Metabolisme

A.  Metabolisme

• Metabolisme merupakan semua proses kimia yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup.
• Metabolisme meliputi pertukaran zat dan energi antar sel dengan lingkungannya.
• Metabolisme terdiri dari atas katabolisme dan anabolisme.   

  1.      ATP

  -  ATP merupakan molekul yang berebergi tinggi dan tersusun atas adenosin, gula ribosa, tiga buah fosfat. 

      -  Energi bebas hasil pemecahan ATP ini digunakan dalam berbagai reaksi yang terjadi dalam sel. Pada reaksi eksergonik, dihasilkan ATP yang terbentuk dari ADP. Energi yang dibutuhkan pada reaksi endergonik akan diambil dari hasil hidrolisis ATP. Untuk lebih jelasnya, perhatikan bagan berikut.

             

            2.      Enzim

-    - Enzim adalah senyawa organik yang tersusun atas protein.

-    - Enzim merupakan biokatalisator, artinya enzim merupakan zat yang terdapat dalam tubuh makhluk hidup yang berfungsi mempercepat reaksi, tetapi zat itu sendiri tidak ikut bereaksi.

-    - Zat yang akan diubah oleh enzim dinamakan substrat. Suatu substrat dapat menempel pada bagian tertentu dari enzim yang dinamakan sisi aktif.

-    - Ketika substrat terikat pada enzim, sisi aktif enzim mengalami sedikit perubahan sehingga ikatan yang terbentuk antara enzim dan substrat menjadi lebih kuat. Interaksi antara enzim enzim dan substrat tersebut dinamakan induced fit.

-    - Fungsi enzim yang paling menonjol adalah mengendalikan dan mengkatalis aktivitas kimia dalam tubuh makhluk hidup.

-    - Enzim bekerja dengan sangat selektif, spesifik dan efisien.

-    - Selektif artinya hanya jenis zat tertentu yang dapat dikerjakan.

-    - Spesifik artinya hanya jenis reaksi tertentu yang dikatalis.

-    - Efisien artinya dapat menurunkan energi aktivasi.

-    - Faktor – faktor yang mempengaruhi enzim adalah :

a.       Suhu, semakin tinggi suhu, reaksi kimia akan semakin cepat. Tetapi enzim akan menjadi tidak aktif karena perubahan susunan molekul ( denaturasi ) apabila suhu terlalu tinggi.

b.      pH, enzim membutuhkan pH tertentu untuk menjalankan aktivitasnya. Setiap enzim membutuhkan pH yang berbeda.

c.       Kadar air, kerja enzim sangat dipengaruhi oleh kadar air.

d.      Konsentrasi enzim, konsentrasi enzim yang terus bertambah akan mempercepat reaksi kimia. Jika konsentrasi enzim dengan substrat sudah seimbang, kecepatan reaksi akan relatif konstan.

e.       Jumlah substrat, hingga kadar tertentu jumlah substrat akan mempengaruhi kecepatan reaksi kimia.

f.       Inhibitor ( zat yang dapat menghambat kerja enzim ).

B.  Katabolisme

Katabolisme adalah penguraian atau pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana untuk menghasilkan energi, seperti respirasi dan fermentasi.

1.   Respirasi

Tahapan respirasi terdiri dari glikolisis, siklus krebs dan transpor elektron.

a.       Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energi.

b.      Siklus krebs merupakan siklus yang terjadi setelah glikolisis. Pada siklus krebs, asam piruvat hasil glikolisis akan memasuki mitokondria.

c.       Transpor elektron

2.   Fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa secara anaerob yang meliputi glikolisis dan pembentukan NAD. Fermentasi menghasilkan jumlah energi yang relatif lebih sedikit daripada energi yang dihasilkan melalui respirasi aerob. Fermentasi dibedakan menjadi dua tipe reaksi, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.

a.       Fermentasi Alkohol

Pada fermentasi alkohol, asam piruvat diubah menjadi etanol melalui dua langkah reaksi. Reaksi pertama, terjadi pembebasan karbondioksida dari asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehid. Reaksi kedua, asetaldehid direduksi oleh NADH menjadi etil alkohol.

b.      Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat adalah proses fermentasi glukosa yang menghasilkan asam laktat. Fermentasi asam laktat terjadi pada proses pembentukan keju dan yoghurt.

