MAKALAH BIOLOGI

RESPIRASI dan FERMENTASI

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKAN DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

TAHUN 2013

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat hidayah dan rahmat-Nya

yang diberikan kepada kami, yaitu berupa kesehatan rohani dan jasmani sehingga

kami dapat menyelesaikan makalah dengan judul ”RESPIRASI dan FERMENTASI”

dapat diselesaikan dengan baik.

Dalam menyelesaikan penulisan makalah ini, kami banyak menemukan

hambatan, tetapi berkat dukungan pihak-pihak yang telah membantu, kami dapat

menyelesaikan makalah dengan baik. Untuk itu tidak lupa penulis mengucapkan

terimakasih kepada orang-orang yang telah membantu kami dalam penulisan makalah

ini dengan baik.

Kami menyadari bahwa penulisan makalah ini masih belum sempurna,

namun kami berharap semoga makalah ini bermanfaat bagi para pembaca pada

umumnya. Atas perhatiannya kami mengucapkan terima kasih.

Jember, Januari 2014

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN SAMPUL ..........................................................................………. i

PRAKATA .......................................................................................................... ii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... iii

BAB 1. PENDAHULUAN .................................................................................. 11.1 Latar Belakang ................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 1

1.3 Tujuan .............................................................................................. 2

1.4 Manfaat ............................................................................................ 2

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA......................................................................... 32.1 Pengertian Respirasi.......................................................................... 3

2.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Respirasi................................... 4

2.3 Pengertian Fermentasi....................................................................... 4

2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi................................ 5

BAB 3. PEMBAHASAN..................................................................................... 7 3.1 Fungsi Respirasi................................................................................ 7

3.2 Reaksi Oksidasi dan Reaksi Reduksi................................................ 7

3.3 Macam Fermentasi............................................................................ 7

3.4 Faktor-Faktor yang Berpengaruh teradap Laju Reaksi..................... 9

3.5 Perbedaan Respirasi Aerob dengan Respirasi Anaerob.................... 9

BAB 4. PENUTUP............................................................................................... 10 4.1 Kesimpulan........................................................................................ 10

ii

DAFTAR PUSTAKA

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangBiologi (ilmu hayat) adalah ilmu yang mengenai kehidupan. Objek kajian

biologi sangat luas dan mencangkup semua kajian tentang makhluk hidup. Karenanya

dikenal berbagai cabang biologi yang menghususkan diri pada setiap kelompok

organisme, seperti botani, zoology, dan mikrobiologi. Berbagai aspek kehidupan

dapat digali dari biologi. Cir-ciri fisik dipelajari dalam anatomi sedang fungsinya

dalam fisiologi; perilaku dipelajari dalam etologi, interaksi antarsesama makhluk

dengan alam sekitar mereka dipelajari dalam ekologi. Kebutuhan akan oksigen bebas

dari udara bagi tumbuhan maupun manusia untuk respirasi sel sangat berbeda,

tergantung pada adanya sistem enzim biooksidatif yang ada pada tiap spesies

sehingga dikenal adanya respirasi aerob dan anaerob. Respirasi yang menggunakan

oksigen bebas sebagai penerima electron disebut respirasi aerob, sedangkan respirasi

yang menggunakan senyawa anorganik sebagai penerima electron disebut respirasi

anaerob. Semua sel hidup membutuhkan suplai oksigen yang konstan supaya dapat

mempertahankan metabolism.Oksigen terdapat I udara akan masuk kedalam system

aspirasi. Selanjutnya di gunakan metabolism oleh jaringan dan pada saat yang sama

karbondioksida dan uap air akn dikelurkan.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan respirasi dan fermentasi ?

2. Faktor apa saja yang dapat mempengaruhi terjadinya respirasi ?

3. Apa saja macam fermentasi berdasarkan hasil akhir fermentasi ?

4. Apa saja faktor-faktor yang berpengaruh terhadap laju respirasi ?

iii

5. Apa perbedaan antara respirasi aerob dan respirasi anaerob ?

1.3 Tujuan

1. Dapat mengetahui pengertian dari respirasi dan fermentasi

2. Dapat mengetahui faktor yang berpengaruh dalam respirasi

3. Dapat mengetahui maca fermentasi berdasarkan hasil akhir fermentasi

4. Dapat mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh terhadap laju respirasi

5. Dapat mengetahui perbedaan antara respirasi aerob dan respirasi anaerob

1.4 Manfaat

Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Manfaat tersebut dapat

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

proses pemecahan tersebut maka akan dihasilkan senyawa-senyawa penting seperti

”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.

