i
LAPORAN PRAKTIKUM
RESPIRASI
Oleh :
Golongan F/ Kelompok 1B
1. Dika Probo Pangestu 161510501011 2. Kizah Musdalifah 161510501012 3. Eka Pransiska Utamala Malinda 161510501015
LABORATORIUM FISIOLOGI TUMBUHAN PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS JEMBER
1
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tumbuhan termasuk makhluk hidup yang juga memerlukan adanya energi untuk melakukan segala aktivitas mereka. Aktivitas tersebut dapat berupa sintesis, gerak, absorbsi unsur hara serta transpor elektron yang sebelumnya dari proses respirasi energi kimia yang tersimpan akan diubah menjadi ATP yang memiliki energi tinggi sehingga mampu mendukung proses metabolisme dan beberapa aktivitas / proses hidup tanaman. Tanaman dalam memperoleh nutrisi atau makanan bergantung pada lingkungan sekitar mereka, ketersediaan nutrisi tersebut harus mampu mencukupi kebutuhan dari tanaman. Proses reaksi kimia dalam sel tumbuhan membutuhkan unsur penting yakni oksigen. Ketersediaan oksigen pada lingkungan sekitar juga sangat diperlukan.
Respirasi dapat berlangsung secara aerobik maupun anaerobik dalam sel tanaman. Respirasi aerob yakni proses yang membutuhkan adanya oksigen dan repirasi anaerob sendiri proses tidak membutuhkan adanya oksigen atau disebut juga fermentasi. Pengukuran laju metabolisme dapat dilakukan dengan mengukur banyaknya oksigen yang dikonsumsi makhluk hidup yang diamati per satuan waktu. Beberapa hal tersebut dapat terjadi karena pada proses oksidasi memerlukan oksigen dari bahan makanan yang diserap dan akan menghasilkan suatu produk keluaran dalam bentuk energi. Laju pada metabolisme dapat diperkirakan dengan melihat laju pada konsumsi/serapan tanaman terhadap oksigen.
Kegiatan respirasi yang dilakukan oleh manusia serta hewan terjadi siang dan malam hari meskipun saat mereka beristirahat. Tumbuhan, melakukan proses respirasi saat malam hari serta melakukan kegiatan fotosintesis di siang hari , hal tersebut dilakukan tumbuhan dikarenakan saat siang hari tumbuhan dapat memperoleh energi dari sinar matahari yang optimal ,akan tetapi malam hari tumbuhan tetap melakukan proses fotosintesis saat mendapatkan pencahayaan yang memadai sehingga mampu mengurai CO2 yang terdapat di udara.
2
Tumbuhan memiliki ciri tersendiri apabila terjadi proses respirasi yakni dimana hasil dari proses respirasi berupa atp dan reaksi fotosintesis tersebut dibentuk dari penyimpanan bahan cadangan makanan contohnya lemak dan tepung. Memerlukan konsumsi oksigen pada proses siklus asam trikarboksilat, jadi pada kondisi kekurangan oksigen proses tersebut tidak akan berjalan berbeda apabila terdapat jaringan parenkim pada tanaman tertentu. Daun sebagai tempat terjadinya reaksi respirasi, lebih tepatnya pada bagian daun mitokondria dan sitoplasma yang dimana reaksi tersebut sangat penting sebab mampu melepaskan energi dari gula. Pengendalian reaksi kimia lain melalui ATP.
Pembakaran dan respirasi termasuk pada proses pelepasan energi potensial yang memiliki perbedaan. Pembakaran berlangsung seacara tidak terkontrol sehingga antar molekul terpecah, menyeluruh sehingga molekulnya terbakar secara keseluruhan, energi yang dihasilkan berbentuk panas dan menyala. Respirasi berlangsung secara terkontrol, terjadi secara pelan-pelan, hasil dari proses tersebut dalam bentuk ATP yang dipecah apabila saat diperlukaan saja.
