Fistum uwg-lkp
-
Upload
fathur-rohim -
Category
Documents
-
view
65 -
download
9
Transcript of Fistum uwg-lkp
FisiologiFisiologi TumbuhanTumbuhan
DR. IR. RIRIEN PRIHANDARINI, MSDR. IR. RIRIEN PRIHANDARINI, MS
SilabusSilabusPengertian dan ruang lingkup fisiologi tumbuhan, sel dan organela sel, gerakan partilel berupa difusi, osmosis dan imbibisi. Peran air bagi tumbuhan, penyerapan dan pengangkutan air serta transpirasi. Dalam metabolisme dibahas tentang enzim, fotosintesis dan respirasi. Fotosintesis mencakup reaksi cahaya, reaksi gelap dan faktor-faktor yang berpengaruh. Respirasi mencakup glikolisis, siklus Krebs faktor- faktor yang berpengaruh dan respirasi cahaya. Pengangkutan hasil fotosintesis, jalur dan teori pengangkutan.
PustakaPustaka
•
Devlin, R.M. and F.H. Witham. 1983. Plant Physiology.
•
Dwidjoseputro. 1985. Dasar
Fisiologi Tumbuhan..
•
Taiz, L. and E. Zeiger. 1998. Plant Physiology.
JadualJadualMg Tgl
Materi
1 Pendahuluan2 Gerakan
partikel
: difusi
dan
osmosis3 Imbibisi, air 4 Penyerapan
dan
pengangkut
an air5 Transpirasi6 Ujian
Tengah
Semester
JadualJadual
((lanjutanlanjutan))Mg Materi7 Hubungan
cahaya
dan
tanaman
8 Fotosintesis9 Reaksi
terang
dan
gelap
fotosintesis
10
Respirasi11
Faktor
yg
mempengaruhi
Respirasi
12
Metabolisme13
Enzim
14
Diskusi
PendahuluanPendahuluanBatasan•
Fisiologi
Tumbuhan
: ilmu
yang
membahas
proses-proses
yang terjadi
di dalam
tubuh
tumbuhan
pada
tingkatan
molekuler
dan
seluler•
Fisiologi
Tanaman
: ilmu
yang membahas
proses-proses
yang terjadi
di
dalam
tubuh tanaman
pada
tingkatan
individu
dan
populasi•
Tanaman
adalah
tumbuhan
yang
dibudidayakan
PembahasanPembahasan
dalamdalam
FisiologiFisiologi
TumbuhanTumbuhan
•
Macam
proses
: transpirasi, respirasi
dll•
Mekanisme
proses
: fotosintesis
terdiri
dari
reaksi
cahaya
dan
rekasi
gelap•
Di
mana
terjadinya
; fotosintesis
di
dalam
kloroplas•
Faktor
yang berpengaruh
: transpirasi
dipengaruhi
intensitas
cahaya
FaktorFaktor
BerpengaruhBerpengaruh
thdthd
TanamanTanamanGenetik
Iklim
Air,Chya,Suhu,CO2
Tanaman
Orgme
Tan. Hma, Peny,Glm
Proses
Tanah Fisik, Kimia, Biol
Fisiologis
Macam, mekanisme. tempat
Pertumbuhan
Hasil
SejarahSejarahFisiologi Tumbuhan telah ada sangat lama, tetapi tidak bersamaan
dengan adanya manusia maupun dimulainya pertanian
PENDAHULUANPENDAHULUANBatasan Pertanian
•
Sempit : pengelolaan tanaman dan lingkungannya agar memberikan suatu produk yang maksimal
•
Luas : tanaman (pertanian), ternak (peternakan) dan ikan (perikanan)
PeranPeran
TumbuhanTumbuhan--TanamanTanamanSumber
pangan
SandangSandang
PapanPapan
ObatObat
dandan
KosmetikKosmetik
BahanBahan
IndustriIndustri
KeindahanKeindahan
dandan
RekreasiRekreasi
DaurDaur
hidrologihidrologi
ParuParu--paruparu
DuniaDunia
IlmuIlmu
PendukungPendukung
•
Anatomi
dan
Morfologi
: penyerapan
air
FisikaFisika
dandan
KimiaKimia
reaksi
cahaya
dan
gelap
fotosintesis
MatematikMatematik
SelSel
dandan
OrganelaOrganela
GerakanGerakan
PartikelPartikelCO2
O2
H2
O
Ion H2
O
•
Tanaman bertambah besar ukurannya karena adanya bahan tambahan berupa partikel
•
Partikel berupa ion atau molekul yang masuk dan keluar dari dalam tubuh tanaman
•
Ion yang masuk antara lain berupa nutrisi misalnya NH4
+, NO3- dll
•
Molekul yang masuk misalnya : CO2 dan H2 O•
Molekul yang keluar misalnya O2 dan H2 O
•
Masuk dan keluarnya partikel dengan proses gerakan partikel berupa difusi, osmosis dan imbibisi
DifusiDifusigerakan partikel dari
tempat dengan potensial kimia lebih tinggi ke tempat dengan potensial kimia lebih rendah karena energi kinetiknya sendiri sampai terjadi keseimbangan dinamis
