Laporan PraktikumPLANT ANATOMY AND PHYSIOLOGY

PENETAPAN KUOSIEN CO2 RESPIRASI JARINGAN TUMBUHAN

DISUSUN OLEH

Dika Muftia Patappa NIM F05112072

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGIFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK2014

ABSTRAK

Kuosien Respirasi (KR) merupakan angka perbandingan antara volume CO2 yang dibebaskan dengan volume O2 yang diabsorpsi secara simultan oleh jaringan dalam periode waktu tertentu pada suhu & tekanan tertentu. Pada praktikum ini kami akan mengamati respirasi yang terjadi pada kecambah kacang hijau dengan memperhatikan kuosien respirasinya. Hal ini kami lakukan untuk mengetahui berapa banyak O2 yang dihirup oleh kecambah kacang hijau serta CO2 yang dilepaskan pada waktu tertentu dengan dan tanpa menggunakan NaOH.Kita dapat menghitung Kuosien respirasi dari kecambah kacang hijau. Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai hal tersebut diatas, maka diadakanlah suatu praktikum. Praktikum ini diadakan di laboratorium biologi FKIP Untan pada hari Kamis dan Jumat, 11 dan 12 April 2014.Praktikum dilakukan dengan membandingkan 2 perlakuan. Perlakuan pertama kecambah di biarkan di suhu ruang (25C) sedangkan perlakuan kedua kecambah ditaruh di dalam oven bersuhu 40. Hasilnya kecambah yang di taruh di dalam oven memiliki laju respirasi yang lebih rendah dibandingkan diruangan terbuka. Faktor yang mempengaruhi tersebut dipengaruhi oleh suhu, ketersediaan oksigen, dan CO2. Kata kunci : Respirasi, Laju Respirasi, CO2, O2, Jumlah Kadar CO2, Phaseolus radiatus, Suhu, Titran.