1.2 Tujuan
1. Mengetahui volume O2 dan CO2 yang dihasilkan dari proses respirasi serta
3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Respirasi adalah suatu proses dimana terjadi pertukaran reaksi kimia yang terjadi antara organisme dengan lingkungannya. Makhluk hidup melakukan respirasi, terutama tumbuhan yang digunakan untuk mengambil oksigen yang berasal dari udara kemudian membuangnya dalam bentuk karbondioksida. Proses respirasi yaitu penguraian gula serta pelepasan energi dari sel tumbuhan. Respirasi dilakukan pada stomata lentisel dan ruang antar sel. Respirasi dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu, respirasi aerob yang memerlukan bantuan oksigen untuk menguraikan gula dan anaerob yang tidak memerlukan bantuan oksigen (Nelistya., 2009).
Respirasi terdiri dari beberapa tahapan yaitu, tahapan glikolisis, siklus krebs, dan rantai transpor elektron. Tahapan glikolisis merupakan suatu reaksi pemecahan molekul glukosa (C6) menjadi asam piruvat (C3) yang secara langsung
dilakukan dalam sitoplasma secara anaerob, menghasilkan suatu energi yang berupa 2 molekul ATP. Proses awal yaitu masuknya glukosa dalam sel melalui protein yang terdapat pada membran sel secara spesifik, kemudian setelah glukosa masuk ke dalam sel sitoplasma, akan mengalami suatu proses yang disebut dengan glikolisis. Pada glikolisis gula akan dirubah dalam bentuk heksosa yaitu glukosa (Rahmatan dkk., 2012).
Mekanisme secara umum yang beralih antara mode respirasi katabolik dan anabolik, serta sarana umum yang digunakan untuk mengendalikan status pada karbon, energi dan redoks sel. Pengangkutan aktif ion pada mineral yang digunakan ke dalam tanaman adalah suatu proses intensif energi yang didukung oleh respirasi pada tanaman. Respirasi tanaman dapat pula dibagi ke dalam proses pertumbuhan sebagai pendukung, yang dapat mendukung proses perawatan serta pengangkutan ion secara khusus. Proses pengangkutan tersebut bersifat dinamis dan bervariasi, sebab ATP cenderung pada kedinamisan dan bervariasi (Vanlerberghe., 2013).
Proses respirasi sebagai substrat sumber energi dapat menurunkan total asam pada saat penyimpanan yang dikarenakan penggunaan suatu asam-asam organik
4
yang terdapat pada tanaman. Penurunan total tersebut dikarenakan dalam proses respirasi, gula terurai menjadi asam piruvat yang daoat menghasilkan CO2 dan
H2O. Akibat yang ditimbulkan oleh penggunaan asam-asam organik tersebut
adalah jumlah asam organik dapat menurun yang menyebabkan nilai dari asam juga menurun. Laju respirasi dapat menahan penggunaan asam-asam organik sehingga dapat ditekan untuk mempertahankan total asam pada tanaman selama dalam proses penyimpanan (Novita dkk., 2012).
Respirasi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu substrat yang tergantung pada ketersediaan substrat utama dalam bentuk karbohidrat, temperatur dapat mempengaruhi kerja suatu enzim dan oksigen yang berfungsi sebagai tempat penerimaan elektron pada daur krebs. Respirasi memiliki strategi pertumbuhan yang mengakolasikan suatu fraksi karbon yang relatif tinggi menuju ke akar, dapat meningkatkan suatu tingkat dimana dapat mengekstrak uap air dari matriks tanaman. Strategi pertumbuhan tersebut akan dapat menghasilkan suatu biaya metabolisme pada respirasi pertumbuhan dan perawatan nyata sebagai langkah untuk biomassa akar tambahan pada tanaman (Pavlick et al., 2013).
Respirasi aerob dan fotosintesis dapat didukung dengan adanya penggenangan sebagai salah satu strategi untuk penghindaran (escape strategy) terhadap penggenangan untuk membantuk dalam kebutuhan oksigen dan karbondioksida. Pada saat tanaman kekurangan oksigen (keadaan hipoksia), maka akar adventif akan terbentuk sebagai upaya untuk mencari tekanan oksigen yang tinngi. Akar tersebut akan mengurangi pengaruh buruk yang ditimbulkan oleh adanya genangan dengan memperluas area perakaran di udara dan meningkatkan respirasi aerob serta mengoksidasi rizosfer (Rohmah dkk., 2016).
