. TemperaturTemperatur optimum adalah temperatur yang paling menguntungkan bagi berlangsungnya perkecambahan benih. Temperatur minimum/maksimum adalah temperatur terendah/tertinggi saat perkecambahan akan terjadi. Di bawah temperatur minimum atau di atas temperatur maksimum akan terjadi kerusakan benih dan terbentuknya kecambah abnormal. Tabel 2.Temperatur minimum, optimum dan maksimum untuk perkecambahan beberapa jenis tanaman (Milfhorpe & Moorby dalam Sutopo, 1993.

Jenis tanamanMinimum (oC)Optimum (oC)Maksimum (oC)

Beras113238

Jagung93342

Gandum42532

Rye22535

Lucerne13038

1. OksigenProses respirasi akan berlangsung selama benih masih hidup. Pada saat perkecambahan berlangsung, proses respirasi akan meningkat disertai dengan meningkatnya pengambilan oksigen dan pelepasan karbon dioksida , air dan energi. Proses perkecambahan dapat terhambat bila penggunaan oksigen terbatas. Namum demikian beberapa jenis tanaman seperti padi (Oryza sativa L.) mempunyai kemampuan berkecambah pada keadaan kurang oksigen. 1. CahayaKebutuhan benih terhadap cahaya untuk berkecambah berbeda-beda tergantung pada jenis tanaman. Benih yang dikecambahkan pada keadaan kurang cahaya atau gelap dapat menghasilkan kecambah yang mengalami etiolasi, yaitu terjadinya pemanjangan yang tidak normal pada hipokotil atau epikotil, kecambah pucat dan lemah. Kriteria Kecambah Normal dan AbnormalDaya kecambah benih memberikan informasi kepada pemakai benih akan kemampuan benih tumbuh normal menjadi tanaman yang berproduksi wajar dalam lingkungan yang optimum. Berikut ini adalah uraian kriteria kecambah normal dan abnormal. 1. Kecambah normala. kecambah memiliki perkembangan sistem perakaran yang baik, terutama akar primer dan akar seminal paling sedikit dua. a. perkembangan hipokotil baik dan sempurna tanpa ada kerusakan pada jaringan. a. pertumbuhan plumula sempurna dengan daun hijau tumbuh baik. Epikotil tumbuh sempurna dengan kuncup normal. a. memiliki satu kotiledon untuk kecambah dari monokotil dan dua bagi dikotil. 1. Kecambah abnormalb. kecambah rusak tanpa kotiledon, embrio pecah, dan akar primer pendek. b. bentuk kecambah cacat, perkembangan bagian-bagian penting lemah dan kurang seimbang. Plumula terputar, hipokotil, epikotil, kotiledon membengkok, akar pendek, kecambah kerdil. b. kecambah tidak membentuk klorofil. b. kecambah lunak. 1. Tahapan Biji berkecambah. Perkecambahan adalah proses dimana tanaman tumbuh dari benih yang lebih kecil (atau bibit) menjadi lebih besar, tanaman dewasa. Perkecambahan dapat epigeal, di atas permukaan, atau hypogeal, bawah permukaan, tetapi benih mengalami proses yang sama dengan cara yang baik. Dari penyerapan awal air untuk munculnya bibit itu dari tanah, perkecambahan biji adalah proses dimana propagasi sebuah tumbuhan tersebut selesai dan kelangsungan hidup spesies dijamin untuk generasi lain.1. 1. Perkecambahan epigeal (a)dan hipogeal (b)1. Jenis Benih1. Biji angiosperma (tanaman berbunga) dapat dibagi menjadi dua kategori: monokotiledon dan dikotiledon, lebih sering disebut sebagai monokotil dan dikotil. Kotiledon adalah daun pertama embrio, dan monokotil memiliki satu embrio daun tersebut sedangkan dikotil memiliki dua. Sementara gymnosperma tidak jatuh ke salah satu dari kelompok-kelompok ini, benih mereka sama-sama mengandung sendiri selama dormansi, dan mereka menjalani jenis umum perkecambahan yang sama.1. Tahap Satu Hidrasi dan Metabolisme1. Pada tahap pertama berkecambah, biji mulai menyerap air, proses yang disebut imbibisi. Lapisan benih melembutkan karena menyerap air, dan benih kemudian memulai metabolisme, karena air memicu pelepasan enzim yang mempercepat respirasi seluler, di mana pati diubah menjadi gula.1. Tahap Dua Pencernaan Menyimpan Makanan dan Translokasi Nutrisi1. Pada tahap kedua perkecambahan, benih memecah makanan yang telah disimpan selama dormansi. Lipid dan karbohidrat (glukosa dalam monokotil, pati dikotil) terurai menjadi sukrosa, dan sukrosa ini dan komponen protein sudah rusak dialihkan ke lokasi di mana benih mereka dapat digunakan untuk energi dan protein baru untuk tumbuhan tumbuh.1. Tahap