PRAKTIKUM VI.3

Topik : Pengukuran Respirasi Kecambah

Tujuan : Untuk mengukur jumlah CO2 yang dibebaskan selama respirasi

dan menghitung respiratory quotient (RQ) nya.

Hari / tanggal : Rabu 16 Desember 2009

Tempat : Laboratorium Biologi FKIP UNLAM Banjarmasin

I. ALAT DAN BAHAN

Alat :

1. Respirometer ganong dan statif

2. Corong gelas

3. Penunjuk waktu

4. Bak parafin

5. Neraca Ohaus

Bahan :

1. Kecambah kacang hijau (segar)

2. Kristal KOH 3 butir

3. Vaselin

174

II. CARA KERJA

1. Menyiapkan alat dan bahan, menimbang 10 gram kecambah kacang hijau.

2. Memasukkan aquadest ke dalam pipa respirometer, dan memasukkan

kecambah (no.1) ke dalam tabung respirometer dan memutar sumbatnya

sampai kedua lubang berhadapan.

3. Mengatur permukaan air dalam pipa dengan skala 20 dengan jalan

menaikkan dan menurunkan pipa.

4. Mengoleskan sumbat dengan vaselin, kemudian memutar sehingga udara

di dalam tabung respirometer terpisah dari udara luar. Membiarkannya

selama 30 menit.

5. Mengamati perubahan permukaan air dalam pipa. Jika permukaan airnya

turun maka nilainya positif dan jika permukaan airnya naik maka nilainya

negatif.

6. Mengulangi kegiatan 1 – 5 dengan menggunakan KOH 10 %.

175

III. TEORI DASAR

Tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang sepanjang hidupnya. Kebanyakan

tumbuhan tetap tinggal (tidak bergerak) dan memproduksi makanannya sendiri,

menggantungkan diri pada apa yang dapat diperoleh dari lingkungannya sampai

batas-batas yang tersedia. Tumbuhan tingkat tinggi pada umumnya tergolong pada

organisme autotrof, yaitu golongan makhluk yang dapat mensintesis sendiri

senyawa-senyawa organik yang dibutuhkannya. Dalam proses ini energi radiasi

diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH + H yang

selanjutnya akan digunakan untuk mereduksi CO2 menjadi glukosa.

Beberapa aktivitas hidup pada tumbuhan adalah fotosintesis, respirasi,

tumbuh (perkecambahan), reproduksi serta gerak dan iribilita yang dapat

dipelajari dari segi biofisika dan biokimia.

Dalam beberapa aspek fisiologi tumbuhan berbeda dengan fisiologi hewan

atau fisiologi sel. Tumbuhan dan hewan pada dasarnya telah berkembang melalui

pola atau kebiasaan yang berbeda. Tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang

sepanjang hidupnya. Kebanyakan tumbuhan tetap tinggal (tidak bergerak) dan

memproduksi makanannya sendiri, menggantungkan diri pada apa yang dapat dia

peroleh dari lingkungannya sampai batas batas yang tersedia. Hewan sebagian

bergerak, harus mencari makanan, ukuran tubuhnya terbatas pada ukuran tertentu

dan harus menjaga integritas mekaniknya untuk hidup dan pertumbuhan.

Respirasi merupakan proses oksidasi bahan organik yang terjadi di dalam

sel, berlangsung secara aerob maupun anaerob. Dalam respirasi aerob diperlukan

oksigen dan dihasilkan karbondioksida serta energi. Sedangkan dalam respirasi

anaerob dimana oksigen tidak/kurang tersedia dan dihasilkan senyawa selain

karbondiokasida, seperti alkohol, asetaldehida atau asam asetat dan sedikit energi.

Fase pertama dalam respirasi aerob adalah glikolisis dimana 6 karbon

molekul glukose dipecah menjadi dua molekul, tiga karbon atom asam piruvat.

Dalam reaksi ini terbentuk 2 molekul ATP dan 2 molekul NADH+H+, dan

berlangsung di sitoplasma.

Jika bahan organik yang dioksidasi adalah glukosa ( C6H12O6 ) maka

persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut :

176

( C6H12O6 ) + 6O2 6CO2 + 6H2O + energi

Pada reaksi selanjutnya molekul-molekul asam piruvat akan mengalami

dekarboksilasi di dalam mitokondria menjadi asetil grup yang kemudian masuk ke

dalam daur Krebs. Dalam daur Krebs, asetil akan dipecah dalam satu seri reaksi

sehingga dihasilkan CO2. Dekarboksilasi asam piruvat dan daur Krebs

menghasilkan 4 molekul NADH+H+ dan 1 molekul FADH+H+ serta 1 molekul

ATP.

