Respirasi Seluler Aerobik
Respirasi selular terdiri dari
dua jenis – respirasi anaerob dan respirasi aerobik. Di sini,
kita akan membahas respirasi aerobik. Respirasi selular sangat penting bagi
kelangsungan hidup semua organisme, ketika energi dari makanan (glukosa) tidak
dapat digunakan oleh sel sampai diubah menjadi ATP. Oleh karena itu, sebuah
siklus berkesinambungan yang terjadi di semua organisme. Respirasi aerobik
memainkan peran penting dalam produksi ATP, di mana glukosa dan oksigen
merupakan unsur yang penting. Proses ini berlangsung hanya jika oksigen
tersedia. Lihatlah rumus kimia yang diberikan di sini.C6H12O6
+ 6O2 = 6CO2 + 6H2O + Energi (ATP).Dengan
kata sederhana – Glukosa + Oksigen = Karbon Dioksida + Air + Energi (ATP)Respirasi
aerobik terjadi dalam tiga fase – Glikolisis, Siklus Krebs, dan Fosforilasi
oksidatif (juga disebut rantai transpor elektron). Hasil akhir dari tahap ini
adalah ATP.ATP adalah singkatan untuk Adenosin-5′-trifosfat, terdiri dari:
kelompok 3 fosfat, gula 5 karbon (juga disebut ribose), dan Adenin. Ini adalah
nukleotida multifungsi atau senyawa kimia yang melepaskan energi untuk membantu
melakukan fungsi penting dalam sel.Proses Glikolisis (glyco berarti
‘gula’ dan lisis berarti ‘memecahkan’ atau ‘untuk membagi’) berlangsung
di sitosol atau sitoplasma sel. Proses ini dapat berlangsung tanpa oksigen.
Tujuan dalam proses ini adalah untuk memecah glukosa dan bentuk ATP, NADH dan
pyruvates (pyruvates atau asam piruvat adalah produk akhir dari glikolisis,
yang dapat dikonversi ke biomolekul yang berbeda). Glikolisis menggunakan 2
molekul ATP sebagai energi untuk mendorong seluruh proses ini.Pada tahap ini, glukosa
teroksidasi sebagian. 1 molekul glukosa (C6H12O6) dipecah menjadi dua molekul 3
karbon gula. 2 NAD ditambahkan ke molekul-molekul gula karbon. Bersamaan dengan
itu, gugus fosfat juga ditambahkan ke masing-masing 3 molekul karbon.
Dengan demikian proses glikolisis menghasilkan energi – 2 ATP (bersih) molekul,
2 NADH (nicotinamide adenine dinucleotide), dan 2 pyruvates. Setiap molekul
NADH membawa 2 elektron energi. Sel-sel kemudian menggunakan elektron ini.
Tujuan utama dari NADH elektron untuk mengangkut elektron ke rantai perpindahan
elektron, untuk lebih banyak energi untuk dipanen dari mereka.
Oleh karena itu, pada akhir
glikolisis, kita memiliki: Glukosa —- 2 pyruvates + 2 ATP (bersih) + 2 NADH
Siklus Krebs
Ini adalah tahap selanjutnya
dari respirasi selular aerobik. Proses ini berlangsung dalam mitokondria sel.
Dengan keuntungan bersih dari 2 ATP hanya pada tahap sebelumnya, yaitu
‘glikolisis’, ada kebutuhan untuk memanen lebih banyak energi. Oleh karena itu,
tujuan utama dari tahap ini adalah dengan menggunakan pyruvates untuk
menghasilkan lebih banyak ATP. Dalam tahap ini bahwa oksigen memainkan peran
penting. Proses pertama bertujuan untuk mengkonversi piruvat dalam bentuk kimia
yang akan membantu memasuki tahap berikutnya.
