pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

17
LAPORAN PRAKTIKUM DASAR-DASAR FISIOLOGI TUMBUHAN PENGUKURAN KECEPATAN RESPIRASI PADA ORGAN TUMBUHAN Oleh : Nama : Ekal Kurniawan NIM : A. 1411129 PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS DJUANDA BOGOR 2016

Upload: ekal-kurniawan

Post on 22-Jan-2018

449 views

Category:

Education


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

LAPORAN PRAKTIKUM

DASAR-DASAR FISIOLOGI TUMBUHAN

PENGUKURAN KECEPATAN RESPIRASI

PADA ORGAN TUMBUHAN

Oleh :

Nama : Ekal Kurniawan

NIM : A. 1411129

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS DJUANDA

BOGOR

2016

Page 2: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beberapa aspek fisiologi tumbuhan berbeda dengan fisiologi hewan atau

fisiologi sel. Tumbuhan dan hewan pada dasarnya telah berkembang melalui pola

atau kebiasaan yang berbeda. Tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang melalui

pola atau kebiasaan yang berbeda. Tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang

sepanjang hidupnya. Kebanyakan tumbuhan tidak berpindah, memproduksi

makanannya sendiri, menggantungkan diri pada apa yang diperolehnya dari

lingkungannya sampai batas-batas yang tersedia. Hewan sebagian besar harus

bergerak, harus mencari makan, ukuran tubuhnya terbatas pada ukuran tertentu

dan harus menjaga integritas mekaniknya untuk hidup dan pertumbuhan.

Suatu ciri hidup yang hanya dimiliki khusus oleh tumbuhan hijau adalah

kemampuan dalam menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi

bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan. Tumbuhan tingkat tinggi

pada umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu makhluk hidup yang

dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang dibutuhkannya. Senyawa organik

yang baku adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan hijau dari proses

fotosintesis. Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengubahan zat-zat

anorganik H2O dan CO

2 oleh klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan

bantuan cahaya. Proses fotosintesis hanya bisa dilakukan oleh tumbuhan yang

mempunyai klorofil. Proses ini hanya akan terjadi jika ada cahaya dan melalui

perantara pigmen hijau daun yaitu klorofil yang terdapat dalam kloroplas.

Salah satu syarat untuk mempertahankan hidup adalah tersedianya energi

yang berkesinambungan. Energi ini diperoleh dengan cara mengambil energi

kimia yang terbentuk dalam molekul organik yang disintesis oleh proses

fotosintesis. Menurut Loveless (1991:262) Proses pelepasan energi yang

menyediakan energi untuk kebutuhan sel dalam proses mempertahankan hidup

itulah yang dikenal dengan istilah proses repirasi.

Page 3: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

Respirasi merupakan proses oksidasi bahan organik yang terjadi di dalam

sel, berlangsung secara aerobik maupun anaerobik. Dalam respirasi aerobik ini

diperlukan oksigen dan dihasilkan karbondioksida serta energi. Sedangkan dalam

proses respirasi secara anaerob dimana oksigen tidak atau kurang tersedia dan

dihasilkan senyawa lain karbondioksida.

2.1 Tujuan

Mengetahui jumlah CO2 yang dikeluarkan oleh jaringan/organ tumbuhan,

sebagai petunjuk kecepatan respirasi jaringan/organ tersebut.

Page 4: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Respirasi

Respirasi adalah proses penguraian zat-zat organik untuk membebaskan

energi. Dimana energi yang tersimpan digunakan kembali untuk proses-proses

kehidupan.

Respirasi dalam biologi adalah proses mobilisasi energi yang dilakukan

jasad hidup melalui pemecahan senyawa energi tinggi (SET) untuk digunakan

dalam menjalankan fungsi hidup. Dalam pengertian kegiatan sehari-hari, respirasi

dapat disamakan dengan pernapasan. Namun demikian, istilah respirasi mencakup

proses-proses yang juga tidak tercakup pada istilah pernapasan. Pada dasarnya

respirasi adalah proses oksidasi yang dialami SET sebagai unit penyimpanan

energi kimia pada organisme hidup.

Lebih terinci oleh Jukri & Heru (2004:19) bahwa respirasi merupakan

reaksi oksidasi senyawa organik untuk menghasilkan energi yang digunakan

untuk aktifitas sel dan kehidupan tumbuhan dalam bentuk ATP atau senyawa

berenergi tinggi lainnya. Jadi respirasi merupakan proses pembongkaran molekul

kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana. Sedangkan fotosintesis yang

disebutkan tadi adalah kebalikannya, yakni penyusunan atau pembentukan

molekul organik kompleks dari molekul yang lebih sederhana.

