LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN - RESPIRASI

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Proses respirasi atau pernafasan merupakan proses yang paling penting dalam setiap makhluk hidup. Semua makhluk hidup melakukan proses respirasi untuk mempertahankan hidupnya. Termasuk tumbuhan, tumbuhan juga melakukan proses respirasi dalam siklus hidupnya dengan cara menghirup CO2 dan mengeluarkan O2. Tujuan dari adanya proses respirasi ini adalah untuk memperoleh energi. Energi yang paling utama adalah karbohidrat, dimana karbohidrat memiliki peran penting dalam proses fotosintesis tanaman. Sehingga proses respirasi dan proses fotosintesis saling berhubungan. Pada tumbuhan tingkat tinggi karbohidrat merupakan substansi yang paling pokok dalam proses respirasi. Selain karbohidrat, subtansi lainnya yang membantu proses respirasi pada tumbuhan yaitu fruktosa, glukosa, sukrosa dan amilum (pati). Proses respirasi ini sebenarnya dapat terjadi karena adanya pembongkaran atau pembakaran zat sumber energi didalam sel tubuh untuk memperoleh energi. Pada tumbuhan proses respirasi terjadi akibat adanya pembebasan energi kimia yang dirubah menjadi energi yang dibutuhkan untuk aktivitas hidup pada tanaman. Organisme autotrof merupakan tumbuhan tingkat tinggi yang dapat mensintesis senyawa organik yang dibutuhkan tumbuhan.

Respirasi merupakan proses yang sangat penting dan dibutuhkan oleh setiap makhluk hidup. Dengan adanya respirasi ini dapat diketahui atau ditentukan seberapa besar laju metabolisme pada makhluk hidup. Setiap makhluk hidup memiliki ciri yang berbeda saat melakukan respirasi, dan setiap laju respirai makhluk hidup ini juga berbeda beda antar makhluk hidup yang satu dengan makhluk hidup yang lainnya. Hal ini dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal ini meliputi tingkat perkembangan makhluk hidup, susunan kimia jaringan pada makhluk hidup dan jenis jaringan pada makhluk hidup. Sedangkan faktor eksternal meliputi tingkat ketersediaan unsur CO2 dan unsur O2,  suhu lingkungan, dan adanya gas etilen. Kebanyakan proses respirasi pada tumbuhan  terjadi pada tumbuhan yang sedang aktif tumbuh serta banyak terjadi juga pada tumbuhan yang melakukan metebolisme. Misalnya saja pada respirasi pada ujung akar, tunas, ujung tunas, dan biji yang berkecambah serta pada kuncup bunga. Berdasarkan adanya kebutuhan oksigen, respirasi digolongkan menjadi dua jenis yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.

Proses respirasi secara aerob ini dapat juga bergeser menjadi anaerob karena adanya beberapa faktor misalnya saja adanya genangan air pada saat tumbuhan mengalami perkecambahan akibat kurangnya oksigen dalam tanah. sehingga sangat berpengaruh pada serapan air dan nutrisi pada tanaman. Jadi, oksigen merupakan komponen terpenting dalam proses respirasi tanaman. Selain oksigen, komponen terpenting dalam proses respiasi tanaman adalah ketersediaan CO2.

1.2  Tujuan

1. Membuktikan bahwa suhu berpengaruh pada proses respirasi

2. Menghitung volume O2 dan CO2 yang dihasilkan dari proses respirasi

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Respirasi merupakan proses biologis pada makhluk hidup artinya proses penyerapan O2 yang digunakan dalam proses pembakaran (oksidatif) dengan menghasilkan energi dan diikuti adanya proses pengeluaran sisa pembakaran berupa gas karbodioksida dan air. Karbohidrat dan asam-asam organik merupakan subtart utama dalam jaringan yang diperlukan oleh kebanyakan tumbuhan dalam proses respirasi. Proses respirasi dapat dibedakan dalam 3 fase yaitu (a) pemecahan polisakarida menjadi gula sederhana, (b) gula yang dioksidasi menjadi asam piruvat, (c) transformasi asm-asam organik dan asam piruvat secara aerobik menjadi CO2, air dan energi (Paramita, 2010).