Proses fermentasi menghasilkan senyawa-senyawa yang sangat berguna,

mulai dari makanan sampai obat-obatan. Proses fermentasi pada makanan yang sering

dilakukan adalah proses pembuatan tape, tempe, yoghurt, dan tahu. Dari proses

pembuatan produk melalui fermentasi, kita dapat mengambil manfaat diantaranya :

dapat menghilangkan atau mengurangi zat antinutrisi, dapat meningkatkan kandungan

nutrisi, dapat melancarkan pencernaan, dapat meningkatkan kesehatan, produk yang

dihasilkan dapat disimpan dalam waktu yang lama dan memiliki nilai jual lebih tinggi

dari produk biasa.

2

BAB 2. TINJAUN PUSTAKA

2.1 Pengertian Respirasi

Respirasi dalam arti luas adalah pertukaran gas antara organisme dengan

lingkungannya. Respirasi dalam arti khusus yaitu adanya pengambilan gas oksigen

dan pelepasan gas karbon dioksida. Pengambilan oksigen ini dibagi menjadi dua,

yaitu pengambilan oksigen secara langsung melalui udara dan pengambilan oksigen

melalui medium cair yang berada di sekeliling mereka. Respirasi terbagi menjadi dua,

yaitu respirasi eksternal dan respirasi internal. Respirasi eksternal merupakan

pertukaran udara yang terjadi antara organisme dengan udara di sekeliling mereka.

Sedangkan respirasi internal merupakan pertukaran udara yang terjadi antara sel

dengan organ di dalamnya.

Proses yang terjadi dalam respirasi sel adalah pemecahan ikatan-ikatan dalam

molekul organik, terutama ikatan antara atom karbon dengan atom yang menyimpan

energi dalam jumlah besar. Terdapat beberapa cara dimana energi kimia dapat

dilepaskan, salah satu cara yang paling penting adalah pengeluaran hidrogen dari

suatu bahan bakar yang dikenal dengan istilah dehidrogenasi. Dalam proses

dehidrogenasi diperlukan penerima atau akseptor hidrogen (hydrogen acceptor).

Respirasi dibagi menjadi tiga tahapan, yaitu tahap pertama adalah proses

glikolisis. Pola umum pada proses glikolisis adalah penguraian karbohidrat secara

bertingkat akan diubah menjadi phospogliseraldehid, kemudian menjadi asam

piruvat, asam piruvat akan diubah menjadi asam oksalat. Proses glikolisis ini terjadi

pada sitosol. Tahapan kedua yaitu lingkaran krebs atau disebut juga lingkaran asam

sitrat atau lingkaran trikarboksilat. Reaksi tersebut merupakan reaksi lingkaran

dimana pada pokoknya asam oksalat akan diubah menjadi . Proses lingkaran

krebs terjadi dalam matriks mitokodria. Tahapan ketiga adalah lingkaran sitokrom

atau transfer elektron. Dalam proses transfer elektron, tingkat dari akseptor yang datu

ditransfer kepada akseptor yang lain. Kemudian sitokrom pada ditransfer dengan

membentuk O. Pada transfer tersebut dihasilkan energi yang ditangkap oleh ADP

menjadi ATP.

1.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Respirasi

Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah ketersediaan substrat yang

mana laju respirasi daun menjadi lebih cepat setelah matahari tenggelam saat

kandungan gula menjadi tinggi. Daun bagian bawah yang ternaungi mengalami

respirasi lebih lambat dari daun bagian atas yang terkena cahaya matahari yang

berhubungan dengan kandungan pati dan gula, ketersediaan pada akar, batang dan

daun sedikit mempengaruhi respirasi karena sitokrom oksidase mempunyai afinitas

yang tinggi terhadap oksigen meskipun konsentrasinya hanya 0,05% suhu.

Peningkatan suhu sampai 40˚C atau lebih akan menurunkan respirasi, karena enzim

mengalami denaturasi(rusaknya bentuk tiga dimensi enzim yang menyebabkan enzim

tidak dapat berikatan lagi dengan substratnya) untuk metabolik yang seharusnya

terjadi, jenis dan umur tanaman, umumnya bakteri, fungi dan ganggang berespirasi

lebih cepat dibandingkan dengan tumbuhan berbiji. Berdasarkan bobot kering hanya

akan mengandung sedikit makanan dan tidak mempunyai sel non metabolik.