PENDAHULUANRespirasi merupakan proses oksidasi bahan organik yang terjadi di dalam sel, berlangsung secara aerobik maupun aneorobik. Dalam repirasi aerobik ini diperlukan CO2 serta energi, sedangkan dalam proses respirasi secara aerob dimana oksigen tidak atau kurang tersedia dan dihasilkan senyawa lebih CO2 di ketahui nilai KR untuk karbohidrat = 1 , protein < 1 (0,8 0,9) lemak 1 (1,33) (Pandey dan Sinha ,1995).Pada dasarnya respirasi memiliki 2 fungsi utama , yang pertama adalah sebuah proses yang menghasilkan produksi senyawa reaktif atau penyusun-penyusun khusus yang penting dalam hal konstituensi pembentukan sel. Yang kedua adalah sebuah proses dimana energi dilepaskan dan dimanfaatkan sedemikian rupa untuk menghasilkan pembentukan struktur sel serta dalam melakukan kerja (Curtis and Clark, 1950).Proses respirasi diawali oleh adanya penangkapan O2 dari lingkungan. Proses-proses transport yang dalam tumbuhan secara keseluruhan berlangsung dengan cara difusi, melalui ruang antar sel, dinding sel, sitoplasma, dan membrane sel. Demikian juga halnya dengan CO2 yang dihasilkan respirasi akan berdifusi keluar sel dan masuk kedalam ruang antar sel. Kemudian dinding dalam respirasi respirasi tersebut dalam beberapa tahapan diantaranya yaitu dekarboksilase, oksidasi, siklus asam sitrat, dan transportasi elektron (Najiyanti dan Danarti, 1999).Pada respirasi, oksigen digunakan dan karbondioksida dibebaskan. Oleh karena didalam cahaya kedua proses itu berlangsung dalam waktu yang sama di dalam sel-sel tumbuhan, maka akan diketahui sejauh mana pula produk tersebut dimanfaatkan. Bukti menunjukkan bahwa karbondioksida yang dibentuk dalam respirasi dapat digunakan dalam proses fotosintesis, sedangkan oksigen yang dibebaskan dalam fotosintesis dapat dimanfaatkan dalam respirasi. Pada intensitas cahaya yang rendah, kedua proses itu tetap seimbang, sehingga baik oksigen maupun karbondioksida tidak ada yang masuk maupun yang keluar dari daun. Intensitas cahaya yang memungkinkan tercapainya keseimbangan dinamakan titik kompensasi (Tjitrosomo, 1980).Respirasi merupakan reaksi dari 50 atau lebih reaksi komponen. Masing masing dikatalis oleh komponen berbeda. Respirasi merupakan oksidasi yang berlangsung dalam medium air, dengan pH mendekati netral. Pada saat suhu sedang dan bertahap menyebabkan energi menjadi ATP (Salisbury dan Ross, 1995).Perbandingan antara respirasi dan fotosintesis dapat dilihat dari beberapa perbedaan. Respirasi terjadi pada seluruh sel yang hidup , bahan baku utama adalah glukosa dan oksigen, berlangsung setiap waktu ( baik siang dan malam), merupakan proses pelepasan/penggunaan energi, menghasilkan karbondioksida dan air. Sedangkan fotosintesis terjadi hanya pada organisme yang memiliki klorofil yang berisi sel-sel, bahan baku utama adalah karbondioksida dan air, berlangsung hanya jika tersedia cahaya matahari, merupakan proses menghasilkan energi, menghasilkan glukosa dan juga oksigen (Brimble, 1960).Pada kebanyakan tanaman, karbohidrat dengan komposisi utama [CH2O]n secara kuantitatif, substrat yang paling penting dalam metabolisme pernafasan. Kerusakan aerobik yang lengkap akan karbohidrat dapat dirumuskan sebagai kebalikan dan produksi fotosintesis glukosa (Mohr and Schopfer, 1995).Metabolisme pernafasan dijelaskan terjadi ketika Oksigen tersedia yang disebut dengan aerobik. Ketika Oksigen kurang (tidak tersedia) proses respirasi akan menjadi anaerobik. Dalam proses tersebut, asam piruvat akan dirubah menjadi alkohol atau asam laktat. Respirasianaerob terjadi pada bagian akar adalah ketika akar kehilangan Oksigen karena tanah tergenang air maupun banjir (Poincelot, 1979).Untuk tujuan yang lebih penting, tingkat respirasi dapat dinilai dan diprediksikan sebagai konsep penggunaan pertumbuhan dan pemeliharaan respirasi. Dalam proses ini (lebih dari proses biokimia) secara