Respirasi tumbuhan

LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN

RESPIRASI TUMBUHAN

Tanggal Praktikum, 4 April 2012

Disusun Oleh :




1. Alamil Huda (081014007)

2. A. Kharish Fahmi (081014009)

3. Cipto Dwi Handono (080710470)

4. Eko Prasetyo N.S.W. (081014066)

5. Hasan Adro’i (081014048)

6. Muhammad (081014102)

7. Syaiful Yahya (081014072)



Dosen Asistensi :

Hery Purnobasuki, Drs. M.Si



DEPARTEMEN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2012

1.      TUJUAN

·         Membuktikan bahwa respirasi menghasilkan CO2

·         Mengetahui perubahan suhu akibat aktivitas respirasi tumbuhan

2.      TINJAUAN PUSTAKA

Tumbuhan terutama tumbuhan tingkat tinggi, untuk memperoleh makanan sebagai kebutuhan pokoknya agar tetap bertahan hidup, tumbuhan tersebut harus melakukan suatu proses yang dinamakan proses sintesis karbohidrat yang terjadi di bagian daun satu tumbuhan yang memiliki kloropil, dengan menggunakan cahaya matahari. Cahaya matahari merupakan sumber energi yang diperlukan tumbuhan untuk proses tersebut. Tanpa adanya cahaya matahari tumbuhan tidak akan mampu melakukan proses fotosintesis, hal ini disebabkan kloropil yang berada di dalam daun tidak dapat menggunakan cahaya matahari karena kloropil hanya akan berfungsi bila ada cahaya matahari (Dwidjoseputro, 1986).

Fotosintesis juga terjadi proses metabolisme lain yang disebut respirasi. Respirasi merupakan proses katabolisme atau penguraian senyawa organik menjadi senyawa anorganik. Respirasi sebagai proses oksidasi bahan organik yang terjadi didalam sel dan berlangsung secara aerobik maupun anaerobik. Dalam respirasi aerob diperlukan oksigen dan dihasilkan karbondioksida serta energi. Sedangkan dalam respirasi anaerob dimana oksigen tidak atau kurang tersedia dan dihasilkan senyawa selain karbondiokasida, seperti alkohol, asetaldehida atau asam asetat dan sedikit energi (Lovelles, 1997).

Bahan organik yang dioksidasi adalah glukosa (C₆H₁₂O₆) maka persamaan reaksi dapat dituliskan sebagai berikut:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ 6 CO₂ + 6H₂O + Energi

Tergantung pada bahan yang digunakan, maka jumlah mol Co₂ yang dilepaskan dan jumlah mol O₂ yang diperlukan tidak selalu sama. Diketahui nilai RQ untuk karbohidrat = 1, protein < 1 (= 0,8 – 0,9), lemak <1 (= 0,7) dan asam organik > 1 (1,33). Nilai RQ ini tergantung pada bahan atau subtrat untuk respirasi dan sempuran tidaknya proses respirasi dan kondisi lainnya (Krisdianto dkk, 2005).

Respirasi juga terjadi pada manusia yang disebut dengan pernapasan. Proses menghirup oksigen dan mengeluarkan karbondioksida. Respirasi pada manusia bisa memiliki gangguan seperti penyakit infeksi saluran pernapasan akut atau yang disebut juga (ISPA), hal ini merupakan salah satu masalah kesehatan di Indonesia karena masih tingginya angka kejadian ISPA terutama pada anak balita. Untuk mencegahnya bisa digunakan sanitasi rumah, yaitu usaha kesehatan masyarakat yang menitik beratkan pada pengawasan terhadap struktur fisik, dimana orang menggunakan sebagai tempat berlindung yang mempengaruhi derajat kesehatan manusia. Sarana tersebut antara lain ventilasi, suhu, kelembapan, padatan hunian, penerangan alami, kontruksi bangunan, sarana pembuangan sampah, sarana pembuangan kotoran manusia dan penyediaan air bersih ( nindya, sulistyorini, 2005).

Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu :

A.    Respirasi Aerobik (aerob)

Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen oksigen bebas untuk mendapatkan energi. Persamaan reaksi proses respirasi aerob secara sederhana dapat dituliskan:

C₆H₁₂O₆ + 6H₂O >> 6H₂O + 6CO₂ + 675 kal

Dalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi itu dapat dibedakan menjadi 3 tahapan yaitu glikolosis, siklus krebs dan transport elektron (syamsuri, 1980).

