Laporan praktikum fisiologi tumbuhan

RESPIRASI

Oleh :Tegguh sastra s

NIM: 073244005

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2009

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Semua makhluk hidup pasti melakukan respirasi. Begitu pula dengan

tumbuhan. Salah satu syarat untuk mempertahankan hidup duatu tumbuhan adalah

penyediaan ebergi yang berkesinambungan. Energi diperoleh dari fotosintesis dan

melepaskan energi untuk keperluan sel yang dikenal dengan respirasi. Respirasi

merupakan pembentukan energi yang utama. Pada waktu glukosa dipecah dalam

rangkaian reaksi enzimatik, maka beberapa energi dibebaskan dan diubah menjadi

bentuk ikatan phospat berenergi tinggi (ATP) dan sebagian lagi hilang sebagai

panas.

Proses respirasi utama adalah mobilisasi su\enyawa organic dan oksidasi

senyawa-senyawa tersebut secara terkendali untuk energi bagi pemeliharaan dan

perkembangan tumbuhan. Proses respirasi dapat ditulis secara sederhana dengan

persamaan reaksi sebagai berikut :

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energi

Berdasarkan ketersediaan oksigen, proses respirasi dibedakan atas respirasi

aerob dan respirasi anaerob. Proses respirasi dipengaruhi oleh beberapa factor

dalam dan factor luar. Yang termasuk factor dalam adalah umur tanaman dan

konsentrasi substrat respirasi yang tersedia, sedangkan yang termasuk factor luar

adalah suhu (temperature), cahaya, konsentrasi oksigen diudara, konsentrasi karbon

dioksida, tersedianya air serta adanya luka luka pada tumbuhan.

Berdasarkan hal diatas maka kami melakukan percobaan untuk mengetahui

pengaruh suhu terhadap kecepatan respirasi.

B. RUMUSAN MASALAH

Bagaimana pengaruh suhu terhadap kecepatan respirasi kecambah ?

C. TUJUAN

Mengamati pengaruh suhu terhadap kecepatan respirasi kecambah ?

BAB II

KAJIAN TEORI

Semua sel yang aktif terus menerus melakukan respirasi, sering menyerap O2

dan melepaskan CO2 dalam volume yang sama. Maka proses respirasi merupakan

proses yang sebaliknya yaitu proses pembongkaran dimana energi yang tersimpan

dimunculkan kembali untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan.

Proses keseluruhan dari respirasi ialah proses reaksi oksidasi-reduksi, yaitu

senyawa dioksidasi menjadi CO2, sedangkan O2 yang diserap direduksi membentuk

H2O. Pati, fruktan, sukrosa, gula lainnya, lemak, asam organic, dan pada keadaan

tertentu bahkan protein dapat bertindak sebagai substrat respirasi. Respirasi umum

glukosa ialah:

C2H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energi

Sebagian besar energi yang dilepaskan selama respirasi kira-kira 2870 kJ atau

686 kcal per mol glukosa-berupa bahang. Respirasi merupakan oksidasi (dengan

produk yang seperti pembakaran) yang berlangsung di medium air, dengan pH

mendekati netral, pada suhu sedang, dan tanpa asap. Pemecahan bertahap dan

berjenjang molekul besar merupakan cara untuk mengubah energi menjadi ATP.

Produk yang dihasilkan meliputi asam amino, nukleotida, prazat karbon, porifin,

sterol dan sebagainya. Biasanya hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi

seluruhnya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan sisanya digunakan dalam proses

sintesis, terutama sel yang sedang tumbuh. Energi yang ditangkap dari proses

oksidasi sempurna beberapa senyawa dapat mensintesis molekul lain yang

dibutuhkan untuk pertumbuhan. Bila tumbuhan sedang tumbuh laju respirasinya

meningkat, sebagai akibat dari pertumbuhan.

Respirasi pada tumbuhan dibagi menjadi dua, yaitu aerob dan anaerob.

Respirasi aerob ialah respirasi yang membutuhkan oksigen bebas dari udara.

Respirasi anaerob ialah respirasi yang tidak memerlukan oksigen bebas dari udara.