Menurut Lakitan (2013) berpendapat bahwa, proses respirasi pada tumbuhan terdiri dari beberapa aktivitas yaitu yang pertama diawali dengan adanya proses glikolisis. Glikolisis merupakan penguraian gula untuk menghasilkan etil alkohol atau etanol. Akan tetapi apabila terjadi penguraian gula pada kondisi kecukupan oksigen akan menghasilkan asam piruvat. Manfaat glikolisis dalam proses respirasi yaitu :

1.      Mereduksi 2 molekul NAD⁺ menjadi NADH dalam perombakan setiap molekul heksosa.

2.      Molekul heksosa yang dirombak akan menghasilkan 2 molekul ATP.

3.      Melalui proses glikolisis akan dihasilkan senyawa-senyawa antara yang dapat menjadi bahan baku untuk sintesis berbagai senyawa yang terdapat dalam tumbuhan.

Setelah proses glikolisis, tahap selanjutnya dalam pembentukan energi yaitu siklus krebs. Tahap awal dari siklus krebs yaitu terjadinya oksidasi dari asam piruvat yang merupakan hasil dari glikolisis. Kemudian pembentukan koenzim atau asetil CoA yang ditandai dengan adanya unit asetat dengan 2-C yang tersisa dan bergabung dengan suatu senyawa yang mengandung belerang. Pada siklus krebs secara langsung dihasilkan satu molekul ATP dari ADP dan asam suksinat. Fungsi utama siklus krebs dalam proses respirasi adalah : (a) mereduksi NAD⁺ dan FAD menjadi NADH dan FADH2 yang kemudian dioksidasi untuk menghasilkan ATP, (b) mensintesis ATP secara langsung yaitu 1 molekul ATP untuk setiap molekul piruvat yang dioksidasi, (c) pembentukan kerangka karbon yang dapat digunakan untuk sintesis asam-asam amino tertentu dan di konversi menjadi senyawa yang lebih besar.

Berdasarkan adanya kandungan oksigen respirasi dapat dibedakan menjadi dua yaitu respirasi aerobik dan anaerobik dengan adanya oksigen proses respirasi dapat terjadi yang biasa disebut dengan respirasi aerobik dan jika tidak ada oksigen maka disebut dengan respirasi anaerobik (Adirahmanto dkk, 2013). Respirasi aerobik adalah proses respirasi yang membutuhkan oksigen dari udara bebas. Sedangkan, respirasi anaerobik merupakan proses respirasi yang tidak memerlukan oksigen dari udara bebas, tetapi dapat diperoleh oksigen dalam jaringan tanaman, atau dari proses metabolisme yang lain. Respirasi anaerobik ini biasa disebut dengan proses permentasi. Perbedaan nyata yang terletak antara proses respirasi aerobik dengan proses respirasi anaerobik adalah sumber oksigen. Pada respirasi anaerob sumber oksigen berasal dari bahan organik yag telah mengalami metabolisme. Sedangkan pada respirasi aerob sumber oksigennya berasal dari udara bebas (Jumin, 2012).

Respirasi merupakan rangakian proses oksidasi, semakin banyak cadangan makanan yang digunakan maka proses respirasi yang berjalan semakin lama juga. Karbondioksida (CO2) merupakan hasil sampingan dari proses respirasi. Dalam kondisi sistem tertutup, akumulasi karbondioksida dapat menghambat proses respirasi (idaryani dkk, 2012). Respirasi dapat dianggap sebagai proses metabolisme untuk kerusakan oksidatif pada substart organik menjadi molekul sederhana seperti CO2 dan H2O dengan menghasilkan energi. Proses metabolisme ini melibatkan disintegrasi senyawa organik kompleks seperti gula, asam organik, asam amino, dan asam lemak. Faktor yang mempengaruhi laju respirasi terletak pada lingkungan penyimpanan, terutama dengan mempertimbangkan nya suhu dan gas komposisi kelembaban. (Barbosa dkk, 2011). Selain itu faktor eksternal lain yang mempengaruhi proses respirasi yaitu komposisi yang terdapat di dalam udara. Karena didalam udara mengandung senyawa senyawa yang dibutuhkan oleh tumbuhan seperti CO2 dan O2 (Lertsiriyothin, 2009).

