RESPIRASI DAN METABOLISME TANAMAN
RESPIRASI DAN METABOLISME MANUSIA, HEWAN, DAN TANAMAN
(Oleh: SR Pakpahan SST)
Sistem respirasi (pernafasan) tanaman dilakukan oleh peran penting Stomata (mulut daun) yang cenderung terdapat di bagian bawah daun. Daun melakukan proses fotosintesis di hari terang (pagi dan sore) dengan bantuan cahaya matahari untuk berproduksi menghasilkan glukosa (C6H12O6) sebagai energi bagi tanaman tersebut, dan juga menghasilkan oksigen (O2) yang penting bagi makhluk hidup lain untuk respirasi. Untuk melangsungkan proses fotosintesis tanaman membutuhkan karbon dioksida (CO2) dari udara dan air (H20) dari dalam tanah, atau uap air (H2O) dari udara, dan cahaya matahari. Jika potensi udara lebih sedikit di dalam tanaman daripada di tanah di sekitarnya, maka akan terjadi perpindahan dari daerah konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi—di dalam tanah— ke area konsentrasi zat terlarut yang lebih rendah—di dalam tanaman.
6 H20 + 6 CO2 + Cahaya Matahari --------> C6H12O6 + 6 O2
Reaksi terang (di siang hari), maka dari celah (lobang) stomata mengalir masuk karbon dioksida (CO2) sebagai bahan masakan bagi tanaman, dan mengalir keluar oksigen (O2). Sedangkan reaksi gelap (di malam hari)i, maka dari celah (lobang) stomata mengalir masuk oksigen (O2) sebagai bahan respirasi bagi tanaman, dan mengalir keluar karbon dioksida (CO2).
Zat zat hara (nutrisi) bagi tanaman ada di dalam tanah media tanam dari tanaman tersebut. Makronutrien yang dikonsumsi dalam jumlah yang lebih besar seperti: nitrogen (N), fosfor (P), kalium (K), kalsium (Ca), belerang (S), magnesium (Mg), karbon (C), oksigen (O), dan hidrogen (H) memberikan kontribusi lebih dari 95% dari seluruh biomassa tanaman, sedangkan mikronutrien seperti: besi (Fe), boron (B), klor (Cl), mangan (Mn), seng (Zn), tembaga (Cu), molibdenum (Mo), nikel (Ni) dikonsumsi hanya 5% saja.
Melalui akarnya, tumbuhan mengangkut zat hara (nutrisi) penting dari bawah ke atas melalui jaringan pengantar Xylem (batang bagian dalam), sedangkan melalui daun (stomata) pengangkutan hasil fotosintesis yaitu glukosa penting dari atas ke bawah melalui jaringan pengantar Floem (batang bagian luar) . Maka nyawa tanaman ada di dalam sel jaringan pengantar Xylem dan Floem. Beda dengan manusia atau hewan yang nyawanya ada di dalam darah arteri dan darah vena-nya.
Pada semua makhluk hidup memiliki ukuran pH (tingkat keasaman Hidrogen) darah yang berbeda-beda di dalam tubuhnya masing-masing.
1. Mahluk ciptaan Tuhan di hari ke--6 yaitu Manusia yang sehat memiliki darah dengan pH (tingkat keasaman Hidrogen) netral pH darahnya sebesar 7,35 - 7,45
2. Mahluk ciptaan Tuhan di hari ke--6 yaitu hewan dan binatang pembohong yang sehat memilik darah dengan pH (Tingkat keasaman Hidrogen) netral pH darahnya sebesar 7,35 - 7,55.
3. Mahluk ciptaan Tuhan di hari ke--6 yaitu ternak dan binatang peliharaan yang sehat memilik darah dengan pH (Tingkat keasaman Hidrogen) netral pH darahnya sebesar 7,25 - 7,45.
