Respirasi pada Tumbuhan

Respirasi pada Tumbuhan

LAPORAN

Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisiologi Tumbuhan

yang dibimbing oleh Dr. Hj. Dahlia, M.S.

Disusun oleh:

Kelompok 2

Kelas A - Offering A

1.      Anisa Khumairo                      (100341400677)

2.      Hikmah Maulidyah                 (100341400688)

3.      Mitha Yudistira                       (100341400679)

4.      Septi Darlia Putri                    (100341400693)

5.      Tutut Indria Permana              (100341400716)

The Learning University

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN BIOLOGI

Februari 2012

A.    Topik        : Respirasi pada Tumbuhan

B.     Tujuan     :

Mahasiswa dapat membuktikan bahwa pada respirasi dikeluarkan CO₂ dengan menggunakan indicator air kapur

C.    Dasar teori

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, 1985)

Respirasi merupakan kebalikan dari peristiwa fotosintesis. Respirasi merupakan proses pembongkaran energy yang tersimpan untuk dimanfaatkan dalam proses kehidupannya. (Dahlia, 2000)

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 + 6O₂ è 6 CO₂ + 6H₂O + Energi

Jumlah O₂ dan CO₂ yang dilepaskan tidak selalu sama. Perbedaan antara jumlah CO₂ yang dilepaskan dan jumlah O₂ yang digunakan biasa dikenal dengan Respiratory Ratio atau Respiratory Quotient dan disingkat RQ. Nilai RQ ini tergantung pada bahan atau subtrat untuk respirasi dan sempurna atau tidaknya proses respirasi tersebut dengan kondisi lainnya (Simbolon, 1989).

            Reaksi respirasi suatu karbohidrat berlangsung dalam 4 tahapan:

1)      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)

2)      Dekarboksilasi oksidatif piruvat

Asam piruvat yang merupakan senyawa 3C diubah menjadi aseti-KoA (senyawa 2C) dengan melepaskan CO₂

3)      Daur asam sitrat (daur Krebs)

Asetil-KoA diuraikan menjadi CO_2. Daur ini disebut daur asam sitrat karena senyawa C6 yang pertama terbentuk adalah asam sitrat

4)      Transfer electron

Hydrogen (ion H⁺) yang dihasilkan dari tahap 1 sampai 3 berkombinasi dengan oksigen membentuk air (H₂O). energy yang dibebaskan oleh transport electron digunakan untuk pembentukan ATP.

Untuk mengetahui peristiwa respirasi, diamati CO₂ yang dihasilkan. CO₂ akan bereaksi dengan air kapur membentuk endapan dengan persamaan

Ca(OH)_{2 (aq)} + 2CO_2(g) è Ca(CO₃)_{2 (s)} + H₂O_(l)

D.    Alat dan bahan

Alat: tabung reaksi, kassa, tali/benang

Bahan: kuncup bunga sepatu, kecambah kacang hijau, air kapur

E.     Prosedur

F.     Data

Tumbuhan	Waktu (menit)
	Air kapur keruh	Terbentuk endapan
Kuncup bunga sepatu	21 menit	25 menit
Kecambah kacang hijau	21 menit	25 menit

G.    Analisa data

Dari hasil pengamatan diperoleh bahwa tabung reaksi yang berisi air kapur dan kuncup bunga sepatu dan kacambah kacang hijau yang tergantung di mulut tabung menjadi keruh setelah dibiarkan selama 21 menit. 4 menit kemudian terbentuk endapan putih pada dasar tabung reaksi. Hal ini menunjukkan bahwa kuncup bunga sepatu dan kecambah kacang hijau melakukan respirasi. Respirasi menghasilkan karbondioksida (CO₂) dan air (H₂O). Keberadaan CO₂ ditunjukkan dengan adanya perubahan warna (kekeruhan) air kapur dan terbentuknya endapan. CO₂ bereaksi dengan air kapur membentuk endapan garam Ca(CO₃)₂.

Pada menit pertama hingga sebelum menit ke 21 tidak terjadi perubahan pada tabung reaksi yang berisi air kapur, karena konsentrasi dan jumlah molekul CO₂ yang dihasilkan dari proses respirasi lebih kecil dibandingkan konsentrasi kapur (Ca) dalam larutan Ca(OH)₂. Pada menit ke 21 jumlah molekul CO₂ dan Ca seimbang sehingga terjadi reaksi sehingga air kapur menjadi keruh. Pada menit ke 25 jumlah molekul CO₂ yang terakumulasi dari proses respirasi dapat bereaksi dan mengendapkan kapur.

