RESPIRASI TUMBUHAN DAN HEWAN

I. Tujuan

Mengamati proses respirasi pada serangga dan kecambah kacang hijau.

II. Kajian teori

          Respirasi atau oksidasi glukosa secara lengkap merupakan proses pembentukan energy

yang utama untuk kebanyakan sel. Pada waktu glukosa dipecah dalam suatu rangkaian reaksi

enzimatis, beberapa energy dibebaskan dan diubah menjadi bentuk ikatan phosphate

bertenaga tinggi (ATP)dan sebagian lagi hilang sebagai panas. Proses keseluruhan dari

respirasi merupakan reaksi oksidasi reduksi, yaitu senyawa dioksidasi menjadi CO2

sedangkan O2 yang diserap direduksi membentuk H2O. pati, fruktan, sukrosa, atau gula

lainnya, lemak, asam organic, protein dapat bertindak sebagai substrat respirasi. Respirasi

umum glukosa, dapat ditulis sebagai berikut:

C6H12O6 + 6O2     6CO2 + 6H2O + energy (ATP + panas)

          Respirasi merupakan rangkaian dari 50 atau lebih reaksi komponen, masing-masing

dikatalisis oleh enzim yang berbeda. Respirasi merupakan oksidasi yang berlangsung di

medium air, dengan pH mendekati netral, dan pada suhu sedang. Respirasi merupakan reaksi

oksidasi senyawa organic yang menghasilkan energy yang digunakan untuk aktivitas sel

dalam bentuk ATP atau senyawa berenergi tinggi lainnya.

          Lebih lanjut, sejalan dengan berlanngsungnya pemecahan, kerangka karbon antara

disediakan untuk menghasilkan berbagai produk esensial lainnya.

Berdasarkan kebutuhan terhadap oksigen respirasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu:

1.             Respirasi aerob

Yang menggunakan O2 sebagai terminal electron akseptor (respirasi yang memerlukan

oksigen,penguraian lengkap sampai dihasilkan CO2 + H2O oksidasi sempurna).

  Raksinya :  C6H12O6                            6CO2 + 6H2O + ATP

2.             Respirasi anaerob

Yang tidak memerlukan oksigen tetapi asam organic sebagai electron akseptor (respirasi yang

tidak memerlukan oksigen, penguraian bahan organic tidak lengkap oksidasi tidak

sempurna )

Raksinya :            C6H12O6                       2C2H5OH + 2CO2 + ATP

   Resprasi pada insecta

     Kelas hexapoda seringkali disebut sebagai insecta atau serangga, yang memiliki kaki yang

berjumlah emanam. Namun tidak semua anggotanya selalu memiliki kaki enam. Golongan

serangga primitif memmiliki kaki setiap ruas tubuhnya. Selama daur hidupnya serangga

mengalami pergantian bentuk yang disebut metamorfosis, dengan jalan melakukan

pengelupasan kulit yang disebut ekdisis. Metamorfosis ada dua macam, yaitu metamorfosis

tak sampurna dan metamorfosis sempurna.

     Serangga dapat ditemukan di mana-mana, misalnya di air, darat, dan udara atau di

tumpukan buku-buku. Ada yang hidup bebas ada juga yang pasarit. Ada yang mengeluarkan

cahaya di malam hari, ada pula yang mengeluarkan suara yang nyaring. Ada yang memiliki

nilai ekonomi dan ada juga yang merugikan.  Serangga merpakan hewan yang paling sukses

hidup didunia karena dapat beradaptasi dengan segala kondisi lingkungan.Anggota Insekta

sekitar 900.000 jenis yang berbagi menjadi 25 ordo. Insekta dipelajari dalam ilmu khusus

yaitu entomologi.

                                                 Gambar 1. Grassopper

                                 I.Sistem respirasi pada insecta

 Gambar 2. Insecta

          Corong hawa (trakea) adalah alat pernapasan yang dimiliki oleh serangga dan

arthopoda lainya. Pembuluh trakea bermuara pada lubang kecil yang ada di kerangka luar

(eksosleketon) yang disebut spirakel. Spirakel berbentuk pembulu silindris yang berlapis zat

kitin, dan terletak berpasangan pada setiap segmen tubuh. Spirakel mempunyai katup yang

dikontrol oleh otot sehingga membuka dan menutupnya spirakel terjadi secara teratur. Pada

ummunya spirakel terbuka selama serangga terbang, dan tertutup saat serangga beristirahat.