Respirasi tinggi akan terjadi selama pertumbuhan vegetatif yang pesat, dan respirasi

akan rendah saat terjadi pembuangan. Sebagian besar respirasi pada tumbuhan

4

dewasa dilakukan oleh daun, akar yang muda, bunga yang sedang tumbuh waktu

buah masih muda.

1.3 Fermentasi

Fermentasi adalah proses penghasil energi utama dari berbagai

mikroorganisme. Mikroorganisme yang dipakai adalah mikroorganisme yang

anaerob, disebut anaerob karena mikroorganisme tersebut mampu hidup dan

memecah senyawa organik tanpa oksigen. Beberapa dari organisme tersebut akan

mati jika diberikan oksigen. Dalam hal ini mikroorganisme tersebut disebut anaerob

obligat. Respirasi yang terjadi tanpa adanya oksigen disebut respirasi anaerob.

Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi. Proses fermentasi merupakan oksidasi

dari sebagian sejumlah karbohidrat dan sejumlah senyawa organik yang lebih kecil.

Pada respirasi anaerob dihasilkan energi yang lebih sedikit dibandingkan dengan

respirasi aerob. Substansi selama respirasi yaitu enzim dehidrogenase membantu

mentransfer ion hidrogen dan elektron dari substansi intermediet ke diseptor ion oleh

hidrogen NAD+. Reaksi keseluruhan fermentasi adalah :

(glukosa) 2 --- (etanol) + 2 (karbohidrat)

Hal tersebut menunjukkan bahawa 1 molekul glukosa diubah menjadi 2 molekul

etanol dan 2 molekul karbondioksida. Fermentasi seperti glikolisis adalah

serangkaian reaksi yang terjadi tanpa oksigen. Antara proses fermentasi dan proses

glikolisis hanya memiliki sedikit perbedaan, yaitu sebagian besar reaksi antara aerob

dan anaerob terdapat pada kedua jalur.

1.4 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Fermentasi

Faktor keberhasilan fermentasi sangat ditentukan dari jenis bahan pangan

(substrat). Mikroba membutuhkan energi yang berasal dari karbohidrat, protein,

lemak, mineral dan zat-zat gizi lainnya yang ada dalam bahan pangan (substrat).

Demikian pula dengan macam mikroba. Yang perlu dimiliki mikroba dalam

fermentasi adalah harus mampu tumbuh pada substrat dan mudah beradaptasi dengan

lingkungannya, dan mikroba harus mampu mengeluarkan enzim-enzim penting yang

5

dapat melakukan perubahan yang dikehendaki secara kimia. Fermentasi dipengaruhi

pula oleh kondisi lingkungan yang diperlukan bagi pertumbuhan mikroba yaitu suhu,

udara (oksigen), kelembaban, garam, dan asam.

BAB 3. PEMBAHASAN

3.1 Fungsi Respirasi

Respirasi adalah suatu bahan dari proses reaksi oksidasi bahan organik sel

yang melepaskan energi. Energi yang dihasilkan tersebut dapat berupa ATP,

NADPH, NADH, dan FADH. Dari pengertian di atas dapat disimpulakan bahwa

reaksi yang terjadi pada saat respirasi berlangsung, yaitu :

+ 6 6 + 6 O + Energi

(glukosa) (oksigen) (karbon dioksida) (air) (675 Kal + 38 ATP)

Guna atau fungsi respirasi antara lain :

a) Mengambil O2 (Oksigen) yang kemudian di bawa oleh darah ke seluruh tubuh

(sel – selnya) guna mengadakan pembakaran.

b) Mengeluarkan CO2 (karbondioksida) yang terjadi sebagai sisa dari

pembakaran, kemudian di bawa oleh darah keparu – paru untuk di buang

( karena tidak berguna lagi oleh tubuh).

c) Menghangatkan dan melembabkan udara.

Menurut Ethel Sloane (2004 : 266) Fungsi utama sistem pernafasan adalah untuk

mengambil oksigen (O2) dari atmosfer ke dalam sel-sel tubuh dan untuk mentranspor

karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan sel-sel tubuh kembali ke atmosfer. Sedangkan

fungsi tambahan sistem pernafasan adalah sebagai produksi wicara dan berperan

dalam keseimbangan asam basa, pertahanan tubuh melawan benda asing, dan

pengaturan hormonal tekanan darah.