Langkah terakhir respirasi adalah rantai pengangkutan elektron yang

melibatkan sejumlah pembawa elektron dan enzim-enzim yang terdapat di dalam

membran dalam dari mitokondria. Di dalam sistem pengangkutan elektron, NAD

yang mengalami reduksi dalam glokolisa, dan NAD serta FAD yang mengalami

reduksi dalam daur Krebs akan memberikan elektronnya kepada molekul oksigen

disertai dengan pembebasan tenaga yang cukup besar, yang akan disimpan dalam

bentuk ATP. Untuk tiap molekul glukosa reaksi respirasi aerob akan

menghasilkan 36 molekul ATP, 6 molekul karbondioksida, dan 6 molekul air.

Apabila tidak terdapat oksigen, maka asam piruvat akan dioksider dalam

suatu proses anaerob yang dinamakan fermentasi. Dalam reaksi ini, untuk tiap

molekul glukosa hanya dihasilkan 2 molekul ATP dan 1 molekul etanol (alkohol).

Pada sel otot hewan, oksidasi asam piruvat secara anaerob akan menghasilkan

asam laktat dengan adanya enzim laktat dehidrogenase.

Pada respirasi aerob maupun anaerob, asam piruvat hasil hasil proses

glikolisis merupakan substrat.

a. Asam Piruvat dalam respirasi aerob

Pembongkaran secara sempurna terjadi pada oksidasi asam piruvat dalam

respirasi aerob. Dari proses ini, dihasilkan CO2 dan H2O serta energy yang

lebih banyak (yaitu 38 ATP) daripada jika oksidasi terjadi secara anaerob.

Seorang ahli biokimia Inggris telah melakukan penyelidikan proses ini dan

menunjukkan dalam satu ikhtisar yang dikenal sebagai siklus (daur) Krebs atau

siklus asam trikarboksilat.

177

Respirasi aerob:

C6H12O6 6CO2 + 6H2O + 675 Kal + 38 ATP

b. Asam Piruvat dalam Respirasi Anaerob

Asam piruvat dalam respirasi anaerob (intramolekul) dapat mengalami

perubahan menjadi etanol ataupun asam susu (asam laktat).

Enzim dehidrogenasi menjalankan dua fungsi sekalligus, yakni mengambil

hydrogen dari zat satu serta menambahkan hydrogen ke zat lain. Zat yang

memberikan hydrogen disebut donor dan zat yang menerima hydrogen disebut

akseptor.

Respirasi aerob melibatkan oksigen sebagai penerima hidrogen. Hydrogen

yang dibebaskan dalam proses oksidasi harus bergabung dengan oksigen

membentuk H2O. Sedangkan pada respirasi anaerob, hidrogen bergabung

dengan produk antara (asam piruvat atau asetaldehida) membentuk asam susu

(asam laktat) atau alkohol.

Respirasi anaerob:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 21 Kal + 2ATP

Tergantung pada bahan yang digunakan dalam respirasi, maka jumlah mol

CO2 yang dibebaskan dan jumlah mol O2 yang diperlukan tidak selalu sama.

Perbandingan antara jumlah CO2 yang dilepaskan dan jumlah O2 yang digunakan

biasanya dikenal dengan Respiratory Ratio atau Respiratory Quotient dan

disingkat dengan RQ. Diketahui nilai RQ untuk karbohidrat = 1, protein <1

(=0,8-0,9), lemak <1 (=0,7), dan asam organic >1 (1,33) ( Dwidjoseputro, 1986 ).