•
Potensial
kimia
: energi
bebas
per mol•
Energi
bebas
: energi
untuk
melakukan
kerja•
Energi
kinetik
: energi
yang dimiliki
partikel
dengan
suhu
di
atas
0o
K untuk
melakukan
gerakan•
Keseimbangan
dinamis
: partikel
tetap
bergerak
namun
jumlah
yang masuk seimbang
dengan
jumlah
yang keluar,
sehingga
difusi
berhenti
DifusiDifusi
COCO22
, O, O2 2 dandan
HH22
OO
COCO2 2 OO22 HH22
OO
OsmosisOsmosis
•
Osmosis : gerakan air dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah melewati membran selektif permeabel sampai dicapai keseimbangan dinamis
MembranMembran
ArahArah
gerakangerakan
airair•
Dari potensial
air lebih
tinggi
ke
potensial
air lebih
rendah•
Dari DTD lebih
rendah
ke
DTD lebih
tinggi
•
Dari larutan
dengan
konsentrasi
lebih rendah
ke
konsentrasi
lebih
tinggi
•
Dari larutan
lebih
encer
ke
larutan
lebih kental
KetentuanKetentuan
dalamdalam
gerakangerakan
air air
•
Saat
seimbang
dinamik
, potensial
air atau DTD sama
•
Bila
salah
satu
bagian
tidak
terbatas
misal lengas
tanah, potensial
air sama
dengan
bagian
yang tidak
terbatas•
Bila
dua
bagian
terbatas
, potensial
air
akhir
merupakan
rata-rata•
Potensial
solut
tidak
berubah
sampai
potensial
tekanan
mencapai
0 bar
TRANSPIRASITRANSPIRASI
DefinisiDefinisi
•
Proses
hilangnya
air dalam
bentuk
uap
air dari
jaringan
hidup
tanaman yang terletak
di
atas
permukaan
tanah melewati
stomata, lubang
kutikula, dan
lentisel•
80% air yang ditranspirasikan
berjalan
melewati
lubang
stomata, paling besar
peranannya
dalamtranspirasi
PerbedaanPerbedaan
TranspirasiTranspirasi
dengandengan evaporasievaporasi
Transpirasi Evaporasi1. proses fisiologis atau fisika
yang termodifikasi1. proses fisika murni
2. diatur bukaan stomata 2. tidak diatur bukaan stomata
3. diatur beberapa macam tekanan
3. tidak diatur oleh tekanan
4. terjadi di jaringan hidup 4. tidak terbatas pada jaringan hidup
5. permukaan sel basah 5. permukaan yang menjalankannya menjadi kering
Lubang
stomata yang mengatur
laju
transpirasi
PerbedaanPerbedaan
TranspirasiTranspirasi
dengandengan
gutasigutasiTranspirasi Gutasi
1. terjadi pada siang hari 1. pada malam hari2. air yang hilang
berbentuk uap air2. air yang keluar berbentuk
cair3. yang dilepaskan uap air
murni3. cairan mengandung solute,
seperti gula dan garam4. terjadi melewati
stomata, lubang kutikula, dan lenti sel
4. melewati hidatoda
5. terkendali oleh bukaan stomata
5. tidak terkebdali
6. menurunkan suhu permukaan tanaman
6. tidak menurunkan suhu permukaan
BesarnyaBesarnya
air yang air yang tertranspirasitertranspirasi
•
Sebagian
besar
air yang diserap
tanaman ditranspirasikan
•
Misal: tanaman jagung, dari
100% air
yang diserap: 0,09% untuk
menyusun
tubuh, 0,01% untuk pereaksi, 98,9%
untuk
ditranspirasikan
DampakDampak
negatifnegatif
transpirasitranspirasi•
Transpirasi
dapat
membahayakan
tanaman
jika
lengas
tanah
terbatas, penyerapan
air tidak
mampu
mengimbangi
laju
transpirasi, Ψw sel
turun, Ψp menurun, tanaman
layu, layu
permanent,
mati, hasil
tanaman
menurun•
Sering
terjadi
di
daerah
kering, perlu
irigasi, meningkatkan
lengas
tanah, pada kisaran
layu
tetap
–
kapasitas
lapangan
KondisiKondisi
air air tanahtanahZona Jenuh Air
Kapasitas Lapangan
Zona Air Kapiler
Titik Layu Permanen
Zona Layu Permanen
PerananPeranan
transpirasitranspirasi
•
Pengangkutan
air ke daun
dan
difusi
air antar
sel•
Penyerapan
dan
pengangkutan
air, hara•
Pengangkutan
asimilat
•
Membuang
kelebihan
air•
Pengaturan
bukaan
stomata•
Mempertahankan
suhu
daun
MekanismeMekanisme
transpirasitranspirasi
MacamMacam
transpirasitranspirasi
•
Stomater
: 80-90% total transpirasi•