·         Glikolisis

Kata “glikolisis” berarti “menguraikan gula” dan itulah yang tepatnya terjadi selama jalur ini. Glukosa, gula berkarbon enam, diuraikan menjadi dua gula berkarbon tiga. Gula yang lebih kecil ini kemudian dioksidasi, dan atom sisanya disusun ulang untuk membuat dua molekul piruvat (champbell, 2002)

NADH merupakan sumber elektron berenergi tinggi, sedangkan ATP adalah persenyawaan berenergi tinggi. Selama glikolisis dihasilkan 4 molekul ATP, akan tetapi 2 molekul ATP diantaranya digunakan kembali untuk berlangsungnya reaksi-reaksi yang lain sehingga tersisa 2 molekul ATP yang siap digunakan untuk tubuh. Seluruh proses glikolisis tidak memerlukan oksigen. Reaksi glikolisis terjadi di sitoplasma (di luar mitokondria). Hasil akhir sebelum memasuki siklus krebs adalah asam piruvat. Ada yang membedakan tahap ini menjadi dua yaitu glikolisis dan dekarbosilasi oksidatif. Glikolisis mengubah senyawa 6C menjadi senyawa 2C pada hasil akhir glikolisis. Yang dimaksud dekarbosilasi oksidatif adalah reaksi asam piruvat diubah menjadi asetil KoA (syamsuri, 1980_.

·         Siklus krebs

Glikolisis melepas energi kurang dari seperempat energi kimiawi yang tersimpan dalam glukosa, sebagian besar energi itu tetap tersimpan dalam dua molekul piruvet. Jika ada oksigen molekuler, piruvat itu memasuki mitokondria dimana enzim siklus krebs menyempurnakan oksidasi bahan bakar organiknya (champbell, 2002)

Memasuki siklus krebs, asetil KoA direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C) menjadi asam piruvat (6C). selanjutnya asam oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya menjadi asam oksalosuksinat. Dalam perjalanannya, 1C (CO₂) dilepaskan. Pada tiap tahapan, dilepaskan energi dalam bentuk ATP dan hidrogen. ATP yang dihasilkan langsung dapat digunakan. Sebaliknya, hidrogen berenergi digabungkan dengan penerima hidrogen yaitu NAD dan FAD, untuk dibawa ke sistem transport elektron. Dalam tahap ini dilepaskan energi, dan hidrogen direasikan dengan oksigen membentuk air. Seluruh reaksi siklus krebs berlangsung dengan memerlukan oksigen bebas (aerob). Siklus krebs berlangsung didalam mitokondria (Syamsuri, 1980).

·         Sistem Transpor ELektron

Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus krebs ada dua macam. Pertama dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi, yaitu ATP atau GTP (Guanin Tripospat). Energi ini merupakan energi siap pakai yang langsung dapat digunakan. Kedua dalam bentuk transport elektron, yaitu NADH (Nikotin Adenin Dinokleutida) dan FAD (Flafin adenine dinukleotida) dalam bentuk FADH₂. Kedua macam sumber elektron ini dibawa kesistem transfer elektron. Proses transfer elektron ini sangat komplek, pada dasarnya, elektron dan H⁺ dan NADH dan FADH₂ dibawa dari satu substrak ke substrak yang lain secara berantai. Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikatkan fosfat anorganik (P) kemolekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat oksigen sebagai penerima, sehingga terbentuklah H₂O. katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik menghasilkan 3 ATP. Setiap reaksi pada glikolisis, siklus krebs dan transport elektron dihasilkan senyawa – senyawa antara. Senyawa itu digunakan bahan dasar anabolisme (Syamsuri, 1980).

B.     Respirasi Anaerobik (Anaerob)

Respirasi anaerobik adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen. Respirasi anaerobik menggunakan senyawa tertentu misalnya asam fosfoenol piruvat atau asetal dehida, sehingga pengikat hidrogen dan membentuk asam laktat atau alcohol. Respirasi anaerobik terjadi pada jaringan yang kekurangan oksigen, akan tumbuhan yang terendam air, biji – biji yang kulit tebal yang sulit ditembus oksigen, sel – sel ragi dan bakteri anaerobik. Bahan baku respirasi anaerobik pada peragian adalah glukosa. Selain glukosa, bahan baku seperti fruktosa, galaktosa dan malosa juga dapat diubah menjadi alkohol. Hasil akhirnya adalah alcohol, karbon dioksida dan energi. Glukosa tidak terurai lengkap menjadi air dan karbondioksida, energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan respirasi aerobik. Reaksinya :

C₆H₁₂O₆ ^Ragi >> 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 21Kal

Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwa oksigen tidak diperlukan. Bahkan bakteri anaerobik seperti klostidrium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan dengan udara bebas. Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka tertutup sehingga member kemungkinan bakteri tambah subur (Syamsuri, 1980).