Respirasi sel-sel tumbuhan berupa oksidasi molekul organik oleh oksigen

dari udara akan membentuk karbon dioksida dan air. Beberapa reaksi respirasi

yang menghasilkan energi bergabung untuk membentuk ATP dan penggabungan

inilah yang memungkinkan penyimpanan sebahagian energi yang timbul selama

respirasi, tidak hanya hilang sebagai panas. Jadi fungsi utama respirasi adalah

menghasilkan molekul-molekul ATP.

Berdasarkan kebutuhan oksigen, respirasi dibagi menjadi dua macam yaitu

respirasi aerob dan respirasi anaerob. Untuk membandingkan perbedaan dari

Page 5: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

kedua jenis respirasi tersebut, menurut Jukri dan Heru (2004:19) perbedaan antara

respirasi aerob dan anaerob adalah sebagai berikut:

Perbedaan

Aerob Anaerob

Umumnya terjadi setiap saat Terjadi hanya dalam keadaan husus

Berlangsung seumur hidup Terjadi hanya sementara saja, hanya

fase tertentu saja

Energi yang dihasilkan besar Energi yang dihasilkan kecil

Tidak merugikan tumbuhan Menghasilkan senyawa beracun

Memerlukan oksigen Terjadi tampa oksigen

Hasil ahir berupa CO2 dan H2O Hasil ahir C2H5OH dan CO2

Tabe 1. Perbedaan Respirasi Aerob dan Anaerob

Respirasi sel terjadi dalam mitokondria yaitu organel yang ada di dalam

sel yang berbentuk elips dan terbungkus oleh membran rangkap. Permukaan

luarnya berlubang dan permukaan dalamnya membentuk tonjolan-tonjolan atau

krista yang masuk ke dalam stroma. Jumlah krista bervariasi, makin aktif sel

megadakan respirasi maka makin banyak krista dalam mitokondria.

2.2 Proses Respirasi

Respirasi terjadi pada seluruh sel yang hidup, khususnya di Mitokondria.

Proses ini bertujuan untuk membangkitkan energi kimia (ATP). ATP dibentuk

dari penggabungan ADP + Pi (fosfatanorganik) dengan bantuan pompa H+-ATP-

ase, dalam rantai transfer elektron yang terdapat pada membran mitokondria.

Peristiwa aliran elektron dan atau proton (H+) dalam rantai tranfer elektron pada

dasarnya adalah peristiwa Reduksi – Oksidasi (Redoks).

Gambar 1. Bagian-bagian mitokondria

Page 6: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

Oleh sebab itu, pembentukan ATP yang digerakkan oleh energi hasil

oksidasi dan perbedaan proton antara ruang antar membran dengan membran

sebelah dalam mitokondria disebut fosfotilasi oksidatif. Teori pembentukan ATP

oleh gradient proton ini dicetuskan oleh Piter Mitchellyang dikenalkandengan

teori Chemiosmotik. Teori ini mendapatkan hadiah nobel tahun 1987.

Respirasi pada tumbuhan pada dasarnya sama dengan hewan, namun juga

ada kekhasannya. Proses respirasi pada dasarnya adalah proses pembongkaran zat

makanan sumber energi (umumnya glukosa) untuk memperoleh energi kimia

berupa ATP. Namun demikian, zat sumber energi tidak selalu siap dalam bentuk

glukosa,melainkan masih dalam bentuk cadangan makanan, yaitu berupa sukrosa

atau amilum. Karena itu zat tersebut harus terlebihdahulu di bongkar

secarahidrolitik. Demikianpula bila zat cangan makanan yang hendak

dibongkaradalah lipida (lemak) atau protein. Proses pembongkaran ( degradasi )

adalah sbb :

Sukrosa/Amilum Karbohidrase

Glukosa

Lipida Lipase

Gliserol + Asam Lemak

Protein Proteinase

Asam + Asam Amino

Karbohidrase pemecah amilum terdiri dari beberapa macam enzim, di antaranya :

1) Fosforilase, memecah ujung-ujung rantai gula pada amilum,

menghasilkan glukosa-1-fosfat (G-1P). Proses pemecahan ini disebut

fosforolisis

2) Amilase, enzim pemecah rantai gula dalam amilum, menghasilkan

potongan – potongan rantai gula yang terdiri dari 2 unit glukosa, disebut

maltosa.

3) Enzim pemotong percabanganrantai gula

4) Transglukosilase, enzim pemindah sisa rantai cabang ke bagian rantai

gula yang lain, dan membentuknya menjadi rantai yang lurus (linier)

Page 7: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

5) Maltase, pemotong gula maltosa (disakarida) menjadi unit-unit glukosa

penyusunnya.