Kutikuler: 20% total transpirasi
•
Lentikuler
: 0,1% total transpirasi
MekanismeMekanisme
bukaanbukaan stomatastomata
•
Teori
perubahan
pati menjadi
gula
•
Teori
pengangkutan proton, K+
•
Bukaan
stomata pada tanaman
sukulen
TeoriTeori
perubahanperubahan
patipati
menjadimenjadi
gulagula
•
Siang
hari
terjadi
fotosintesis, CO2 diserap, kandungannya
dalam
ruang
antar
sel
menurun, pH naik
(7), pati
dalam
sel penjaga
terhidrolisis
menjadi
gula, Ψs
sel penjaga
turun, Ψw turun, endoosmosis
di
sel
penjaga, Ψp naik, dinding
sel
penjaga tertekan
ke
arah
luar, stomata terbuka
BukaanBukaan
stomata stomata padapada
tanamantanaman
CAMCAM
•
Tanaman
CAM membuka
stomatanya
malam hari, pada
malam
hari
terjadi
respirasi
tidak
sempurna
dan
KH diubah
menjadi
asam
malat, dari
respirasi
tersebut
CO2 tidak
dilepaskan,
tetap
diikat, pH tetap
tinggi
(7), pati
dalam
sel penjaga
dihidrolisis
menjadi
gula, Ψs
nya menurun, terjadi
endoosmosis, Ψp sel
penjaga
naik, turgor, dinding
sel
penjaga
tertekan
ke arah
luar, stomata membuka
FaktorFaktor
yang yang mempengaruhimempengaruhi
lajulaju
transpirasitranspirasiFaktor
lingkungan Faktor
tanaman
1. kelembaban
udara2.
suhu
3.
kecepatan
angin4.
cahaya
5.
tekanan
udara6.
ketersediaan
air tanah
7.
debu
1.
stomata: jumlah
per satuan luas, letak
stomata
(permukaan
bawah
atau atas
daun,
timbul/tenggelam), waktu bukaan
stomata
2.
daun: berbulu/tidak, warna daun(kandungan
klorofil
daun), posisinya menghadap
matahari
secara
langsung
atau
tidak
HUBUNGAN CAHAYA DAN HUBUNGAN CAHAYA DAN TANAMANTANAMAN
CahayaCahaya
•
Faktor
esensial
pertumbuhan
dan perkembangan
tanaman
•
Cahaya
memegang
peranan
penting
dalam proses
fisiologis
tanaman, terutama
fotosintesis, respirasi, dan
transpirasi•
Fotosintesis
: sebagai
sumber
energi
bagi
reaksi
cahaya, fotolisis
air menghasilkan daya
asimilasi
(ATP dan
NADPH2)
•
Cahaya
matahari
ditangkap
daun
sebagai foton
•
Tidak
semua
radiasi
matahari
mampu diserap
tanaman, cahaya
tampak, dg
panjang
gelombang
400 s/d
700 nm•
Faktor
yang mempengaruhi
jumlah
radiasi
yang sampai
ke
bumi: sudut
datang, panjang
hari, komposis
atmosfer
•
Cahaya
yang diserap
daun
1-5% untuk fotosintesis, 75-85% untuk
memanaskan
daun
dan
transpirasi
•
Peranan cahaya dalam respirasi, fotorespirasi, menaikkan suhu
•
Peranan cahaya dalam transpirasi, transpirasi stomater, mekanisme bukaan stomata
•
Kebutuhan intensitas cahaya berbeda untuk setiap jenis tanaman, dikenal tiga tipe tanaman C3, C4, CAM
•
C3 memiliki titik kompensasi cahaya rendah, dibatasi oleh tingginya fotorespirasi
•
C4 memiliki
titik
kompensasi
cahaya tinggi, sampai
cahaya
terik, tidak
dibatasi
oleh
fotorespirasi•
Besaran
yang menggambarkan
banyak
sedikitnya
radiasi
matahari
yang mampu diserap
tanaman:ild
•
ILD kritik
dan
ILD optimum, ILD kritik menyebabkan
pertumbuhan
tanaman
90%
maksimum. ILD optimum menyebabkan pertumbuhan
tanaman
(CGR) maksimum
•
ILD optimum setiap
jenis
tanaman
berbeda tergantung
morfologi
daun
•
Faktor
eksternal
juga
mempengaruhi
nilai
ild optimum, misalnya
jarak
tanam
(kerapatan
tanaman) maupun
sistem
tanam•
Faktor
eksternal
mempengaruhi
radiasi
yang
diserap
dan
nilai
ILD optimum, melalui
efek penaungan
(mutual shading)
•
Penaungan: distribusi
cahaya
dalam
tajuk
tidak merata, ada
daun
yang bersifat
parasit
terhadap
fotosintat
yang dihasilkan
daun
yang lain, NAR rendah, CGR rendah, telah
tercapai
titik
kompensasi
cahaya, ILD telah
melampaui
nilai optimumnya
•
Kaitannya
dengan
ILD optimum setiap jenis
tanaman
perlu
dilakukan
kajian
mengenai
jarak
tanam
yang menyebabkan tercapainya
ILD optimum tersebut.