Piruvat memasuki mitokondria,
dalam tahap ini juga kehilangan sebuah atom karbon, yang dirilis sebagai karbon
dioksida.NAD direduksi menjadi NADH, setelah kehilangan sebuah atom karbon.Sekarang
sebuah enzim yang disebut CoA, (enzim yang terlibat dalam metabolisme gula
karbon), bergabung dengan 2 molekul karbon yang tersisa di piruvat.Setelah fusi
ini, molekul yang disebut asetil-CoA (juga dikenal sebagai bentuk aktif asam
asetat) dibentuk.Sekarang molekul ini memasuki siklus asam sitrat. 2 atom
karbon dalam asetil-KoA bergabung dengan 4 atom karbon lebih banyak, yang sudah
ada dalam siklus ini. Jadi, kita memiliki total 6 atom karbon, 2 dari
asetil-CoA dan 4 yang sudah ada. Ini 6 atom membentuk asam sitrat.2 NAD (yang
dihasilkan dari pemecahan glukosa dalam glikolisis), lebih lanjut bisa
dikurangi dan berbentuk 2 NADH. Di sini, kita kehilangan 2 atom karbon lebih
(dari 6 di asam sitrat), yang juga dirilis sebagai karbon dioksida.Sekarang
proses yang disebut fosforilasi tingkat substrat terjadi. Fosforil (PO3) atau
fosfat ditambahkan ke ADP. ADP mengkonversi ini (adenosin difosfat) menjadi ATP
(adenosin trifosfat).Di set berikutnya reaksi kimia, 4 atom karbon yang tersisa
(dari 6 atom, 2 dirilis sebagai karbon dioksida) tersebut kembali-disintesis.
Hal ini mengarah ke yang lain hadir dalam siklus NAD untuk membentuk NADH dan
FAD, yang membentuk FADH2. Kita sekarang memiliki 1 ATP, NADH dan FADH2.
Setiap CA (siklus) penggunaan 1 piruvat dari 2 pyruvates terbentuk selama
glikolisis. Jadi, ini berarti 2 siklus CA berlangsung untuk rincian 2
pyruvates.
⇩
Pada akhir siklus ini, kami memiliki total 4 ATP – 2 dari glikolisis dan 2 dari
siklus asam sitrat atau siklus Krebs.
Rantai Transportasi Elektron
Ini adalah tahap akhir dari
siklus aerobik pernapasan seluler. Selama glikolisis dan Siklus Krebs, seluruh
energi tidak dilepaskan dari glukosa. Dalam tahap ini respirasi aerobik, energi
yang tersisa dari glukosa dilepaskan oleh rantai transpor elektron. Elektron
bertahap diangkut dalam jalur, yang disebut sebagai rantai transpor elektron.
⇩
Dari Siklus Krebs dan glikolisis, kita memiliki total 4 ATP, 2NADH dan 2FADH2.
Dalam langkah ini, 2 NADH dan FADH2 2 bekerja dengan enzim, dan proses yang
disebut oksidasi reduksi berlangsung. Di sini, NADH dan FADH2 (kita bisa menyebut
mereka donor elektron, dalam tahap ini) memberikan kontribusi elektron kepada
enzim (elektron akseptor) (sudah ada dalam membran sel) melalui gradien
elektrokimia atau lintasan. Hal ini disebut sebagai sistem transpor elektron.
⇩
Setelah ini, NADH dan FADH2 kehilangan elektron dan direduksi menjadi NAD dan
FAD. Kembali ini untuk memproses lagi Siklus Krebs atau siklus sitrat.
⇩
Elektron kehilangan sebagian energi mereka sebagai proton (ion hidrogen), yang
dipompa dalam ruang antar membran mitokondria bagian luar. Ini gradien proton
berputar yang dibentuk oleh pelepasan ion hidrogen dalam ruang antar membran.
Ini adalah gradien hal ini proton yang menggerakkan sintesis ATP.
⇩
Bagaimana hal ini dilakukan? Nah, NADH dan FADH, keduanya kehilangan elektron, dalam
mitokondria, sehingga menurunkan energi (H +) konsentrasi dalam mitokondria.