perbedaannya dapat mengetahui proporsi dalam fotosintesis yang digunakan untuk memberikan energi dalam hal melakukan sintesis terhadap struktur dan penyusunnya serta proporsi energi yang digunakan dalam memperbaharui protein yang telah mengalami degradasi (Milthorpe and Moorby, 1988). Tingkat respirasi yang rendah telah dilaporkan terdapat pada benih yang kering meskipun diartikan sebagai relatif karena benih tersebut memiliki kadar air. Contohnya benih/biji yang sedang dalam penyimpanan keringmempunyai kadar air 10-15% (Bewley and Black, 1983).Gas CO2 langsung bereaksi dengan larutan NaOH sedangkan CH4 tidak. Dengan berkurangmya konsentrasi CO2 sebagai akibat reaksi dengan NaOH, maka perbandingan konsentrasi CH4 dengan CO2 menjadi lebih besar untuk konsentrasi CH4. Dalam kondisi alkali atau basa, pembentukan bikarbonat dapat diabaikan karena bikarbonat bereaksi dengan OH- membentuk CO32- (Bhat, 1999).Faktor-faktor yang mempengaruhi laju respirasi terbagi dua, yaitu: 1) Faktor internal . Semakin tinggi tingkat perkembangan organ, semakin banyak jumlah CO2 yang dihasilkan. Susunan kimiawi jaringan mempengaruhi laju respirasi, pada buah-buahan yang banyak mengandung karbohidrat, maka laju respirasi akan semakin cepat. Produk yang lebih kecil ukurannya mengalami laju respirasi lebih cepat daripada buah yang besar, karena mempunyai permukaan yang lebih luas yang bersentuhan dengan udara sehingga lebih banyak O2 berdifusi ke dalam jaringan. Pada produk-produk yang memiliki lapisan kulit yang tebal, laju respirasinya rendah, dan pada jaringan muda proses metabolisme akan lebih aktif 2) Faktor eksternal . Umumnya laju respirasi meningkat 2-2,5 kali tiap kenaikan 10C. Pemberian etilen pada tingkat pra-klimaterik, akan meningkatkan respirasi buah klimaterik. Kandungan oksigen pada ruang penyimpanan perlu diperhatikan karena semakin tinggi kadar oksigen, maka laju respirasi semakin cepat. Konsentrasi CO2 yang sesuai dapat memperpanjang umur simpan buah-buahan dan sayuran karena terjadi gangguan pada respirasinya (Pantastico, 1993).Mutu benih mencakup mutu fisik, fisiologis dan genetis, serta memenuhi persyaratan kesehatan benih. Mutu fisik benih diukur dari kebersihan benih, bentuk, ukuran, dan warna cerah yang homogen serta benih tidak mengalami kerusakan mekanis atau kerusakan karena serangan hama dan penyakit. Mutu fisiologis diukur dari viabilitas benih, kadar air maupun daya simpan benih. Mutu genetik dapat diukur dari tingkat kemurniannya(Mugnisyah dkk., 1994) .Respirasi merupakan pemecahan bahan-bahan kompleks dalam sel, seperti gula dan asam-asam organik menjadi molekul sederhana seperti karbon dioksida dan air, bersamaan dengan terbentuknya energi dan molekul lain yang dapat digunakan sel untuk reaksi sintesa (Wills dkk., 1981).Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh ketesediaan substrat. Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebaliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat (Pradana, 2008).Laju respirasi menunjukan pentunjuk yang baik untuk daya simpan buah setelah dipanen. Intensitas respirasi dianggap sebagai ukuran laju jalannya metabolisme dan oleh karena itu sering dianggap sebagai petunjuk mengenai potensi daya simpan buah. Besar kecilnya respirasi dapat diukur dengan pengukuran perbandingan CO2 terhadap O2, dinamakan Kuosien Respirasi(RQ). Laju respirasi yang tinggi biasanya disertai dengan umur yang pendek. Hal ini merupakan petunjuk laju kemunduran mutu dan nilainya sebagai bahan pangan (Phan dan Muchtadi , 1993).Koefisien respirasi (KR) merupakan perbandingan antara CO2 yang diproduksi dan O2 yang dikonsumsi, yang menggambarkan jenis nutrien yang dipakai dan dimanfaatkan pada proses metabolisme untuk menghasilkan energi. Nilai KR untuk metabolisme karbohidrat adalah 1,0; protein 0,8 dan lemak 0,7 (Eckert, 1989).