Pengaturan
jarah
tanam
ditentukan
oleh tingkat
kesuburan
lahan
maupun
habitus
tanaman
(morfologi
tanaman)•
Penentuan
kerapatan
tanaman
dipengaruhi
juga
oleh
hasil
ekonomis
yang akan
diambil
dari
pertanaman.
•
Hasil
ekonomis
tanaman
berupa
biji
(produk reproduktif
yang lain). Kalo
dibuat
grafik
hub
antara
kerapatan
dengan
hasil, kurve
berbentuk parabolik, ada
nilai
LAI optimum. Peningkatan
kerapatan
tanaman
setelah
LAI optimum, menimbulkan
penurunan
hasil. Hasil
fotosintesis
digunakan
lebih
banyak
untuk
keperluan vegetatif
•
Hasil
ekonomis
tanaman
berupa
bagian vegetatif
tanaman, grafik
hub antara
kerapatan
dengan
hasil
berbentuk
asimtotik. Jarak
tanam dibuat
serapat
mungkin
supaya
penyerapan
radiasi
maksimum
cepat
tercapai, dapat dikatakan
tidak
ada
LAI optimum
FaktorFaktor
yang yang MenentukanMenentukan
BesarnyaBesarnya RadiasiRadiasi
MatahariMatahari
keke
BumiBumi
•
Sudut
datang
matahari
(dari
suatu
titik tertentu
di
bumi)
•
Panjang
hari•
Keadaan
atmosfer
(kandungan
debu
dan
uap
air)
•
Panjang
hari
sering
menjadi
faktor pembatas
pertumbuhan
di
daerah
sub-
tropik•
Keberadaan
radiasi, sering
terbatas
di
sub-tropik
pada
musim
tertentu, sehingga kekurangan
radiasi
matahari
merupakan
kendala
utama
pertanian
di
sub-tropik•
Panjang
hari
di
daerah
tropik
tidak
terlalu
menimbulkan
masalah
(bukan
faktor pembatas), relatif
konstan, 12 jam/hari
•
Yang sering
menjadi
faktor
pembatas adalah
masalah
kelebihan
radiasi
(intensitas
matahari)
NaunganNaungan
•
Merupakan
salah
satu
alternatif
untuk mengatasi
intensitas
cahaya
yang terlalu
tinggi.•
Pemberian
naungan
dilakukan
pada
budidaya
tanaman
yang umumnya termasuk
kelompok
C3 maupun
dalam
fase
pembibitan•
Pada
fase
bibit, semua
jenis
tanaman
tidak
tahan
IC penuh, butuh
30-40%, diatasi
dengan
naungan
•
Pada
tanaman
kelompok
C3, naungan tidak
hanya
diperlukan
pada
fase
bibit
saja, tetapi
sepanjang
siklus
hidup tanaman
•
Meskipun
dengan
semakin
dewasa
umur tanaman, intensitas
naungan
semakin
dikurangi•
Naungan
selain
diperlukan
untuk
mengurangi
intensitas
cahaya
yang sampai
ke
tanaman
pokok, juga
dimanfaatkan
sebagai
salah
satu
metode pengendalian
gulma
•
Di
bawah
penaung, bersih
dari
gulma terutama
rumputan
•
Semakin
jauh
dari
penaung, gulma
mulai tumbuh
semakin
cepat
•
Titik
kompensasi
gulma
rumputan
dapat ditentukan
sama
dengan
IC pada
batas
mulai
ada
pertumbuhan
gulma•
Tumbuhan
tumbuh
ditempat
dg IC lebih
tinggi
dari
titik
kompensasi
(sebelum tercapai
titik
jenuh), hasil
fotosintesis
cukup
untuk
respirasi
dan
sisanya
untuk pertumbuhan
DampakDampak
pemberianpemberian
naungannaungan terhadapterhadap
iklimiklim
mikromikro
•
Mengurangi
IC di
sekitar
sebesar
30-40%•
Mengurangi
aliran
udara
disekitar
tajuk
•
Kelembaban
udara
disekitar
tajuk
lebih stabil
(60-70%)
•
Mengurangi
laju
evapotranspirasi•
Terjadi
keseimbangan
antara
ketersediaan
air dengan
tingkat
transpirasi
tanaman
HasilHasil penelitianpenelitian padapada tembakautembakau
Dampak
pemberian
naungan
pada pertanaman
tembakau
:
•
Laju
transpirasi
tanaman
tembakau menurun
sebesar
45,6%
•
Evapotranspirasi
tanah
menurun
sebesar 60%
•
Kadar
air daun
meningkat•
Total luas
daun
tembakau
meningkat
40%
TanamanTanaman
mudamuda•
Memerlukan intensitas cahaya relatif rendah
•
IC terlalu rendah aktifitas fotosintesis menurun, suplai KH dan auxin untuk pertumbuhan akar menurun, bibit yang kekurangan IC memiliki perakaran yang tidak berkembang
