Konsumsi Oksigen

Evi Harta Justytia , Dosma Marbun, Meylan Isni Siregar, Tiodora Adelina Br.Ginting

Jurusan Biologi FMIPA

Universitas Negeri Medan

Jl. Williem Iskandar Pasar V Medan Estate

ABSTRAK

Bernapas artinya melakukan proses pertukaran gas, yaitu

mengambil oksigen (O2) dan mengeluarkan Karbondioksisa (CO2). Dalam

percobaan ini digunakan KOH yang berfungsi sebagai pengikat CO2 agar

organisme (jangkrik) tidak menghirup CO2 yang dikeluarkan setelah

jangkrik bernapas dan pergerakan larutan eosin benar-benar hanya

disebabkan oleh konsumsi oksigen. Dalam percobaan ini digunakan KOH

yang berfungsi sebagai pengikat CO2 agar organisme (jangkrik) tidak

menghirup CO2 yang dikeluarkan setelah jangkrik bernapas dan

pergerakan larutan eosin benar-benar hanya disebabkan oleh konsumsi

oksigen.Praktikum ini dilakukan dengan tujuan untuk mengukur laju

konsumsi oksigen pada jangkrik dengan menggunakan

mikroespirometer,mengukur kecepatan pernapasan serangga,

membuktikan co2 sisa pernapasan,serta untuk membuktikan bahwa

dalam proses respirasi dihasilkan H2O.Praktikum ini juga diharapkan

dapat bermanfaat sebagai pengetahuan bagi mahasiswa dalam

mengetahui bagaimana proses respirasi pada hewan khususnya

serangga.

Kata Kunci:katak, Rana sp., saraf, medulla oblongata, inhibisi, spinal

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN

Laju metabolisme berkaitan erat

dengan respirasi karena respirasi

merupakan proses ekstraksi energi dari

molekul makanan yang bergantung pada

adanya oksigen).Oksigen merupakan zat

yang sangat penting untuk setiap

kehidupan. Berbagai makhluk hidup

sangat memerlukan oksigen bagi

kelangsungan hidupnya. Bahkan

kepompong kupu-kupu yang tampak tidak

bergerak juga memerlukan oksigen,

sehingga apabila sekelilingnya dilapisi cat,

kepompong akan mati. Pertukaran gas O2

dengan CO2 dapat berlangsung melalui

proses difusi.

Proses respirasi pada

serangga, sama dengan pada organisme

lain, merupakan proses pengambilan

oksigen (O2), untuk diproses dalam

mitokondria. Baik serangga terestrial

maupun akuatik membutuhkan O2 dan

membuang CO2, namun pada keduanya

terdapat perbedaan jelas: di udara terdapat

kurang lebih 20% oksigen, sedang di air

10%. Oleh karenanya kecepatan difusinya

juga berbeda, di air 3x lebih kecil daripada

kecepatan difusi O2 di udara.

Serangga mempunyai alat

pernapasan khusus berupa sistem trakea,

yang terbuat dari pipa yang becabang di

seluruh tubuh, merupakan salah satu

variasi dari permukaan respirasi internal

yang melipat-lipat dan pipa yang terbesar

itulah yang disebut trakea. Bagi seekor

serangga kecil, proses difusi saja dapat

membawa cukup O2 dari udara ke sistem

trakea dan membuang cukup CO2 untuk

mendukung sistem respirasi seluler.

Serangga yang lebih besar dengan

kebutuhan energi yang lebih tinggi

memventilasi sistem trakeanya dengan

pergerakan tubuh berirama (ritmik) yang

memampatkan dan mengembungkan pipa

udara seperti alat penghembus (Campbell,

2005).

Laju metabolisme adalah jumlah

total energi yang diproduksi dan dipakai

oleh tubuh per satuan waktu (Seeley,

2002). Laju metabolisme berkaitan erat

dengan respirasi karena respirasi

merupakan proses ekstraksi energi dari

molekul makanan yang bergantung pada

adanya oksigen (Tobin, 2005). Secara

sederhana, reaksi kimia yang terjadi dalam

respirasi dapat dituliskan sebagai berikut:

C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6H2O +

ATP

Menurut Logler (1977) konsumsi

oksigen dapat dipengaruhi oleh beberapa

factor,yaitu:

1.Intensitas dari metabolism

oksidatif dalam sel.