Dalam proses perkecambahan pada tanaman respirasi memegang peran penting dalam pertumbuhan tanaman dimana pada masa perkecambahan di dalam tumbuhan terjadi proses penguraian bahan-bahan organik seperti karbohidrat, protein dan lemak menjadi bentuk terlarut yang akan ditranslokasikan keseluruh titik tumbuh tanaman (Nurshanti, 2013).  Proses respirasi sangat dipengaruhi oleh suhu. Suhu merupakan salah satu faktor eksternal yang sangat besar pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman. Dalam proses respirasi setiap tanaman membutuhkan suhu yang berbeda-beda (Smith dan Dukes, 2012). Pada tumbuhan proses respirasi terjadi didalam organel mitokondria. Proses respirasi ini memiliki pengaruh yang sangat penting dalam perkecambahan dan pertumbuhan tanaman karena proses respirasi menghasilkan energi yang akan digunakan oleh tumbuhan untuk memenuhi kebutuhannya dan juga diperlukan pada saat proses fotosintesis (Shaban, 2013).

BAB 3. METODE PRAKTIKUM

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Fisiologi Tumbuhan acara yang berjudul Respirasi dilaksanakan pada hari Sabtu, 20 September 2014 yang bertempat di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Fakultas pertanian universitas Jember mulai pukul 10.00 – 12.00 WIB.

3.2 Bahan dan Alat

3.2.1 Bahan

1.      Kecambah kacang panjang

2.      Larutan CaCl2 0,2 N

3.      Indikator pp

4.      Larutan NaOH 0,2 N

5.      Larutan HCL 0,05 N

6.      Aquadest

3.2.2 Alat

1.      Erlenmeyer 250 cc

2.      Neraca

3.      Kertas saring

4.      Respirometer

5.      Beaker glass

6.      Botol semprot

7.      Biuret

3.3 Cara Kerja

1.      Memasukkan sedikit NaOH (1 atau 2 gram) ke dalam dasar respirometer dan memasukkan pula kassa logam ke dalam tabung objek. Menutup tabung objek dengan tabung pengumpul.

2.      Memasukkan kecambah kacang panjang ke dalam tabung objek.

3.      Mengisi alat suntik dengan sedikit air dengan menyedotnya.

4.      Menyuntik air satu tetes kecil ke ujung atas pipa ukur dan tabung pengumpul (sebaiknya tetes air tersebut berada pada angka yang mudah terbaca).

5.      Dalam waktu beberapa lama akan terlihat perubahan tetes air (menurun) dalam pipa ukur. Setelah selang waktu tertentu dapat diketahui volume oksigen yang terpakai oleh kecambah tersebut.

6.      Menghitung volume oksigen yang terpakai dengan rumus :

V = 3,14 x 0,75 x 0,75 x (perubahan posisi tetes air)mm³ dengan diameter pipa ukuran 1,5 mm.

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

No	Perlakuan	VCO2 (ml)	VO2 (mm3)	KR
1. 2. 3. 4.	Kacang Tanah Kacang Tanah Kacang Panjang Kacang Panjang	13 12,7 8,8 13	10,6 8,83 14,13 22,96	1226,41 1438,28 622,79 566,20

4.2 Pembahasan

Berdasarkan data di atas dapat di ketahui bahwa volume oksigen yang di butuhkan pada tanaman kacang tanah pada nomor satu sebesar 10,6 mm³, sedangkan volume CO2 yang dikeluarkan sebesar 13 ml. Sehingga didapatkan nilai KR (Kuosien Respirasi) sebesar 1226,41. Sedangkan pada nomor 2 volume oksigen yang dibutuhkan pada tanaman kacang tanah sebesar 8,83 mm3 dan voluve CO2 yang dikeluarkan sebesar 12,7 ml sehingga menghasilkan nilai KR sebesar 1438,28. Selanjutnya pada tanaman kacang panjang diperlukan volume oksigen sebesar 14,13 mm3 dan mengeluarkan CO2 sebesar 8,8 ml sehingga dihasilkan nilai KR sebesar 622,79. Pada nomor 4 diketahui volume CO2 yang dikeluarkan sebesar 13 ml dan volume Oksigen yang dibutuhkan sebesar 22,96 dengan menghasilkan nilai KR sebesar 566,20. Dari hasil itudata tersebut dapat diketahui bahwa nilai KR tanaman kacang tanah lebih besar dibandingkan nilai KR pada tanaman kacang panjang. Nilai KR ini ditentukan oleh jumlah volume oksigen yang dibutuhkan serta substrat yang tersimpan didalam tanaman. Berdasarkan data diatas semakin rendah volume oksigen yang dibutuhkan maka nilai KR semakin besar. Meurut Lakitan (2013) berpendapat bahwa, kebutuhan oksigen pada setiap spesies tanaman berbeda karena metabolisme yang dilakukan pada setiap tanaman berbeda. oleh karena tanaman kacang panjang dan tanaman kacang tanah merupakan jenis tanaman yang berbeda sehingga kebutuhan akan oksigen juga berbeda hal ini juga berpengaruh nyata terhadap laju respirasi pada setiap tanaman.