Data hasil pengamatan menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan kecepatan terbentuknya endapan pada dasar tabung reaksi dari kuncup bunga sepatu dan kecambah kacang hijau. Hal ini menunjukkan bahwa aktuvitas respirasi antara kuncup bunga sepatu dan kecambah kacang hijau adalah sama karena keduanya sedang dalam proses pertumbuhan. Kuncup bunga sepatu dan kecambah kacang hijau menunjukkan aktivitas respirasi yang tinggi karena laju pertumbuhannya sangat tinggi.

H.    Pembahasan

Respirasi merupakan kebalikan dari peristiwa fotosintesis. Respirasi merupakan proses pembongkaran energy yang tersimpan untuk dimanfaatkan dalam proses kehidupannya. (Dahlia, 2000)

Respirasi merupakan proses katabolisme atau penguraian senyawa organik menjadi senyawa anorganik (CO₂). Bahan organik yang dioksidasi adalah glukosa (C₆H₁₂O₆) maka persamaan reaksi dapat dituliskan sebagai berikut:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ è 6 CO₂ + 6H₂O + Energi

Reaksi respirasi suatu karbohidrat berlangsung dalam 4 tahapan, yaiti glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, daur Krebs dan transport electron. Pada masing-masing tahapan dilepaskan CO₂ dan ion hydrogen (H⁺). Pada tahap transport electron ion ion hydrogen (H⁺) bergabung dengan Oksigen membentuk H₂O. Sehingga proses respirasi akan melepaskan CO₂ dan air (H₂O).

            Pada praktikum kali ini digunakan air kapur (Ca(OH)₂) sebagai indicator adanya molekul CO₂ hasil respirasi. Pada menit pertama hingga sebelum menit ke 21 tidak terjadi perubahan pada tabung reaksi yang berisi air kapur, karena konsentrasi dan jumlah molekul CO₂ yang dihasilkan dari proses respirasi lebih kecil dibandingkan konsentrasi kapur (Ca) dalam larutan Ca(OH)₂. Pada menit ke 21 jumlah molekul CO₂ dan Ca seimbang sehingga terjadi reaksi sehingga air kapur menjadi keruh. Pada menit ke 25 jumlah molekul CO₂ yang terakumulasi dari proses respirasi dapat bereaksi dan mengendapkan kapur dengan persamaan reaksi:                       Ca(OH)_{2 (aq)} + 2CO_2(g) è Ca(CO₃)_{2 (s)} + H₂O_(l)

Pada praktikum, digunakan kuncup bunga sepatu dan kecambah kacang hijau karena bahan tersebut sedang dalam tahap pertumbuhan sehingga aktivitas respirasi seluler sangat tinggi. Kuncup bunga sepatu dan kecambah kacang hiaju dibungkus kasa agar dapat menutup mulut tabung reaksi dan tetap dapat memperoleh O₂ dari lingkungan melaui pori-pori kasa.

Menurut Lakitan (1993), secara umum terdapat korelasi antara laju pertumbuhan dan laju respirasi. Hal ini karena dalam pertumbuhan akan digunakan ATP, NADH, dan NADPH untuk sintesis protein bahkan menyusun dinding sel, komponen membrane, organel-organel dan asam nukleat. Penggunaan ATP, NADH dan NADPH meningkatan ketersediaan ADP, NAD⁺ dan NADP⁺ untuk respirasi. 

Menurut Hopkins (1999) respirasi sangat dipengaruhi oleh faktor umur dan jenis tumbuhan. Masing-masing jenis tumbuhan mempunyai perbedaan metabolisme sehingga kebutuhan respirasi berbeda pula. Tumbuhan yang lebih muda menunjukkan respirdasi yang lebih cepat daripada tumbuhan yang lebih tua.

Laju respirasi yang terjadi pada kecambah tinggi karena terjadi reaksi katabolisme (pembongkaran) nutrisi dari kotiledon untuk tumbuh. Menurut Sasmitadiharja (1990) laju respirasi meningkat cepat hingga mencapai puncak selama perkecambahan, kemudian menurun ketelah mencapai usia matang (dewasa). Kecepatan laju respirasi selama tahun pertama pertumbuhan dapat diduga berhubungan dengan kepentingan sintesis pembelahan dan perkembangan sel dengan cepat. Umur tumbuhan yang mendekati dewasa (maturity) mengalami penurunan pertumbuhan sehingga ativitas metabolisme menurun.  (Hopkins, 1999)

Dari proses respirasi dihasilkan energy. Energy digunakan lebih banyak pada jaringan yang masih muda seperti kuncup daun dan kuncup bunga untuk memelihara aliran sitoplasma, peredaran zat makanan, pembelahan kromosom dalam inti, pembelahan sel dan aktivitas metabolisme lainnya. Jaringan dewasa tidak mengalami pembelahan sel sehingga energy akan hilang sebagai panas. (Dwidjoseputro, 1985).