•
IC terlalu tinggi : fotooksidasi meningkat, suhu tinggi, kelembaban rendah, kematian daun (daun terbakar)
•
Penelitian
pada
penyetekan
kakao: stek kakao
mampu
berakar
dengan
baik
kalau
mendapatkan
intensitas
cahaya
20% lebih rendah
dari
IC penuh
(stek
kakao
diberi
naungan
dengan
intensitas
sedang)•
Penelitian
pada
pembibitan
karet: bibit
karet
mampu
berakar
dengan
baik
kalau mendapatkan
IC 50%
•
Penelitian
pada
penyetekan
vanili: bibit vanili
mampu
berakar
dengan
baik
kalau
mendapatkan
IC 30%-50%
•
Naungan
dapat
menghindari
fluktuasi temperatur
yang tinggi
dan
kadar
air tanah
•
Naungan
dapat
digunakan
sebagai saranan
konservasi
tanah, karena
meningkatkan
jumlah
pori
penyedia
air tanah
(melalui
pengaturan
temperatur
dan
evaporasi)•
Besar
kecilnya
fotosintesis
tergantung
pada
temperatur, suplai
air, unsur-unsur hara, sifat
morfologis
tanaman. Puncak
fotosintesis
terkait
dengan
besarnya
sinar dan
temperatur
KekuranganKekurangan Air Air DiatasiDiatasi dg dg naungannaungan
•
Naungan
mengurangi
volume kecepatan aliran
permukaan
dan
meningkatkan
air
tersedia
bagi
tanaman
PengaruhPengaruh
lingkunganlingkungan
((TekananTekanan))
•
Pengaruh
merusak
yang dipaksakan, dikendalikan
oleh
lingkungan
•
Respon
adaptasi, dikendalikan
oleh tanaman
•
Kerusakan: kematian
sebagian
organ maupun
keseluruhan
tanaman, penurunan
pertumbuhan
karena
kelainan
fisiologis•
Kerusakan: resistensi
tanaman
terhadap
tekanan
lingkungan
berkurang•
Respon
beradaptasi, merupakan
pengendali
yang halus
terhadap
resistensi•
Resistensi
bisa
elastis
(terbalikkan)
maupun
plastis
(tidak
terbalikkan)
•
Resistensi
elastis, efek
mekanisme fisiologis
(lebih
besifat
fisiologis)
•
Resistensi
plastis, efek
adaptasi morfologis
•
Tekanan
cahaya
bisa
menimbulkan respon
fisiologis
(dalam
aktivitas
fotosintesis) maupun
respon
morfologis (berubahnya
ukuran
daun
dll)
•
Kedua
respon
tsb
memerlukan
fleksibilitas fenotipe
ResponRespon
MorfologiMorfologi•
Makromorfologi: tinggi
tanaman, diameter
tanaman, sudut
percabangan, jumlah
daun, luas daun
dll
•
Mikromorfologi: kandungan
klorofil
daun, ketebalan
daun
dll
•
Tinggi
tanaman
lebih
cepat
naik
di
tempat
teduh, diameter tanaman
lebih
cepat
naik
di
tempat
tanpa
naungan, sudut
percabangan
lebih
besar ditempat
ternaungi, luas
daun
lebih
besar
di
tempat
ternaungi, begitu
juga
dengan
jumlah daun
•
Kandungan
klorofil
lebih
tinggi
di
tempat
terang, ketebalan
daun
lebih
tinggi
di
tempat
terang
SIKLUS CALVIN
METABOLISMEMETABOLISME
RirienRirien
PrihandariniPrihandarini, Dr , Dr IrIr, MS, MS
PengertianPengertian
Kedua proses tsb dilakukan melalui reaksi-reaksi yang terintgrasi & terorganisasi → metabolisme
Metabolisme:keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam sel, meliputi proses penguraian & sintesis molekul kimia yang menghasilkan & membutuhkan panas (enegi) serta dikatalisis oleh enzim
PengertianPengertian
Metabolisme meliputi: 1) jalur sintesis (anabolisme/endorgenik) ⇒ menggabungkan molekul-molekul kecil menjadi makromolekul yang lebih kompleks; memerlukan energi yang disuplai dari hidrolisis ATP
2) jalur degradatif (katabolisme/eksorgenik) ⇒ memecah molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana; melepaskan energi yang dibutuhkan untuk mensintesis ATP.