Dalam kompartemen luar membran atau ruang antar membran, pembentukan konstan
proton (ion hidrogen) berlangsung. Hal ini menciptakan konsentrasi tinggi H +
(proton) dalam ruang antar membran.
⇩
Keadaan energi tinggi dan rendah dalam sel memiliki potensi yang sangat tinggi
menghasilkan energi. Hal ini memungkinkan mereka untuk melakukan perjalanan
dari gradien energi tinggi (membran luar) dengan gradien energi yang rendah
yaitu mitokondria. Dalam proses ini, mereka melewati ATP sintase.
⇩
ATP synthase (juga disebut partikel F1) memanfaatkan energi potensial ini dari
proton, dan proses yang disebut fosforilasi oksidatif terjadi. Ini membantu
konversi ADP menjadi ATP, yang disebut kemiosmosis.
⇩
Oksigen memainkan peran utama dalam respirasi selular aerobik, karena merupakan
akseptor elektron yang besar. Hal ini memainkan peran aktif dalam mencegah
elektron dari membangun dalam sistem transpor elektron. Oksigen menarik
elektron dari tahap terakhir dari sistem transpor elektron. Jadi, elektron
bergabung dengan proton dan membentuk hidrogen. Hal ini semakin
mengkombinasikan dengan oksigen yang menghasilkan air (H2O).
⇩
Setiap 2 elektron disumbangkan oleh NADH melewati F1 (ATP sintase) menciptakan
1 molekul ATP. Oleh karena itu, setiap NADH yang melewati 6 elektron dalam
rantai transpor elektron, memberi kita 3 ATP.
⇩
Demikian pula, FADH2 menyumbangkan 4 elektron dalam rantai transpor elektron.
Ini karena, FADH2 memasuki sistem transpor elektron lambat atau setelah NADH
menyumbangkan elektron. Sehingga menghasilkan energi yang lebih sedikit. Dari 4
elektron yang menyumbangkan, 2 ATP diproduksi.
⇩
Jumlah maksimum ATP dihasilkan oleh rantai transpor elektron melalui
kemiosmosis (yaitu proses dengan ATP sintase). Hal ini memberikan sel total 32
– 34 ATP.
Satu hal yang perlu disebutkan
di sini adalah, ketika glikolisis terjadi dalam sitoplasma sel, Siklus Krebs
dan transpor elektron terjadi di dalam mitokondria sel. Juga, oksigen merupakan
komponen yang paling penting dari respirasi selular aerobik. Tanpa oksigen,
elektron akan tetap stagnan dalam rantai transpor elektron, menempatkan
produksi ATP di berhenti. Akhirnya, sel akan mati, dan organisme juga! Oleh
karena itu, respirasi aerobik adalah proses penting untuk fungsi sel, dan
kehidupan organisme.
Adaptasi tumbuhan terhadap transpirasi
DaunTumbuhan seperti pohon
jati dan
akasia mengurangi
penguapan dengan cara menggungurkan daunnya di
musim panas.Pada tumbuhan
padi-padian,
liliacea dan
jahe-jahean, tumbuhan
jenis ini mematikan daunnya pada musim
kemarau.
Pada musim
hujan
daun tersebut tumbuh lagi..Tumbuhan yang hidup di
gurun pasir
atau lingkungan yang kekurangan air (daerah panas) misalnya
kaktus,
mempunyai struktur
adaptasi khusus untuk menyesuaikan diri dengan lingkungannya.
Pada tumbuhan yang terdapat di daerah panas, jika memiliki daun maka daunnya
berbulu, bentuknya kecil-kecil dan kadang-kadang daun berubah menjadi
duri dan
sisik.Lapisan lilin
berfungsi untuk melindungi daun dari penguapan yang berlebihan dan gangguan
serangga
Stomata dapat membuka dan
menutup karena.Stomata pada daun dapat membuka di siang hari dan menutup
pada malam hari untuk menghindari penguapan yang berlebihan,karena itu stomata
disebut dengan mulut daun.