3.      ALAT

A.    Respirasi menghasilkan CO2

·         Botol plastik bekas 200mL

·         Kain kasa

·         Pencatat waktu

·         pinset

B.     Perubahan suhu akibat aktivitas respirasi tumbuhan

·         Tabung reaksi

·         Termometer

·         Rak tabung reaksi

·         Pencatat waktu

4.      BAHAN

A.    Respirasi menghasilkan CO2

·         Kecambah kacang hijau

·         Kapur semen

·         air

B.     Perubahan suhu akibat aktivitas respirasi tumbuhan

·         Kecambah kacang hijau

·         Kertas alumunium

·         Kapas

5.      PROSEDUR KERJA

A.    Respirasi menghasilkan CO2

1)      Siapkan 2 botol plastik bekas dan isi masing-masing dengan air sebanyak kurang lebih setengah volume botol

2)      Masukkan ke dalam masing-masing botol tersebut kapur semen secukupnya secara hati-hati, lalu biarkan beberapa saat agar kapur tadi mengendap di dasar botol dan tidak terlarut. Botol jangan dikocok-kocok atau digoyang-goyang. Bila terlihat endapan dan larutan sebelah atas nampak bening atau agak bening maka percobaan siap dilakukan.

3)      Ambil kecambah kacang hijau secukupnya, lalu bungkus kecambah itu dengan kain kasa

4)      Masukkan masing bungkusan tadi ke dalam salah satu botol yang telah diisi air kapur

5)      Simpan kedua botol itu di tempat gelap selama 24 jam

6)      Setelah 24 jam ambil botol-botol tersebut dan amati perubahan apa yang terjadi pada larutan air kapur dan kecambah

B.     Perubahan suhu akibat aktivitas respirasi tumbuhan

1)      Siapka 3 tabung reaksi, beri tanda I,II dan III pada masing-masing tabung tersebut dengan menggunakan spidol atau kertas label

2)      Pada masing-masing tabung tersebut diberikan kondisi sebagai berikut

·         I. Tabung reaksi kosong

·         II. Tabung reaksi diisi dengan setengah penuh kecambah

·         III. Tabung reaksi diisi dengan penuh kecambah

3)      Letakkan tabung-tabung reaksi tersebut pada rak dan pada masing-masing tabung disisipkan thermometer. Lalu tutup mulut tabung dengan kertas alumunium atau kapas dan masih menyisakan sebagian thermometer di luar tabung

4)      Biarkan selama 120 menit, lalu amati perubahan suhu yang  terjadi dengan kisaran 15 menit selama 2 jam. Catat suhunya dan gambarkan dalam grafik hubunga antara jumlah kecambah, waktu dan suhu

6.      HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A.    Respirasi menghasilkan CO2

NO	Spesimen	Sebelum perlakuan	Setelah perlakuan
1	Botol berisi air kapur tanpa kecambah	Air sedikit keruh	Air tampak lebih jernih
2	Botol berisi air kapur dengan kecambah	Air sedikit keruh	Air tampak lebih keruh, kecambah mulai tumbuh dan menembus kain kasa

B.     Perubahan suhu akibat aktivitas respirasi

perlakuan	Kisaran waktu (menit)
	0	15	30	45	60	75	90	105	120
I	25	25	25	25	25	25	25	25	25
II	25	26	26	26	26	27	28	28	29
III	25	31	31	31	31	32	32	33	33

Keterangan

I.                   : Tabung reaksi kosong

II.                : Tabung reaksi berisi setengag penuh kecambah

III.             : Tabung reaksi berisi penuh kecambah

Keterangan

Series 1 : Tabung reaksi kosong

Series 3: Tabung reaksi berisi setengag penuh kecambah

Series 5: Tabung reaksi berisi penuh kecambah

Pada praktikum ini kita telah mengamati proses respirasi pada kecambah kacang hijau. Alasan mengapa bahan yang digunakan adalah kecambah kacang hijau, karena tumbuhan ini merupakan suatu organisme yang walaupun ia masih belum berkembang dengan sempurna tetapi sudah bisa melakukan pernapasan, hal ini terbukti dari hasil percobaan yang telah diamati dimana kecambah kacang hijau sebagai bahan percobaan mampu melakukan respirasi.