Jika karbohidrat merupakan substrat respirasi maka volume O2 dan CO2 yang

dihasilkan ialah seimbang. Hal ini disebut kuosien respirasi (RQ). Sering nilai RQ

adalah 1 sebagai contoh RQ dari daun berbagai jenis tumbuhan rata-rata 1,05. Biji

yang sedang berkecambah menunjukkan nilai RQ 1,0.

Respirasi karbohidrat terdiri dari berbagai tahap yaitu pembentukan gula

heksosa, glikolisis, fermentasi, siklus krebs, sistem transport elektron.

Pati disimpan dalam bentuk butiran yang tak larut dalam air. Pati yang

terakumulasi pada kloroplas selama fotosintesis berlangsung merupakan cadangan

karbohidrat yang penting pada daun semua spesies. Pati yang diakumulasi ini dapat

digunakan sebagai substrat respirasi yang penting pada stadium pertumbuhan.

Degradasi atau penyimpanan pati ini akan dipacu oleh 3 enzim utama yaitu alfa

amilase, beta amilase, dan fosforilase.

Rangkaian reaksi untuk mengkonversi glukosa, glukosa 1-posfatdan fruktosa

menjadi asam piruvat pada sitosol disebut reaksi glikolisis. Glikolisis merupakan

tahap utama pada proses respirasi. Glikolisis kemudian diikuti oleh reaksi-reaksi

pada siklus krebs yang selanjutnya transfer elektron yang berlangsung pada

mitokondria.

Reaksi glikolisis dapat ditulis sebagai berikut:

Glukosa + 2NAD+ + 2 ADP2- + 2H2PO4 ss 2 piruvat +2NADH+2H+

+2ATP3-+2H2O.

Walaupun glikolisis dapat berlangsung dengan tanpa kehadiran O2, tetapi tahap

berikutnya, oksidasi piruvat dan NADH membutuhkan oksigen. Jika oksigen tidak

tersedia, maka piruvat dan NADH akan terakumulasi dan tumbuhan akan

melangsungkan proses fermentasi yang akan menghasilkan asam malat.

Siklus krebs merupakan siklus asam sitrat yang merupakan senyawa antara yang

penting. Siklus asam trikarboksilat karena asam sitrat sebagai senyawa antara

tersebut memiliki gugus 3 karboksil. Fungsi utama siklus krebs ialah:

1. Mereduksi NAD+ dan FAD menjadi NADH dan FADH2 yang kemudian

dioksidasi menjadi ATP.

2. Sintesis ATP secara langsung yakni 1 molekul ATP untuk setiap molekul

piruvat yang dioksidasi.

A. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Respirasi

Respirasi dipengaruhi oleh dua faktor utama, yaitu :

1. Faktor Dalam, berupa :

a. Umur Sel Tanaman Dan Tipe Jaringan

Semakin bertambah umur maka laju respirasi menjadi makin cepat

karena sel melakukan pertumbuhan. Sejalan dengan bertambahnya

protoplasma diikuti dengan penambahan dan penyempurnaan enzim-enzim

di dalam protoplasma.

Respirasi pada jaringan muda lebih tinggi dari pada jaringan tua, dan

jaringan berkembang melakukan respirasi lebih tinggi daripada jaringan

dewasa.

b. Konsentrasi Substrat Respirasi Yang Tersedia

Laju respirasi sangat tergantung pada konsentrasi substrat yang tersedia.

Makin banyak substrat respirasi yang tersedia dalam sel, maka laju respirasi

makin cepat. Pada tumbuhan yang kandungan pati/gulanya rendah,

melakukan respirasi pada laju yang rendah. Laju respirasi lebih cepat setelah

matahari tenggelam saat kandungan gula tinggi dibandingkan dengan ketika

matahari terbit saat gulanya rendah.

2. Faktor Luar, berupa :

a. Temperatur

Pada rentang temperatur 00C sampai dengan 450C, peningkatan

temperatur akan diikuti peningkatan laju respirasi. Tinggi dan lamanya

temperatur bekerja maka memungkinkan untuk menyebabkan rusaknya

protein enzim, sehingga laju respirasi menurun. Demikian juga pada

temperatur yang rendah, laju respirasi menurun karena terjadi perubaha

struktur dari protein enzim.