Setelah tersedia glukosa di dalam sel, selanjutnya glukosa siap dibongkar.

Pembongkaran terjadi dalam beberapatahap, tergantung ketersediaan O2. Tahapan

pembongkaran dalam keadaan O2 cukup (aerobik) adalah seperti pada gambar

berikut :

Gambar 2. Tahapan Reaksi aerob

Tahapan:

I. Pembongkaran glukosa asam piruvat. Tahapan ini disebut Glikolisis.

Jalur pembongkaran ini disebut jalur EMPatau jalus pusat. Hal ini terjadi

di sitosol atau di matrikplastida (khusus pd tumbuhan).

II. Dekarboksilasi – Oksidasiasam Piruvar (senyawa 3-C) as. Acetil-CoA

(2-C). Proses ini berlangsung di matrik mitokondria

III. Perombakan sempurna Acetil-CoA dalam daun TCA (daur asam tri

karboksilat) atau daur Krebs. Peristiwa ini terjadi di matrik mitokondria.

IV. Oksidasi – reduksidalam rantai transfer electron pada membran

mitokondria.

Page 8: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

Pada glikolisis terjadi 1 tahapan oksidasi substrat, yakni fosfo-gliseraldehida

(PGAL) oleh enzim dehidrogenasedan dengan bantuan ko-enzim NAD+ menjadi

asam di-fosfo-gliserat (dPGA) dan dihasilkan NADH2. Selain itu juga terjadi 2

kali pembentukanATP tingkat substrat, yaitu oleh kerja enzimkinase pada saat :

1. Pengubahan dPGA asam fosfo-Gliserat (PGA)

2. Pengubahan enol piruvat asam piruvat.

Secara skematis, tahapan glikolisis adalah sbb :

Proses fosforilasi substrat yang

membutuhkan ATP :

1. Pengubahan Glu Glu-6P

2. Pengubahan Fr-6P Fr-dP

Proses pembentukan ATP tingkat substrat :

1) Pengubahan dPGA PGA

2) Pengubahan PEP as. Piruvat

Page 9: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

Proses oksidasi substrat dan menghasilkan

2 NADH2 , yaitu : Saat pengubahan PGAL dPGA, oleh enzim

dehidrogenasedan ko-enzim NAD+

NADH+ NADH

2

Pi

PGAL d-PGAL

dehigronase

Pada kondisi cukup O2, maka asam piruvat akan dibongkar atau dioksidasi lebih

lanjut. Dengan enzim NAD+ - dehidrogenase kompleks, asam piruvat akan

dioksidasi dan dipecah (dekarboksilasi) menjadi Asam Acetil- CoA (senyawa 2-

C) dan dilepaskan CO2.

NADH+ NADH

2

PIRUVAT Acetil – CoA + CO2

Page 10: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

Bila kondisi O2 cukup (aerobik), asam Acetil-CoA akan dibakar lebih

lanjut dalam daur Krebs atau daur Asam Tri Karboksilat (TCA cycle). Pada daur

ini akan terjadi serangkaian konversi zat antaradaur Krebs. Pada beberapa tahapan

konversi zat-zat antara, akan terjadi proses oksidasi yang dikatalisis oleh enzim

dehidrogenase dengan ko-enzim dalam bentuk teroksidasi, yaitu NAD+atau

FAD+. Rangkaian tahapan reaksi perubahan (konversi) zat-zat antara daur Krebs

dapat disimak padagambar berikut. Oksidasi terjadi terhadap zat antara :

1) isositrat ,

2) asam keto-glutarat,

3) suksinat, dan

4) asam malat

Pada tiap oksidasi substrat dihasilkan NADH2, kecuali oksidasi suksinat

yang menghasilkan FADH2. Selain itu, NADH2 yang terbentuk pada saat

oksidasi PGAL menjadi dPGA akan ditranspor ke Mitokondria, untuk selanjutnya

masuk pada rantai transfer elektron pada membran mitokondria.

Pada dasarnya peristiwa yang terjadi pada rantai transfer elektron adalah

peristiwa oksidasi – reduksi (Redoks). Dalam proses ini terjadi transfer elektron

(e) dan proton (H+). Pada bagian akhir rantai transfer elektron, elektron dan

proton tersebut akan diterima oleh O2 sebagai aceptor elektron dan proton, dan

terbentuklah H2O. Adanya gradien proton antara ruang antar membran dengan

membran yang menghadap matriks mitokondria, akan menghasilkan energi untuk

menggabungkan ADP + Pi menjadi ATP, dengan bantuan ATP-Ase. Peristiwa

pembentukan ATP dengan energi hasil oksidasi pada rantai transpor elektron

disebut Fosforilasi Oksidasi.