Peningkatan respirasi dan kapasitas AOP yang terdapat pada tanaman dingin akan melindungi terhadap spesies oksigen reaktif (ROS) yang ada di mitokondria dan photodamage pada kloroplas. Pengonsumsian yang berlebihan akan mereduktan melalui jaringan transpor elektroda negatif pada alternatif mitokondria. Peningkatan respirasi mitokondria terutama yang didukung oleh jalur oksidatif sitokrom (COP) (Gandin et al., 2014).
5
BAB 3. METODE PRAKTIKUM
3.1 Waktu dan Tempat
Praktikum Agrobiosains yang berjudul “Respirasi” dilaksanakan pada hari Sabtu, 14 Oktober 2017 pukul 16.00 – 17.30 WIB di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Fakultas Pertanian Universitas Jember.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat 1. Erlenmeyer 250 cc. 2. Neraca. 3. Kertas saring. 4. Respirometer. 5. Beaker glass 6. Botol semprot. 7. Biuret 3.2.2 Bahan
1. Biji imbibisi kacang hijau, kecambah kacang hijau (24 jam dan 48 jam). 2. Larutan CaCl2 0,2 N. 3. Larutan NaOH 0,2 N. 4. Larutan HCl 0,05 N. 5. Aquadest. 6. Vaseline. 7. Indikator pp. 3.3 Pelaksanaan Praktikum
1. Memasukkan sedikit NaOH (1 butir) ke dalam dasar respirometer dan memasukkan pula kassa logam ke dalam tabung objek yang telah diisi oleh
6
biji atau kecambah kacang hijau sebanyak 15 butir dengan ukuran atau tinggi kecambah kacang hijau yang sama.
2. Menutup sementara respirometer dengan tangan, agar NaOH tidak menguap. 3. Mengolesi vaseline pada lingkar tabung objek dan tabung pengumpul
respirometer.
4. Menutup tabung objek dengan tabung pengumpul.
5. Mengisi alat suntik dengan sedikit tinta dengan menyedotnya.
6. Menyuntikkan tinta satu tetes kecil ke ujung atas pipa ukur dan tabung pengumpul hingga mencapai angka 0.
7. Melihat perubahan tetes tinta (menurun) dalam waktu 2 menit dalam pipa ukur. Mencatat perubahan tetes tinta yang menunjukkan pemakaian volume oksigen oleh biji atau kecambah kacang hijau dalam waktu 2 menit.
8. Mengeluarkan kassa logam dari respirometer.
9. Menuangkan aquadest 5 ml ke dasar tabung respirometer yang terdapat NaOH.
10. Menuangkan larutan NaOH ke dalam erlenmeyer.
11. Menuangkan 15 ml aquadest ke dalam erlenmeyer yang terisi larutan NaOH dan menggoyangkan erlenmeyer hingga butiran NaOH larut dalam aquadest. 12. Menuangkan CaCl2 0,2 N ke dalam erlenmeyer larutan NaOH dan
menggoyangkannya hingga terdapat endapan CaCO3.
13. Menyaring endapan CaCO3 dengan kertas saring.
14. Menyemprot endapan CaCO3 pada kertas saring dengan aquadest sebanyak
100 ml.
15. Meneteskan indikator pp sebanyak 5-10 kali ke dalam larutan endapan CaCO3 hingga larutan tersebut berwarna pink.
16. Mentitrasi larutan endapan CaCO3 yang telah berwarna pink dengan HCl 0,05
N hingga larutan tersebut berubah menjadi bening dan mencatat volume titrasi tersebut.
17. Menghitung volume karbondioksida dengan rumus : V = x N.HCl x Mr.HClx V. HCl
7 Mr. HCl = 44
18. Menghitung volume oksigen yang terpakai dengan rumus : V= 3,14 x 0,75 x 0,75 x (perubahan posisi tetes air) mm3.
19. Menghitung Kuosien Respirasi (KR) dengan rumus : KR = 20. Mencatat seluruh perhitungan ke dalam tabel.
3.4 Variabel Pengamatan
1. Volume CO2.
2. Volume O2.
3. Kuosien Respirasi
3.5 Analisis Data
Perolehan data yang dilakukan selama kegiatan praktikum selanjutnya akan dilakukan dengan analisis statistik deskriptif.