Tiga Divisi Sel dan Pertumbuhan1. Tahap akhir perkecambahan benih yang akhirnya menjadi autotroph benar, suatu organisme yang dapat mengambil energi dari matahari dan mengubahnya menjadi energi yang berguna bagi kehidupan lainnya. Selama tahap akhir ini, metabolisme berlanjut dan sel-sel embrio membelah sampai embrio menjadi terlalu besar untuk lapisan penampungnya. Ketika ini terjadi, lapisan akan pecah dan tanaman mulai muncul, pertama dengan akar memperpanjang bawah ke dalam tanah, diikuti oleh penyemaian mencapai ke udara untuk memulai proses fotosintesis.perkecambahan adalah proses pengaktifan kembali aktivitas pertumbuhan embryonic axis di dalam biji yang terhenti untuk kemudian membentuk bibit. Selama proses pertumbuhan dan pemasakan biji, embryonic axis juga tumbuh. Secara visual dan morfologis, suatu biji yang berkecambah umumnya ditandai dengan terlihatnya radikel atau plumula yang menonjol keluar dari biji. Proses perkecambahan benih merupakan suatu rangkaian kompleks dari perubahan-perubahan morfologi, fisiologi dan biokimia. Pada tanaman, tahapan dalam perkecambahannya terdiri dari:1. Proses penyerapan air (imbibisi)Proses penyerapan air atau imbibisi berguna untuk melunakkan kulit biji dan menyebabkan pengembangan embrio dan endosperma. Hal ini menyebabkan pecah atau robeknya kulit biji. Selain itu, air memberikan fasilitas untuk masuknya oksigen ke dalam biji. Dinding sel yang kering hampir tidak permeabel untuk gas, tetapi apabila dinding sel di-imbibisi oleh air, maka gas akan masuk ke dalam sel secara difusi. Apabila dinding sel kulit biji dan embrio menyerap air, maka suplai oksigen meningkat kepada sel-sel hidup sehingga memungkinkan lebih aktifnya pernapasan. Sebaliknya CO2 yang dihasilkan oleh pernapasan tersebut lebih mudah mendifusi keluar. Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan penyerapan air oleh biji yaitu: permeabilitas kulit biji, konsentrasi air, suhu, luas permukaan biji yang kontak dengan air, daya intermolekuler. Biji yang ditempatkan pada suatu lingkungan yang basah maka molekul air yang ada di luar akan mulai berdifusi ke dalam biji. Ketika molekul itu sudah berhasil melalui selaput pembungkus biji sebagian diantaranya ada yang diserap sehingga menyebabkan terjadinya peristiwa imbibisi (peristiwa penyerapan air ke dalam ruangan antar dinding sel, sehingga dinding selnya akan mengembang). Sedangkan molekul air yang lainnya akan berpindah melalui membran sitoplasma yang permeabel dengan cara osmosis menuju vakuola sel-sel hidup yang ada dalam biji sehingga dari sinilah awal biji dapat berkecambah (Ferry and Ward, 1959).Perkecambahan merupakan bagian yang sangat penting dari siklus hidup tumbuhan berbiji. Hasil perkecambahan adalah pertumbuhan calon akar dan calon tunas. Secara visual dan morfologis suatu biji yang berkecambah umumnya ditandai dengan akar dan daun yang menonjol keluar dari biji (Kamil, 1992). Rangkaian proses-proses fisiologis yang berlangsung pada perkecambahan adalah (1) penyerapan air secara imbibisi dan osmose, (2) pencernaan atau pemecahan senyawa menjadi bermolekul lebih kecil, sederhana, larut dalam air dan dapat diangkut, (3) pengangkutan hasil pencernaan, (4) asimilasi atau penyusunan kembali senyawa hasil pencernaan, (5) pernafasan atau respirasi yang merupakan perombakan cadangan makanan, dan (6) pertumbuhan pada titik-titik tumbuh (Kamil, 1992).Proses-proses perkecambahan sangat dipengaruhi oleh ketersediaan faktor-faktor lingkungan seperti air, O2, cahaya dan suhu. Air berperan dalam melunakkan kulit biji, memfasilitasi masuknya O2, dan alat transportasi makanan. Cahaya merupakan sumber energi pada perkecambahan yang dapat mempengaruhi perangsangan dan percepatan proses pertumbuhan kecambah. Suhu berperan pada tingkat kecukupan oksigen dalam perkecambahan. Pada suhu tinggi, O2 tidak mencukupi untuk perkecambahan ketika suhu diturunkan, O2 menjadi tercukupi. O2 dibutuhkan pada proses oksidasi untuk membentuk energi perkecambahan. Udara di alam yang mengandung 20% O2 sudah membantu perkecambahan karena proses perkecambahan hanya butuh 0,3% O2 (Kamil, 1992).

