A. Definisi Respirasi
Respirasi adalah proses reduksi, oksidasi, dan dekomposisi, baik menggunakan oksigen maupun tidak dari senyawa organik kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dan dalam proses tersebut dibebaskan sejumlah energi. Tenaga yang dibebaskan dalam respirasi berasal dari tenaga potensial kimia yang berupa ikatan kimia. (Sembiring, 2009: 24)
Jadi, respirasi adalah proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan
energi. Respirasi dilakukan oleh semua penyusun tubuh, baik sel-sel tumbuhan
maupun sel hewan dan manusia. Respirasi dilakukan baik pada siang maupun malam
hari. Respirasi terjadi pada seluruh bagian tubuh tumbuhan, pada tumbuhan tingkat
tinggi respirasi terjadi baik pada akar, batang maupun daun dan secara kimia pada
respirasi aerobik pada karbohidrat (glukosa) adalah kebalikan fotosintesis. Campbell
(2002: 48) menyatakan bahwa “Pada respirasi pembakaran glukosa oleh oksigen akan
menghasilkan energi karena semua bagian tumbuhan tersusun atas jaringan dan
B. Macam-macam Respirasi
Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi
dua macam yaitu :
1. Respirasi Aerobik (Aerob)
Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen-oksigen bebas untuk
mendapatkan energi. Persamaan reaksi pada 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.
2. 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 alkohol. Respirasi anaerobik terjadi pada
jaringan yang kekurangan oksigen contohnya, akan tumbuhan yang terendam air,
biji-biji yang kulit tebal yang sulit ditembus oksigen, sel-sel ragi dan bakteri anaerobik.
Pada respirasi anaerobik energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan respirasi
aerobik. Reaksinya: C6H12O6 Ragi >> 2C2H5OH + 2CO2 + 21 Kal
Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwa oksigen tidak diperlukan. Bahkan
bakteri anaerobik seperti Klostidriium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup
C. Alat Respirasi
Alat respirasi adalah alat atau bagian tubuh tempat O2 yang dapat berdifusi
masuk dan sebaliknya CO2 yang dapat berdifusi keluar. Alat respirasi pada
tumbuhan berbeda dengan alat respirasi pada tumbuhan.
1. Alat Respirasi pada Tumbuhan
Respirasi terjadi pada seluruh bagian tubuh tumbuhan, pada tumbuhan
tingkat tinggi respirasi terjadi baik pada akar, batang maupun daun dan secara
kimia pada respirasi aerobik pada karbohidrat (glukosa) adalah kebalikan
fotosintesis.
2. Alat Respirasi pada Hewan
Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan
yang lain, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus
sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan ke dalam tubuh, contohnya
pada hewan bersel satu seperti porifera, dan coelenterata. Sedangkan alat
respirasi pada hewan bersel banyak atau organisme multiseluler ada yang berupa
paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paru paru buku.
D. Proses Respirasi
Proses respirasi yang terjadi pada tumbuhan dan hewan tidaklah sama, hal ini
karena keduanya memiliki alat pernapasan yang berbeda.
1. Proses Respirasi pada Tumbuhan
Respirasi pada tumbuhan menyangkut proses pembebasan energi kimiawi
proses fotosintesis yang dilakukan tumbuhan sepuluh kali lebih besar dari laju
respirasi. Hal itu menyebabkan seluruh karbondioksida yang dihasilkan dari respirasi
akan digunakan untuk melakukan proses fotosintesis. Respirasi yang dilakukan
tumbuhan menggunakan sebagian oksigen yang dihasilkan dari proses fotosintesis,
sisanya akan berdifusi ke udara melalui daun.
a. Respirasi Aerob
“Reaksi yang terjadi pada proses respirasi aerob yaitu, reaksi penguraian
glukosa sampai menjadi H2O, CO2 dan energi melalui tiga tahap, yaitu glikolisis, daur
Krebs, dan transpor elektron respirasi”. (Rochmah, 2009: 47)
(1) Glikolisis
Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6
atom C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP.
