Tumbuh dan berkembang merupakan salah satu ciri adanya kehidupan. Peristiwa tumbuh dan berkembang merupakan peristiwa biologis yang terjadi pada makhluk hidup secara bersama-sama dan salin melengkapi. Faktor internal dan faktor eksternal berkerja sama dalam pertumbuhan dan perkembangan.
Dalam pertumbuhan dan perkembangan, terjadi rangkaian reaksi dalam tubuh yang disebut metabolisme. Ada dua jenis metabolisme, yaitu katabolisme dan anabolisme. Katabolisme merupakan proses dalam sel berupa suatu reaksi biokimia penyederhanaan atau penguraian dari bahan organik menjadi struktur yan lebih sederhana dengan menghasilkan energi kimia, misalkan yang terjadi pada proses respirasi dan fermentasi. Sedangkan anabolisme merupakan reaksi biokimia sintesis (pembentukan) bahan organik sel dai bahan sederhana (anorganik) dengan menggunakan energi. Proses anabolisme terjadi pada fotosintesis.
Sehingga fotorespirasi merupakan proses fisiologi tersendiri yang melibatkan reaksi metabolisme (kataolisme sekaligus anabolime) dimana proses pernapasan dalam tumbuhan jalannya dipengaruhi oleh banyaknya cahaya yang diterima. Seperti yaNg kita ketahui rerpirasi merupakan reaksi penyderhanaan senyawa sumber energi sel atau proses pengikatan energi kabohidrat (glukosa) oleh sel dalam bentuk ATP yang menghasilkan senyawa berenergi unuk keperluan selnya. Pada umumnya proses ini terjadi di mitokondria. Sedangkan fotosintesis merupakan reaksi asimilasi karbon menjadi senyawa karbohidrat yang melibatkan cahay asebagai sumber energi.
Peranan tumbuhan sebagai sumber energi utama bagi berbagai kehidupan di dunia memungkinkan karena kemampuan klorofil menangkap energi cahayamatahari dan mengubahnyamenjadi eneri potensial kimia. Melalui proses fotosintesis molekul-molekul CO2 dan air yang diambil dari sekitarnya, sel-sel tumbuhan membentuk senyawa karbohidrat. Dan sebagai hasil tambahan dari proses fotositesis ini ikeluarkan kelebihan O2 sehingga udara selalu berisi dengan udara segar kembali.
Pertanian pada dasarnya merupakan sistem pemanfaatan energi matahari melalui proses fotosintesis. Sebagi sumber energi utama bagi manusia, fotosintesis telah memasok energi untuk makanan dan bahan bakar fosil yang memberikan tenaga untuk pembangkit tenaga listrik dan banyak mesin lainnya. Studi mengenai fisiologi tanaman budidaya segera menghasilkan penemuan bahwa produksi tanaman budidaya pada dasarnya tergantung pada ukuran dan efisiensi sistem fotosintesis ini. Praktik-praktik pengelolaan tanaman budidaya berlangsung berdasarkan asumsi ini. Karena fotosintesis merupakan batu pijakan produksi pangan, kita perlu memahami tentang energi yang tersedia untuk mengadakan fotosintesis dan memahami bagaimana ciri anatomi dan proses biokimia dalam tubuh tumbuhan berinteraksi untuk menangkap dan menyimpan energi radikal.
I. PEMBAHASAN
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.
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.
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) < anonim,2009 >.
Pada 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.
ribulose
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.
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.
Telah ada 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.
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.
Karena tidak efisien, 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) < salisbury,1995 >.
II. KESIMPULAN
1. Fotorespirasi adalah sejenis respirasi pada tumbuhan yang dibangkitkan oleh penerimaan cahaya yang diterima oleh daun.
2. Fotorespirasi terjadi pada sel-sel mesofil daun dan diketahui merupakan gejala umum pada tumbuhan C3.
3. Peran masih diperdebakan tetapi Fotorespirasi dianggap bermanfaat karena menyediakan CO2 dan NH3 bebas untuk diasimilasi ulang, sehingga dianggap sebagai mekanisme daur ulang (efisiensi).
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.11:48AM Kamiz,16 April 2009. http://id.wikipedia.org/wiki/Fotorespirasi.
Garnerd F.P, et all.1991.Fisiologi Tanaman Budidaya.UI Press: Bandung.
Salisbury, F. B.1995.Fisiologi Tumbuhan Jilid 1 & 2. ITB:Bandung.
nice posting
BalasHapus