2. Kecepatan pertukaran yang

mengkontrol perpindahan air disekitar

insang yang berdifusi melewatinya.

3.Factor internal yaitu kecepatan sirkulasi

darah dan volume darah yang dibawa

menuju insang

4.Afinitas oksigen dari haemoglobin.

Ada tiga fase gerakan pernafasan

serangga, yaitu:

•Inspirasi kurang ¼ detik, pada awal

inspirasi katub spirakel terbuka

• Fase pertukaran selama 1 detik, baik

spirakel pada toraks atau abdomen

menutup.

• Fase ekspirase, dan spirakel abdomen

membuka.

Serangga merupakan hewan

terestial yang tidak memiliki paru-paru

tetapi menggunakan system trakea untuk

pertukaran gas. Kulit pada serangga

terletak dikedua sisi bagian toraks dan

abdomen, memiliki sederatan paru-paru

atau disebut juga spirakel, yang tersusun

pada setiap segmen dan behubungan

dengan system saluran trakea spirakel

dilindungi katub atau rambut-rambut untuk

mencegah evaporasi yang berlebihan lewat

pori-pori ini. Trakea tersusun dengan

teratur, sebagian berjalan longitudinal

dan sebagian lagi tranpersal. Diameter

trakea yang besar berkisar sekitar 1mm

dan selalu terbuka dengan penebalan

berbentuk spiral dan melingkar, terbentuk

dari khitin yang keras, merupakan suatu

bahan yang juga terdapat pada kutikula

(Darmadi Goenarso,2005)

Trakea merupakan invaginasi

(lekukan kedalam)dari ectoderm dan

umumnya mempunyai lubang keluar yang

disebut spirakel. Bentuknya berupa

pembuluh yang silindris yang mempunyai

lapisan kitin (chitin). Lapisan kitin ini

mempunyai penebalan seperti spiral.

Spirakel terdapat sepasang tiap ruas tubuh

yang kadang-kadang mempunyai katup

untuk menjaga penguapan air. Trakea

mempunyai cabang-cabang dan cabang

yang terkecil yang menembus jaringan

disebut trakeolus dengan diameter 1-24.

Trakeolus tidak mempunyai lapisan kitin

dan dibentuk oleh sel yang disebut

trakeoblas, trakeolus pada serangga

ujungnya buntu dan berisi udara atau

kadang-kadang berisi cairan

(DjamhurWinatasasmita,1985).

Alat pernapasan pada serangga berupa

trakea, udar masuk dan keluar melalui

lubang kerut yang disebut spirakel atau

stigma yang terletak di kanan kiri

tubuhnya. Dari stigma udara terus masuk

ke pembuluh trakea memanjang dan

sebagian ke kantung hawa halus yang

masuk ke seluruh jaringan tubuh. Pada

system trakea ini pengangkutan oksigen

dan karbon dioksida tidak memerlukan

bantuan system transportasi

khususnya darah. (Cartono,2005)

Fungsi spirakel dan trakea untuk

memungkinkan lewatnya udara

kepercabangan saluran yang disebut

trakeol, yang merupakan saluran lembut

intraseluler dengan diameter sekitar 1μm.

Jumlahnya sangat banyak dan berada

diberbagai jaringan, terutama otot.

Berbeda dengan trakease, saluran-saluran

lembut ini tidak dilapisi dengan kutikula,

pertukaran gas terjadi dengan mudah

melewati dinding saluran ini. System

pernapasan pada serangga melalui

sejumlah percabangan saluran udara pada

system trakea. Oksigen langsung dibawa

ke jaringan, jadi tidak dilaksanakan

melewati aliran darah. Distribusi oksigen

dan pengeluaran karbondioksida tidak

dilakukan lewat system peredaran. Pada

kebanyakan serangga dengan difusi saja

sudah tercukupi oleh karena itu tubuh

serangga pada umumnya berukurab kecil.