Nilai RQ ini tergantung pada:

1. Bahan/substrat untuk respirasi

2. Sempurna tidaknya proses respirasi dan kondisi lainnya.

Respirasi tidak hanya terjadi atas satu reaksi. Respirasi terdiri atas 50 atau

lebih reaksi, masing-masing dikatalis oleh enzim yang berbeda. Respirasi adalah

suatu oksidasi yang berlangsung dalam medium air, dan pada pH mendekati

netral. Penguraian molekul-molekul besar setahap demi setahap memberikan

suatu cara untuk mengubah energi menjadi ATP. Lagi pula pada waktu

178

penguraian berlangsung, rangka karbon antara tersedia untuk sintesis sejumlah

produk yang penting. Termasuk disini antara lain asam amino untuk protein,

nukleotida untuk asam nukleat, dan precursor karbon untuk pigmen porfirin. Serta

untuk lemak sterol, karatenoid antosianin, dan beberapa senyawa aromatik yang

lain. Energi yang ditangkap selama proses oksidasi dapat digunakan untuk proses

sintesis molekul-molekul besar yang dioerlukan dalam pertumbuhan. Pada waktu

tumbuhan sedang tumbuh, laju respirasi meningkat karena diperlukan

pertumbuhan, tetapi beberapa senyawa yang digunakan dipindahkan ke reaksi

sintesis dan tidak pernah timbul sebagai CO2. atom-atom karbon dalam senyawa

yang direspirasi akan diubah menjadi CO2 atau suatu molekul besar seperti

tersebut di atas bergantung pada macam sel yang terlibat, posisi sel dalam

tumbuhan dan kecepatan pertumbuhan tumbuhan itu.

Reaksi respirasi adalah reaksi enzimatis, dan sebagainya ada reaksi

enzimatis lain intensitasnya sangat dipengaruhi oleh temperatur. Pada temperatur

di atas 5o C, untuk tiap kenaikan 10oC kecepatan respirasi menjadi 2 kali lipat.

179

IV. HASIL PENGAMATAN

Gambar rangkaian Respirometer ganong

keterangan :

1. kecambah

2. respirometer

ganong

3. klem

4. statif

Menurut literature :

Sumber : http://id.wiki.detik.com/wiki/Respirometer

180

Tabel hasil pengamatan

NO. Medium WaktuSkala

awal

Skala

akhirSelisih

1 Aquades (N2O)15’ (pertama)

15’ (kedua)

20

20

Naik

Naik

-0,5

-0.5

2 KOH15’ (pertama)

15’ (kedua)

20

20

Naik

Naik

-0,5

-0,5

V. ANALISIS DATA

Pada percobaan yang telah dilakukan tentang respirasi pada kecambah

dengan menggunakan sebuah alat yaitu respirometer ganong, terdapat perbedaan

nilai skala antara percobaan yang menggunakan medium aquades dan percobaan

yang menggunakan kristal KOH 10 %. Respirometer ganong adalah alat yang

dapat digunakan untuk menentukan angka respirasi (RQ = Respiratory Quotient)

secara kuantitatif dalam suatu peristiwa pernapasan. Tergantung pada substrat

yang digunakan, harga RQ dapat sama dengan 1, lebih dari 1 atau kurang dari 1.

Harga RQ adalah harga perbandingan CO2 yang dihasilkan dalam penapasan

dengan O2 yang digunakan dalam pernapasan tersebut. Menurut teori bahwa nilai

RQ tergantung pada bahan/substrat untuk respirasi serta sempurna tidaknya proses

respirasi dan kondisi lainnya,contohnya jika bahan organik yang dioksidasi berupa

glukosa (C6H12O6) maka perbandingan RQ = 1.

Berdasarkan percobaan dan hasil pengamatan tentang respirasi pada

kecambah,maka dapat diketahui bahwa pada percobaan yang menggunakan

medium aquades diperoleh nilai skala yang menunjukkan penurunan. Pada saat 15

menit pertama, skala awalnya menunjukkan angka 19 dan skala akhirnya

menunjukkkan angka 18,5, berarti selisihnya adalah 0,5. Sedangkan pada saat 15

menit kedua, skala awalnya menunjukkan angka 18,5 dan skala akhirnya

menunjukkan angka 18,3, ini berarti selisihnya adalah 0,2. Penurunan yang terjadi

di dalam respirometer ini menunjukkan bahwa CO2 yang dilepas pada kecambah

181

tersebut lebih kecil daripada kadar O2 yang dikonsumsi. CO2 yang dikeluarkan

pada tanaman kecambah ini menunjukkan adanya proses respirasi pada tumbuhan.

Sedangkan pada percobaan yang menggunakan kristal KOH 10 % dapat

diketahui bahwa nilai skala pada respirometer menunjukkan kenaikan. Kenaikan

tersebut dapat dilihat dari perubahan nilai skalanya. Pada saat 15 menit pertama,

skala awalnya menunjukkan angka 23,8 dan skala akhirnya menunjukkan angka

25, berarti selisihnya adalah 1,2. Sedangkan pada saat 15 menit kedua, skala

awalnya menunjukkan angka 25 dan skala akhirnya menunjukkan angka 27,

selisihnya adalah 2.

