ACARA II

ACARA II

PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU RESPIRASI AEROB

I. TUJUANMengetahui pengaruh suhu lingkungan terhadap laju respirasi aerob kecambah kacang hijau.II. TINJAUAN PUSTAKA

Selama respirasi, sebagian besar energi mengalir dengan urutan: glukosa NADH rantai transpor elektron gaya gerak proton ATP. Kita dapat melakukan sedikit penataan untuk menghitung keuntungan ATP apabila respirasi seluler mengoksidasi satu molekul glukosa menjadi enam molekul karbon dioksida. Ketiga bagian utama pabrik metabolic ini ialah glikolisis, siklus krebs, dan rantai transport elektron, yang menggerakkan fosforilasi oksidatif (Campbell, 2003).

Fotosintesis juga terjadi proses metabolisme lain yang disebut respirasi. 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 karbon dioksida 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).

Tahap respirasi aerob adalah rangkaian reaksi-reaksi respirasi yang merupakan kelanjutan dari tahap reaksi respirasi anaerob. Dimulai dari masuknya asam piruvat menjadi asetil koensim A terus masuk ke dalam rangkaian reaksi-reaksi oksidasi sampai selesai menghasilkan CO2. Pada beberapa reaksi oksidasi tersebut, pada saat berpindahnya hidrogen, mengeluarkan energi yang ditangkap melalui proses fosforilasi sehingga terbentuk ATP. Tahap akhir dari rangkaian pemindahan hidrogen akan ditangkap oleh Oksigen (sebagai aseptor hidrogen terakhir) melalui enzim sitokrom oksidase (Anonim, 2000).

Masalah signifikan yang dihadapi dalam mempelajari respirasi tanaman yaitu tidak bisa secara rutin untuk mengukur respirasi autotrofik daun harian ketika fotosintesis CO2 terjadi dengan cepat. Dalam mempelajari respirasi tanaman biasanya bahwa respirasi berlanjut dan nilainya bervariasi dan dipengaruhi oleh temperature daun dan lingkungan (Gifford, 2001).

Laju respirasi biasanya meningkat selama tahap permulaan pengembangan dan menurun dengan semakin tuanya buah. Oleh karena itu sayuran buah yang dipanen masih

muda mempunyai laju respirasi tinggi. Selama dalam penyimpanan terjadi variasi laju respirasi, yang didukung oleh suhu tinggi, sehingga diperlukan suhu rendah dalam penyimpanan. Suhu rendah dapat menghambat proses transpirasi dan respirasi sehingga kehilangan air relatif kecil dan komoditas yang disimpan tetap dalam keadaan segar (Darsana et al., 2003).

Pengukuran CO2 yang juga merupakan laju respirasi dapat digunakan sebagai salah satu indi-kator terjadinya berbagai macam perubahan dan kemasakan. Hubungan antara proses pertumbuhan dengan jumlah CO2 yang dihasilkan sejalan. Hal ini disebabkan karena laju respirasi berbanding lurus dengan jumlah produk CO2. Jumlah CO2 yang dihasilkan terus menurun sampai mendekati proses kelayuan tiba-tiba produk CO2 meningkat, kemudian turun lagi. Meningkatnya proses respirasi ternyata tergantung pada beberapa hal diantaranya adalah jum-lah etilen yang dihasilkan serta meningkatnya sintesa protein dan RNA (Ribose Nucleic Acid). CO2 dapat mengatur biosintesa etilen tetapi masih melalui mekanisme yang belum diketahui disamping reaksi antagonis etilen (Thahir et al., 2005).III. METODOLOGI

Praktikum fisiologi tumbuhan acara kedua yang berjudul Pengaruh Suhu Terhadap Laju Respirasi Aerob dilaksanakan pada hari Selasa, 10 Maret 2009 di Laboratorium Ilmu Tanaman Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Alat yang digunakan pada praktikum kali ini berupa 6 botol volume 250 ml dengan tutup karet, 3 termometer, 2 erlenmeyer 125 ml, buret, lemari es. Sedangkan bahan bahan yang digunakan antara lain: larutan NaOH 0,2 N, larutan BaCl2, larutan HCl 0,1 N, larutan indikator phenolptalein, kecambah kacang hijau, dan kain kelambu dengan tali.