Pada beberapa spesies difusi ini dibantu

dengan gerakan ritmiks toraks

atauabdomen. Cara mengalirkan udara

(ventilsi) seperti itu, pada belalang spirakel

dibuka dan ditutup bergantian, sehingga

udara dapat masuk ke tubuh lewat spirakel

toraks dan keluar tubuh lewat spirakel

abdomen. Selain itu serangga dapat

mengendalikan laju masuknya oksigen ke

jaringan. Bila terjadi peningkatan otot (saat

terbang ) akan terjadi penumpukan asam

laktat di jaringan. Akibatnya tekanan

osmosis cairan jaringan meningkat

sehingga cairan di trakeol terserap masuk,

sehingga jalan udara lebih leluasa

mencapai jaringan dan difusi oksigen ke

jaringan lebih cepat (Darmad i Goenarso

dkk, 2005).

BAHAN DAN METODE

Mikrospirometer

Semua komponen dari mikrospirometer

disusun.

- Kapas kecil dimasukkan ke dalam

tabung specimen

- Larutan KOH 20%

- Kawat kasa dimasukkan ke dalam

tabung specimen

- Kemudian hewan percobaan

(jangkrik)

- Timbangan

- Kran tiga saluran diatur agar

saluran antara syringe ke dalam

tabung kapiler berskala secara

perlahan hingga panjangnya

mencapai kira-kira 1 cm. Setelah

itu, pergeseran posisi larutan

Brodie dapat diamati.

Jika tetesan Brodie telah bergerak

mencapai panjang maksimum dari tabung

kapiler berskala, maka tetesan tersebut

dapat dikembalikan keposisi semula.Kran

diatur agar saluran A dan B terbuka

(Saluran C tertutup). Kemudian syringe

ditekan denagn hati-hati,dan tetesan

Brodie akan terdorong kembali ke posisi

awal. Mula-mula kran tiga saluran akan

diatur diatur ke posisi B agar saluran A

dan C terbuka lalu saluran akan diatur ke

posisi C agar saluran A dan B terbuka, lalu

plunger dari syringe ditarik hingga skala

0,5 ml.

Metode Winkler

Botol percobaan atau erlen meyer

dengan volume 2 liter disusun. Botol

kemudian diisi dengan air secukupnya,

dan ikan yang telah diukur beratnya

dapat dimasukkan kedalamnya. Setelah

itu botol itu ditutup dan air dialirkan

kedalamnya melalui saluran masuk

(SM) hingga melimpah keluar melalui

saluran keluar (SK). Selain itu, untuk

mengurangi gangguan terhadap ikan

akibat akibat aktivitas manusia.

Air yang keluar dari dari SK akan

ditampung ke dalam botol Winkler 250

ml. Air dibiarkan meluap beberapa

saat, kemudian botol Winkler ditutup

tanpa ada gelombang udara. Winkler

ini ditentukan dengan titrasi Winkler

sebagai kadar oksigen pada t=0. 30

menit setelah t=0.

Dalam metode titrasi Winkler,

pertama-tama air didalam botol

Winkler ditambahkan dengan 1 ml

larutan MnSO4. Penambahan

dilakukan dengan cara memasukkan

ujung pipet ukur ke dasar botol.

Setelah itu, botol dibolak-balik selama

lima menit agar terjadi pengikatan

oksigen secara sempurna. Setelah itu, 2

ml larutan dipermukaan atas botol

dibuang, dan selanjutnya di dalam

botol ditambahkan dengan 1 ml H2SO4

pekat. Botol ditutup kembali, lalu

dibolak-balik hingga larutan menjadi

berwarna kuning cokelat dan seluruh

endapan larut. Sebanyak 100 ml

larutan kemudian dipindahkan kedalam

labu titrasi (Erlenmeyer).

Titrasi 100 ml larutan di dalam

Erlenmeyer dilakukan 2 kali (duplo)

dengan menggunakan larutan Na2S2O3

hingga terjadi perubahan warna

menjadi kuning-muda. Setelah itu,

larutan amilum 1 % ditambahkan ke

dalam Erlenmeyer sebanyak 4-5 tetes

sehingga warna larutan menjadi biru

tua. Kemudian titrasi dilanjutkan

kembali hingga warna biru tepat

hilang.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam percobaan ini digunakan

kristal KOH yang berfungsi mengikat CO2

yang berada di dalam tabung respirometer,

sehingga pergerakan yang disebabkan dari

tinta eosin itu benar-benar karena yang

berada dalam tabung tersebut.