1. Aktivasi enzimAktivasi enzim terjadi setelah benih berimbibisi dengan cukup. Enzim-enzim yang teraktivasi pada proses perkecambahan ini adalah enzim hidrolitik seperti -amilase yang merombak amylase menjadi glukosa, ribonuklease yang merombak ribonukleotida, endo--glukanase yang merombak senyawa glukan, fosfatase yang merombak senyawa yang mengandung P, lipase yang merombak senyawa lipid, peptidase yang merombak senyawa protein.

1. Inisiasi pertumbuhan embrioProses ini terjadi setelah semua proses imbibisi, aktivasi enzim, dan katabolisme cadangan makanan berjalan. Proses ini ditandai oleh meningkatnya bobot kering embryonic axis,dan menurunnya bobot kering endosperma.

1. Munculnya radikel Munculnya radikel adalah tanda bahwa proses perkecambahan telah sempurna. Proses ini akan diikuti oleh pemanjangan dan pembelahan sel-sel. Proses pemanjangan sel ada dua fase yakni; fase 1 (fase lambat) dimana pemanjangan sel tidak diikuti dengan penambahan bobot kering dan fase 2 (fase cepat), yang diikuti oleh penambahan bobot segar dan bobot kering.

1. Pemantapan kecambahKecambah mulai mantap setelah ia dapat menyerap air dan berfotosintesis (autotrof). Semula, ada masa transisi antara masih disuplai oleh cadangan makanan sampai mampu autotrof. Saat autotrof dicapai proses perkecambahan telah sempurna.

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Perkecambahan Tanaman 1. Faktor InternalFaktor internal yang mempengaruhi proses perkecambahan adalah :1. Kemasakan benihBenih yang dipanen sebelum tingkat kemasakan fisiologisnya tercapai, tidak mempunyai viabilitas tinggi. Diduga pada tingkatan tersebut benih belum memiliki cadangan makanan yang cukup dan juga pembentukan embrio yang belum sempurna. 2. Ukuran benihDi dalam jaringan penyimpanannya, benih memiliki karbohidrat, protein, lemak dan mineral. Bahan-bahan ini diperlukan sebagai bahan baku dan energi bagi embrio pada saat perkecambahan. Diduga bahwa benih yang berukuran besar dan berat mengandung cadangan makanan lebih banyak dibandingkan dengan benih yang kecil, mungkin pula embrionya lebih besar.