NADH (Nikotinamida Adenina Dinukleotida Hidrogen) adalah koenzim yang
mengikat elektron (H),
sehingga disebut sumber elektron berenergi tinggi. ATP (adenosin trifosfat)
merupakan senyawa berenergi tinggi. Setiap pelepasan gugus fosfatnya menghasilkan
energi. Pada proses glikolisis, setiap 1 molekul glukosa diubah menjadi 2 molekul
asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP.
(2) Dekarboksilasi Oksidatif dan Siklus Krebs (a) Dekarboksilasi Oksidatif
Senyawa hasil dari tahapan glikolisis akan masuk ke tahapan dekarboksilasi
dengan O2 sebagai penerima elektronnya. Dekarboksilasi oksidatif ini terjadi di
dalam mitokondria sebelum masuk ke tahapan siklus Krebs. Oleh karena itu, tahapan
ini disebut sebagai tahapan sambungan (junction) antara glikolisis dengan siklus
Krebs.
Pada tahapan ini, asam piruvat (3 atom C) hasil glikolisis dari sitosol diubah
menjadi asetil koenzim A (2 atom C) di dalam mitokondria. Pada tahap 1, molekul
piruvat (3 atom C) melepaskan elektron (oksidasi) membentuk CO2 (piruvat dipecah
menjadi CO2 dan molekul berkarbon 2). Pada tahap 2, NAD+ direduksi (menerima
elektron) menjadi NADH + H+. Pada tahap 3, molekul berkarbon 2 dioksidasi dan
mengikat Ko-A (koenzim A) sehingga terbentuk asetil Ko-A. Hasil akhir tahapan ini
adalah asetil koenzim A, CO2, dan 2NADH.
(b) Siklus Krebs
Asetil-KoA yang telah terbentuk akan menjadi bahan baku pada siklus
selanjutnya, yaitu siklus Krebs. Oleh karena itu, Asetil Ko-A disebut senyawa
intemediate atau senyawa antara. Siklus Krebs terjadi di matriks mitokondria dan
disebut juga siklus asam trikarboksilat. Hal ini disebabkan siklus Krebs tersebut
menghasilkan senyawa yang mempunyai 3 gugus karboksil, seperti asam sitrat dan
asam isositrat. Asetil koenzim A hasil dekarboksilasi oksidatif memasuki matriks
mitokondria untuk bergabung dengan asam oksaloasetat dalam siklus Krebs,
membentuk asam sitrat. Demikian seterusnya, asam sitrat membentuk
bermacam-macam zat dan akhirnya membentuk asam oksaloasetat lagi. Hasil akhir pada tahapan
(3) Sistem Transportasi Elektron
Sistem transportasi elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Pada tahap
ini, elektron-elektron yang dibawa oleh produk glikolisis dan siklus Krebs (NADH
dan FADH2) dipindahkan melewati beberapa molekul yang sebagian besar berupa
protein. Transportasi elektron menghasilkan 90% ATP dari keseluruhan ATP hasil
respirasi aerobik sel. Pada sistem transportasi elektron, NADH dan FADH2
masing-masing menghasilkan rata-rata 3 ATP dan 2 ATP. Sebanyak 2 NADH hasil glikolisis
dan 2 NADH hasil dekarboksilasi oksidatif masing-masing menghasilkan 6 ATP.
Sementara itu, 6 NADH dan 2 FADH2 hasil siklus Krebs masing-masing
menghasilkan 18 ATP dan 4 ATP. Jadi, sistem transportasi elektron menghasilkan 34
ATP.