Larutan eosin berfungsi sebagai indicator

oksigen yang dihirup oleh organism

(jangkrik) dalam respirometer sederhana.

Larutan eosin selama percobaan selalu

bergerak mendekati botol respirometer

sederhana karena organisme dalam

percobaan (jangkrik) dalam respirometer

dapat menghhirup udara O2 melalui pipa

sederhana sehingga larutan eosin yang

berwarna dapat bergerak.

Alat yang digunakan untuk

mengukur kecepatan pernapasan adalah

respirometer. Prinsip kerja alat ini adalah

bekerja atas suatu prinsip bahwa dalam

pernafasan ada oksigen yang digunakan

oleh organisme ada karbondioksida yang

dikeluarkan olehnya. Jika organisme yang

bernapas itu disimpan dalam ruang

tertutup itu diikat, maka penyusutan udara

Kecepatan penyusutan udara dalam ruang

itu dapat diamati pada pipa kapiler

berskala.

Tabel 1. Hasil Pengamatan

No. BB ( mg) Konsumsi

Oksigen/menit

1.

2.

0,5

0,6

0,18 ml

0,28 ml

Dari tabel hasil pengamtan diatas

didapat, jangkrik yang berat tubuhnya 0,6

mg lebih banyak mengkonsumsi oksigen

dilihat dari konsumsi oksigen sebesar 0,28

ml per menit. Sedangkan untuk jangkrik

yang berat tubuhnya 0,5 mg

mengkonsumsi oksigen sebesar 0,18

ml/menit. Hal imi membuktikan bahwa

berat tubuh mempengaruhi laju

pernapasan pada hewan. Selain itu factor-

faktor yang mempengaruhi system

respirasi adalah: ukuran tubuh, aktivitas

tubuh,suhu tubuh dan usia.

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju

respirasi:

1. Jenis Kelamin

Jangkrik jantan dan jangkrik betina

memiliki kecepatan respirasi yang

berbeda.

2. Ketinggian

Ketinggian mempengaruhi pernapasan.

Makin tinggi daratan, maki rendah O2,

sehingga makin sedikit O2 yang dihirup

serangga. Sebagai akibatnya serangga pada

daerah ketinggian memiliki laju

pernapasan yang meningkat, juga

kedalaman pernapasan yang meningkat.

3. Ketersediaan Oksigen

Ketersediaan Oksigen akan mempengaruhi

laju respirasi, namun besarnya pengaruh

tersebut berbeda bagi masing-masing

spesies dan bahkan berbeda antara organ

pada hewan yang sama. Fluktuasi normal

kandungan oksigen di udara tidak banyak

mempengaruhi laju respirasi karena jumlah

oksigen yang dibutuhkan hewan untuk

berespirasi jauh lebih rendah dari oksigen

yang tersedia di udara.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengamatan

yang telah dilakukan maka dapat

disimpulkan bahwa jangkrik yang

memiliki berat tubuh lebih besar

memerlukan konsumsi oksigen lebih

banyak dibandingkan dengan jangkrik

yang berat tubuhnya labih kecil. Hal ini

disebabkan jangkrik yang berat tubuhnya

lebih besar mengeluarkan energy lebih

banyak sehingga konsumsi oksigennya pun

lebih banyak dibandingkan dengan

jangkrik yang berat tubunya lebih kecil.

REFERENSI

Cambell, N.A, Jane B.R & Lawrence G.M. 2004. Biologi Edisi ke-5, Jilid 3. Penerbit Erlangga, Jakarta

Darmadi Goenarso, 2005. Fisiologi Hewan.UT

Djamhur Winattol asasmita, 1985.Materi Pokok Fisiologi Hewan dan Tumbuhan, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. UT

Isnaeni, Wiwi. 2006. Fisiologi Hewan.

Yogyakarta: Kansius

Kimball, J. W.2009. Biologi Jilid 1 dan 2.

Edisi 5. Erlangga. Jakarta

Kumar, Abdul. 2003. Penglihatan dan

Panca Indra. Sitia Pribadi: Medan.