1. DormansiSuatu benih dikatakan dorman apabila benih itu sebenarnya viabel (hidup) tetapi tidak mau berkecambah walaupun diletakkan pada keadaan lingkungan yang memenuhi syarat bagi perkecambahannya. Tipe dormansi pada adalah after ripening.1. Hormon Tidak semua hormon tumbuhan (fitohormon) bersifat mendukung proses perkecambahan, adapula beberapa fitohormon yang menghambat proses perkecambahan. Fitohormon yang berfungsi merangsang pertumbuhan perkecambahan antara lain : Auksin, yang berperan untuk : Mematahkan dormansi biji dan akan merangsang proses perkecambahan biji. Perendaman biji dengan auksin dapat membantu menaikkan kuantitas hasil panen serta dapat memacu proses terbentuknya akar.Giberelin, yang berperan dalam mobilisasi bahan makanan selama fase perkecambahan. Pertumbuhan embrio selama perkecambahan bergantung pada persiapan bahan makanan yang berada di dalam endosperma. Untuk keperluan kelangsungan hidup embrio maka terjadilah penguraian secara enzimatik yaitu terjadi perubahan pati menjadi gula yang selanjutnya ditranslokasikan ke embrio sebagai sumber energi untuk pertumbuhannya. Peran giberelin diketahui mampu meningkatkan aktivitas enzim amilase.Sitokinin, yang akan berinteraksi dengan giberelin dan auksin untuk mematahkan dormansi biji. Selain itu, sitokinin juga mampu memicu pembelahan sel dan pembentukan organ.Fitohormon yang berfungsi sebagai penghambat perkecambahan antara lain : Etilene, yang berperan menghambat transportasi auksin secara basipetal dan lateral. Adanya etilen dapat menyebabkan rendahnya konsentrasi auksin dalam jaringan. Meskipun begitu, pada tanaman, etilene juga mampu menstimulasi perpanjangan batang, koleoptil dan mesokotil. Asam absisat (ABA), yang bersifat menghambat perkecambahan dengan menstimulasi dormansi benih. Selain itu, asam absisat akan menghambat proses pertumbuhan tunas. 1. Faktor EksternalFaktor Eksternal yang mempengaruhi proses perkecambahan adalah :1. AirAir salah satu syarat penting bagi berlangsungnya proses perkecambahan benih. Fungsi air pada perkecambahan biji antara lain; Air yang diserap oleh biji berguna untuk melunakkan kulit biji dan menyebabkan pengembangan embrio dan endosperma hingga kulit biji pecah atau robek. Air juga berfungsi sebagai fasilitas masuknya oksigen ke dalam biji melalui dinding sel yang di-imbibisi oleh air sehingga gas dapat masuk ke dalam sel secara difusi. Selain itu, air juga berguna untuk mengencerkan protoplasma sehingga dapat mengaktifkan sejumlah proses fisiologis dalam embrio seperti pencernaan, pernapasan, asimilasi dan pertumbuhan. Proses-proses tersebut tidak akan berjalan secara normal, apabila protoplasma tidak mengandung air yang cukup. Air juga Sebagai alat transportasi larutan makanan dari endosperma kepada titik tumbuh pada embryonic axis, yang mana diperlukan untuk membentuk protoplasma baru.