Kecambah melakukan pernapasan untuk mendapatkan energi yang dilakukan dengan melibatkan gas oksigen (O2) sebagai bahan yang diserap/diperlukan dan menghasilkan gas karbondioksida (CO2), air (H2O) dan sejumlah energi.

Pada dasarnya, proses respirasi bertujuan untuk mendapatkan energi yang digunakan dalam metabolisme dan proses pertumbuhan serta perkembangan untuk menjadi sebuah tanaman dewasa. Semakin besar suatu tanaman, maka makin besar pula kebutuhannya akan energi sehingga dalam respirasinya memerlukan oksigen yang banyak pula.

A.    Respirasi menghasilkan CO2

Pada percobaan ini digunakan 2 botol yang masing-masing diisi dengan air dan kapur semen yang diendapkan dalam air, dimana kapur semen berfungsi sebagai indikator terjadinya respirasi pada tumbuhan. Selanjutnya kecambah dibungkus dengan kasa lalu dipasang diatas permukaan air yang sudah tercanpur dengan  kapur semen pada satu botol, sedangkan botol  yang lain tanpa diberi kecambah, kemudian masing-masing mulut botol ditutup dengan alumunium foil.

Pada botol yang kosong tidak terjadi proses respirasi sehingga air pada botol tampak lebih jernih hal ini dikarenakan kapur semen mengendap didasar air, sedangkan pada botol yang berisi dengan kecambah air pada botol tampak lebih keruh, ini disebabkan karena pada botol yang berisi kecambah mengalami proses respirasi, yaitu menghasilkan karbon dioksida, geas karbondioksida ini kemudian dilepaskan dalam udara bebas yang ada dalam botol, selanjutnya gas karbon ini akan bersiklus didalam botol bergerak menempati ruangan-ruangan dalam botol. Dalam pergerakan ini menghasilkan efek terjadinya goncangan pada molekul-molekul air akibat adanya tumbukan dengan gas karbon sehingga mengakibatkan kapur semen dalam botol juga ikut bergerak, yang tadinya mengendap akibat pengaruh pergerakan ini kapur semen akan larut dalam air sehingga air menjadi lebih keruh. Semakin lama maka kadar gas karbondioksida akan semakin tinggi sehingga kekeruhan air pun akan semakin meningkat.

B.     Perubahan suhu akibat aktivitas respirasi

Tabung reaksi diletakkan pada beaker besar dan diberi tanda. Tabung reaksi I kosong tanpa diisi dengan kecambah. Tabung rekasi II diisi kecambah kacang hijau segar setengah bagian, sedangkan tabung reaksi III diisi kecambah kacang hijau segar memenuhi tabung rekasi tujuannya adalah untuk membuktikan adanya perubahan suhu akibat aktivitas respirasi.

Selanjutnya pada tabung II dan III dimasukkan thermometer lalu pada masing-masing mulut tabung reaksi ditutup dengan alumunium foil Tabung. Semua tabung dibiarkan hingga 2 jam namun pada setiap perubahan waktu 15menit suhu pada tabung reaksi dicatat.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa pada tabung reaksi no I suhunya tidak mengalami perubahan apapun, hal ini dikarenakan pada tabung reaksi ini tidak terjadi respirasi sehingga tidak menghasilkan panas yang berpengaruh ke lingkungan. Sedangkan pada tabung reaksi no II dan III terjadi perubahan suhu yang ditunjukkan oleh thermometer hal ini dikarenakan pada tabung reaksi no II dan III terjadi proses respirasi yang menghasilkan panas, dimana panas tersebut di lepas ke lingkungan. Namun pada tabung no II dan III memiliki perbedaan suhu dimana suhu pada tabung reaksi no III lebih tinggi dibandingkan dengan suhu tabung reaksi yang berlabel no II hal ini dikarenakan banyaknya individu yang malakukan respirasi berpengaruh terhadap hasil respirasi, dimana pada tabung no II hanya berisi setengah individu kecambah sedngkan pada tabung no III berisi penuh dengan individu kecambah. Pada tabung yang berisi penuh dengan kecambah hasil respirasinya semakin tinggi sehingga panas yang dihasilkan dan dilepas pada lingkungan sangat tinggi pula.