Berdasarkan gambar, dari setiap NADH2yang masuk pada rantai transpor

elektron maka akan dihasilkan 3 ATP. Sedangkan bila FADH2 yang masuk,

makahanya akan dihasilkan 2 ATP.

Berdasarkan cara poenghitungan klasik ini, maka dari pembakaran

sempurna 1 mol glukosa ( 180 gram) akan dihasilkan ATP sbb :

Page 11: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

1. Tahap glikolisis (di sitosol / plastida) dihasilkan 8 ATP (2 ATP dari

fosforilasi tingkat substrat+ 6 ATP dari 2 NADH2 yang masuk rantai

transpor elektron di mitokondria. Namun pada tahap awal glikolisisbutuh 2

ATP.

2. Tahap oksidasi 2 mol Piruvat menjadi Acetil-CoA (dekarboksilasi oksidasi)

dihasilkan 6 ATP, yaitu dari 2 NADH2yang terbentuk

3. Tahap Krebs, pembakaran 2 mol Acetil-CoA dihasilakan :

2 x 3 NADH2 = 6 x 3 ATP = 18 ATP

2 x 1 FADH2 = 2 x 2 ATP = 4 ATP

2 Fosforilasi tkt substrat = 2 ATP

Jumlah Total = 24 ATP

Jadi, total ATP dihasilkan dari pembakaran sempurna 1 mol glukosa =

36ATP. Pada kondisi kurang oksigen, seperti saat tanah terlalu basah atau

tergenang air, maka jaringan akar atau biji-biji yang terbenam di dalamnya akan

mengalami kekurangan oksigen. Dalam keadaan seperti ini maka pada jaringan

akan terjadi respirasi anaerobik. Respirasi an-aerobik pada tubuhkita akan

menghasilkan timbunan asam laktat yang menjadi tanda kelelahan otot. Pada

tumbuhan, respirasi an-aerobik akan lebih cenderung menghsilkan ethanol

daripada asam laktat. Namun demikian, bahan sisa metabolisme tersebut dapat

diubah kembali menjadi glukosa atau dapat dimanfaatkan kembali. Secara ringkas

ciri respirasi an-erobik adalah sbb :

a) Alkoholik Fermentation

Page 12: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

b) Laktik Fermentation

Dari gambaran proses kimia pada respirasi an-aerobik diatas tampak bahwa :

1) Respirasi an-aerob merupakan pembongkaran glukosa yang tidak

sempurna,

2) Hanya menghasilkan 2 ATP dari tiap mol glukosa yang dibongkar,

3) Entropi besar karena hasil pembongkarannya menghasilkan sampah yang

berupa senyawa yang masih menyimpan energi cukup besar, yaitu :

a) Ethanol + CO2 , atau

b) Asam laktat

4) Sebagian energi terbuang dalam bentuk panas.

Dengan demikian, respirasi aerob merupakan pembongkaran yang jauh lebih

efisien, karena :

1) dapat membongkar jauh lebih sempurna dengan zat sisaberupa molekul

kecil, yaitu CO2 dan H2O

2) Dapat menghasilkan 36 ATP dari setiap pembakaran 1 mol glukosa

3) Energi yang terbuang dalam bentuk panas sangat kecil.

Pembongkaran glukosa sumber energi dalam suasana aerobik yang melibatkan

proses-proses glikolisis (di sitosol) dan daur Krebs (di matrik mitokondria)

disebut peristiwa pembakaran sempurna. Secara ringkas proses kimianya dapat

digambarkan sbb :

Page 13: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

BAB III

BAHAN DAN METODE

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan tentang Pengukuran

Kecepatan Respirasi pada Organ Tumbuhan dilaksanakan di Laboratorium

Biologi Tumbuhan, Fakultas Pertanian, Universitas Djuanda Bogor.

3.2 Bahan dan Alat

Adapun bahan yang digunakan daun tumbuhan, larutan 0,02 N Ba (OH)2,

larutan 0,02 HCl, Phenophtalen. Dan alat - alat yang digunakan erlenmeyer,

biuret, pipet, benang, kain kasa, sumbat.

3.3 Cara Kerja

Cara kerja dalam praktikum kali ini adalah sebagai berikut:

1. Timbang 10 gram daun tumbuhan.

2. Bungkus dengan kain kasa.

3. Masukan kedalam erlenmeyer yang berisi 20 ml 0,02 N Ba (OH)2.

4. Gantungkan bungkusan kecambah, tersebut dengan benang, lalu tutup

rapat.