1. TemperaturTemperatur merupakan syarat penting yang kedua bagi perkecambahan benih. Tetapi ini tidak bersifat mutlak sama seperti kebutuhan terhadap air untuk perkecambahan, dimana biji membutuhkan suatu level hydration minimum yang bersifat khusus untuk perkecambahan.Dalam proses perkecambahan dikenal adanya tiga titik suhu kritis yang berbeda yang akan dialami oleh benih. Dan tiga titik suhu kritis tersebut dikenal dengan istilah suhu cardinal yang terdiri atas pertama, suhu minimum, yakni suhu terkecil dimana proses perkecambahan biji tidak akan terjadi selama periode waktu perkecambahan. Bagi kebanyakan benih tanaman, termasuk kisaran suhu minimumnya antara 0 5oC. Jika benih berada di tempat yang bersuhu rendah seperti itu, maka kemungkinan besar benih akan gagal berkecambah atau tetap tumbuh namun dalam keadaan yang abnormal. Kedua, suhu optimum yakni suhu dimana kecepatan dan persentase biji yang berkecambah berada pada posisi tertinggi selama proses perkecambahan berlangsung. Temperatur ini merupakan temperatur yang menguntungkan bagi berlangsungnya perkecambahan benih. Suhu optimum berkisar antara 26,5 35oC. Serta yang ketiga adalah suhu maksimum, yakni suhu tertinggi dimana perkecambahan masih mungkin untuk berlangsung secara normal. Suhu maksimum umumnya berkisar antara 30 40oC. Suhu diatas maksimum biasanya mematikan biji, karena keadaan tersebut menyebabkan mesin metabolisme biji menjadi non aktif sehingga biji menjadi busuk dan mati.

1. OksigenFaktor oksigen berkaitan dengan proses respirasi. Pada saat perkecambahan berlangsung, proses respirasi akan meningkat disertai dengan meningkatnya pengambilan oksigen dan pelepasan karbon dioksida, air dan energi yang berupa panas. Terbatasnya oksigen yang dapat dipakai akan mengakibatkan terhambatnya proses perkecambahan benih. Perkecambahan biji dipengaruhi oleh komposisi udara sekitarnya. Umumnya biji akan berkecambah pada kondisi udara yang mengandung 20% O2 dan 0,03% CO2 memiliki kemampuan untuk berkecambah pada keadaan yang kurang oksigen. Biji dapat berkecambah baik di tempat dengan kelembaban tinggi, bahkan bisa berkecambah 4 5 cm di bawah permukaan air, hanya saja yang lebih dahulu akan keluar bukan radikel melainkan plumulanya.

4. Cahaya Hubungan antara pengaruh cahaya dan perkecambahan benih dikontrol oleh suatu sistem pigmen yang dikenal sebagai fitokrom, yang tersusun dari chromophore dan protein. Chromophore adalah bagian yang peka pada cahaya. Fitokrom memiliki dua bentuk yang sifatnya reversible (bolak-balik) yaitu fitokrom merah yang mengabsorbsi sinar merah dan fitokrom infra merah yang mengabsorbsi sinar infra merah. Bila pada benih yang sedang berimbibisi diberikan cahaya merah, maka fitokrom merah akan berubah menjadi fitokrom infra merah, yang mana menimbulkan reaksi yang merangsang perkecambahan. Sebaliknya bila diberikan cahaya infra merah, fitokrom infra merah akan berubah menjadi fitokrom merah yang kemudian menimbulkan reaksi yang menghambat perkecambahan. Dalam keadaan tanpa cahaya, dengan adanya oksigen dan temperatur yang rendah, proses perubahan itu akan berlangsung lambat. Pada keadaan di alam, cahaya merah mendominasi cahaya infra merah sehingga pigmen fitokrom diubah ke bentuk fitokrom infra merah yang aktif.Embrio dikelilingi oleh kotiledon dan endosperma yang merupakan persediaan makanan. Embrio dan persediaan makanannya terbungkus oleh selaput biji. Bila kita membuka biji kacang (dikotil), terlihat bahwa embrio melekat pada kotiledon. Di bawah titik pelekatan embrio dan kotiledon, terdapat sumbu embrionik yang disebut hipokotil. Di bawah hipokotil, terdapat radikula yang merupakan bakal akar. Bagian sumbu embrionik di atas kotiledon adalah epikotil. Pada ujungnya terdapat plumula yang merupakan bakal daun.Pada biji kacang-kacangan, kotiledon berdaging sebelum biji berkecambah. Namun, kotiledon biji jarak sangat tipis dan mempertahankan persediaan makanannya di endosperma. Kotiledon ini akan menyerap zat-zat makanan dari endosperma dan memindahkannya ke embrio ketika biji jarak mulai berkecambah. Anggota famili rumput-rumputan memiliki kotiledon khusus yang disebut skutelum. Skutelum akan menyerap zat-zat makanan dari endosperma selama perkecambahan. Embrio biji rumput-rumputan terbungkus oleh lapisan koleorhiza dan koleoptil. Koleorhiza melindungi akar dan koleoptil melindungi tunas embrionik.