          Oksigen dari luar masuk lewat spirakel. Kemudian udara dari spirakel menuju

pembuluh-pembuluh trakea dan selanjutnya trakea bercabang lagi bercabang lagi menjadi

cabang halus yang disebut trakeolus sehingga dapat mencapai seluruh jaringan dan alat tubuh

bagian dalam.Trakeolus tidak berlapis kitin, berisi cairan, dan dibentuk oleh sel yang

disebut trakeoblas. Pertukaran gas terjadi antara trakeolus dengan sel-sel tubuh. Trakeolus ini

mempunyai fungsi yang sama dengan kalpiler pada sistem pengangkutan (transportasi) pada

vertebrata.

Makanisme pernapasan pada serangga, misalanya belalang, adalah sebagai berikut :

          Jika otot perut belalang berkontraksi, maka trekea mexrupih sehingga udara kaya

CO2 keluar. Sebaliknya, kerja otot perut belalang berelaksasi maka trakea kembali pada

volume semula sehingga tekanan udara menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan di luar

sebagai akibatnya udara di luar yang kaya O2 masuk ke trakea.

          Sistem trakea berfungsi mengangkut O2 dan mengedarkannya ke seluruh tubuh, dan

sebaliknya mengangkut CO2 basil respirasi untuk dikeluarkan dari tubuh. Dengan demikian,

darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan dan bukan untuk

mengangkut gas pernapasan.

          Di bagian ujung trakeolus terdapat cairan sehingga udara mudah berdifusi ke jaringan.

Pada serangga air seperti jentik nyamuk udara diperoleh dengan menjulurkan tabung

pernapasan ke permukaan air untuk mengambil udara.

          Serangga air tertentu mempunyai gelembung udara sehingga dapat menyelam ke dalam

air dalam waktu lama. Misalnya, kepik Notonecta sp. Mempunyai gelembung udara di organ

yang menyerupai rambut pada permukaan vertikal. Selama menyelam, O2 dalam gelembung

dipindahkan melalui sistem trakea ke sel-sel pernapasan.

          Selain itu, ada pula serangga yang mempunyai insang trakea yang berfungsi menyerap

udara dari air atau pengambilan udara melalui cabang-cabang halus serupa insang.

Selanjutnya dari cabang halus ini oksigen diedarkan melalui pembuluh trakea.

   Respirasi pada tumbuhan (kecambah kacang hijau)

         Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Manfaat tersebut terlihat dalam

proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik, dari proses pemecahan

tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai ”Building Block”.

Building Block merupakan senyawa-senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh.

Senyawa-senyawa tersebut meliputi asam amino untuk protein; nukleotida untuk asam

nukleat; dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom), lemak,

sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatik tertentu

lainnya, seperti lignin.

         Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain yaitu :

               Ketersediaan substrat.

Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi.

Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju

yang rendah pula. Demikian sebaliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju

respirasi akan meningkat.

               Ketersediaan Oksigen.

Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut

berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang

sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju

respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih

rendah dari oksigen yang tersedia di udara.

               Suhu

Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana

umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10o C,

namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.

               Tipe dan umur tumbuhan.

Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolsme, dengan demikian

kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan

muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian

pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.

               Kadar CO2 dalam udara.

Kurangnya O2 atau kelebihan CO2 tampak pada kegiatan respirasi biji-bijian, akar maupun

batang yang terpendam dalam tanah. Jika kadar CO2 naik sampai 10 % dan kadar O2 turun

sampai 0 % maka respirasi akan terhenti.

               Persediaan air.

Jika kadar air sedikit maka respirasi kecil

Jika biji (direndam air) maka respirasi menjadi lebih giat

Pada daun yang layu maka respirasi lebih giat ++ gula (timbunan tepung/KH).

               Cahaya.

Cahaya fotosintesis + substrat repirasi. Cahaya menambah panas, panas menambah kegiatan

respirasi.

               Luka

Jaringan yg luka/terbuka ++ respirasi aktivitas sel parenkim untuk menutup luka.

               Pengaruh bahan kimia.

Zat penghambat respirasi diantaranya sianida, fluoride, Iodo asetat, CO diberikan pada

jaringan. Dalam Konsentrasi rendah (eter, kloroform, aseton, formaldehida) menambah

respirasi dalam waktu singkat.