Adanya kenaikan yang terjadi di dalam respirometer yang ditambahkan

kristal KOH ini karena CO2 yang dilepas pada kecambah tersebut lebih besar

daripada kadar O2 yang dikonsumsi. Kurangnya kadar O2 yang dikonsumsi oleh

kecambah kacang hijau tersebut dikarenakan adanya penambahan kristal KOH.

Kristal KOH yang dimasukkan kedalam respirometer bersama kecambah tadi

mengikat kadar O2 yang terdapat di dalam tabung respirometer tersebut sehingga

kecambah tidak dapat mengkonsumsi O2 secara maksimal.

Terjadinya proses respirasi berlangsung secara bertahap atau dapat

dikatakan berlangsung secara tidak langsung. Artinya proses respirasi dianggap

sebagai pembakaran yang terkendali atau berjalan lambat. Dan energi yang

dihasilkan akan dilepaskan sedikit demi sedikit. Dimana energi ini sangat

diperlukan dalam berbagai aspek kehidupan makhluk hidup. Reaksi yang terjadi

pada proses respirasi ini adalah sebagai berikut :

Cx(H2O)y + XO2 xCO2 + yH2O

Dari reaksi di atas, maka dapat diketahui bahwa hasil akhir dari respirasi

adalah CO2 dan H2O. Hal ini terjadi bila substrat secara sempurna dioksidasi,

namun bila berbagai senyawa di atas terbentuk, substrat awal respirasi tidak

keseluruhannya diubah menjadi CO2 dan H2O. Hanya beberapa substrat respirasi

yang dioksidasi seluruhnya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan sisanya digunakan

dalam proses anabolik, terutama di dalam sel yang sedang tumbuh. Sedangkan

182

energi yang ditangkap dari proses oksidasi sempurna beberapa senyawa dalam

proses respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan

untuk pertumbuhan.

VI. KESIMPULAN

1. Respirasi merupakan proses oksidasi bahan organik yang terjadi di dalam

sel yang dapat dilakukan secara aerob maupun anaerob. Dalam respirasi

aerob, respirasinya memerlukan O2 dan membebaskan CO2, air dan energi.

2. Proses respirasi pada tumbuhan dapat dibuktikan dengan mengukur

banyak sedikitnya oksigen yang dilepaskan.

3. Hasil akhir dari respirasi adalah CO2 dan H2O

4. Berdasarkan hasil perhitungan dan analisis data yang diperoleh, maka pada

kedua pengamatan diatas dapat diperoleh nilai RQ pada respirasi

kecambah adalah sebesar -2,452 dan -1,225.

5. Adanya kenaikan yang terjadi di dalam respirometer yang ditambahkan

kristal KOH disebabkan oleh CO2 yang dilepas pada kecambah tersebut

lebih besar daripada kadar O2 yang dikonsumsi.

6. Kristal KOH yang dimasukkan kedalam respirometer bersama kecambah

dapat mengikat kadar O2 yang terdapat di dalam tabung respirometer

sehingga kecambah tidak dapat mengkonsumsi O2 secara maksimal.

7. Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah :

a. ketersediaan substrat

b. suhu

c. kadar oksigen

d. umur dan tipe jaringan

e. kadar karbondioksida

f. garam-garam

g. luka dan stimulus mekanis

183

VII. DAFTAR PUSTAKA

Arief, A. 1989. Biologi Umum. IKIP Malang: Malang

Arsyad, siti wahidah dan Noorhidayati. 2009. Penuntun Praktikum BiologiUmum. Jurusan PMIPA FKIP UNLAM: Banjarmasin

Campbell, Neil A. dan Reece, Jane B. 2000. Biologi jilid II edisi lima. Penerbit Erlangga: Jakarta

http://id.wiki.detik.com/wiki/Respirometer

Nasir, Mochamad. 1993. Penuntun Praktikum Biologi Umum. Fakultas BIologi- UGM: Yogyakarta

Pratiwi, D.A, Maryati, Sri, Srikini, Suharno, S, Bambang.2007. Biologi untuk SMA kelas XII. Penerbit Erlangga: Jakarta

184