4. Mahluk ciptaan Tuhan di hari ke--5 yaitu burung-burung dapat terbang yang sehat memilik darah dengan pH (Tingkat keasaman Hidrogen) netral pH darahnya sebesar 7,15 - 7,35
5. Mahluk ciptaan Tuhan di hari ke--5 yaitu ungusan tidak dapat terbang yang sehat memilik darah dengan pH (Tingkat keasaman Hidrogen) netral pH darahnya sebesar 7,05 - 7,25
6. Mahluk ciptaan Tuhan di hari ke--5 yaitu ikan-ikan bersisik dan berrsirip yang sehat memilik darah dengan pH (Tingkat keasaman Hidrogen) netral pH darahnya sebesar 6,95 - 7,15
7. Mahluk ciptaan Tuhan di hari ke--5 yaitu ikan-ikan bersisik dan berrsirip yang sehat memilik darah dengan pH (Tingkat keasaman Hidrogen) netral pH darahnya sebesar 6,85 - 7,05
8. Telur-telur yang sehat memilik pH (tingkat keasaman Hidrogen) netral pH telur sebesar 6,75 - 6,95
9. Mahluk ciptaan Tuhan di hari ke--3 yaitu tumbuh-tumbuhan berkambium yang sehat memilik pH (tingkat keasaman Hidrogen) netral pH sel jaringannya sebesar 6,65 - 7,35
9. Mahluk ciptaan Tuhan di hari ke--3 yaitu tumbuh-tumbuhan tidak berkambium yang sehat memilik pH (Tingkat asam Hidrogen) netral pH sel jaringannya sebesar 6,55 - 7,25
Cara mengukur pH atau Tingkat keasaman unsur ion Hidrogen-plus pada sel jaringan tubuh adalah:
pH = - log (kadar unsur ion Hidrogen plus)
pH = - catatan [ H⁺]
Misalnya konsentrasi ion H plus pada tubuh adalah 0,00000004, maka
pH nya = - log (0,00000004).
pH = - log (4 x 10 dikurangi 8)
pH = 7,4
Jika ion H⁺] naik, maka nilai pH akan turun, sebaliknya jika ion H⁺] turun, maka pH naik.
Nilai pH di dalam tubuh mahluk dipertahankan normal, seperti di tubuh manusia yang memiliki pH antara 7,35 hingga 7,45 tetap stabil karena adanya buffer yaitu HCO₃⁻ .. DI d alam tubuh terdapat sistem buffer H₂CO₃ dan HCO₃⁻ yang menjaga pH tubuh agar tetap konstan. Jika makanan yang kita konsumsi banyak mengandung alkali maka pH relatif konstan dikarenakan tubuh akan merespon....Alkali akan terikat oleh H₂CO₃ sehingga menghasilkan ion HCO₃⁻. jika makanan yang dikonsumsi banyak mengandung alkali, alkali akan terikat oleh H₂CO₃ sehingga menghasilkan ion HCO₃⁻.
Buffer atau Penyangga adalah campuran yang dapat mempertahankan nilai pH relatif tetap meskipun terdapat penambahan sedikit asam kuat, basa kuat, atau pengenceran.Tubuh manusia mempunyai pH darah yang relatif tetap sekitar 7,4. Hal ini dimungkinkan karena adanya sistem penyangga karbonat H2CO3/HCO3^-.- Jika darah kemasukan zat bersifat asam, maka ion H+ dari asam akan bereaksi dengan ion HCO3^-. pada reaksi H+ + HCO3^- ⇌ H2CO3- Jika darah kemasukan zat bersifat basa, maka ion OH- dari basa akan bereaksi dengan ion H2CO3. pada reaksi OH- + H2CO3 ⇌ HCO3^- + H2O
Cara kerja HCO₃⁻ adalah ia menjaga konsentrasi ion H plus agar tidak naik atau turun. Jika konsentrasi ion H⁺] naik maka pH darah bersifat acidosis (pH menurun), sedangkan jika konsentrasi ion H⁺] turun maka pH darah bersifat Alkalosis (pH menaik).
Di dalam tubuh terjadi proses bolak-balik dari reaksi kimia:
H⁺ + HCO₃⁻ <===> H2CO3 <===> H2O + CO2
Contoh:
Hyper-ventilasi = gejala pernapasan kencang dan dalam, ini disebabkan karena
H⁺ + HCO₃⁻ ------> H2CO3 ------> H2O + CO2
Buffer HCO₃⁻ berikatan dengan ion H⁺ yang naik akan menghasilkan H2CO3 lalu kemudian dipecah menjadi udara (H2O) dan karbon dioksida (CO2), lalu CO2 dibuang melalui hiper-ventilasi.