Akar.Sistem
perakaran tumbuhan di daerah panas memiliki akar yang panjang-panjang sehingga
dapat menyerap air lebih banyak.
Transpirasi merupakan proses
hilangnya air dalam bentuk uap air dari tubuh tumbuhan yang sebagian besar
terjadi melalui stomata, selain melalui kutikula dan lentisel (Dardjat dan
Arbayah, 1996:61). Karena sifat kutikula yang impermeabel terhadap air, transpirasi
yang berlangsung melalui kutikula relative sangat kecil (Prawiranata dkk,
1991:138). Transpirasi dapat merugikan tumbuhan bila lajunya terlalu cepat yang
menyebabkan jaringan kehilangan air terlalu banyak selama musim panas dan
kering (Lovelles, 1991:167). Transpirasi merupakan aktivitas fisiologis penting
yang sangat dinamis, berperan sebagai mekanisme regulasi dan adaptasi terhadap
kondisi internal dan eksternal tubuhnya, terutama terkait dengan kontrol cairan
tubuh (turgiditas sel/ jaringan), penyerapan dan transportasi air, garam-garam
mineral serta mengendalikan suhu jaringan. Proses transpirasi dipengaruhi oleh
berbagai faktor, baik faktor internal maupun eksternal. Faktor-faktor internal
antara lain adalah ukuran daun, tebal tipisnya daun, ada tidaknya lapisan lilin
pada permukaan daun, banyak sedikitnya bulu pada permukaan daun, banyak
sedikitnya stoma, bentuk dan lokasi stomata (Dwidjoseputro, 1994:92), termasuk
pula umur jaringan, keadaan fisiologis jaringan dan laju metabolisme.
Faktor-faktor eksternal antara lain meliputi radiasi cahaya, suhu, kelembaban
udara, angin dan kandungan air tanah (Dardjat dan Arbayah, 1996:64), gradient
potensial air tanah - jaringan – atmosfer, serta adanya zat-zat toksik di
lingkungannya. Menurut Goldworthy dan Fisher (1992:61-63), pembukaan stomata
dipengaruhi oleh karbondioksida, cahaya, kelembaban, suhu, angin, potensial air
daun dan laju fotosintesis. Mekanisme kontrol laju kehilangan air atau
transpirasi dapat dilakukan dengan cara mengontrol laju metabolisme, adaptasi
struktural daun yang dapat mengurangi proses kehilangan air dan mengatur
konduktivitas stomata. Stomata biasanya ditemukan pada bagian tumbuhan yang
berhubungan dengan udara. Jumlah stomata beragam pada daun tumbuhan yang sama
dan juga pada daerah daun yang sama (Estiti, 1995:68). Pada umunya stomata
tumbuhan darat lebih banyak terdapat pada epidermis daun bagian bawah. Pada
banyak jenis tumbuhan bahkan tidak ada stomata sama sekali pada epidermis daun
bagian atas (Lovelles, 1991:119). Suatu stoma terdiri atas lubang (porus) yang
dikelilingi oleh 2 sel penutup, umumnya berbentuk ginjal dan mengandung
kloroplas. Stomata sebagian besar tumbuhan membuka pada waktu siang hari dan
menutup pada malam hari. Stomata akan membuka apabila turgor sel penutup tinggi
dan apabila turgor sel penutup rendah maka stomata akan menutup (Siti Sutarmi,
1984:106).
Pelepasan uap air
melaluistomata disebut transpirasi. Bentuk pelepasan air transpirasi
bersama-sama dengan air yang menempel pada permukaan daun dan batang, secara
keseluruhandisebut evapotranspirasi. Evaporasi merupakan pelepasan uap air dari
benda-benda tak hidup, seperti daribebatuan, tanah, permukaan luar batang, dsb.