METODOLOGIPraktikum Penetapan Kadar CO2 Respirasi Jaringan Tumbuhan ini dilaksanakan di Laboratorium Pendidikan Biologi FKIP Untan pada hari Kamis, 10 April 2014 dari pukul 15.30 hingga selesai. Kemudian dilanjutkan keesokan harinya Jumat, 11 April 2014. Praktikum ini menggunakan alat antara lain yaitu pipa kapiler bengkok, erlenmeyer, gelas kimia, tabung reaksi kecil, buret dan pipet tetes. Sedangkan bahan yang digunakan antara lain yaitu kecambah kacang hijau (Phaseolus radiatus), NaOH 10 N, vaselin dan metilen blue.Mula-mula yang dilakukan adalah memasukkan NaOH 10 M sebanyak 10 ml ke dalam botol selai sebanyak 4 buah. Selanjutnya 5 gr kecambah kacang hijau ditimbang dan kemudian dibungkus dengan kain kasa lalu dimasukkan ke dalam masing-masing botol selai dengan keadaan menggantung (jangan terkena NaOH) selanjutnya botol dibungkus dengan aluminium foil dan ditutup dengan tutup botol selai. Lalu kemudian dimasukkan 2 botol selai dalam oven dengan suhu 40 C dan diletakkan 2 botol lainnya pada suhu ruang selama 24 jam. Kemudian setelah 24 jam maka praktikan mengambil 2 ml NaOH pada masing-masing botol selai lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan kemudian praktikan menambah 3 tetes indikator PP dan larutan BaCl2 0,2 M sebanyak 0,5 ml kedalamnya. Langkah selanjutnya praktikan menitrasi dengan HCl 1 M sampai larutan berubah warna menjadi pink ( merah muda). Dan terakhir kadar CO2 dihitung.