b. Respirasi Anaerob
Pada keadaan anaerob, piruvat diubah menjadi produk lain seperti etanol atau
asam laktat melalui fermentasi. Oleh karena itu, fermentasi dikatakan sebagai
kelanjutan dari glikolisis. Proses respirasi dan fermentasi tersebut dapat dilakukan
pada suatu sel, tergantung pada ada tidaknya oksigen. Fermentasi dibedakan
berdasarkan produknya, misalnya fermentasi alkohol (produknya alkohol) dan
fermentasi asam laktat (produknya asam laktat). Penerima elektron pada proses
fermentasi dapat berupa asam piruvat, yaitu pada fermentasi asam laktat. Sementara
itu, penerima elektron pada fermentasi alkohol adalah asetaldehid. Energi yang
dihasilkan pada fermentasi lebih kecil dibandingkan energi hasil respirasi aerobik,
2. Proses Respirasi pada Hewan
Proses respirasi pada hewan berbeda-beda tergantung pada alat
respirasinya. Contohnya pada serangga yang alat respirasinya berupa trakea
maka proses respirasinya tentu akan berbeda dengan ikan yang alat respirasinya
berupa insang. Adapun proses respirasi pada serangga yaitu, udara masuk dan ke
luar melalui lubang kecil yang disebut spirakel atau stigma yang terdapat di
kanan kiri tubuhnya. Dari spirakel, udara masuk ke pembuluh trakea yang
memanjang. Trakea memanjang ini selanjutnya bercabang-cabang menjadi
saluran halus yang masuk ke seluruh jaringan tubuh. Oksigen yang masuk
melalui saluran ini akan langsung berdifusi ke dalam jaringan. Dengan cara yang
sama, CO2 dilepaskan oleh jaringan, dan masuk ke pembuluh trakea, dan
dikeluarkan. Oleh sebab itu, pada sistem trakea ini pengangkutan O2 dan
CO2 tidak diedarkan oleh darah, karena darah serangga tidak mengandung
hemoglobin.
E. Frekuensi Pernapasan
Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan di otak, sedangkan aktivitas
saraf pernapasan dirangsang oleh stimulus (rangsangan) dari karbon dioksida (CO2).
Frekuensi pernapasan dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut.
1. Umur
Bayi dan balita memiliki frekuensi bernapas lebih banyak dibanding orang
dewasa. Hal itu disebabkan volume paru-paru yang relatif kecil dan sel-sel tubuh
memiliki frekuensi napas lebih banyak karena kontraksi otot-otot dada dan diafragma
tidak sebaik saat masih muda, sehingga udara pernapasan lebih sedikit.
2. Jenis Kelamin
Frekuensi pernapasan wanita pada umumnya lebih banyak daripada laki-laki.
Hal ini disebabkan wanita pada umumnya memiliki volume paru-paru lebih kecil dari
laki-laki sehingga frekuensi bernapasnya lebih banyak.
3. Suhu Tubuh
Semakin tinggi suhu tubuh, semakin cepat frekuensi pernapasannya. Hal ini
berhubungan erat dengan peningkatan proses metabolisme tubuh.
4. Posisi Tubuh
Posisi tubuh sangat berpengaruh terhadap frekuensi pernapasan. Pada tubuh
yang berdiri, otot-otot kaki akan berkontraksi sehingga diperlukan tenaga untuk
menjaga tubuh tetap tegak berdiri. Untuk itu diperlukan banyak O2 dan diproduksi
banyak CO2. Pada posisi tubuh berdiri, frekuensi pernapasannya meningkat. Pada
posisi duduk atau tiduran, beban berat tubuh disangga oleh sebagian besar bagian
tubuh sehingga terjadi penyebaran beban. Hal ini mengakibatkan jumlah energi yang
diperlukan untuk menyangga tubuh tidak terlalu besar sehingga frekuensi
pernapasannya juga rendah.
5. Kegiatan Tubuh
Orang yang banyak melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak energi
dibandingkan dengan orang yang tidak melakukan kegiatan (santai atau tidur). Oleh
banyak memproduksi zat sisa. Tubuh perlu meningkatkan frukuensi pernapasan agar
II. PELAKSANAAN PRAKTIKUM A. Praktikum I: Respirasi pada Hewan 1. Alat
a. 1 set respirometer sederhana.
b. Stopwatch/ jam tangan
c. Kapas
d. Kecoa kecil dan kecoa besar. 3. Langkah Kerja
a. Menyediakan alat dan bahan yang dibutuhkan. b. Mengambil kecoa yang besar.