C. Anabolisme

·         Anabolisme merupakan proses penyusunan zat dari senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks yang berlangsung dalam tubuh makhluk hidup.

·         Anabolisme yang menggunakan energi cahaya disebut fotosintesis.

·         Anabolisme yang menggunakan energi kimia disebut kemosintesis.

 

Pertumbuhan dan Perkembangan

A. Pola Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

• Pertumbuhan adalah proses bertambahnya jumlah protoplasma sel pada suatu organisme, yang disertai dengan pertambahan ukuran, berat serta jumlah sel yang bersifat tidak kembali pada keadaan semula.
• Perkembangan merupakan suatu proses pertumbuhan yang disertai dengan diferensiasi, organogenesis, dan diakhiri dengan terbentuknya individu baru yang lengkap baik secara morfologis, anatomis, maupun fisiologis.
• Pertumbuhan pada tanaman dibedakan menjadi pertumbuhan primer dan pertumbuhan sekunder.
• Pertumbuhan primer adalah pertumbuhan yang terjadi pada titik tumbuh primer, yaitu ujung batang dan ujung akar.
• Pertumbuhan sekunder adalah pertumbuhan yang terjadi pada kambium. 

         Pertumbuhan pada tanaman terbagi dalam beberapa tahap :

     1.  Perkecambahan

          a. Perkecambahan Epigeal, merupakan perkecambahan yang mengakibatkan kotiledon terangkat ke atas tanah. 

          b. Perkecambahn Hipogeal, merupakan perkecambahan yang mengakibatkan kotiledon tetap tertanam di dalam tanah.

     2.  Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

          - Pertumbuhan dan perkembangan meliputi pemanjangan yang terjadi di ujung akar dan ujung batang serta diferensiasi.

          - Diferensiasi merupakan perkembangan sel - sel tumbuhan menjadi berbagai jaringan tumbuhan, seperti korteks, xilem, endodermis, floem dan silinder pusat. 

•  Teori Histogen

           Teori histogen dikemukakan oleh Hanstein ( 1868 ) menjelaskan bahwa setiap titik tumbuh batang serta akar terdiri atas lapisan sel yang disebut histogen terdiri atas 

           1) Plerome, bagian pusat yang selanjutnya akan membentuk empulur dan jaringan pengangkut primer.

           2) Dermatogen, lapisan paling luar yang selanjutnya akan membentuk epidermis.

           3) Periblem, lapisan yang terletak antara plerome dan dermatogen yang akan membentuk korteks.

• Teori Tunika - Korpus

          Dikemukakan oleh Schmid ( 1924 ), menyatakan bahwa titik tumbuh dari batang pada tumbuhan terdiri atas dua zona, yaitu tunika dan korpus.

         1) Tunika, bagian paling luar dari titik tumbuh yang terdiri atas beberapa lapisan sel dan berkumpul membentuk jaringan primer. Sel - sel terus membelah terutama pada bidang pembelahan antiklinal sehingga lapisannya makin meluas.

         2) Korpus, bagian pusat dari titik tumbuh. Sel - sel pada bagian ini bersifat merismatis dan membelah ke segala arah.

     3.  Kurva Pertumbuhan

          a. Fase Lag, pertumbuhan berjalan lambat dengan sedikit atau bahkan tidak ada proses pembelahan sel atau perkembangan sel. Pada periode ini organisme sedang beradaptasi terhadap sumber daya kehidupan.

          b. Fase Logaritmik, pertumbuhan berjalan dengan sangat cepat dan tak terkendali. Persediaan nutrisi masih lengkap dan tercukupi.

          c. Fase Pertumbuhan Linear, tingkat dan kecepatan pertumbuhan mulai stabil dan relatif konstan. Pertumbuhan dibatasi oleh faktor internal dan eksternal.

          d. Fase Stasioner, pertumbuhan sudah sangat stabil, organisme dewasa telah terbentuk namun pertumbuhan belum berhenti sepenuhnya.