Menurut Meyer dan Anderson (1952) menurunnya laju respirasi

disebabkan oleh :

1) Masuknya oksigen kedalam sel karena pada temperatur yang tinggi

konsentrasi oksigen menurun.

2) Keluarnya CO2 tidak cepat sehingga banyak tertimbun di dalam sel dan

menyebabkan hambatan pada proses respirasi.

3) Pada temperatur tinggi, substrat respirasi yang tersedia menurun,

sehingga substrat menjadi faktor pembatas.

b. Cahaya

Peningkatan intensitas cahaya menyebabkan peningkatan laju respirasi.

Mengenai pegaruh cahaya terhadap laju respirasi dapat ditinjau dari tiga sisi,

yaitu :

1) Meningkatnya intensitas cahaya akan meningkatkan laju fotosintesis

yang berarti substrat respirasi yang tersedia meningkat dengan demikian

laju respirasi juga meningkat.

2) Meningkatnya intensitas cahaya akan meningkatkan temperatur

sehingga laju respirasi cepat.

3) Meningkatnya intensitas cahaya akan meningkatkan hasil fotosintat di

dalam sel penutup stoma sehingga mnyebabkan stoma membuka.

Dengan demikian proses pertukaran gas O2 dan CO2 berlangsung dengan

cepat. Akibatnya laju respirasi meningkat.

c. Konsentrasi Oksigen di Udara

Suplai oksigen mempengaruhi respirasi, tetapi pengaruhnya berbeda-

beda dalam setiap tumbuhan, yakni tergantung pada jenis dan bagian

tumbuhan.

Kadar O2 di udara sangat kecil untuk dapat mempengaruhi respirasi daun

dan batang. Laju penetrasi O2 ke dalam daun dan batang serta akar biasanya

cukup untuk mempertahankan tingkat pengambilan normal O2 oleh

mitokondria. Dalam jaringan yang lebih tebal dengan bandingan

permukaan/volume rendah, O2 berdifusi dalam sel-sel sebelah dalam

diperlambat sehingga aju reaksi menjadi rendah.

d. Konsentrasi Karbondioksida

Meningkatnya konsentrasi karbondioksida diperkirakan dapat

menghambat terjadinya respirasi. Karena konsentrasi karbondioksida yang

tinggi menyebabkan menutupnya stoma sehingga proses pertukaran gas

menjadi terbatas (kurang cepat). Hal ini mengakibatkan pada penurunan laju

respirasi.

e. Tersedianya Air

Air dalam jumlah banyak dapat menyebabkan penurunan laju respirasi.

Hal ini karena air merupakan medium tempat terjadinya reaksi respirasi.

f. Luka dan Stimulus Mekanis

Stimulus mekanis pada jaringan daun menyebabkan respirasi naik untuk

sementara. Penekanan mempunyai efek yang rendah dan penyobekan

mampu memacu respirasi. Hal ini dikarenakan pemisahan antara substrat

dan oksidasenya, glikolisis yang normal dan katabolisme oksidatif

meningkat karena rusaknya sel, sel-sel kembali ke keadaan meristematis

diikuti proses penyambuhan.

g. Garam-Garam

Apabila akar-akar menyerap garam, laju respirasi akan mningkat. Hal ini

dikaitkan pada saat garam atau ion diserap. Dan keperluan energi itu akan

dipenuhi dengan menaikkan respirasi.

BAB III

METODE PENELITIAN

A. JENIS PENELITIAN

Penelitian yang kami lakukan adalah penelitian ekperimental, karena

penelitian ini dilakukan di laboratorium dan dalam penelitian ini terdapat variable

manipulasi , variable control dan variable respon.

B. VARIABEL PENELITIAN

Variabel Manipulasi : suhu

Variabel Kontrol : volume NaOH, konsentrasi NaOH, jumlah tetes PP,

jenis kecambah, berat kecambah, umur kecambah,

waktu penyimpanan kecambah, volume BaCl2.

Variabel Respon : volume CO2 hasil respirasi.