Pertama disiapkan 6 botol dengan volume 250 ml. Kemudian 50 ml larutan NaOH 0,2 N dimasukkan ke dalam botol dan segera ditutup dengan rapat dengan penutup karet atau gabus. 3 kelompok kecambah kacang hijau seberat 5 gram ditimbang untuk jangka waktu 18 jam. Kecambah tersebut dibungkus dengan kain selambu dan diikat dengan tali. Bungkusan kecambah kacang hijau tadi digantungkan ke dalam 3 buah botol. Bungkusan kecambah kacang hijau tersebut diatur agar tidak menyentuh larutan NaOH. Botol ditutup kembali dan diberi selotip agar tidak bocor. Tiga botol lain digunakan sebagai kontrol. Pasangan botol yang berisi kecambah dan tidak diletakkan di suatu tempat dengan suhu berbeda, pada praktikum ini botol tersebut diletakkan di tiga tempat, yaitu di dalam laboratorium ilmu tanaman, di dalam rumah kaca, dan di dalam lemari es. Suhu masing masing tempat tersebut diukur dengan termometer maksimum-minimum. Setelah 24 jam kecambah dikeluarkan dari masing masing botol dan ditutup kembali dengan cepat. Jumlah CO2 yang dibebaskan dari respirasi ditentukan dengan cara titrasi. 10 ml larutan dari tiap botol diambil dengan pipet dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer. 5 ml BaCl2 dan 3 tetes phenolptalein ditambahkan, larutan akan berwarna merah jambu. Lalu dititer dengan HCl0,1 sampai warnanya hilang. Titrasi dilakukan dengan cara yang sama untuk semua perlakuan termasuk kontrol. Diulangi 2 kali dan dihitung rata ratanya.IV. HASIL PENGAMATANa. Tabel Hasil Pengamatan

NORUMAH KACALABORATORIUMLEMARI ES

1.Kontrol (Xi)12,151212,05

2.Perlakuan (Yi)5,956,912,2

NOLOKASI KECAMBAHSUHULAJU RESPIRASI

1.Rumah kaca33o0,76

2.Laboratorium29o0,62

3.Lemari es4o-0,018

b. Rumus

Xi =

Yi =

CO2 yang dilepas untuk 10 mol = 11 (xi yi)

Laju respirasi = CO2 / gram/ jam

Dimana, xi dan yi = Volume HCl yang dibutuhkan

xa = Volume HCl awal

xb = Volume HCl akhir

c. Contoh Perhitungan

Laboratorium = 29o C

Volume HCl

Kontrol = = 12 ml

Perlakuan = = 6,9 ml

CO2 = 11 (12 6,9) mg = 56,1 mg Laju respirasi = 56,1 mg/ 5 gram/ 18 jam

= 0,62 mg/ gram/ jamV. PEMBAHASANRespirasi atau pernapasan merupakan salah satu contoh proses katabolisme, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Zat sumber energi dalam tubuh organisme terdiri atas zat-zat organik, seperti karbohidrat, lemak, protein, asam amino dan lain-lain. Respirasi merupakan cara sel untuk mendapatkan energi dalam bentuk ATP. Terdapat dua jenis respirasi, yaitu respirasi aerob dan anaerob.

Respirasi aerob adalah suatu proses pernapasan yang membutuhkan oksigen dari udara. Respirasi pada tingkat sel terjadi pada mitokondria. Ada beberapa tumbuhan yang kegiatan respirasinya menurun bila konsentrasi oksigen di udara dibawah normal, misalnya bayam, wortel dan beberapa tumbuhan lainnya. Dari proses kimia yang memerlukan oksigen tersebut, zat-zat organic diuraikan menjadi karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) dengan membebaskan sejumlah energi yang akan digunakan untuk berbagai aktivitas kehidupan. Persamaan reaksi kimia respirasi merupakan penjumlahan rangkaian reaksi kimia, dan merupakan kebalikan dari reaksi kimia fotosintesis. Secara singkat reaksi yang terjadi pada respirasi aerob adalah sebagai berikut:

C6H12O6 (aq) + 6O2 (g) 6CO2 (g) + 6H2O (l) + 36 ATPJadi respirasi aerob ini mengubah gula dan O2 yang diambil dari udara kemudian menjadi karbon dioksida, uap air, dan energi dalam bentuk ATP. Sebenarnya proses reaksi kimia penguraian zat sumber energi menjadi CO2 dan H2O serta pembebasan sejumlah energi tersebut sangatlah kompleks, yang secara sederhana dapat dibedakan menjadi tiga tahap, yaitu glikolisis, siklus krebs, dan transpor elektron.