5. Guncangkan/goyangkan erlenmeyer selama 5 menit, untuk menghilangkan

lapisan bariumcarbonat pada permukaan larutan, sehingga semua CO2

yang lepas dapat diikat oleh barium.

6. Buka penutup erlenmeyer dan angkat bungkusan kecambah dengan cepat,

tambahkan 3 tetes phenophtalen dan tritasi dengan larutan 0,02 N HCl

sampai terjadi perubahan warna.

Page 14: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Kecepatan resiprasi adalah jumlah CO2 yang dikeluarkan persatuan berat

dalam suatu waktu tertentu. Satuan kecepatan respirasi : mgr CO2/gr

kecambah/jam.

Setiap 1 ml HCl = 0,44 mgr CO2

Dari hasil pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan diperoleh

hasil sebagai berikut :

HCL yang digunakan 2,5 ml

Kecepatan respirasi = 2,5 x 0,44

= 1,1 mgr CO2

4.2 Pembahasan

Tumbuhan adalah salah satu makluk hidup di bumi ini yang mempunyai

suatu keistimewaan. Selain berfotosintesis tumbuhan juga melakukan proses

respirasi seperti halnya mahluk hidup pada umumnya.

Pada praktikum ini kami telah mengamati proses respirasi pada daun

tanaman. Alasan mengapa bahan yang digunakan adalah daun, karena kecambah

yang seharusnya digunakan dalam praktikum tidak tersedia sebagai gantinya kami

menggunakan daun tumbuhan. Daun tumbuhan merupakan suatu organ yang

sudah berkembang dengan sempurna, hal ini terbukti dari hasil percobaan yang

telah diamati dimana daun sebagai bahan percobaan mampu melakukan respirasi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses respirasi suatu organ tumbuhan

antara lain: umur, bobot dari kegiatan yang dilakukan, ukuran organ itu sendiri,

keadaan lingkungan sekitar, serta cahaya juga mempengaruhi rata-rata

Page 15: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

pernapasan. Untuk mengetahui bahwa daun melakukan respirasi atau tidak, maka

kita dapat mengamati reaksi yang terjadi pada erlenmeyer yang berisi 20 ml 0,02

N Ba (OH) 2. Jika daun dalam erlenmeyer berespirasi maka kita akan menemukan

uap air yang menempel dalam erlenmeyer, tetapi jika tidak ada uap air itu artinya

kecambah tidak berespirasi. Adanya uap air dijadikan indikator respirasi karena

dalam proses respirasi akan dilepaskan karbon dioksida dan uap air.

Page 16: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Respirasi bertujuan menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk

memperoleh makanan berupa H2O dan CO2. Pada percobaan diatas daun yang

dipakai memiliki berat 10 gram, kebutuhan oksigen yang diperlukanyapun lebih

banyak. Hal ini terbukti dari laju respirasi yang dialami oleh kecambah seberat 10

gram tersebut. Hal ini juga terjadi karena daun merupakan organ yang memiliki

klorofil dan alat pernapasan lebih banyak, sehingga proses respirasi yang

dialaminya lebih cepat.

5.2 Saran

Diharapkan agar praktikan lebih bersungguh-sungguh dalam melakukan

suatu percobaan dan praktikan mengharapkan buku acuan praktkum yang lebih

detail agar praktikum dapat lebih dimengerti.

Page 17: Pengukuran kecepatan respirasi pada organ tumbuhan

DAFTAR PUSTAKA

Modul Praktikum. 2016. PENGUKURAN KECEPATAN RESPIRASI

PADA ORGAN TUMBUHAN. Hal 5. Universitas Djuanda : Bogor.

Anisa. 2007. RESPIRASI PADA TUMBUHAN. https://annisanfushie.wordpress.

com/2008/12/07/respirasi-pada-tumbuhan/. Diakses 19 Juni 2016

Azizah. 2010. RESPIRASI KECAMBAH. http://azizahcute13rocketmailcom.

blogspot.com/2010/12/respirasi-kecambah.html.

Ririn. W. FISIOLOGI TUMBUHAN. http://listpdf.com/re/respirasi-pada-

tumbuhan-pdf.html. Diakses 19 Juni 2016

Suyitno. 2006. RESPIRASI PADA TUMBUHAN. http://staff.uny.ac.id/sites/

default/files/pengabdian/suyitno-aloysius-drs- ms/pengayaan-materi-

respirasi-pada-tumbuhan-bagi-siswa-sma-kalasan.pdf. Diakses 20 Juni

2016.