Transpirasi merupakan satu mekanisme untuk membuah kelebihan air atau air sisa
metabolisme. Laju transpirasi dipengaruhi oleh faktor internal tumbuhan yang
bersangkutan, maupun berbagai faktor klimatik lingkungannya. Secara internal,
transpirasi dikontrol dengan pengaturan konduktivitas stomata, daya hisap daun,
dan
tekanan akar, laju
fotosintesis dan respirasi, serta jenis dan umur tanamannya. Sedang
faktor eksternal yang penting
adalah suhu, kelembaban udara, kecepatan angin dan beda potensial air antara
tanah – jaringan - atmosfer. Oleh bermacam-macam tenaga penggerak dan daya
kohesi, maka dalam tubuh tumbuhan terbentuk aliran air atau
benang air yang tak terputus.
Di sisi lain, transpirasi dapat dipandang sebagai salah satu mekanisme
pelepasan kelebihan panas tubuh tumbuhan, serta mendorong aliran air tanah
masuk ke jaringan10 untuk mendapatkan berbagai nutrisi yang dibutuhkan. Transpirasi juga merupakan mekanisme
kontrol keseimbangan daan stabilitas cairan tubuh. Stabilitas cairan tubuh
terjaga apabila volum penyerapan air sebanding dengan volum kebutuhan air untuk
mempertahankan turgiditas jaringan (tekanan hidrostatik) dan air untuk
mendukung metabolisme serta stabilisasi suhu jaringannya. Bila transpirasi
berlebihan yang tidak seimbang dengan aliran air yang masuk, maka jaringan
akankehilangan turgiditasnya. Tumbuhanmenjadi layu atau bahkan mengering dan
mati.
2.2. Faktor-Faktor Yang
Mempengaruhi Transpirasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi
laju transpirasi adalah : faktor-faktor internal yang mempengaruhi mekanisme
buka-tutup stomata, kelembaban udara sekitar tanaman, suhu udara dan suhu daun
tanaman. Angin dapat juga mempengaruhi laju transpirasi. Angin dapat memacu
laju transpirasi jika udara yang bergerak melewati permukaan daun tersebut
lebih kering dari udara disekitar tumbuhan tersebut.
Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi laju transpirasi
1. Cahaya
Laju transpirasi tanaman lebih
cepat terjadi di tempat yang terang yang terkena cahaya matahari. Hal ini
terutama karena cahaya merangsang pembukaan stomata pada siang hari,sehingga
transpirasi bisa berjalan dengan lancar. Cahaya juga mempercepat transpirasi
oleh pemanasan daun.
2. Suhu
Suhu tumbuhan pada umumnya tidak
berbeda banyak dengan lingkungannya. Kenaikan suhu udara akan mempengaruhi
kelembaban relatifnya. Meningkatnya suhu pada siang hari, biasanya menyebabkan
kelembaban relatif udara menjadi makin rendah, sehingga akan menyebabkan
perbedaan tekanan uap air dalam rongga daun dengan di udara menjadi semakin
besar dan laju transpirasi meningkat. Tanaman terjadi lebih cepat pada suhu
yang lebih tinggi karena air menguap lebih cepat karena suhu meningkat. Pada 30
° C, daun mungkin terjadi tiga kali lebih cepat seperti halnya pada 20 °
3. Kelembaban
kelembaban udara sangat
berpengaruh terhadap laju transpirasi. Kelembaban menunjukkan banyak sedikitnya
uap air di udara, yang biasanya dinyatakan dengan kelembaban relatif. Makin
besar tekanan uap air di udara, maka akan semakin lambat laju transpirasi.
Sebaliknya apabila sedikit tekanan uap air di udara maka maka laju
transpirasinya akan semakin cepat. Tingkat difusi meningkat setiap substansi
sebagai perbedaan dalam konsentrasi zat di dua daerah increases. Ketika udara
sekitarnya kering, difusi air dari daun berlangsung lebih cepat.