C. ALAT DAN BAHAN

Alat

- Erlenmeyer 250 ml 6 buah

- Neraca 1 buah

- Buret 1 set

- Pipet 1 buah

Bahan

- Kecambah kacang hijau umur 2 hari 30 gr

- Larutan NaOH 0,5 M 300 mL

- Larutan HCl 0,5 M secukupnya

- Larutan BaCl2 0,5 M 15 mL

- Larutan Phenolftalin (PP) secukupnya

- Kain kasa secukupnya

- Benang secukupnya

- Plastic secukupnya

D. LANGKAH KERJA

1. Siapkan bahan dan alat yang diperlukan.

2. Siapkan 6 erlenmeyer kemudian isilah masing-masing dengan 30 ml larutan

NaOH 0,5 M.

3. Timbang 5 gram kecambah yang disediakan kemudian bungkus dengan kain

kasa dan diikat dengan seutas tali. Masing-masing 2 sampel untuk suhu ruangan

dan 2 sampel untuk suhu dalam inkubator.

4. Memasukkan kedalam Erlenmeyer dan gantungkan bungkusan kecambah

tersebut di atas larutan NaOH dengan bantuan tali. Kemudian tutup rapat-rapat

botol tersebut dengan plastic.

5. Simpanlah 2 botol berisi kecambah dan 1 botol tanpa kecambah (control)

masing-masing di dalam ruangan dengan suhu ruangan dan yang lain di dalam

incubator dengan suhu 370 C.

6. Setelah 24 jam, lakukan titrasi untuk mengetahui jumla gas CO2 yang

dilepaskan selama respirasi kecambah.

7. Ambil 5 ml larutan NaOH dalam botol, masukkan dalam Erlenmeyer. Setelah

itu menambahkan 2,5 ml BaCl2 dan menetesi dengan 2 tetes PP sehingga larutan

berwarna merah. Selanjutnya larutan tersebut dititrasi dengan HCl 0,5 N. Titrasi

dihentikan setelah warna merah tepat hilang.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. HASIL PENGAMATAN

1. Tabel

Tabel Hasil Pengukuran Kadar CO2 Hasil Respirasi Terhadap Suhu.

No Perlakuan

Suhu ruangan (300C) Suhu inkubasi (370C)

Tanpa

kecambah

Ada

kecambah

Tanpa

kecambah

Ada

kecambah

1 Volume HCl (ml) 0,4 0,6 0,5 0,8

2 Volume CO2 yang tidak terikat

NaOH (ml)

0,4 0,6 0,5 0,8

3 Volume CO2 yang terikat (ml) 4,6 4,4 4,5 4,2

4Volume CO2 hasil respirasi

kecambah (ml)0,2 0,3

2. Histogram

Histogram Pengaruh Suhu Terhadap Kecepatan Respirasi Kecambah

B. ANALISIS DATA

Berdasarkan table dan histogram diatas maka dapat dilihat bahwa besarnya

suhu mempengaruhi kadar CO2 yang dilepaskan pada proses respirasi kecambah,

dimana pada suhu incubator (370C) volume CO2 yang dilepaskan oleh kecambah

yaitu 0,3 ml, yang nilainya lebih besar daripada volume CO2 yang dilepaskan pada

suhu ruang (300C) sebesar 0,2 ml. Volume CO2 yang merupakan hasil respirasi

kecambah diperoleh dari volume CO2 yang tidak terikat yang dikeluarkan pada

suhu ruangan (300C) dikurangi dengan volume CO2 yang tidak terikat control (tanpa

kecambah) pada suhu ruangan (300C) yakni 0,6 - 0,4 = 0,2 ml. Volume CO2 yang

terikat (control) nilainya lebih besar yakni 4,6 ml dibandingkan volume CO2 yang

terikat (ada kecambah) yakni 4,4 ml, sedangkan volume HCl yang diperlukan untuk

mengubah warna larutan, didapatkan nilai sebesar 0,4 ml (control) dan 0,6 (ada

kecambah).

Pada suhu incubator (370C) diperoleh nilai volume HCl yang diperlukan

untuk mengubah warna larutan, didapatkan 0,5 (untuk control tanpa kecambah) dan

0,8 (untuk ada kecambah). Volume CO2 yang terikat, didapatkan nilai 4,5 ml untuk

yang ada kecambahnya dengan nilai lebih besar dari control/tanpa kecambah yang

bernilai 4,2. volume CO2 hasil respirasi kecambah sebesar 0,3 ml yang diperoleh

dengan mengurangkan volume CO2 yang tidak terikat yang dikeluarkan pada suhu

incubator (dengan ada kecambah) dengan pada suhu incubator (control/tanpa

kecambah) yakni 0,8 – 0,5 = 0,3 ml.