KomponenKomponen selsel
Makromolekul: komponen struktural & fungsional utama sel, tdd:
1. Asam nukleat2. Protein3. Karbohidrat/ polisakarida4. Lemak/ lipid
Struktur supramolekul
Protein asam nukleat polisakarida lipid
Asam amino nukleotida gula sederhana*) gliserolasam lemak
α- ketoacids ribosa pyruvat(C3) asetat (C2)C3, C4, C5 nitrogen pyruvat (C3)
Karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O)Nitogen (N), fosfor (P), sulfur (S)
Bahan Makanan sbg Bahan Makanan sbg Sumber EnergiSumber Energi
4 jenis nutrien utama, yaitu:1. Makronutrien (karbohidrat, protein, lipid)
menyuplai energi bagi tubuh2. Vitamin membantu penggunaan makronutrien dan
mempertahankan jaringan tubuh.3. Mineral mempertahankan homeostasis, dan 4. Air sbg pelarut dalam tubuh, dan sbg alat transport
untuk mendistribusikan nutrien ke jaringan.
FungsiFungsi MakronutrienMakronutrien
• Sumber energi Energi yang dilepaskan dari ikatan kimia nutrien ialah ATP, fosfokreatin, dan zat molekul berenergi tinggi. Energi ini digunakan untuk transport dan kerja mekanik.
• Sintesis Makromolekul digunakan untuk mensintesis bahan dasar yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pertahanan sel dan jaringan.
• Simpanan Jika makanan yang kita makan melebihi kebutuhan tubuh untuk energi dan sintesis, kelebihan nutien tersebut akan disimpan sebagai glikogen dan lemak. Simpanan ini menyediakan energi saat puasa.
MetabolismeMetabolisme bahanbahan makananmakanan
• Absorptive-state: katabolisme → penguraian molekul zat makanan yang besar menjadi molekul yang lebih kecil; rx oksidasi; melepaskan energi/panas; rx eksorgenik; membebaskan elektron
• Post absorptive state/ fasted state: anabolisme → sintesis molekul yang lebih kecil menjadi molekul
yang lebih besar; rx reduksi; membutuhkan energi/panas; rx endorgenik; menyerap elektron
Lipid/ Lipid/ LemakLemak
• Diabsorbsi terutama dalam bentuk asam lemak dan gliserol.
• Asam lemak → bentuk utama lemak di dalam darah.
• Asam lemak esensial yang harus disuplai dari makanan ialah asam linoleat dan asam lenolenat. ⇒ sebagai prekursor untyuk prostaglandin, tromboksan, dan leukotrien.
• Zat ini dapat digunakan sebagai sumber energi oleh jaringan dan mudah disimpan sebagai trigliserida di jaringan adiposa.
Lipid/Lipid/lemaklemak
• Proporsi lemak dalam diet dianjurkan sebanyak 30% dari total kalori, berasal dari saturated fat 10%, monosaturated fat 10%, dan dari polisaturated fat 10%.
• Lipid yang kita makan dapat meningkatkan palatability of food dan menimbulkan rasa kenyang.
KarbohidratKarbohidrat
• Sebagian besar diabsorbsi dalam bentuk glukosa. • Konsentrasi glukosa plasma paling penting → karena
hanya glukosa yang dapat dimetabolisme oleh otak. • Komposisi karbohidrat dalam diet dianjurkan sebesar
55% dari total kalori.• Karbohidrat yang kita makan ada 2 jenis, yaitu:
1) available carbohydrat yang dicerna, diabsorbsi, dan digunakan sebagai sumber energi
2) unavailable carbohydrate yang menyuplai serat.