c. Membungkus dua butir atau lebih KOH kristal dengan kapas, kemudian
memasukkannya ke dalam respirometer.
d. Memasukkan kecoa ke dalam tabung respirometer yang berisi KOH kristal. e. Menutup tabung respirometer dengan penutup yang berhubungan dengan pipa
kaca berskala.
f. Mengolesi vaselin pada sambungan tabung respirometer dengan penutup pipa
berskala untuk mencegah udara luar masuk ke dalam tabung.
g. Meletakkan kembali respirometer yang berisi kecoa pada sandarannya.
h. Menetesi larutan eosin pada ujung pipa kaca berskala sampai masuk ke dalam
saluran pipa respirometer.
i. Mengamati pergeseran eosin sepanjang saluran pipa kaca berskala, kemudian
mencatat pergeserannya setiap satu menit.
j. Melakukan pengamatan sampai esosin tiba pada skala 10 atau eosin tidak
bergeser lagi.
B. Praktikum II: Proses Fotosintesis Melalui Uji Ingenhousz 1. Alat
a. 3 buah gelas beker (1 liter). b. 3 buah tabung reaksi. c. 3 buah corong kaca. d. 9 buah kawat kecil. 2. Bahan
a. Air
b. Tanaman Hydrilla sp. 3. Langkah Kerja
a. Menyediakan alat dan bahan yang dibutuhkan.
b. Merangkai alat dan bahan tersebut sesuai dengan gambar yang telah ada.
c. Memasukkan corong kaca dan tabung reaksi yang sudah berisi tanaman Hydrilla
sp ke dalam gelas beker.
d. Membuat tiga jenis rakitan. Meletakkan ketiga rakitan di tempat yang berbeda.
Tabung A di tempat yang teduh, tabung B di tempat yang terkena sinar matahari,
dan tabung C di tempat yang gelap.
e. Membiarkan selama 20 menit. Kemudian mengamati ada tidaknya gelembung di
dalam tabung reaksi tersebut. Membandingkan jumlah gelembung pada ketiga
rakitan tersebut.
III. HASIL PENGAMATAN PRAKTIKUM
IV. ANALISIS HASIL PENGAMATAN PRAKTIKUM
A. Analisis Hasil Pengamatan Praktikum I: Respirasi pada Hewan Pengamat pertama-tama menyiapkan alat berupa satu set respirometer
sederhana, stopwatch atau jam tangan, kapas, dan suntikan kecil. Bahan berupa
vaselin, KOH kristal, larutan eosin, kecoa kecil dan kecoa besar. Selanjutnya,
pengamat mengambil dua butir KOH kristal, membungkusnya dengan kapas, dan
memasukkannya ke dalam tabung respirometer. Pengamat kemudian mengambil
kecoa besar dan memasukkannya ke dalam tabung respirometer yang sebelumnya
telah diisi dengan KOH kristal. Pengamat selanjutnya menutup tabung respirometer
dengan penutup yang terhubung dengan pipa kaca skala. Pengamat kemudian
mengoleskan vaselin pada sambungan tabung respirometer dengan penutup pipa
berskala untuk mencegah udara luar masuk ke dalam tabung. Selanjutnya, pengamat
meletakkan kembali respirometer yang berisi kecoa pada sandarannya. Pengamat
kemudian menyuntikkan larutan eosin pada ujung pipa kaca berskala sampai masuk
ke dalam saluran pipa respirometer. Pengamat selanjutnya mengamati pergeseran
eosin sepanjang saluran pipa kaca berskala, kemudian mencatat pergeserannya setiap
satu menit. Pengamat kemudian melakukan pengamatan yang kedua menggunakan
kecoa yang lebih kecil, dengan memasukkan larutan eosin yang baru ke dalam ujung
pipa respirometer yang telah dibersihkan. Selanjutnya, pengamat mengamati
pergeseran eosin sepanjang saluran pipa kaca berskala, kemudian mencatat
pergeserannya setiap satu menit. Pengamat kemudian membuat tabel hasil
Hasil yang diperoleh adalah pernapasan kecoa besar pada menit pertama 0,19
ml; menit kedua 0,28 ml; menit ketiga 0,36 ml; menit keempat 0,43 ml; menit kelima
0,48 ml, menit keenam 0,57 ml; menit ketujuh 0,63 ml; menit kedelapan 0,68 ml;
menit kesembilan 0,73 ml; menit ke-10 0,77 ml; menit ke-11 0,82 ml; menit ke-12
0,85 ml; menit ke-13 0,89 ml; dengan rata-rata kecepatan 0,59 ml/menit. Sedangkan
pernapasan kecoa kecil pada menit pertama 0,2 ml; menit kedua 0,34 ml; menit ketiga
0,4 ml; menit keempat 0,49 ml; menit kelima 0,55 ml, menit keenam 0,6 ml; menit
ketujuh 0,65 ml; menit kedelapan 0,68 ml; menit kesembilan 0,73 ml; menit ke-10
0,77 ml; menit ke-11 0,82 ml; menit ke-12 0,85 ml; menit ke-13 0,89 ml; dengan
rata-rata kecepatan 0,54 ml/menit.