Pada bagian H2O + CO2 berkaitan dengan fungsi paru paru (pernafasan/respirasi). Gejala gangguan atau kelainannya, penyebabnya disebut reapratorik. Sedangkan pada bagian H⁺ + HCO₃⁻ berkaitan dengan fungsi ginjal (pencernaan/metabolis). Gejala gangguan atau kelainannya, penyebabnya disebut metabolik.
Kebalikannya:
Hypo-ventilasi = gejala sesak nafas seperti asma, karena
H2O + CO2 ------> H2CO3 ------> H⁺ + HCO₃⁻
Penimbunan CO2 di dalam tubuh yang berikatan dengan udara (H2O) akan menghasilkan H2CO3, lalu dipecah menjadi ion H⁺ yang meningkat dan HCO₃⁻ yang meningkat juga.
Maka dapat disimpulkan,
Peningkatan konsentrasi HCO₃⁻ di dalam tubuh akan mengakibatkan pH darah dalam tubuh bersifat lebih basa (Alkalosis),
Peningkatan konsentrasi CO2 di dalam tubuh akan mengakibatkan pH darah dalam tubuh bersifat lebih asam (Acidosis),
Pengangk.utan CO2 oleh eritrosit, transportasi H(+) atau HCO3(-) oleh beberapa epitel, serta pengaturan volume sel dan pH intraseluler: inilah pentingnya protein SLC4 dalam berbagai mode homeosstatis asam-basa.
Arti Homeostasis asam–basa adalah pengaturan pH pada cairan ekstraseluler tubuh (CES) secara homeostatis. Keseimbangan antara asam dan basa di CES penting untuk fungsi fisiologi tubuh dan metabolisme sel. Nilai pH cairan intraseluler dan cairan ekstraseluler perlu dipertahankan pada tingkat yang konstan. Basa sebagai penentu, sedangkan Asam sebagai pendamping atau pengiring.
HCO₃⁻ adalah ion bikarbonat atau ion Hidrogen karbonat atau asam Hidrogen karbonat yang dapat bersifat asam maupun basa.
HCO₃⁻ (dikenal sebagai bikarbonat) adalah basa konjugat dari H2CO3 , asam lemah, dan asam konjugat dari ion karbonat. HCO₃⁻ bertindak sebagai basa bila dicampur dengan senyawa yang lebih asam dari senyawa itu sendiri (Ka lebih besar) dan sebagai asam bila dicampur dengan senyawa yang lebih basa dari senyawa itu sendiri (Ka lebih kecil).
Menurut teori asam basa Bronsted Lowry
Asam adalah donor proton (H+)
Basa adalah akseptor proton (H+)
Bila siketahui reaksi HCO3- + H2O — Co3- + H3O+
Maka pasangan asam-basa konjugasi
adalah
HCO₃⁻ ---------> CO₃⁻
Pada reaksi ini HCO₃⁻ berfungsi sebagai asam karena mendonorkan protonnya, sedangkan CO₃⁻ sebagai basa konjugasinya
H₂O -------> H₃O⁺
Pada reaksi ini H₂O berfungsi sebagai basa karena menerima proton, sedangkan H₃O⁺ sebagai asam konjugasinya.
Pengaturan homeostatis asam-basa
Homeostasis asam basa adalah kemampuan tubuh untuk beradaptasi dan menjaga keseimbangan kondisi cairan di dalam tubuh internal terhadap perubahan lingkungan di sekitar .