• Jika kadar glukosa darah dalam batas normal → sebagian besar jaringan menggunakan glukosa sebagai sumber energi.
• Kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen. Sintesis glikogen dari glukosa disebut glikogenesis.
GlukosaGlukosa
GlukosaGlukosa
• Simpanan glikogen terbatas sehingga kelebihan glukosa yang lain diubah menjadi lemak (lipogenesis).
• Jika kadar glukosa darah turun, tubuh mengubah glikogen kembali menjadi glukosa (glikogenolisis)
• Dengan menyeimbangkan metabolisme oksidatif, sintesis glikogen, pemecahan glikogen, dan sintesis lemak, tubuh dapat mempertahankan kadar glukosa darah dalam batas normal.
• Jika homeostasis gagal dan glukosa darah melebihi kadar kritis (pada diabetes mellitus), kelebihan glukosa akan diekskresi dalam urin.
• Ekskresi glukosa dalam urin hanya terjadi jika ambang ginjal untuk reabsorbsi glukosa terlampaui.
ProteinProtein
• Asam amino dalam tubuh terutama digunakan untuk sintesis protein. Tetapi, jika asupan glukosa rendah, asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui jalur yang disebut glukoneogenesis yaitu pembentukan glukosa baru dari prekursor nonkarbohidrat.
• Proporsi protein sebagai sumber energi dalam diet yang dianjurkan adalah sebesar 15%.
ProteinProtein
• Asam amino merupakan sumber utama untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis, tetapi gliserol dari trigliserida juga dapat digunakan.
• Glukoneogenesis dan glikogenolisis penting untuk memback up sumber glukosa pada saat puasa.
JALUR BIOKIMIA PRODUKSI ENERGIJALUR BIOKIMIA PRODUKSI ENERGI
KESEIMBANGAN ENERGIKESEIMBANGAN ENERGI
EnergiMakanan Nutrien pool
Cadanganenergi
Kerja
internal
Kerja
eksternal
Energi
panas
AsupanEnergi
KeluaranEnergi
EnergiEnergi daridari BahanBahan MakananMakanan
• Energi yang berasal dari makanan dapat diukur dengan cara langsung (direct calorimetry) melalui oksidasi bahan makanan di dalam suatu bomb calorimeter.
• Makanan dibakar dalam alat tersebut, panas yang dihasilkan dan terperangkap di dalam alat tersebut kemudian diukur.
EnergiEnergi daridari BahanBahan MakananMakanan
• Hasil dari pengukuran : karbohidrat menghasilkan panas 4,1 kcal/g, lemak 9,3 kcal/g, protein 4,1 kcal/g, dan alkohol 7,1 kcal/g.
• Kilocalori (kcal) ialah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 liter air sebanyak 1°C. Satu kilocalori (kcal) sama dengan 1 Calori.
LajuLaju MetabolikMetabolik Basal Basal ((Basal Metabolic RateBasal Metabolic Rate/BMR)/BMR)
Laju Metabolik Basal (Basal Metabolic Rate/BMR) ialah energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi fisiologis normal pada saat istirahat.
BMR = kcal/ m2/jam (kilokalori energi yang digunakan per meter persegi permukaan tubuh per jam)
BMRBMR
Fungsi fisiologis normal tersebut meliputi: 1) lingkungan kimia internal tubuh, yaitu
gradient konsentrasi ion antara intrasel dan ekstrasel
2) aktivitas elektrokimia sistem saraf 3) aktivitas elektromekanik sistem
sirkulasi 4) pengaturan suhu
KadarKadar
GlukosaGlukosa
DarahDarahKadar glukosa darah dipertahankan dengan cara:1. Glikogenolisis, yaitu hidrolisis simpanan
glikogen di hati dan otot rangka.2. Lipolisis, yaitu katabolisme triasilgliserol
menjadi gliserol dan asam lemak di jaringan adiposa. Gliserol yang mencapai hati akan diubah menjadi glukosa.
3.
