Nama : Luqman
NIM : H14109050
Tugas Terstruktur Mata Kuliah Kultur Jaringan
Apa yang dimaksud fotorespirasi dan jelaskan mekanismenya?
Jawab:
Fotorespirasi
adalah sejenis respirasi pada tumbuhan yang dibangkitkan oleh penerimaan cahaya
yang diterima oleh daun. Diketahui pula bahwa kebutuhan energi dan ketersediaan
oksigen dalam sel juga mempengaruhi fotorespirasi. Walaupun menyerupai
respirasi (pernafasan) biasa, yaitu proses oksidasi yang melibatkan oksigen,
mekanisme respirasi karena rangsangan cahaya ini agak berbeda dan dianggap sebagai
proses fisiologi tersendiri (Garnerd,
1991).
Proses
yang disebut juga "asimilasi cahaya oksidatif" ini terjadi pada
sel-sel mesofil daun dan diketahui merupakan gejala umum pada tumbuhan C3,
seperti kedelai dan padi. Lebih jauh, proses ini hanya terjadi pada stroma dari
kloroplas, dan didukung oleh peroksisom dan mitokondria (Salisbury, 1995).
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: 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. Dengan demikian fotorespirasi menjadi pesaing bagi fotosintesis,
suatu kondisi yang tidak disukai kalangan pertanian, karena mengurangi
akumulasi energi. Jika kadar CO2 dalam sel rendah (misalnya karena meningkatnya
penyinaran dan suhu sehingga laju produksi oksigen sangat tinggi dan stomata
menutup), RuBP akan dipecah oleh Rubisco menjadi P-glikolat dan P-gliserat
(dengan melibatkan satu molekul air menjadi glikolat dan P-OH). P-gliserat (P
dibaca "fosfo") akan didefosforilasi oleh ADP sehingga membentuk ATP.
P-glikolat memasuki proses agak rumit menuju peroksisoma, lalu mitokondria,
lalu kembali ke peroksisoma untuk diubah menjadi serin, lalu gliserat. Gliserat
masuk kembali ke kloroplas untuk diproses secara normal oleh siklus Calvin
menjadi gliseraldehid-3-fosfat (G3P)
(Salisbury dan Ross, 1992).
Tanaman
C3, Reaksi pertama dalam jalur reduksi pentosa pospat adalah pembentukan produk
beratom karbon 3 yaitu asam 3 fosfogliserat. Kebanyakan tanaman yang mengikat
karbon dengan jalur ini disebut tanaman C3. Meskipun demikian fiksasi CO2 tanaman C3 dihambat proses fotorespirasi.
Proses ini bergantung dari kemampuan enzim rubisco yang juga berfungsi sebagai
oksigenase. Dalam hal ini oksigen didikat oleh enzim dan bereaksi dengan 1,5
difosforibulose untuk membentuk 2 fosfoglikosidik dan asam 3 fosfogliserat. 2
Fosfoglikolat tidak bisa digunakan dalam jalur reduksi fosfat tetapi 2 molekul
dari substrat akan bereaksi kemudian sepanjang jalur siklik. Melibatkan glisin,
serin, dan gliserat untuk menghasilkan 1 molekul 3 fosfogliserat, 1 molekul
CO2, dan 1 molekul anorganik fosfat
(Heddy, 1990).
Fotorespirasi
hingga kini bersaing dengan asimilasi karbon dioksida dan membuat fotosintesis
kurang efisien. Sebanyak 30 – 50% dari karbon yang digunakan oleh fotosintesis
hilang oleh fotorespirasi pada tumbuhan normal C. Proses distimulasi oleh
cahaya dan temperature yang meningkat dan dengan demikian secara khusus tidak
menguntungkan untuk tanaman yang tumbuh di tempat beriklim panas (Sitompul dan Guritno, 1992).