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Tabel 1. Hasil Praktikum Pengamatan Pengaruh Suhu terhadap kadar CO2

No.PerlakuanUlanganKadar CO21Suhu Oven 40oC136242333Rata-rata38,672.Suhu Kamar132240338Rata-rata36,67

Kecambah melakukan pernapasan untuk mendapatkan energi yang dilakukan dengan melibatkan gas oksigen (O2) sebagai bahan yang diserap atau diperlukan dan menghasilkan gas karbondioksida (CO2), air (H2O) dan sejumlah energi. Percobaan kali ini dilakukan untuk mengetahui laju respirasi dan menentukan kuosien respirasi dari tanaman kacang hijau (Phaseolus radiatus). 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. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses respirasi suatu organisme antara lain: umur atau usia organisme tersebut, bobot dari kegiatan yang dilakukan, ukuran organisme itu sendiri, keadaan lingkungan sekitar, serta cahaya juga mempengaruhi rata-rata pernapasan.Koesien respirasi (KR) ialah rasio molekul (volume) CO2 yang dilepaskan oleh jaringan pada periode waktu tertentu dan molekul (volume) O2 yang diambil (Tjondronegoro 2010). Besar kecilnya nilai koesien respirasi ini dipengaruhi oleh bahan atau subtrat untuk respirasi dan sempurna atau tidaknya proses respirasi tersebut dengan kondisi lainnya Berdasarkan hasil pengamatan dapat dilihat bahwa suhu turut berpengaruh terhadap laju respirasi aerob. Rangkaian kecambah pada suhu yang lebih tinggi yaitu 40C melepaskan lebih banyak dari pada rangkaian kecambah pada suhu 25C. Jumlah yang dilepaskan dapat dilihat dari banyaknya HCl yang dibutuhkan saat titrasi. Kecambah dibungkus dengan kain kasa, kain kasa memiliki pori-pori yang cukup besar sehingga dapat digunakan untuk memberi ruang atau celah yang dapat dilewati oleh oksigen dan karbon dioksida pada saat proses respirasi. Kecambah dimasukkan kedalam botol yang ditutup rapat. Penutupan rapat ini bertujuan agar tidak ada gangguan dari luar yang dapat mempengaruhi hasil pengamatan seperti oksigen dari luar yang masuk kedalam botol dan tidak ada karbon dioksida yang keluar dari botol. Larutan didalam botol merupakan larutan basa kuat yaitu NaOH, NaOH berfungsi sebagai larutan yang dapat berikatan dengan Karbon dioksida hasil dari respirasi kecambah. NaOH yang mengikat karbon dioksida akan membentuk natrium bikarbonat yang merupakan karbondioksida terlarut. Persamaan reaksinya sebagai berikut : 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2OTitrasi yang dilakukan adalah titrasi asidimetri yaitu titrasi penetralan basa (NaOH) dengan menggunakan senyawa asam, senyawa asam yang digunakan adalah asam kuat HCl. Fungsi titrasi ini untuk mengetahui jumlah CO2 yang terikat NaOH. Sebelum dititrasi dengan HCL, larutan dari rangkaian praktikum diambil sebanyak 10 ml dan ditambahan BaClsebanyak 0,5 ml, penambahan BaCl berfungsi untuk mengendapkan karbon dioksida yang telah diikat oleh NaOH. Persamaan reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut :BaCl2 + Na2CO3 BaCO3 + 2 NaClLarutan yang awalnya berwarna bening kemudian berubah menjadi keruh hal ini disebabkan karena terbentuk endapan putih dari hasil penambahan larutan dengan BaCl2. Selanjutnya larutan tersebut diteteskan indicator fenolptalein (indicator pp). Indikator yang berwarna merah ini menyebabkan larutan berubah warna menjadi merah muda. Indicator pp berfungsi untuk memudahkan mengamati perubahan warna ketika larutan dititrasi. Kemudian larutan dititrasi dengan asam kuat yaitu HCl dengan menggunakan pipet tetes hingga larutan berubah warna menjadi bening kembali. Warna dapat kembali bening menunjukkan bahwa larutan basa telah bereaksi sempurna dengan asam sehingga larutan menjadi netral. Persamaan reaksinya sebagai berikut : NaOH + HCl NaCl + H2OJumlah karbon dioksida yang dilepaskan oleh kecambah pada proses repirasi aerob berbanding lurus dengan jumlah HCl yang diteteskan ketika titrasi dengan kata lain semakin banyak karbon dioksida yang dilepaskan maka semakin banyak HCl yang diperlukan saat titrasi, dan begitu pula sebaliknya. Hcl berfungsi sebagai peniter (zat penitrasi) dalam penitrasi iniPada botol 1 (dilakukan 3 kali percobaan) memerlukan volume HCl berturut-turut sebanyak 1,8 ml, 2,1ml, dan 1,9ml untuk mengubah larutan menjadi berwarna merah muda sedangkan kadar CO2 yang dikeluarkan berdasarkan perhitungan rumus yaitu berturut turut sebesar 36, 42, dan 33 ml/L. Jika dirata-ratakan sebesar 38,67 ml/L. Sedangkan pada botol 2 di suhu ruang memerlukan volume HCl sebanyak 9 ml untuk mengubah warna larutan dan kadar CO2 yang dikeluarkan sebesar 72 ml/L.Untuk perlakuan dalam oven (40C) pada botol 1 memerlukan volume HCl sebanyak 1,6 ml, 2,0 ml, dan 1ml dan kadar CO2 yang dikeluarkan sebesar 36,37 ml/L. Pada botol 2 yang ditaruh di oven memerlukan volume HCl sebanyak ml dan kadar CO2 yang dikeluarkan sebesar 28 ml/L.Berdasarkan data yang didapat tersebut maka dapat diketahui bahwa laju respirasi dipengaruhi oleh suhu dan CO2. Selain itu juga dipengaruhi oleh oksigen. Menurut Salisbury (1995) Bagi sebagian besar bagian tumbuhan dan spesies tumbuhan, Q10 respirasi biasanya 2,0 sampai 2,5 pada suhu antara 5 dan 25C. Bila suhu meningkat lebih jauh sampai 30 atau 35C, laju respirasi tetap meningkat, tapi lebih lambat, jadi Q10 mulai menurun. Beikut merupakan reaksi kimia yang terjadi pada saat respirasi kecambah biji kacang hijau:

i) CO2 (g) CO2 (l)(ii) CO2 (l) + NaOH (aq) NaHCO3(iii) NaOH(aq) + NaHCO3 (aq) Na2CO3 (aq) + H2O (l) (-) CO2 (g) + 2NaOH (aq) Na2CO3 (aq) + H2O (l)

Saat dititrasi dengan HCL, maka terjadi reaksi : (iv) CO2 (g) + 2NaOH (aq) Na2CO3 (aq) + H2O (l)(v) Na2CO3 (aq) + BaCl2 (aq) 2NaCl (aq) + BaCO3 (aq)(vi) BaCO3 + 2HCl BaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)

KESIMPULANKecambah yang di taruh di dalam oven memiliki laju respirasi yang lebih rendah dibandingkan diruangan terbuka. Faktor yang mempengaruhi tersebut dipengaruhi oleh suhu, ketersediaan oksigen, dan CO2.