8
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
No. Perlakuan Indikator Perlakuan
Volume O2 Volume CO2
1. Imbibisi 1,47 5,94
2. 24 Jam 0,65 1,55
3. 48 Jam 2,72 2,56
Data diatas merupakan data hasil pengamatan respirasi pada biji kacang hijau yang memperoleh hasil volume O2 dan volume CO2. Biji kacang hijau yang
dilakukan untuk kegiatan pengamatan yang diperlakukan dengan cara imbibisi dapat menghasilkan volume O2 sebanyak 1,47 dan volume CO2 sebanyak 5,94.
Kecambah kacang hijau yang berusia 24 jam dilakukan pengamatan yang menghasilkan volume O2 sebanyak 0,65 dan volume CO2 sebanyak 1,55.
Kecambah kacang hijau yang berusia 48 jam dilakukan pengamatan yang menghasilkan volume O2 sebnyak 2,72 dan volume CO2 sebanyak 2,56. Volume
O2 dan volume CO2 yang dihasilkan dapat di hitung dengan perhitungan sebgai
berikut: Perlakuan Imbibisi Volume O2 = 3,14 x (0,75)2 x = 3,14 x (0,75)2 x = 1,47 Volume CO2 = ½ x V x HCl x N x HCl x Mr x HCl = ½ x 5,4 x 0,05 x 44 = 5,94 KR = = = 4,04
9 4.2 Pembahasan
Biji dan tanaman baru dapat melakukan respirasi layaknya makhluk hidup lain. Respirometer merupakan alat untuk mengamati proses respirasi pada biji kecambah. Pengamatan yang telah dilakukan dengan menggunakan alat respirometer yaitu kecambah kacang hijau di imbibisi, kecambah kacang hijau dengan usia 24 jam, dan kecambah usia 48 jam.
Cara untuk mengetahui volume O2 dan volume CO2 yang ada pada
kecambah kacang hijau yaitu menggunakan bahan berupa larutan NaOH, HCL, dan larutan CaCl. Larutan yang telah disiapkan terlebih dahulu selanjutnya langkah awal yang dilakukan yaitu memasukkan NaOH yang masih dalam bentuk butiran yang padat. Ujung penutup tabung di olesi menggunakan vaseline. Langkah selanjutnya yaitu memasukkan kacang hijau yang telah di imbibisi terlebih dahulu. Fungsi dari larutan NaOH sendiri yaitu untuk dapat menyerap oksigen yang yang dikandung dalam biji kacang hijau. Larutan NaOH telah diberikan dan dimasukkan dalam tabung maka langkah selanjutnya yaitu ujung pada tabung di tutup lalu diberikan tinta hitam dengan takaran titik nol.
Langkah awal telah dilakukan maka langkah selanjutnya yaitu menunggu tinta yang di suntikkan ke dalam respirometer selama 2 menit. Perubahan yang terjadi selama selang waktu 2 menit tersebut yaitu tinta tersebut akan bergerak ke bawah dan tinta akan menjauhi titik nol atau titik awal. NaOH yang ada pada gelas beker di ambil kemudian NaOH tersebut di larutkan dengan menggunakan CaCl. NaOH yang telah di larutkan menggunakan CaCl kemudian di cuci dengan air Aquades yang berfungsi untuk memisahkan endapan dari kertas saring. Pemberian air Aquades yaitu sebanyak 100ml. Langkah selanjutnya yaitu pemberian indikator PP dengan cara meneteskan 2 tetes saja. Pemberian indikator PP akan memberikan perubahan warna berupa warna pink. Langkah terakhir yaitu titrasi. Titrasi dilakukan dengan menggunakan larutan HCl dengan volume awal yang mana volume tersebut telah ditentukan terlebih dahulu. NaOH yang di titrasi yaitu di tetesi menggunakan larutan HCl sampai berubah warna menjadi warna bening. Proses untuk mengetahi vulume O2 dan volume CO2 talah dilalui sehingga
10
Gambar 1.1 Grafik Volume O2 dan CO2
Data hasil pengamatan di atas dapat terlihat dengan jelas, perlakuan yang membutuhkan volume O2 terbanyak yaitu pada kecambah 48 jam. Faktor yang
mempengaruhinya yaitu meningkatnya laju respirasi. Konsentrasi oksigen akan menurun apabila respirasi yang terjadi mengalami peningkatan. Laju respirasi dapat menyebabkan meningkatnya konsumsi oksigen dan peningkatan hasil CO2.