Homeostatis asam basa sangat penting bagi kesehatan. Telah didokumentasikan dengan baik bahwa pH cairan ekstraseluler tetap antara 7,35 dan 7,45 dan karena itu merupakan persyaratan utama sistem metabolisme kita untuk memastikan bahwa konsentrasi ion hidrogen dipertahankan antara 0,035 dan 0,045 mEq. Setiap hari, manusia mengonsumsi zat-zat yang menghasilkan dan mengonsumsi proton dan sebagai hasilnya, manusia dewasa yang menjalani pola makan normal Barat menghasilkan ∼1 mEq per kg berat badan asam per hari. Tentu saja, semakin banyak prekursor asam yang terkandung dalam makanan, semakin besar derajat ekosistemnya. Seiring bertambahnya usia manusia, fungsi ginjal secara keseluruhan menurun, termasuk kemampuan mengeluarkan asam. Oleh karena itu, seiring bertambahnya usia, manusia menjadi sedikit namun jauh lebih asam.
Pengaturan homeostasis asam-basa serta konsentrasi ionik lainnya, seperti Na + , sangat penting bagi kehidupan hewan. Misalnya, pH darah normal manusia diatur secara ketat pada kisaran 7,35–7,45. Karena vertebrata, khususnya mamalia, menghasilkan sejumlah besar asam melalui metabolisme, organisme ini harus mengeluarkan asam (H + ) atau meningkatkan konsentrasi HCO 3 − sistemik untuk menyangga asam metabolik ini. Bikarbonat, bersama dengan CO 2 , adalah sistem penyangga pH utama cairan biologi. Bikarbonat hidup berdampingan dengan gas CO2 dalam lingkungan. Reaksi CO 2+ H2O ↔ H2CO3↔ H++ HCO3−adalah mudah dibalik. Dalam sistem biologi, interkonversi CO 2menjadi HCO3−dikatalisis oleh kelompok enzim karbonat anhidrase (Nakhoul et al., 1996 ; Licik dan Hu, 1995 ). Pada beberapa epitel, bikarbonat dalam cairan luminal ultrafiltrat dengan penukar Na + -H + mengeluarkan H + ( Alpern dan Rector, 1996 ) dan membentuk CO2 dan H2O. Karbon dioksida dikeluarkan oleh paru-paru. Paru-paru dan ginjal memainkan peran yang saling melengkapi dalam homeostasis asam-basa ( Romero et al., 1997 ).
Di tubulus proksimal ginjal, sebagian besar HCO3− yang disaring diserap kembali. Mekanisme pergerakan HCO3− dari sel tubulus proksimal kembali ke dalam darah masih belum jelas sebelum tahun 1980. Kotransporter Na+-HCO3− elektrogenik pertama (NBC1) ditemukan oleh Boron dan Boulpaep ( Boron dan Boulpaep, 1983 ) di tubulus proksimal ginjal salamander. Kotransporter basolateral Na + -HCO 3 − yang baru ini disebut “elektrogenik” karena ia mengangkut banyak HCO 3 − dengan masing-masing Na + , dan tidak bergantung pada Cl − . Hal ini dihambat oleh turunan stilbene sulfonat seperti DIDS. Aktivitas kotransporter serupa kemudian dilaporkan pada beberapa mamalia: sel endotel kornea sapi ( Jentsch et al., 1984 ), tubulus berbelit-belit proksimal tikus ( Alpern, 1985 ) dan tubulus lurus proksimal kelinci.
Namun, karakterisasi molekuler protein kotransporter ini tidak terungkap sampai tahun 1996 ( Romero et al., 1996, 1997 ) ketika ginjal salamander ( Ambystoma tigrinum ) digunakan dalam kloning ekspresi pada oosit Xenopus . Pada tingkat molekuler, rangkaian elektrogenik NBC1 ini terkait dengan protein mirip pita elektroneutral – penukar anion AE1, AE2, dan AE3 ( Romero et al., 1998, 1997 ). Homologi molekuler mengungkapkan keluarga transporter yang terkait secara topologi yang sekarang dikenal sebagai superfamili transporter bikarbonat SLC4. Anggota lain dalam keluarga ini termasuk: kotransporter Na + -HCO 3 − elektroneutral (NBC3), kotransporter Na + -HCO 3 − elektroneutral kedua (NBC4), dan penukar Cl − /HCO 3 − yang digerakkan oleh Na + (NDAE1 dan NDCBE1)
Bersambung....Ke .... Granul Efervesen asam basa
Comments
Post a Comment