4. Angin
Angin adalah suatu
perpindahan masa udara dari suatu tempat ke tempat lain. Dalam perpindahan masa
udara ini, angin akan membawa masa uap air yang berada di sekitar tumbuhan,
sehingga dapat menurunkan tekanan uap air disekitar daun dan dapat
mengakibatkan meningkatnya laju transpirasi. Apabila angin bertiup terlalu
kencang, dapat mengakibatkan keluaran uap air melebihi kemampuan daun untuk
menggantuinya dengan air yang berasal dari tanah, sehingga lama kelamaan daun
akan mengalami kekurangan air. Ketika tidak ada angin, udara sekitar daun
menjadi semakin lembab sehingga mengurangi laju transpirasi. Ketika angin
hadir, udaralembab dibawa pergi dan digantikan oleh udara kering.
5.Keadaan Air Tanah
laju transpirasi sangat
bergantung pada ketersediaan air di dalam tanah, karena setiap air yang hilang
dalam proses transpirasi harus dapat segera diganti kembali, yang pada dasarnya
berasal dari dalam tanah. Berkurangnya air di dalam tanah akan menyebabkan
berkurangnya pengaliran air ke daun dan hal ini akan menghambat laju
transpirasi. Tanaman tidak bisa terus terjadi cepat jika kehilangan air yang
tidak dibuat oleh pengganti dari tanah. Bila penyerapan air oleh akar gagal
mengikuti laju transpirasi, kehilangan turgor terjadi, dan tutup stomata. Ini
segera mengurangi laju transpirasi (serta fotosintesis). Jika hilangnya turgor
meluas ke seluruh daun dan batang, layu tanaman.
2.3. Mekanisme Kerja Stomata
(Membuka dan Menutupnya Stomata)
Masing-masing stomata diapit oleh
sepasang sel penjaga, yang berbentuk seperti ginjal pada tumbuhan dikotil dan
berbentuk seperti halter pada tumbuhan monokotil. Stomata akan membuka jika
tekanan turgor kedua sel penjaga meningkat dan akan menutup apabila tekanan
turgornya rendah. Peningkatan tekanan turgor sel penjaga disebabkan oleh
masuknya air ke dalam sel penjaga tersebut. Pada saat turgor sel penutup
tinggi, maka dinding sel penutup yang berhadapan pada celah stomata akan
tertarik kebelakang, sehingga celah menjadi terbuka. Naiknya turgor ini
disebabkan adanya air yang mengalir dari sel tetangga masuk ke sel penutup,
sehingga sel tetangga mengalami kekurangan air dan selnya sedikit mengkerut dan
akan menarik sel penutup kebelakang. Sebaliknya pada waktu tekanan turgor
turun, yang disebabkan oleh kembalinya air dari sel penutup ke sel tetangganya,
sel tetangga akan mengembang dan mendorong sel penutup ke depan sehingga
akhirnya stoma tertutup.
Membuka dan menutupnya stomata pada
daun terjadi akibat adanya peristiwa turgor pada guard cell. Bergeraknya air
dari epidermal cell ke dalam guard cell, mengakibatkan turgor meningkat didalam
guard cell dan menimbulkan elastic straccking pada dinding guard cell. Dengan
berkembangnya kedua guard cell ini, hal tersebut mengakibatkan menutupnya
stomata. Namun apabila tekanan turgor itu rendah, maka stomata tersebut akan
membuka lagi. Hal ini berarti membuka dan menutupnya stomata ditentukan oleh turgor
yang terjadi pada guard cell.Arah pergerakan air ditentukan oleh perbedaan
potensial air atau tekanan osmotik antara sel penutup dengan sel-sel di
sekitarnya. Bila tekanan osmotik sel penutup lebih negatif (PO meningkat;
cairan sel lebih pekat; potensial airnya lebih rendah) daripada sekelilingnya,
maka air dari sel-sel sekitarnya akan bergerak masukmenuju sel penutup.