C. PEMBAHASAN

Berdasarkan analisis diatas maka dapat diketahui bahwa besarnya suhu

mempengaruhi kadar CO2 yang dilepaskan dari proses respirasi kecambah, dimana

pada suhu incubator (370C) diperoleh volume CO2 hasil respirasi lebih besar

dibandingkan pada suhu ruangan, yakni sebesar 0,3 ml. Hal ini dikarenakan pada

suhu incubator, keadaan suhunya dibuat konstan (stabil), dimana pada suhu yang

konstan (stabil) kerja enzim akan lebih optimal tanpa mengalami kerusakan. Seperti

yang kita ketahui bahwa proses respirasi melibatkan kerja berbagai enzim. Karena

enzim tidak mengalami kerusakan maka enzim akan mempercepat pengubahan

glukosa menjadi karbon dioksida. Oleh karena itu, CO2 yang dilepaskan dari

respirasi kecambah lebih besar. Selain itu, pada suhu yang lebih tinggi volume CO2

akan lebih banyak diikat oleh NaOH sehingga kadar CO2 yang dilepaskan makin

besar.

Pada suhu ruangan (300C) volume CO2 hasil respirasi kecambah lebih

rendah daripada suhu inkubasi (370C), yakni sebesar 0,2 ml. Hal ini dikarenakan

pada suhu yang lebih rendah, kerja enzim tidak optimal sehingga mengakibatkan

reaksi pengubahan glukosa menjadi CO2 lebih lambat sehingga volume CO2 yang

dilepaskan dari proses respirasi lebih sedikit. Selain itu, pada suhu yang lebih

rendah, volume CO2 akan lebih sedikit diikat oleh NaOH sehingga CO2 yang

dilepaskan dari proses respirasi lebih kecil.

Kontrol pada percobaan ini adalah Erlenmeyer yang hanya diisi NaOH

tanpa kecambah, ternyata menunjukkan nilai respirasi yang lebih rendah. Pada

Erlenmeyer tanpa kecambah diduga terdapat mikroorganisme yang melakukan

respirasi, karena selama melakukan praktikum semua alat yang digunakan tidak

disterilkan. Alasan lain mengapa respirasi pada NaOH ada kecambah lebih cepat

respirasinya dan CO2 yang dihasilkan lebih banyak dibanding dengan respirsi pada

NaOH saja, hal ini dikarenakan respirasi juga dipengaruhi oleh substrat untuk

oksidasi dalam metabolisme respiratoris. Dan umumnya substrat untuk respirasi

adalah zat yang tertimbun dalam jumlah yang relative banyak dan proses

metabolisme melibatkan serangkaian reaksi enzimatis yang juga melibatkan enzim,

maka kecepatan respirasi pada Erlenmeyer yang ada kecambahnya juga dipengaruhi

oleh enzim-enzim yang terdapat dalam kecambah dan enzim akan meningkat bila

suhu juga tinggi namun apabila suhu terlalu tinggi juga akan merusak enzim.

Sedangkan tabung Erlenmeyer yang hanya berisi NaOH saja respirasinya lambat

dan CO2 yang dihasilkan sedikit. Hal ini karena tidak dipengaruhi oleh enzim.

BAB V

SIMPULAN

Tinggi dan rendahnya suhu mempengaruhi kecepatan respirasi.

Respirasi pada kecambah lebih cepat terjadi pada suhu yang lebih tinggi.

Makin banyak CO2 yang dibebaskan, maka proses respirasi makin cepat.

DAFTAR PUSTAKA

Kimball, John W. 1992. Biologi. Jakarta: Erlangga.

Lehninger, Albert. L. 1982. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: Erlangga.

Rahayu, Yuni Sri dkk. 2009. Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Surabaya:

Unipress

Soerodikosoemo, Wibisono. 1993. Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan. Jakarta :

Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.