IV.                   Alat dan bahan

1.           Satu set respirometer

2.           Timbangan analitik

3.           Stop watch

4.           Serangga

5.           1 N KOH/NaOH 5 ml

6.           Kapas atau tissue

7.           Kain kasa

8.           Larutan warna

V.                   Cara kerja

1.      Timbang serangga dan tanaman kecambah kacang hijau

2.      Ambil kapas, masukkan ke dalam tabung respirometer dan beri 5 ml KOH/NaOH

3.      Masukkan kain kasa dalm tabung tersebut dan letakkan diatas kapas

4.      Kemudian masukkan serangga ke dalam tabung respirometer dengan posisi tabung

ditidurkan dan biarkan sebentar (sekitar 3 menit)

5.      Tutup respirometer dengan pipa berskala

6.      Teteskan larutan safranin pada pipa berkala

7.      Tunggu setelah 5 menit safranin tidak pada posisi nol

8.      Baca skalanya pada tiap menit.

9.      Lakukan percobaan yang sama pada kecambah.

VI.                   Hasil pengamatan

a)             Hasil pengamatan pada serangga

No

Massa serangga Perubahan safranin

1 2 3 4 5

1 0,7 gr 0,04 ml 0,09 ml 0,11 ml 0,14 ml 0,16 ml

2 0,8 gr 0,09 ml 0,14 ml 0,19 ml 0,22 ml 0,26 ml

3 0,9 gr 0,08 ml 0,11 ml 0,14 ml 0,18 ml 0,22 ml

b)             Hasil pengamatan pada kecambah

No Massa kecambah Perubahan safranin

1 2 3 4 5

1 6,5 gr 0,04 ml 0,09 ml 0,21 ml 0,32 ml 0,44 ml

2 7,2 gr 0,13 ml 0,27 ml 0,40 ml 0,53 ml 0,60 ml

3 7,8 gr 0,07 ml 0,14 ml 0,20 ml 0,26 ml 0,34 ml

VII.                   Pembahasan

          Dari data yang diambil melalui uji coba dengan respirometer sederhana. Mengukur

kecepatan respirasi tumbuhan dan hewan dengan larutan berwarna . Data diambil dengan cara

mengamati kedudukan larutan warna  pada skala respirometer tiap  menit.Hal ini dipastikan

karena larutan warna  yang bergerak tersebut disebabkan oleh aktivitas kecambah ataupun

belalang dan KOH. Peran KOH adalah menyerap H2O hasil respirasi, karena KOH bersifat

hidrofil (hydrofilic) maka H2O hasil dari respirasi akan diserap oleh KOH. Maka dari itu

KOH dilapisi tissue agar sifat kaustik dari KOH tidak terlalu berefek pada makhluk hidup

yang ada di dalam tabung ketika melakukan ekspirasi, CO2 dari sisa metabolisme kecambah

atau belalang akan diikat oleh KOH menjadi K2CO3 dan H2O. 2KOH + CO2 K2CO3 + H2O

Dimana CO2 memiliki volume terbesar karena merupakan gas. Sedangkan K2CO3 sendiri

berbentuk padat. Akibatnya, volume CO2 dalam tabung kaca berisi kecambah atau belalang

akan terus berkurang karena CO2 diikat menjadi K2CO3. Volume udara yang berkurang akan

menyebabkan adanya tekanan negatif yang menyebabkan larutan larutan berwarna  bergerak

menuju tabung kaca yang berisi belalang. Sehingga semakin banyak udara yang dibutuhkan

maka semakin cepat laju respirasinya, maka larutan berwarna  juga akan lebih cepat bergerak

ke arah tabung.

1.             Laju respirasi pada belalang pada praktikum repirasi kali ini menggunakan belalang yang

dimasukkan ke dalam respirometer. Belalang ini dimasukkan ke dalam tabung respirometer

kemudian dimasukkan KOH yang berfungsi untuk mengikat CO2, namun KOH harus

dibungkus terlebih dahulu dengan menggunakan kapas sebelum dimasukkan ke dalam

tabung. Hal ini dimaksudkan untuk memisahkan belalang dengan zat kimia. Kemudian pada

ujung pipa kapiler diberi cairan larutan berwarna  sebagai indikator sekaligus memisahkan

udara yang ada di dalam tabung dan udara yang ada di luar tabung.