Glikolisis berlangsung dalam sitosol. Pada prinsipnya, peristiwa glikolisi adalah pengubahan molekul sumber energi, dimulai dari pemecahan molekul glukosa yang mengandung 6 atom C menjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu 2 molekul piruvat yang mengandung 3 atom C, 2 NADH, dan 2 ATP. Piruvat merupakan bentuk ionisasi dari asam piruvat. Pembongkaran ini dibantu oleh enzim aldolase.

Tahap respirasi aerob selanjutnya adalah siklus krebs. Siklus krebs melengkapi oksidasi penghasil energi dari molekul organic. Glikolisis membebaskan kurang dari seperempat bagian energi yang terkandung dalam glukosa, sebagian besar energi masih tersimpan dalam 2 molekul piruvat. Apabila ada molekul oksigen maka piruvat akan masuk ke dalam mitokondria, masuk dalam siklus krebs dimana enzim-enzim akan menyempurnakan proses oksidasi selanjutnya. Sebelum piruvat masuk ke siklus krebs dalam matriks terjadi reaksi-reaksi transisi yang mengubah piruvat menjadi 2 asetil koenzim A dan menghasilkan 2 NADH dan 2CO2. Pada siklus krebs , pemecahan rantai karbon pada glukosa selesai, Jadi, sebagai hasil dari glikoslisis , reaksi antara dan siklus krebs adalah pemecahan satu molekul glukosa 6 karbon menjadi 6 molekul 1 karbon, selain itu juga dihasilkan 2 molekul ATP dari glikolisis dan 2 ATP lagi dari siklus krebs. Perlu diingat bahwa tiap tiap proses melepaskan atom hydrogen yang ditranspor ke sistem transport elektron oleh molekul pembawa.

Transpor elektron merupakan rangkaian reaksi yang berlangsung pada krista dalam mitokondria. Pada sistem transpor elektron berlangsung pengepakan energi dari glukosa menjadi ATP. Hidrogen dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH2 dan NADH diubah menjadi elektron dan proton. Pada sistem transpor elektron ini, oksigen adalah akseptor elektron yang terakhir , setelah menerima elektron , O2 akan bereaksi dengan H+ membentuk H2O. Transpor elektron merupakan tahapan terakhir dari respirasi aerob.Faktor-faktor yang mempengaruhi laju respirasi antara lain, ketersediaan senyawa yang akan diurai, ketersediaan oksigen, suhu, tipe dan umur tumbuhan. Ketersediaan senyawa yang akan diurai melalui rangkaian reaksi glikolisis dan siklus krebs mempengaruhi laju respirasi dari suatu proses respirasi. Semakin banyak (tersedia) senyawa-senyawa tersebut maka laju respirasi dapat semakin meningkat. Selain itu ketersediaan oksigen juga mempengaruhi laju respirasi tetapi besarnya pengaruh tersebut berbeda antara spesies bahkan antara organ pada tumbuhan yang sama. Suhu juga sangat mempengaruhi laju respirasi tumbuhan. Jika suhu optimum untuk respirasi terpenuhi, laju respirasi pun akan optimum. Pada faktor tipe dan umur tumbuhan, karena perbedaan morfologi antara berbagai jens tumbuhan, maka terjadi pula perbedaan laju respirasi antara tumbuhan tersebut. Laju respirasi akan tinggi pada saat tumbuhan mengalami fase perkecambahan, dan kemudian turun dengan bertambahnya unur tumbuhan.

Pada suhu minimum (kisaran 0oC hingga 5oC), respirasi tidak dapat berlangsung dengan baik karena rendahnya suhu mempengaruhi kerja sel-sel di dalam tumbuhan, atau bahkan respirasi tidak terjadi karena sel-sel tumbuhan membeku karena rendahnya suhu udara. Selain itu kerja enzim juga sangat dipengaruhi oleh kesesuaian suhu lingkungan. Pada suhu optimum (sekitar 30oC), laju respirasi dapat mencapai nilai yang tinggi dan cenderung stabil karena enzim-enzim yang turut serta dalam proses respirasi ini juga bekerja dalam keadaan optimum dan tidak mengalami denaturasi. Namun pada suhu yang lebih tinggi (sekitar 45oC) laju respirasi akan mulai menurun, hal ini disebabkan karena suhu yang mendukung proses respirasi telah mencapai titik maksimum (jika lebih tinggi lagi justru akan berdampak tidak baik), dan sebagian enzim-enzim yang berperan akan mulai mengalami denaturasi

Suhu kardinal adalah kisaran suhu yang diperlukan oleh tanaman untuk bisa hidup dan berkembang yang kisarannya suhu maksimal sampai suhu minimal, dan bila tidak berada pada suhu kardinal aktivitas tanaman akan terganggu.