b. Perkecambahan Biji Perkecambahan (Ing. germination) merupakan tahap awal perkembangan suatu tumbuhan, khususnya tumbuhan berbiji. Dalam tahap ini, embrio di dalam biji yang semula berada pada kondisi dorman mengalami sejumlah perubahan fisiologis yang menyebabkan ia berkembang menjadi tumbuhan muda. Tumbuhan muda ini dikenal sebagai kecambah. Kecambah adalah tumbuhan (sporofit) muda yang baru saja berkembang dari tahap embrionik di dalam biji. Tahap perkembangan ini disebut perkecambahan dan merupakan satu tahap kritis dalam kehidupan tumbuhan. Kecambah biasanya dibagi menjadi tiga bagian utama: radikula (akar embrio), hipokotil, dan kotiledon (daun lembaga). Dua kelas dari tumbuhan berbunga dibedakan dari cacah daun lembaganya: monokotil dan dikotil. Tumbuhan berbiji terbuka lebih bervariasi dalam cacah lembaganya. Kecambah pinus misalnya dapat memiliki hingga delapan daun lembaga. Beberapa jenis tumbuhan berbunga tidak memiliki kotiledon, dan disebut akotiledon. Perkecambahan diawali dengan penyerapan air dari lingkungan sekitar biji, baik tanah, udara, maupun media lainnya. Perubahan yang teramati adalah membesarnya ukuran biji yang disebut tahap imbibisi (berarti "minum"). Biji menyerap air dari lingkungan sekelilingnya, baik dari tanah maupun udara (dalam bentuk embun atau uap air. Efek yang terjadi adalah membesarnya ukuran biji karena sel biologi. sel-sel embrio membesar dan biji melunak. Perkecambahan biji bergantung pada imbibisi. Imbibisi merupakan penyerapan air oleh biji. Air yang berimbibisi menyebabkan biji mengembang, memecahkan kulit biji, dan memicu perubahan metabolic pada embrio yang menyebabkan biji tersebut melanjutkan pertumbuhannya. Zat-zat makanan dipindahkan dari endosperma atau kotiledon ke bagian embrio yang sedang tumbuh. Organ pertama yang muncul dari biji yang berkecambah dinamakan radikula (bakal akar). Pada tanaman buncis, hipokotil akan tumbuh dan mendorong epikotil dan kotiledon ke atas permukaan tanah. Selanjutnya plumula yang terletak di ujung epikotil, akan berkembang menjadi daun pertama. Daun ini terus tumbuh dan berkembang menjadi hijau dan mulai berfotosintesis. Kotiledon akan layu dan rontok dari biji karena cadangan makanannya telah dihabiskan oleh embrio yang berkecambah. Perkecambahan biji yang disebabkan oleh pertumbuhan hipokotil yang mendorong kotiledon dan epikotil ke atas permukaan tanah ini disebut tipe perkecambahan epigeal.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan Faktor internal

1.) GenUkuran, bentuk, dan kecepatan tumbuh dikendalikan oleh gen-gen yang terdapat di dalam kromosom. Gen-gen tersebut diariskan dari induk tumbuhan kepada keturunannya. Gen-gen tersebut akan mengatur pola dan kecepatan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.