Peningkatan suhu merupakan salah satu penyebab terjadinya konsumsi oksigen. Grafik data pada gambar diatas menunjukkan bahwa volume O2 dan volume CO2 yang dibutuhkan terjadi pada perlakuan 24 jam. Volume O2 yang paling sedikit dibutuhkan terjadi pada perlakuan 24 jam. Volume CO2 yang dapat menghasilkan paling banyak yaitu terjadi pada perlakuan imbibisi. Suhu merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi proses respirasi.
Imbibisi ialah peristiwa berpindahnya molekul iar ke suatu zat yang memiliki pori besar dan molekul tersebut menetap dalam zat tersebut. Imbibisi bisa berlangsung dengan baik jika memiliki daya ikat yang kuat antara penyerap air dan air dari lingkungan. Perlakuan imbibisi pada biji kacang hijau memiliki daya konsumsi lebih tinggi daripada daya produksi, karena biji kacang hijau telah di imbibisi terlebih dahulu (Puspitaningrum, 2012).
11
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Perlakuan konsumsi O2 pada kacang hijau yang diimbibisi mendapat hasil data
sebanyak 1,47 mm3, pada perlakuan kecambah selama 24 jam menyerap oksigen sebanyak 0,65 mm3 dan 2,72 mm3 didapat dengan perlakuan selama 48 jam. Kondisi diatas dapat disimpulkan bahwa kacang hijau yang telah tumbuh selama 48 jam memerlukan adanya oksigen yang lebih banyak dari pada kacang hijau dengan perlakukaan selama 24 jam dan pelakuan imbibisi. 2. Perlakuan pada kacang hijau yang diimbibisi menghasilkan volume CO2 yang
banyak yakni 5,94 mm3, apabila dibandingkan dengan perlakuan kacang hijau selama 24 jam 1,55 mm3 dan pada perlakuan selama 48 jam 2,56 mm3. Faktor luar meyebabkan data yang diperoleh dalam hasil CO2 pada beberapa
perlakuan kacang hijau menjadi kurang maksimal.
3. KR (Kuosien Respirasi) yang diperoleh pada perlakuan imbibisi adalah 4,04 mm3.
5.2 Saran
Praktikum yang telah dilakukan berlangsung secara baik dan sesuai prosedur yang ada , akan tetapi praktikum sendiri memiliki kelebihan waktu yang tidak sesuai dengan yang ada pada prosedur. Akan lebih baik apabila manejemen waktu dapat diperhatikan sehhingga praktikum mampu berjalan tepat waktu sesuai dengan yang ditentukan.
12
DAFTAR PUSTAKA
Gandin, A., N. K. Koteyeva, E. V. Voznesenskaya, G. E. Edward, and A. B. Cousins. 2014. The Acclimation of Photosynthesis and Respiration to Temperature in the C3-C4 Intermediate Salsola divaricata: Induction of
High Respiratory CO2 Release under Low Temperature. Plant, Cell and
Environment, 37(1):2601-2612.
Nelistya, N. 2009. Mengenal Bagian-Bagian Tumbuhan. Jakarta: Penebar Swadaya.
Novita, M., Satriana, Martunis, S. Rohaya, dan E. Hasmarita. 2012. Pengaruh Pelapisan Kitosan terhadap Sifat Fisik dan Kimia Tomat Segar (Lycopersicum pyriforme) pada berbagai Tingkat Kematangan. Teknologi dan Industri Pertanian Indonesia, 4(3):1-8.