B. Faktor - faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan

1.  Suhu, tumbuhan akan tumbuh dengan baik pada suhu optimum yang biasanya terdapat di daerah tropis.
2. Cahaya, intensitas pencahayaan atau penyinaran yang berbeda akan menghasilkan macam pertumbuhan tumbuhan yang berbeda. Respons tumbuhan terhadap panjang penyinaran yang bervariasi disebut fotoperiodisme.
3. Kelembaban, apabila kelembaban air di dalam tanah tinggi, akar akan menyerap dan mengangkutnya ke atas, kemudian air akan dikeluarkan melalui stomata dalam bentuk uap air. Kelembaban yang cukup sangat baik untuk proses perkecambahan tumbuhan.
4. Nutrisi, berupa zat hara, yaitu bahan - bahan kimia yang diperlukan oleh tumbuhan. Jika hidup di tempat yang banyak mengandung zat hara, tumbuhan dapat memanfaatkannya untuk pertumbuhan seluruh organ dengan cepat.
5. Gen, tumbuhan yang memiliki gen baik akan menghasilkan keturunan yang baik. Penampakan gen yang dapat diamati dari luar disebut sebagai bentuk fenotipe ( morfologinya ).
6. pH, pada kondisi pH tanah netral, unsur - unsur yang diperlukan seperti Ca, Mg, P dan tersedia dalam jumlah yang cukup. Jika pH tanahnya asam, unsur yang tersedia adalah Al, Mo, dan Zn. Mineral - mineral tersebut dapat meracuni tumbuhan.
7. Oksigen, jika kadar air tinggi, kadar oksigen akan rendah dan begitu juga sebaliknya. Keberadaan oksigen dalam tanah sangat penting untuk respirasi sel - sel akar yang akan berkaitan dengan penyerapan unsur hara ( transportasi aktif ).
8. Hormon pertumbuhan dan perkembangan

          a. Auksin

              Auksin merupakan senyawa asetat yang terdapat pada tumbuhan. Konsentrasi auksin lebih banyak terdapat pada daerah yang tidak terkena cahaya matahari. Bagian tanaman yang tidak terkena cahaya akan mengalami pertumbuhan yang lebih cepat dibandingkan dengan bagian lain yang terkena cahaya matahari akibat adanya auksin ini. Auksin dapat ditemukan di embrio biji, meristem tunas apikal dan daun muda.

         b. Giberelin

             Giberelin diproduksi oleh tumbuhan di meristem tunas apikal, akar, daun muda dan embrio. Fungsi giberelin, antara lain :

            1) memacu pembentukan buah tanpa biji ( partenokarpi );

            2) menyebabkan tanaman mengalami pertumbuhan raksasa;

            3) menyebabkan tanama berbunga sebelum waktunya;

            4) memacu pembentukan kambium pada tanaman dikotil;

            5) mematahkan dormansi buah dan biji.

        c. Sitokinin

            Fungsi sitokinin, antara lain :

            1) memacu pembelahan sel;

            2) mempercepat pelebaran daun;

            3) mempercepat tumbuhnya akar;

            4) memacu pertunasan lateral pada pucuk batang;

            5) menunda pengguguran daun, bunga dan buah.

        d. Etilen

            Etilen merupakan satu - satunya hormon tumbuhan yang berbentuk gas. Gas etilen dapat mempercepat pemasakan buah, selain itu juga gas ini dapat menyebabkan penebalan batang dan memacu pembungaan.

        e. Asam Traumalin

            Hormon ini merupakan gabungan beberapa aktivitas hormon yang ada ( auksin, giberelin, sitokinin, etilen dan asam absisat ), dan sering disebut hormon luka. Apabila tumbuhan mengalami luka maka akan segera terbentuk kambium gabus karena adanya hormon ini.

         f. Asam Absisat

            Fungsi asam absisat adalah menghambat pertumbuhan tumbuhan dan membantu tumbuhan bertahan pada kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan ( masa dormansi ).