Sebaliknya, jika PO sel penutup lebih rendah atau potensialairnya lebih tinggi,
maka air akan berosmosis dari sel penutup menuju sel tetangga. Persoalannya
adalah bagaimana mekanisme tumbuhan mengontrol PO yangdinamis sesuai fluktuasi
perubahan lingkungannya Beberapa teori berusaha menjelaskan mekanisme buka –
tutupnya stomata, di antaranya adalah teori “gerakan atau pompa ion K”.
Masuknya ion K terjadi secara difusi melalui pertukaranion dengan Cl- dan H+.
Telah diketahui bahwa K+ terlibat dalam metabolisme karbohidrat, karena
perananya mendukung aktivitas enzim fosforilase. Enzim ini berperan dalam
konversi amilum menjadi glukosa. Bila ion K meningkat pada sel penutup,
aktivitas pengubahan amilum menjadi glukosa juga meningkat. Dengan bertambahnya
konsentrasi glukosa sel penutup maka akan meningkatkan potensial osmotik selnya.
Dengan demikian akan menggerakkan air sel-sel sekitarnya berosmosis menuju sel
penutup. Akibatnya, tekanan turgor sel penutup meningkat dan stoma membuka.
1. Karbon
dioksida (CO2)
Tekanan parsial CO2 yang
rendah dalam daun akan menyebabkan pH sel menjadi tinggi. Pada pH yang tinggi
(6-7) akan merangsang penguraian pati menjadi gula, sehingga stomata
terbuka.
2.
Cahaya
Dengan adanya cahaya maka
fotosintesis akan berjalan, sehingga CO2 dalam daun akan berkurang dan stomata
terbuka
3.
Water Stress
Apabila tumbuhan menderita
kekurangan air, maka potensial air pada daun akan turun, termasuksel penutupnya
sehingga stomata akan tertutup.
4. Suhu
Naiknya suhu akan meningkatkan
laju respirasi sehingga kadar CO2 dalam daun meningkat, pH akan turun dan
stomata tertutup.
5.Angin
Angin berpengaruh terhadap
membuka dan menutupnya stomata secara tidak langsung. Dalam keadaan angin
bertiup kencang, pengeluaran air melalui transpirasi seringkali melebihi
kemampuan tumbuhan untuk menggantinya, akibatnya daun dapat mengalami
kekurangan air sehingga turgornya turun dan stomata akan tertutup.
2.5. Mekanisme Transpirasi
Melalui Daun
Mekanisme transpirasi akan
mudah dipahami kalau kita mengenal juga anatomi daun tumbuhan. Transpirasi
dimulai dengan penguapan air oleh sel sel mesofil ke rongga antar sel yang ada
dalam daun. Dalam hal ini rongga antar sel jaringan bunga karang merupakan
rongga yang besar, sehingga dapat menampung uap air dalam jumlah banyak.
Penguapan air ke rongga antar sel akan terus berlangsung selama rongga antar
sel belum jenuh dengan uap air.