Pavlick, R., D. T. Drewry, K. Bohn, B. Reu, and Kleidon. 2013. The Jena Diversity-Dynamic Global Vegetation Model (JeDi-DGVM): a diverse approach to representing terrestrial biogeography and biogeochemistry based on plant functional trade-offs. Biogeosciences, 10(1): 4137-4177. Puspitaningrum, M., M. Izzati, dan S. Haryanti. 2012. Produksi Dan Konsumsi
Oksigen Terlarut Oleh Beberapa Tumbuhan Air. Buletin Anatomi dan Fisiologi, 20(1): 47-55.
Rahmata, H. dan Liliasari. 2012. Pengetahuan Awal Calon Guru Biologi tentang Konsep Katabolisme Karbohidrat (Respirasi Seluler). Pendidikan IPA Indonesia, 1(1): 91-97.
Rohmah, E. A. dan T. B Saputro. 2016. Analisis Pertumbuhan Tanaman Kedelai (Glycine max L.) Varietas Grobogan pada Kondisi Cekaman Genangan. Sains dan Seni ITS, 5(2):2337-3520.
Vanlerberghe, G. C. 2013. Alternative Oxidase: A Mitocondrial Respiratory Parthway to Maintain Metabolic and Signaling Homeostasis during Abiotic and Biotic Stress in Plants. Molecular Sciences, 14(1): 6805-6847.
13 LAMPIRAN
Gambar 1. Kecambah Imbibisi
14
Gambar 3. Proses peletakkan 1 butir NaOH
15
Gambar 5. Pengambilan larutan NaOH
Gambar 6. Penuangan Aquadest sebanyak 20 ml dan 2,5 ml CaCl2 pada
16
Gambar 7. Proses pencampuran larutan CaCl2 pada larutan NaOH
17
Gambar 9. Proses pengendapan pada kertas filter
18
Gambar 11. Pemberian tetesan Indikator PP
19
Gambar 13. Titrasi pada larutan HCl
20
Gambar 15. ACC Flowchart Acara 2
21
Gambar 15. ACC Flowchart Acara 2
22
Gambar 17. Tabel ACC Lembar Kerja
23 LITERATUR
Nelistya, N. 2009. Mengenal Bagian-Bagian Tumbuhan. Jakarta: Penebar Swadaya.
24
Rahmata, H. dan Liliasari. 2012. Pengetahuan Awal Calon Guru Biologi tentang Konsep Katabolisme Karbohidrat (Respirasi Seluler). Pendidikan IPA Indonesia, 1(1): 91-97.
25
Novita, M., Satriana, Martunis, S. Rohaya, dan E. Hasmarita. 2012. Pengaruh Pelapisan Kitosan terhadap Sifat Fisik dan Kimia Tomat Segar (Lycopersicum pyriforme) pada berbagai Tingkat Kematangan. Teknologi dan Industri Pertanian Indonesia, 4(3):1-8.
26
Pavlick, R., D. T. Drewry, K. Bohn, B. Reu, and Kleidon. 2013. The Jena Diversity-Dynamic Global Vegetation Model (JeDi-DGVM): a diverse approach to representing terrestrial biogeography and biogeochemistry based on plant functional trade-offs. Biogeosciences, 10(1): 4137-4177.
27
Vanlerberghe, G. C. 2013. Alternative Oxidase: A Mitocondrial Respiratory Parthway to Maintain Metabolic and Signaling Homeostasis during Abiotic and Biotic Stress in Plants. Molecular Sciences, 14(1): 6805-6847.
28 .
Rohmah, E. A. dan T. B Saputro. 2016. Analisis Pertumbuhan Tanaman Kedelai (Glycine max L.) Varietas Grobogan pada Kondisi Cekaman Genangan. Sains dan Seni ITS, 5(2):2337-3520.
29
Gandin, A., N. K. Koteyeva, E. V. Voznesenskaya, G. E. Edward, and A. B. Cousins. 2014. The Acclimation of Photosynthesis and Respiration to Temperature in the C3-C4 Intermediate Salsola divaricata: Induction of
High Respiratory CO2 Release under Low Temperature. Plant, Cell and