2.) HormonHormon merupakan senyawa organic yang mengatur pertumbuhan tumbuhan. Hormon juga dikenal sebagai zat tumbuh. Ada lima hormone tumbuhan, yaitu auksin, giberalin, sitokinin, asam absisat, dan etilen.

a. Auksin terdapat di embrio biji, meristem apical, dan daun-daun muda. Berfungsi untuk merangsang pemanjangan batang; pertumbuhan, diferensiasi, dan percabangan akar; dominansi apical; dan merangsang pembentukan bunga dan buah. Auksinyang terdapat pada ujung batang (meristem apikal) dapat menghambat pertumbuhan tunas cabang. Keadaan ini disebut dominansi apikal. Karena itu, tumbuhan dapat tumbuh lurus dan tinggi.

b. Giberelin terdapat pada meristem apikal akar, meristem apikal batang, dan daun. Giberelin berperan dalam mempercepat perkecambahan biji dan tunas; pemanjangan batang; pertumbuhan raksasa; terbentuknya buah yang besar dan tidak berbiji; dan merangsang perbungaan.

c. Sitokinin dihasilkan pada bagian akar dan diangkut ke organ lainnya. Sitokinin berperan dalam pertumbuhan akar; merangsang pembelahan dan pertumbuhan sel; menghambat penuaan; menghambat dominasi apikal; dan mengatur pembentukan bunga dan buah.

d. Asam absisat terdapat pada daun, batang, akar, dan buah. Asam absisat berperan dsalam menghambat pertumbuhan ketika keadaan lingkungan tidak memungkinkan (cekaman lingkungan) dan penutupan stomata selama kekurangan air.

e. Etilen terdapat pada buah yang matang, batang, daun, dan bunga yang sudah tua. Etilen berperan dalam pematangan buah dan pengguguran daun dan bunga.

Faktor eksternal

1.) Air dan mineralTumbuhan memerlukan air dan mineral untuk pertumbuhan dan perkembangannya. Air dan mineral diserap dari dalam tanah oleh akar. Air berfungsi sebagai pelarut dan untuk fotosintesis. Mineral seperti karbon, nitrogen, fosfat, kalsium, dan magnesium berguna sebagai bahan pembangun tubuh tumbuhan.

2.) KelembapanKelembapan menunjukkan kandungan air di tanah dan udara. Bila kelembapan rendah, transpirasi akan meningkat sehingga penyerapan air dan mineral semakin banyak. Keadaanini dapat memacu laju pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.

3.) CahayaCahaya matahari sangat diperlukan dalam proses fotosintesis. Proses ini menghasilkan makanan yang dapat digunakan untuk mendapatkan energi dan membangun tubuh.

4. MetagenesisSiklus hidup tumbuhan memperlihatkan suatu pergiliran keturunan (metagenesis). Pergiliran keturunan meliputi fase gametofit dan sporofit. Fase gametofit atau fase generatif merupakan tahap menghasilkan gamet haploid. Fase sporofit atau fase vegetatif merupakan tahap menghasilkan spora. Gametofit menghasilkan gamet haploid yang menyatu membentuk zigot. Zigot berkembang menjadi sporofit diploid. Pembelahan sporofit, menghasilkan spora yang menghasilkan generasi gametofit berikutnya. Tumbuhan lumut dan paku mengalami pergiliran keturunan. Pada tumbuhan lumut, gametofit merupakan tahapan dominant dan dapat diamati. Sedangkan pada tumbuhan paku, sporofit merupakan tahapan dominant dan dapat diamati.