7.      DISKUSI

1.      Mengapa proses respirasi dapat mempengaruhi keadaan suhu di lingkungan?

Jawab :

·         Karena, hasil akhir dari respirasi adalah berupa CO2 dan H2O. Pernafasan lebih menunjuk kepada  proses pembongkaran atau pembakaran zat  sumber energi di  dalam sel-sel tubuh untuk memperoleh energi atau tenaga. Zat makanan sumber tenaga yang paling utama adalah karbohidrat.  Pembakaran  membutuhkan oksigen (O2), terjadi di dalam setiap sel yang hidup. Energi yang diperoleh berupa energi kimia (ATP) yang digunakan untuk berbagai aktivitas fisiologi dalam tubuh. Di samping itu, pembakaran menghasilkan pula zat sisa berupa gas asam arang (CO2) dan air. Tumbuhan juga menyerap O2 untuk pernafasannya, umumnya diserap melalui  daun (stomata). Bila dalam  keadaan anaerob atau kurang oksigen, jaringan melakukan respirasi secara anaerob. Misal  pada akar yang tergenang air.  Pada respirasi aerob, terjadi pembakaran (oksidasi) zat  gula (glukosa) secara sempurna, sehingga menghasilkan energi jauh lebih besar (36 ATP) daripada  respirasi anaerob (2 ATP saja). ATP ini yang akan digunakan tumbuhan untuk aktivitas dan tumbuh yang menghasilkan panas. Juga hasil respirasi adalah H2O yang menyebabkan suhu sekitar tumbuhan menjadi sejuk pada siang hari

2.      Bagaimana mekanisme produk panas hasil dari hasil respirasi?

Jawab :

·         C6H12O6 + 6O2 -----  6CO2 + 6H2O   ∆G° = 686 kkal

1 grammol glukosa dioksidasi oleh 6 grammol oksigen menghsilkan 6 grammol karbondioksida dan 6 grammol air. Sedangkan energy yang dilepas adalah sebesar 686 kkal. Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen oksigen bebas untuk mendapatkan energi. Persamaan reaksi proses respirasi aerob secara sederhana dapat dituliskan:
C6H12O6 + 6H2O  6H2O + 6CO2 + 675 kal
Dalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi itu dapat dibedakan menjadi 3 tahapan yaitu glikolosis, siklus krebs dan transport elektron.

3.      Mengapa kecambah yang digunakan pada tiap tabung berbeda jumlahnya? Apakah hal ini mempengaruhi hasil data pengamatan?

Jawab :

·         Karena, jumlah kecambah menentukan besarnya aktivitas respirasi. Hal ini disebabkan karena masing – masing kecambah mengalami respirasi sehingga akumulasi dari hasil respirasi tersebut akan menghasilkan panas tinggi. Semakin banyak kecambah maka semakin banyak pula energi panas yang dikeluarkan oleh kecambah. Jelas hal ini akan mempengaruhi data hasil pengamatan.

4.      Apakah fungsi kertas aluminium atau kapas berkaitan dengan perubahan suhu dalam percobaan ini?

Jawab :

·         Kertas aluminium atau kapas berfungsi sebagai penutup tabung reaksi dan gelas sehingga kita dapat menjaga kestabilan suhu yang dihasilkan dalam peristiwa respirasi oleh kacambah dan mengunci gas yang dihasilkan dalam respirasi tidak keluar. Akhirnya bahan tidak terkontaminasi benda luar.

8.      KESIMPULAN

·         Aktivitas respirasi meghasilkan gas CO2 yang dilepaskan ke lingkungan

·         Aktivitas respirasi mempengaruhi perubahan suhu lingkungan

·         Jumlah individu yang melakukan respirasi mempengaruhi tingkat panas yang dilepaskan ke lingkungan, dimana semakin banyak individu yang melakukan respirassi semakin tinggi pula panas yang dilepas ke lingkuangan sedangkan semakin sedikit individu yang melakukan respirasi maka panas yang dilepas ke lingkungan juga semakin sedikit.

9.      DAFTAR PUSTAKA

Champbell, N.A,dkk.2002. “Biologi”. Edisi lima Jilid satu. Erlangga:Jakarta

Dwidjoseputro. 1986. Biologi. Erlangga. Jakarta.

Krisdianto, dan kawan-kawan. 2005. Penuntun Praktikum Biologi Umum. FMIPAUniversitas Lambung Mangkurat.Banjarbaru.

Lovelles. A. R. 1997. Prinsip-prinsip Biologi Tumbuhan untuk daerah Tropik. PT Gramedia. Jakarta.

Nindy, Triska Sulisa,dkk. 2005. “Hubungan Sanitasi Rumah dengan Kejadian Infeksi Saluran

vol 2 No 1

pernapasan Akut (ISPA) pada anak balita”.Jurnal Kesehatan Lingkungan,

Syamsuri, Istamar.1980. “Biologi SMA”. Erlangga:Jakarta