Menurut Lakitan (2013) berpendapat bahwa, faktor-  faktor yang mempengaruhi proses respirasi adalah :

1.      Ketersediaan Oksigen, ketersediaan oksigen sangat mempengaruhi proses respirasi, tetapi pada setiap spesies memiliki besar pengaruh yang berbeda antara tanaman satu dengan tanaman yang lainnya dan bahkan pada organ pada tanaman yang memiliki spesies yang sama juga berbeda. laju respirasi tidak begitu dipengaruhi oleh adanya fluktuasi normal terhadap kandungan oksigen di udara. Karena jumlah oksigen yang tersedia diudara lebih banyak dibandingkan dengan oksigen yang dibutuhkan. Hambatan laju respirasi karena ketersediaan oksigen banyak terjadi pada tanaman yang tumbuh disekitar genangan air. Hal ini terjadi karena laju difusi oksigen didalam udara lebih cepat dibandingkan laju oksigen didalam air.

2.      Suhu, semakin tinggi suhu maka laju respirasi juga semakin tinggi. Nilai Q10 untuk respirasi antara 5 ºC -25 ºC adalah 2,0-2,5 artinya, suhu pada kisaran tersebut dapat meningkatkan laju respirasi dua kali lipat setiap kenaikan 10 ºC. Jika suhu ditingkatkan pada suhu 35 ºC maka laju respirasi semakin cepat akan tetapi terjadi penurunan nilai Q10. Penurunan ini disebabkan karena penetrasi oksigen melalui epidermis tidak mencukupi kebutuhan.

3.      Ketersediaan Substrat, ketersediaan substrat sangat berpengaruh dalam proses respirasi. Pada umumnya substrat yang digunakan pada tanaman yaitu berupa karbohidrat. Karbohidrat merupakan substrat utama yang terdapat dalam sel tumbuhan. Apabila kandungan substrats pada tumbuhan rendah maka laju respirasi yang berjalan juga rendah demikian pula sebaliknya jika tersedia banyak substrats maka laju respirasi akan meningkat.

4.      Tipe dan umur tumbuhan, karena tumbuhan memiliki morfologi yang berbeda sehingga kebutuhan setiap tumbuhan dalam berespirasi berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh adanya proses  metabolisme pada masing-masing tumbuhan yang berbeda. Laju respirasi pada tanaman tua lebih rendah dibandingkan dengan tanaman muda. Laju respirasi yang tinggi umumnya terdapat pada tumbuhan muda dan pada organ tumbuhan yang masih mengalami proses pertumbuhan.

Menurut Lakitan (2013) berpendapat bahwa, Respirasi merupakan proses yang mengubah energi kimia dalam bentuk karbohidrat seperti sukrosa, yang digunakan dan proses metabolisme. Hasil dari proses respirasi berupa energi dan sisanya adalah karbon dioksida, air dan sejumlah elektron. Tahapan Proses Respirasi Tanaman yaitu :

1.      Glikolisis merupakan tahap awal dari proses respirasi tumbuhan. Pada proses glikolisis terkjadi perombakan glukosa menjadi asam piruvat. Jalur perombakan molekul glukosa disebut dengan jalur pusat atau jalur EMP. Proses glikolisis ini terjadi didalam sitosol atau didalam matriks plastida dengan menghasilkan 8 ATP (2 ATP dari fosforilasi tingkat substrat + 6 ATP dari 2 NADH2 yang masuk rantai transpor elektron di mitokondria. Namun pada tahap awal glikolisis hanya membutuhkan 2 ATP.

2.      Tahap selanjutnya yaitu dekarboksilasi oksidatif yang terjadi didalam matrik mitokondria dengan mengoksidasi asam piruvat yang merupakan hasil dari glikolisis menjadi asetil CoA. Hasil dari proses dekarboksilasi yaitu 6 ATP, yaitu dari 2 NADH2 yang terbentuk dimana 1 NADH2 sama dengan 3 ATP.