Pada grafik dari hasil pengamatan terlihat laju respirasi kecambah tertinggi yaitu sebesar 0,76 mg/gram/jam dan dicapai pada suhu 33oC. Laju respirasi kecambah yang terendah yaitu -0,018 mg/gram/jam dan dicapai pada suhu 4oC. Laju respirasi sangat dipengaruhi oleh suhu. Laju respirasi tertinggi didapat pada suhu optimum (pada percobaan ini bersuhu 33oC), pada kecambah yang diletakkan di rumah kaca. Pada suhu rumah kaca yang berkisar antara 33oC, laju respirasi mencapai titik tertinggi sebab suhu tersebut berada pada kisaran suhu optimum respirasi. Enzim enzim dapat bekerja secara stabil dan optimum. Sedangkan pada suhu minimum sebesar 4oC didapatkan laju respirasi negatif. Hal ini dikarenakan enzim-enzim yang bekerja pada proses respirasi tidak aktif bekerja karena ketidaksesuaian suhu. Selain itu, sel-sel tumbuhan ada yang membeku sehingga proses respirasi tidak terjadi.

Pada percobaan dilakukan penambahan larutan NaOH 0,2 N; BaCl2; dan HCl 0,1 N. Fungsi penambahan larutan NaOH 0,2 N adalah untuk mendifusikan CO2 hasil dari respirasi. Larutan BaCl2 berfungsi untuk mengendapkan Na2CO3 menjadi BaCO3, yang reaksinya berupa: Na2CO3 (aq) + BaCl2 (aq) BaCO3 (s) + 2 NaCl

Sedangkan larutan HCl 0,1 N berfungsi untuk menetralkan NaOH sisa reaksi yang bersifat basa.VI. KESIMPULAN

1. Suhu merupakan faktor yang sangat mempengaruhi laju respirasi aerob pada kacang hijau.2. Dari hasil percobaan : Laju respirasi tertinggi sebesar 0,76 mg/gram/jam, dan dicapai pada suhu 33oC (lokasi kecambah di rumah kaca). Laju respirasi pada suhu 29oC (lokasi kecambah di laboratorium ilmu tanaman) sebesar 0.62 mg/gram/jam. Laju respirasi terendah sebesar -0,018 mg/gram/jam, dan dicapai pada suhu 4oC (lokasi kecambah di lemari es)DAFTAR PUSTAKAAnonim, 2009. Respirasi Aerob. . Diakses tanggal 15 Maret 2009.

Campbell, N.A., J.B. Reece, L.G. Mitchell. 2002. Biology, 5th Edition (Biologi, Edisi Kelima, alih bahasa : R. Lestari, Ellyzar dan N. Anita). Erlangga, Jakarta

Darsana, L., Wartoyo, Wahyuti, T. 2003. Pengaruh saat panen dan suhu penyimpanan terhadap umur simpan dan kualitas mentimun Jepang (Cucumis sativus L.). Jurnal Agrosains V.

Gifford, R. 2001. Plant respiration. Nee Workshop Proceding Journal : 38 42.

Lovelles. A. R. 1997. Prinsip-prinsip Biologi Tumbuhan untuk Daerah Tropik. PT Gramedia, Jakarta.Thahir, M., et al. 2005. Pola respirasi mangga (Mangifera indica) selama penyimpanan pada suhu kamar. Jurnal Sains dan Teknologi : 73 84.LAMPIRANa. Tabel Hasil PengamatanNORUMAH KACALABORATORIUMLEMARI ES

1.Kontrol (Xi)12,151212,05

2.Perlakuan (Yi)5,956,912,2

NOLOKASI KECAMBAHSUHULAJU RESPIRASI

1.Rumah kaca33o0,76

2.Laboratorium29o0,62

3.Lemari es4o-0,018

_1298635497.unknown

_1298658476.unknown

_1298658509.unknown

_1298577979.unknown