Sel-sel yang menguapkan airnya kerongga antar sel, tentu akan mengalami
kekurangan air sehingga potensial airnya menurun. Kekurangan ini akan diisi
oleh air yang berasal dari xilem tulang daun, yang selanjutnya tulang daun akan
menerima air dari batang dan batang menerima dari akar dan seterusnya. Uap air
yang terkumpul dalam ronga antara sel akan tetap berada dalam rongga antar sel
tersebut, selama stomata pada epidermis daun tidak membuka. Aapabila stomata
membuka, maka akan ada penghubung antara rongga antar sel dengan atmosfer kalau
tekanan uap air di atmosfer lebih rendah dari rongga antar sel maka uap air
dari rongga antar sel akan keluar ke atmosfer dan prosesnya disebut
transpirasi. Jadi syarat utama untuk berlangsungnya transpirasi adalah adanya
penguapan air didalam daun dan terbukanya
2.6. Stomata
Stomata stomata.merupakan alat
istimewa pada tumbuhan, yang merupakan modifikasi beberapa sel epidermis daun,
baik epidermis permukaan atas maupun bawah daun.Struktur stomata sangat
bervariasi pada antar tumbuhan, terutama bila dibandingkan untuk antar tumbuhan
yang lingkungan hidupnya cukup kontras. Melalui stoma tumbuhan menunjukkan
kemampuan adaptifnya terhadap perubahan dan stress darilingkungannya. Tumbuhan
darat banyak mengeluarkan air melalui stomata, terutama pada siang hari yang
terik. Melalui alat yang sama, tumbuhan juga melepaskan gasgas seperti CO2 dan
O2, terutama pada siang hari, kecuali pada tumbuhan gurun.Sebaliknya, melalui
stomata tumbuhan juga menyerap CO2 dan O2. Stomata selain merupakan alat
pelepasan dan penyerapan, juga merupakan alat kontrol atau pengatur pertukaran
gas agar terjadi keajegan dinamik cairan dan gas-gas
dalam jaringan untuk
mempertahankan aktivitas fisiologinya. Mekanisme pengaturannya dilakukan
melalui adaptasi fisiologis stomata yang mengendalikan
membuka-menutupnya stomata.
Melalui cara ini konduktivitas stomata bersifat
dinamik – adaptif.Secara fisiologis,
tumbuhan mampu mengatur tingkat konduktivitas stomata, dengan cara mengatur
tingkat buka – tutupnya stomata. Secara struktural, adaptasi stoma ditunjukkan
dari segi bentuk, ukuran, dan sebaran atau rasio antara permukaan atas dan
bawah daun. Pada tumbuhan air, umumnya daunnya tipis dan lebar, dengan stomata
lebih banyak dibentuk pada epidermis atas daun. Sebaliknya, pada tumbuhan darat
umumnya, jumlah stomata lebih banyak pada epidermis bawah daun. Pada tumbuhan
daerah kering (xerofit), selain stomata kecil-kecil dan lebih banyak dibentuk
di permukaan bawah daun, banyak yang diikuti dengan penebalan kutikula untuk
membantu menahan laju kehilangan air melalui transpirasi (stomatal dan
kutikuler). Pada tumbuhan gurun yang mengalami stress oleh air dan suhu yang
panas, struktur stomatanya bahkan melekuk ke dalam hingga menjadi tersembunyi
(kriptomer atau sunken). Pada beberapa tumbuhan darat (bukan gurun) yang juga
memiliki stomata tipe Sunken, antara lain adalah Nereum oleander dan Pinus
merkusii. Secara umum, stoma tersusun atas dua sel penutup dan
beberapa sel tetangga yang mengelilinginya. Pada sebelah dalam sel penutup
terdapat rongga atau ruang stomata. Ruang ini berhubung-hubungan dengan
ruang-ruang antar sel mesifil daun. Pada saat penyerapan gas, gas-gas dari
atmosfer masuk ke ruang stomata melalui
stomata secara difusi
sederhana. Gas-gas didorong oleh adanya gradien tekanan gas secara partial,
atau ada beda potensial kimia gas antara atmosfer dan ruang stoma. Pada siang
hari dimana stomata umumnya membuka (kecuali tumbuhan gurun), melalui stomata
masuk gas-gas CO2, karena tekanan partial CO3 atmosfer lebih besar
dibanding tekanan partial pada
ruang antar sel dan stoma. Seiring dengan itu, O2 dari
fotosintesis mengalir keluar
karena tekanan partiel O2 di ruang antar sel lebih besar daripada atmosfer,
selain gas H2O yang merupakan sisa metabolisme. Karenanya kontrol laju
hilangnya air selain mengatur tingkat konduktivitas stoma, juga mengendalikan
laju respiranya.