Berdasarkan hasil pengamatan di atas diketahui bahwa pernapasan pada kecoa
dipengaruhi oleh berat badan, dan banyaknya aktivitas yang dilakukan, semakin
B. Analisis Hasil Pengamatan Praktikum II: Proses Fotosintesis Melalui Uji Ingenhousz
Pengamat pertama-tama menyiapkan alat berupa tiga buah gelas beker (1 liter),
tiga buah tabung reaksi, tiga buah corong kaca, dan 9 buah kawat kecil. Bahan berupa
air dan tanaman Hydrilla sp. Pengamat kemudian merangkai alat dan bahan sesuai
dengan gambar yang telah disediakan dengan catatan tabung reaksi harus dalam
keadaan penuh berisi air. Selanjutnya, pengamat memasukkan corong kaca dan
tabung reaksi yang sudah berisi tanaman Hydrilla sp ke dalam gelas beker. Pengamat
kemudian membuat tiga rakitan dan meletakkannya di tempat yang berbeda-beda.
Rakitan pertama yang diberi nama tabung A diletakkan di tempat yang teduh, tabung
B diletakkan di tempat yang terkena sinar matahari, dan tabung C ditempatkan di
tempat yang gelap. Pengamat selanjutnya mengamati ada tidaknya gelembung di
dalam tabung reaksi selama 20 menit. Pengamat kemudian menghitung jumlah
gelembung yang terlihat dan membandingkan ketiganya. Pengamat selanjutnya
membuat tabel hasil pengamatan.
Hasil yang diperoleh adalah tabung A yang diletakkan di tempat yang redup
menghasilkan tujuh gelembung, tabung B yang diletakkan di tempat yang terang
menghasilkan 920 gelembung, dan tabung C yang diletakkan di tempat yang gelap
tidak menghasilkan gelembung.
Berdasarkan hasil pengamatan di atas diketahui bahwa jumlah gelembung yang
V. KESIMPULAN
A. Kesimpulan Praktikum I: Respirasi pada Hewan
Kecepatan bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti, besar dan berat
badan, posisi tubuh dan kegiatan tubuh.
B. Kesimpulan Praktikum II: Proses Fotosintesis Melalui Uji Ingenhousz Tumbuhan yang melakukan respirasi aerob membutuhkan cahaya untuk
DAFTAR PUSTAKA
Campbell. 1999. Biologi, Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga
Hanafi, Ikhsan. 2013. Buku Ajar Biologi Kelas XI. Surakarta: Citra Pustaka.
Muslimin, dkk. 2016. Panduan Pratikum Konsep Dasar IPA 2. Makassar: FIP UNM.
Rohima, Iip dan Diana Puspita. 2009. Alam Sekitar IPA Terpadu Kelas 7. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Sembiring, Langkah dan Sudjino. 2009. Biologi kelas XII untuk SMA dan MA. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