3.      Kemudian didalam matrik mitokondria terjadi perombakan asetil CoA secara sempurna didalam siklus krebs dengan membebaskan elektron dari asam-asam organik  dan ditransfer ke NAD+ atau FAD. Asam-asam organik dari siklus krebs digunakan (misalnya melalui konversi menjadi asam glutamat, asam aspartat, sitokhrom dan klorofil), reaksi ini esensial terhadap pertumbuhan, karena akan menyediakan kembali asam-asam organik yang telah disintesis. Sehingga siklus krebs dapat berlangsung secara kontinu. Pada siklus krebs atau daur asam trikarboksilat pada proses ini dihasilkan 24 ATP.

4.      Tahap terakhir yaitu adanya peristiwa reduksi oksidasi dalam rantai transfer elektron yang terjadi didalam membran mitokondria dimana energi yang dihasilkan dalam bentuk ATP digunakan untuk mengendalikan reaksi kimia lainnya seperti pada reaksi fotosintesis.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1.      Setiap spesies tanaman memiliki laju respirasi yang berbeda karena metabolisme yang dilakukan oleh setiap tanaman berbeda.

2.      Kebutuhan oksigen pada tanaman kacang tanah lebih rendah dibandingkan pada tanaman kacang panjang sehingga mempengaruhi laju respirasi

3.      Faktor-faktor yang mempengaruhi proses respirasi adalah ketersediaan oksigen, suhu, ketersediaan substrats dan tipe atau umur tanaman.

4.      Proses glikolisis terbagi dalam 4 tahap yaitu Glikolisis, Dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs dan transfer elektron.

5.2 Saran

Sebaiknya pada saat praktikum terdapat pembagian tugas pada masing-masing praktikan sehingga kegiatan praktikum dapat berjalan secara efektif dan tidak ada praktikan yang diam atau tidak melakukan praktikumdan diharapkan agar praktikan lebih memperhatikan apa yang disampaikan oleh asdos sehingga praktikum dapat berjalan dengan lancar.

DAFTAR PUSTAKA

Adirahmanto, K.A, Hartanto R, dan Novita D.D. 2013. Perubahan Kimia Dan Lama Simpan Buah Salak Pondoh (Salacca Edulisreinw) Dalam Penyimpanan Dinamis Udara – Co2. Teknik Pertanian Lampung, 2(3): 123-132.

Barbosa, L.D.N dkk. 2011. Influence Of Temperature On The Respiration Rate Of Minimally Processed Organic Carrots (Daucus Carota L. Cv. Brasília). Ciênc. Tecnol. Aliment, 31(1): 78-85.

Idaryani, Suryani, Wahab A. 2012. Pengaruh Jenis Kemasan Dan Periode Simpan Terhadap Viabilitas Benih Beberapa Varietas Padi. Agrisistem, 8(2): 87-97.

Jumin, Hasan B. 2012. Dasar-Dasar Agronomi. Jakarta: Rajawali Press.

Lakitan, Benyamin. 2013. Dasar Dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Rajawali Press.

Lertsiriyothin, Weerasak. 2009. Sensitivity of produce respiration models used in the MAPDESIGN software on the shelf life simulation of broccoli in the modified atmosphere package. Mj. Int. J. Sci. Tech, 1: 85-94.

Nurshanti, D.F. 2013. Tanggap Perkecambahanbenih Palem Ekor Tupai (Wodyetia Bifurcate) Terhadap Lama Perendaman Dalam Air. Ilmiah AgrIBA, (2): 216-224.

Paramita, Octhaviani. 2010. Pengaruh Memar terhadap Perubahan Pola Respirasi, Produksi Etilen dan Jaringan Buah Mangga (Mangifera Indica L) Var Gedong Gincu pada Berbagai Suhu Penyimpanan. Kompetensi teknik, 2(1): 29-38.

Shaban, Morad. 2013. Review On Physiological Aspects Of Seed Deterioration. Intl J Agri Crop SciI, 6(11): 627-631.

Smith, N.G dan Dukes J.S. 2012. Plant Respiration And Photosynthesis In Global-Scale Models: Incorporating Acclimation To Temperature And CO2. Global Change Biology, 10(1): 1365-2486.