a.             Belalang 0.7 gram adalah berat belalang yang diujikan dalam praktikum kali ini . Dalam

hasil praktikum tercatat belalang memiliki kecepatan respirasi paling lambat dibanding

dengan belalang uji yang lain . Hal ini disebabkan oleh aktivitas belalang besar yang lebih

cenderung diam. Meskipun berat tubuh mempengaruhi laju metabolisme dan yang kemudian

juga mempercepat respirasi, itu tidak berlaku jika tubuh dalam keadaan diam laju

metabolisme dan respirasi dapat terkontrol dengan teratur.

b.             Belalang 0.8 gram adalah berat belalang yang diujikan dalam praktikum kali ini. Dalam hasil

praktikum kali ini  belalang  memiliki kecepatan respirasi paling cepat di banding dengan

belalang yang lainnya. Hal ini disebabkan belalang berukuran besar dan   lebih banyak

melakukan aktivitas (bergerak) sehingga dapat meningkatkan suhu tubuh yang juga akan

membuat membutuhkan O2 yang lebih untuk pembentukan energi, aktivitas juga.

c.             Belalang 0,9 gram adalah berat  belalang yang diujikan dalam praktikum kali ini. Dalam

hasil praktikum kali ini belalang berukuran lebih besar dari belalang pada percobaan B,

namun kecepatan respirasi belalang C lebih kecil dari kecepatan respirasi belalang pada

percobaan B. hal ini disebabkan karena kurangnya aktivitas (bergerak) sehingga suhu tubuh

dari belalang C lebih kecil dari dari suhu tubuh belalang B yang juga akan membutuhkan O2

yang lebih kecil dari belalang B.

2.             Laju respirasi pada kecambah perlakuan untuk mengukur kecepatan pada kecambah sama

dengan perlakuan terhadap belalang. Menggunakan KOH untuk mengikat CO2 dan larutan

berwarna  sebagai indikator sekaligus pemisah udara dalam dan luar tabung.

a.             Kecambah 6,5  gram  Jumlah individu pada kecambah 6,5 gr terhitung cukup banyak tetapi

tidak sebanyak kecambah 7,2  gr. Sehingga kebutuhan O2 pada udara yang terhirup juga lebih

sedikit dibandingkan dengan kecambah 7,2  gr. Yang menyebabkan larutan berwarna  pada

pipa respirometer akan berjalan lebih lambat.

b.             Kecambah  7,2 gram kadar CO2 dalam tabung dapat diikat oleh KOH, tetapi kecambah yang

ada dalam tabung tidak dapat mengkonsumsi O2 secara maksimal, karena kadar CO2 dalam

tabung lebih besar dari pada O2 sebab lebih banyak individu yang mengeluarkan CO2

sehingga O2 yang dibutuhkan juga meningkat. Maka udara yang ada pada pipa respirometer

akan terhirup lebih cepat pula. Dengan demikian indikator larutan berwarna  akan menuju

tabung lebih cepat dan menunjukan skala yang lebih besar tiap menitnya .

c.             Kecambah 7,8  gram  Jumlah individu pada kecambah 7,2  gr terhitung cukup banyak tetapi

kebutuhan O2 pada udara yang terhirup juga lebih sedikit dibandingkan dengan kecambah

7,2  gr. Yang menyebabkan larutan berwarna  pada pipa respirometer akan berjalan lebih

lambat. Tetapi kecambah 7,2 gr lebih cepat daripada kecambah 7,8 gr . hal ini disebabkan

karena mungkin dalam menutup respirometer kurang rapat, sehingga ada O2 yang keluar dari

dalam tabung respirometer.

VIII.                   Kesimpulan

         KOH / NaOH berfungsi sebagai peningkat suhu agar respirasi terpicu menjadi cepat. Selain

itu KOH juga berfungsi sebagai pengikat CO2. Kristal KOH/NaOH dapat mengikat CO2

karena bersifat hidroskopis. Reaksi antara KOH dengan CO2, sebagai berikut:

(i)          KOH + CO2 → KHCO3

(ii)        KHCO3 + KOH → K2CO3 + H2O

         Respirasi dipengaruhi oleh massa tubuh, suhu dan jenis hewan/tumbuhan.  

          Pada proses respirasi menghasilkan karbondioksida (CO2), uap air (H2O) dan sejumlah

energi.

LAMPIRAN

Gambar 1. Percobaan respirasi pada kecambah dalam tabung respirometer

Gambar 2. Percobaan respirasi pada serangga dalam tabung respirometer