Banyak
perkiraan tentang fakta bahwa enzim rubisco juga mendukung suatu proses yang
bertentangan dengan fungsi utamanya. Tidak ada deskripsi yang jelas mengenai
hal ini, tetapi sebuah usulan menyatakan bahwa proses untuk melindungi kloroplas pada tumbuhan dari kerusakan oleh
cahaya matahari yang kuat pada kondisi kering, ketika CO2 dihalangi untuk masuk
ke daun karena stomata menutup dengan tujuan untuk menghindari kehilangan air.
Oksigen dapat masuk dengan difusi melewati kutikula daun, dan dengan demikian
fotorespirasi dapat dilakukan dan ATP dan NADPH yang dihasilkan oleh proses
fotosintesis dapat digunakan. Sebaliknya, akumulasi dari senyawa kaya energi
ini – di mana tidak dapat digunakan untuk fotosintesis normal karena kekurangan
CO2 – bisa mempengaruhi kloroplas. Hal itu secara aktual telah ditunjukkan
dimana tumbuhan terkondisikan untuk memperkuat penyinaran di bawah kondisi
dimana oksigen dicegah untuk masuk ke daun, tidak dapat memfotosintesis pada
kecepatan normalnya ketika hal itu kembali pada kondisi normal. Ini
mengindikasikan bahwa kerusakan permanen pada alat fotosintesis terjadi (Lakitan, 2007).
Peran
fotorespirasi diperdebatkan namun semua kalangan sepakat bahwa fotorespirasi
merupakan penyia-nyiaan energi. Dari sisi evolusi, proses ini dianggap sebagai
sisa-sisa ciri masa lampau (relik). Atmosfer pada masa lampau mengandung
oksigen pada kadar yang rendah, sehingga fotorespirasi tidak terjadi seintensif
seperti masa kini. Fotorespirasi dianggap bermanfaat karena menyediakan CO2 dan
NH3 bebas untuk diasimilasi ulang, sehingga dianggap sebagai mekanisme daur
ulang (efisiensi). Pendapat lain menyatakan bahwa fotorespirasi tidak memiliki
fungsi fisiologis apa pun, baik sebagai penyedia asam amino tertentu (serin dan
glisin) maupun sebagai pelindung klorofil dari perombakan karena fotooksidasi (Dwijoseputro, 1983).
Sejumlah
tumbuhan mengembangkan mekanisme untuk mencegah fotorespirasi. Untuk menekan
fotorespirasi, tumbuhan C4 mengembangkan strategi ruang dengan memisahkan
jaringan yang melakukan reaksi terang (sel mesofil) dan reaksi gelap (sel
selubung pembuluh, atau bundle sheath). Sel-sel mesofil tumbuhan C4 tidak
memiliki Rubisco. Strategi yang diambil tumbuhan CAM bersifat waktu (temporal),
yaitu memisahkan waktu untuk reaksi terang (pada saat penyinaran penuh) dan
reaksi gelap (di malam hari) (Dartius, 1991).
.
DAFTAR PUSTAKA
Dartius. 1991. Dasar-dasar Fisiologi
Tumbuhan. USU-Press. Medan.
Dwijoseputro, D. 1983. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Gramedia.
Jakarta.
Garnerd F.P, et all.1991.Fisiologi Tanaman
Budidaya.UI Press: Bandung.
Heddy, S. 1990. Biologi Pertanian.
Rajawali Press. Jakarta.
Lakitan, B. 2007. Dasar-Dasar Fisiologi
Tumbuhan. Raja Grafindo Persada. Jakarta.
Salisbury, F.
B.1995.Fisiologi Tumbuhan Jilid 1 & 2. ITB:Bandung.
Salisbury, dan Ross. 1992. Fisiologi
Tumbuhan. ITB Press. Bandung.
Sitompul, S. M. dan Guritno. B. 1995. Pertumbuhan
Tanaman. UGM Press. Yogyakarta.
0 komentar:
Posting Komentar