Kekurangan cahaya matahari akan mengganggu proses fotosintesis dan pertumbuhan. Selain itu, kekurangan cahaya saat perkembangan berlangsung akan menimbulkan gejala etiolasi, dimana batang kecambah akan tumbuh lebih cepat namun lemah dan daunnya berukuran kecil, tipis dan berwarna pucat. Sebaliknya, tumbuhan yang tumbuh ditempat terang menyebabkan tumbuhan tumbuh lebih lambat dengan kondisi relative pendek, daun berkembang, tampak lebih segar dan batang kecambah lebih kokoh. Dengan itu maka dilakukan percobaan ini.DAFTAR PUSTAKA

Afria, 2012. Pengaruh Cahaya Terhadap Pertumbuhan Tumbuhan Kacang Hijau. http://www.isyarathati.wordpress.com. Diakses pada tanggal 13 Maret 2012, pukul 20:49 WITA.Blogspot, 2010. Perkecambahan. http://emirgarden.blogspot.com/. Diakses pada tanggal tanggal 13 Maret 2012, pukul 20:49 WITA.Fahn, A., 1992. Anatomi Tumbuhan Edisi ke 3.UGM university: Yogyakarta.Fitter, A.H., 1994. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Universitas Gadjah Mada: Yogyakarta.Gatardi, A.S., 2012. Perkembangan Kecambah. http://id.wikipedia.org/. Diakses pada tanggal 13 Maret 2012, pukul 20:00 WITA.Harjadi, S.S., 1979. Pengantar Agronomi. Gramedia: Jakarta.Wikipedia, 2012. Pengaruh Cahaya Terhadap Pertumbuhan. http:// id.wikipedia.org/. Diakses pada tanggal 13 Maret 2012, pukul 20:05 WITA.Wilkins, M.B., 1992. Fisiologi Tanaman. Bumi Aksara: Jakarta.Wordpress, 2012. Peranan Zat Pengatur Tumbuh. http:mybioma.wordpress.com/. Diakses pada tanggal 13 Maret 2012, pukul 20:08 WITA.PERTUMBUHAN KECAMBAH DI TEMPAT GELAP, TEDUH DAN TERANG Pertumbuhan kecambah yang berada pada tempat gelap : Hormon auksin tidak terhambat oleh cahaya matahari, sehingga pertumbuhannya cepat namun tidak mempunyai cukup cahaya matahari untuk melakukan fotosintesis sehingga pertumbuhannya akan menurun.

Pertumbuhan kecambah yang berada pada tempat teduh : Sebagian hormon auksin terurai oleh cahaya matahari sehingga pertumbuhannya tidak secepat di tempat gelap, namun tumbuhan ini mempunyai cukup cahaya untuk fotosintesis sehingga pertumbuhannya stabil.

Pertumbuhan kecambah yang berada pada tempat terang : Sebagian besar hormon auksin terurai oleh cahaya matahari jadi pertumbuhannya paling lama namun banyak mengandung nutrisi yang dihasilkan dari fotosintesis.

Maka percepatan tumbuhan yang baik adalah kecambah yang berada di tempat teduh.Karena pertumbuhan perkecambahan tersebut lebih baik, stabil dan normal. Adapun yang mempengaruhi perbedaan tersebut yakni cahaya. Cahaya merupakan salah satu faktor yang sangat mempengaruhi proses pertumbuhan dan fotosintesis. Cahaya merupakan faktor yang menghambat proses pertumbuhan, sedangkan ditempat yang gelap terjadi etiolasi dimana pertumbuhan terjadi dengan sangat cepatTanaman yang diletakkan ditempat gelap dapat tumbuh dengan cepat karena disebabkan oleh adanya aktivitas hormon auksin yang lebih besar dibandingkan pada tempat yang terang. Aktivitas hormon auksin dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari. Semakin sedikit cahaya matahari maka aktivitas hormon auksin akan semakin besar, dan sebaliknya semakin banyak cahaya matahari maka aktivitas hormon auksin akan semakin sedikit. Hal ini disebabkan karena cahaya matahari dapat merusak hormon auksin. Hormon auksin berfungsi untuk memacu pemanjangan sel. Jadi semakin banyak aktivitas hormon auksin maka pertumbuhan tanaman akan semakin cepat dan sebaliknya. Hal inilah yang menyebabkan pertumbuhan tanaman yang ditempatkan di daerah gelap lebih cepat dibandingkan di daerah terang.