Laju respirasi dipengaruhi ketersediaan substrat, suhu dan ketersediaan oksigen. 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 sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat. (Anonim, 2010). Pada kuncup bunga dan kecambah konsentrasi substrat pada endosperm dan kotiledon sangat tinggi sehingga aktivitas respirasi juga tinggi.

Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara. (Anonim, 2010)

Praktikum respirasi kuncup bunga sepatu dan kecambah kacang hijau dilakukan di lingkungan yang sama. Sehingga ketersediaan oksigen di lingkungan juga sama sehingga tidak terdapat perbedaan kecepatan respirasi pada kuncup bunga sepatu sama dengan kecambah kacang hijau.

Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10⁰C, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies, tipe dan umur tumbuhan. Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan. (Anonim, 2010)

Lingkungan pengamatan respirasi pada kuncup bunga sepatu dan kecambah kacang hijau adalah sama, yaitu di dalam ruangan. Pada lingkungan tersebut suhu udara relative tetap sehingga aktifitas respirasi relative stabil.

I.       Kesimpulan

Berdasarkan percobaan dapat disimpulkan bahwa

ü  Keberadaan molekul CO₂ hasil respirasi digunakan air kapur (Ca(OH)₂). CO₂ akan bereaksi dengan air kapur membentuk endapan garam Ca(CO₃)₂ menurut persamaan: Ca(OH)_{2 (aq)} + 2CO_2(g) è Ca(CO₃)_{2 (s)} + H₂O_(l)

ü  Terdapat korelasi antara laju pertumbuhan dan laju respirasi. Laju respirasi tertinggi terjadi pada jaringan tumbuhan yang masih muda seperti kuncup bunga dan kecambah.

J.      Diskusi

1.      Pada tabung reaksi yang mana air kapur menjadi keruh? Mengapa?

Jawaban:

Tabung reaksi yang menjadi keruh adalah tabung reaksi yang berisi larutan air kapur dan terdapat kuncup bunga sepatu dan kecambah yang dibungkus kasa dengan posisi menggantung. Air kapur pada tabung reaksi tersebut manjadi keruh pada menit ke 21. Hal ini terjadi karena tumbuhan berespirasi menghasilkan CO_2. CO₂ bereaksi dengan air kapur membentuk endapan Ca(CO₃)₂

2.      Apa fungsi air kapur tersebut dan mengapa digunakan air kapur?

Jawaban:

Air kapur berfungsi sebagai indicator adanya molekul CO₂ dari proses respirasi. CO₂ akan bereaksi dengan air kapur membentuk endapan garam Ca(CO₃)₂ berupa endapan putih menurut persamaan:

Ca(OH)_{2 (aq)} + 2CO_2(g) è Ca(CO₃)_{2 (s)} + H₂O_(l).

Digunakan air kapur karena reaksi dapat berlangsung cepat, mudah didapat dan murah.

3.      Mengapa digunakan kuncup bunga yang sedang mekar dan kecambah?

Jawaban:

Pada praktikum, digunakan kuncup bunga sepatu dan kecambah kacang hijau karena bahan tersebut sedang dalam tahap pertumbuhan sehingga aktivitas respirasi seluler sangat tinggi. Pada tahap pertumbuhan energy dari respirasi digunakan untuk aktifitas pemanjangan dan pembelahan sel. Secara umum terdapat korelasi antara laju pertumbuhan dan laju respirasi. Hal ini karena dalam pertumbuhan akan digunakan ATP, NADH, dan NADPH untuk sintesis protein bahkan menyusun dinding sel, komponen membrane, organel-organel dan asam nukleat. Penggunaan ATP, NADH dan NADPH meningkatan ketersediaan ADP, NAD⁺ dan NADP⁺ untuk respirasi.  

Daftar pustaka

Dahlia, dkk. 2000. Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Malang : UM Press

Dwidjoseputro. 1985. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : PT. Gramedia

Lakitan, Benyamin. 1993. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada

Loveless. 1997. Prinsip-prinsip Fisiologi Tumbuhan untuk Daerah Tropik. Jakarta : PT. Gramedia

Sasmitahardja, D. 1990. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Bandung: Penerbit ITB Bandung