SARANSemoga praktikum selanjutnya lebih baik lagi.

DAFTAR PUSTAKA

Bewley, J.D. and M.Black.1983.Physiology and Biochemistry of Seeds. SpringerVerlag Berlin Heidelberg.New York.

Bhat,V.1999.Mass Transfer with Complex Chemical Reaction in Gas Liquid system. Two step Reversible Reaction with unit stoichiometric and Kynetic Orders.Chemical Enggineering.

Brimble, L.J.F.1960.Intermediate Botany.Mc.Millan and Company Limited.ST Martins Press Inc.New York.

Curtis,O.F. and D.G. Clark.1950.An Introduction to plant Physiology.Mc.Graw Hill Book Company Inc.New York.

Eckert,R.,R.David and A.George. 1989. Physiology.Mechanisme and Adaptation Third edition. Prentice and Hall. New York.

Fitter,A.H. dan R.K.M. Hay. 1991. Fisiologi Lingkungan Tanaman.Gadjah mada University Press.Yogyakarta.

Gabriel,J.F.2001. Fisika Lingkungan. Hiprokates.Jakarta.Miller, E.C.1991. Plant Physiology With Reference to The Green Plant.Tata Mc Grrow.Hill Book Company Inc.New York

Milthorpe,F.L. and J.Moorby.1998. An Introduction crop PhysiologySeed Second Edition. Cambridge University Press. Sydney.

Mohr,H. And P. Schopfer.1995. Plant Physiology. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.Berlin.

Mugnisyah,W.Q.,A.Setiawan,Suwarto,C.Santiwa.1994. Panduan Praktikum dan Penelitian Bidang ilmu dan teknologi Benih. Raja Grafindo Persada.Jakarta.

Njiyati,S. Dan Danarti.1999. Palawija Budidaya dan Analisa Usaha Tani.Penebar swadaya.Jakarta.

Pandey, S.N dan Sinha, B.K.1995. Plant Physiology. Vikas Publishing Pvt Ltd.New delhi.

Pantastico, E.R.B. 1993. Fisiologi Pasca Panen, Penanganan dan Pemanfaatan Buah-Buahan dan Sayur-Sayuran Tropika dan Subtropika. Penerjemah Kamariyani. UGM-Press. Yogyakarta.

Pantastico, E.R.B. 1984. Fisiologi Pasca Panen, Penanganan dan Pemanfaatan Buah-Buahan dan Sayur-Sayuran Tropika dan Subtropika. Penerjemah Kamariyani. UGM-Press. Yogyakarta.

Phan, L. dan D.Muchtadi.1993.Fisiologi Tanaman. Gadjah mada University Press.Yogyakarta.

Poincelot,R.P.1979. Horticulture Principles and Practical Aplication. Prentice-Hall.Inc Englewood Cliffs.New Jersey.

Purwono dan R.Hartono.2008. Kacang Hijau.Penebar Swadaya.Jakarta

Salisbury dan C. W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. ITB. Bandung

Tjitrosomo,S.S.1980.Botani Umum.Angkasa.Bandung.Wills, R.B.H., T.H. Lee, P. Graham, W.B. McGlasson and E.G. Hall. 1981. Post Harvest : an Introduction to The Physiology and Handling of Fruit and Vegetable. New South Wales University-Press. Australia.

LAMPIRAN

Kadar Co2 =

Hasil penghitungan kadar CO2:a. Suhu Oven1. Kadar CO2 = = 36

2. Kadar CO2 = = 42

3. Kadar CO2 = = 38

b. Suhu Ruang1. Kadar CO2 = = 32

2. Kadar CO2 = = 40

3. Kadar CO2 = = 38