Protein dikatabolisme menjadi glukosa (gluconeogenesis)
ENZIMENZIM
•
Enzim
merupakan
senyawa
organik bermolekul
besar
yang berfungsi
untuk
mempercepat
jalannya
reaksi metabolisme
di
dalam
tubuh
tumbuhan
tanpa
mempengaruhi
keseimbangan reaksi
•
Enzim
tidak
ikut
bereaksi, struktur
enzim tidak
berubah
baik
sebelum
dan
sesudah
reaksi
tetap•
Enzim
sebagai
biokatalisator
•
Bagian
enzim
yang aktif
adalah
sisi
aktif dari
enzim
TataTata
namanama
enzimenzim
•
Enzim
diberi
nama
sesuai
dengan
nama
substrat
dan reaksi
yang dikatalisis
•
Biasanya
ditambah
akhiran
ase•
Enzim
dibagi
ke
dalam
7 golongan
besar
Klas Tipe reaksiOksidoreduktase(nitrat
reduktase)
memisahkan
dan
menambahkan
elektron
atau hidrogen
Transferase(Kinase)
memindahkan
gugus
senyawa
kimia
Hidrolase(protease, lipase, amilase)
memutuskan
ikatan
kimia
dengan penambahan
air
Liase(fumarase)
membentuk
ikatan
rangkap
dengan melepaskan
satu
gugus
kimia
Isomerase(epimerase)
mengkatalisir
perubahan
isomer
Ligase/sintetase(tiokinase)
menggabungkan
dua
molekul
yang disertai dengan
hidrolisis
ATP
Polimerase(tiokinase)
menggabungkan
monomer-monomer sehingga
terbentuk
polimer
SusunanSusunan
enzimenzim
•
Komponen
utama
enzim
adalah
protein •
Protein yang sifatnya
fungsional, bukan
protein struktural•
Tidak
semua
protein bertindak
sebagai
enzim
Enzim
Protein Enzim protein sederhana
Protein +Bukan Protein
Protein = apoenzim
Enzim Konjugasi
Bukan protein =Gugus prostetik
Organik =Koenzim
Anorganik = kofaktor
ContohContoh
koenzimkoenzim
1.
NAD (koenzim
1)2.
NADP (koenzim
2)
3.
FMN dan
FAD4.
Cytokrom: cytokrom
a, a3, b, b6, c, dan
f
5.
Plastoquinon, plastosianin, feredoksin6.
ATP: senyawa
organik
berenergi
tinggi,
mengandung
3 gugus
P dan
adenin ribose
SifatSifat
enzimenzim
•
Enzim
dibentuk
dalam
protoplasma
sel•
Enzim
beraktifitas
di
dalam
sel
tempat
sintesisnya
(disebut
endoenzim) maupun di
tempat
yang lain diluar
tempat
sintesisnya
(disebut
eksoenzim)•
Sebagian
besar
enzim
bersifat
endoenzim
1.
Enzim
bersifat
koloid, luas
permukaan
besar, bersifat hidrofil
2.
Dapat
bereaksi
dengan
senyawa
asam
maupun
basa, kation
maupun
anion
3.
Enzim
sangat
peka
terhadap
faktor-faktor
yang menyebabkan
denaturasi
protein misalnya
suhu, pH dll
4.
Enzim
dapat
dipacu
maupun
dihambat
aktifitasnya5.
Enzim
merupakan
biokatalisator
yang dalam
jumlah
sedikit
memacu
laju
reaksi
tanpa
merubah keseimbangan
reaksi
6.
Enzim
tidak
ikut
terlibat
dalam
reaksi, struktur
enzim tetap
baik
sebelum
maupun
setelah
reaksi
berlangsung7.
Enzim
bermolekul
besar
8.
Enzim
bersifat
khas/spesifik
•
Suhu: optimum 300C, minimum 0 0C, maksimum 400C
•
Logam, memacu
aktifitas
enzim: Mg, Mn, Co, Fe•
Logam
berat, menghambat
aktivitas
enzim: Pb,
Cu, Zn, Cd, Ag•
pH, tergantung
pada
jenis
enzimnya
(pepsin aktif
kondisi
masam, amilase
kondisi
netral, tripsin kondisi
basa)
•
Konsentrasi
substrat, substrat
yang banyak
mula- mula
memacu
aktifitas
enzim, tetapi
kemudian
menghambat
karena: penumpukan
produk
(feed back effect)
•
Konsentrasi
enzim, peningkatan
konsentrasi enzim
memacu
aktifitasnya
•
Air, memacu
aktifitas
enzim•
Vitamin, memacu
aktifitas
enzim
Penghambatan
aktifitas
enzim
ada
dua
tipe:1.
Kompetitif: zat
penghambat
mempunyai
struktur
yang mirip
dengan
substrat sehingga
dapat
bergabung
dengan
sisi
aktif
enzim. Terjadi
kompetisi
antara substrat
dengan
inhibitor untuk
bergabung
dengan
sisi
aktif
enzim
(misal feed back effect)
2.
Non kompetitif: zat
penghambat menyebabkan
struktur
enzim
rusak
sehingga
sisi
aktifnya
tidak
cocok
lagi dengan
substrat
•
Spesifik: hanya
cocok
untuk
satu
macam substrat
saja
atau
sekelompok
kecil
substrat
yang susunanya
hampir
sama
dan
fungsinya sama
A B C DE1 E2 E3
E4
E5
SelamatSelamat belajarbelajar