3.2 Reaksi Oksidasi dan Reaksi Reduksi

Definisi reaksi oksidasi dan reduksi perlu diingat pada saat melakukan proses

respirasi. Reaksi tersebut terjadi melalui perpindahan atom oksigen, pelepasan

hidrogen atau elektron selama respirasi. Reaksi oksidasi, meliputi penahanan oksigen,

pelepasan hidrogen atau pelepasan oksigen. Reaksi reduksi, meliputi pelepasan

oksigen, penambahan hidrogen atau penambahan elektron. Respirasi merupakan

bagian dari proses katabolisme. Katabolisme merupakan proses pemecahan molekul

kompleks menjadi molekul-molekul sederhana dengan bentuk sederhana yaitu enzim.

Pada proses ini dihasilkan energi sehingga katabolisme disebut juga reaksi

eksorganik. Energi yang dihasilkan tersebut tidak digunakan secara langsung oleh sel,

namun harus diubah terlebih dahulu menjadi senyawa ATP. ATP merupakan sumber

energi yang dapat digunakan langsung oleh sel.

3.3 Macam Fermentasi

Fermentasi berasal dari bahasa latin ferfere yang artinya mendidihkan, yaitu

berdasarkan ilmu kimia terbentuknya gas-gas dari suatu cairan kimia yang

pengertiannya berbeda dengan air mendidih. Gas yang terbentuk tersebut di antaranya

karbondioksida (CO2).Berdasarkan hasil akhir fermentasi, jenis fermentasi dibedakan

menjadi fermentasi asam laktat/asam susu, dan fermentasi alkohol.

1. Fermentasi alkohol

Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi

etanol (etil alkohol) dan karbon dioksida. Organisme yang berperan yaitu

Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras.

Reaksi Kimia:

7

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

2. Fermentasi asam laktat

Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau

manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat. Di

dalam sel otot asam laktat dapat menyebabkan gejala kram dan kelelahan. Laktat

yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri,

namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi

piruvat. Glukosa dipecah manjadi 2 molekul asam piruvat melalui glikolisis ,

membentuk 2 ATP dan 2 NADH.

3 Fermentasi asam cuka

Merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob.

fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat

etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh

fermentasi alkohol secara anaerob.

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang

digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang

merupakan gula paling sederhana , melalui fermentasi akan menghasilkan etanol

(2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi

makanan. Persamaan reaksi kimianya yaitu :

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (Energi yang dilepaskan:118 kJ per mol)

Dijabarkan sebagai : Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) → Alkohol

(etanol) + Karbon dioksida + Energi (ATP). Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya

bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur

glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal respirasi aerobik pada sebagian

8

besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk akhir yang

dihasilkan.

3.4 Faktor-Faktor yang Berpengaruh terhadap Laju Respirasi

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap laju respirasi dapat dibedakan

menjadi dua kategori, yaitu :

1. Faktor Dalam

a. Faktor Protoplasmik, yang laju reaksinya sangat dipengaruhi oleh kuantitas

dan kualitas dari protoplasma yang ada di dalam sel. Kuantitas dan kualitas

protoplasma yang ada di dalam sel sangat bergantung pada umur sebuah sel.

b. Konsentrasi Substrat Respirasi Tersedia, yang laju reaksinya tergantung pada

konsentrasi substrat respirasi yang tersedia.Semakin banyak substrat respirasi

yang tersedia di dalam sel, maka semakin cepat laju reaksinya.

2. Faktor Luar atau Faktor Eksternal, yang terdiri atas :

a. Temperatur

b. Cahaya

c. Konsentrasi oksigen di udara

d. Konsentrasi karbondioksida

e. Tersedianya air

f. Luka

g. Beberapa senyawa kimia

h. Perlakuan mekanik

3.5 Perbedaan Respirasi Aerob dengan Respirasi Anaerob

Perbedaan respirasi aerob dengan anaerob adalah sebagai berikut :

9

1. Respirasi Aerob: Memerlukan oksigen, prosesnya terjadi di dalam matriks

mitokondria, respirasi ini bertujuan untuk memecah senyawa organik ke an-

organik, menghasilkan energi dalam jumlah yang besar yakni 36 ATP.

2. Respirasi Anaerob: tidak memerlukan kehadiran oksigen dalam prosesnya,

berlangsung di dalam sitoplasma, tujuannya untuk mengurai senyawa organik,

hasil akhirnya berupa energi tapi dalam jumlah yang sedikit yakni 2 ATP.

BAB 4. PENUTUP

1.1 Kesimpulan

Respirasi merupakan oksidasi enzimatik dari molekul organik seperti

karbohidrat, protein, dan lemak dengan menghasilkan energi yang berguna dalam

bentuk ATP (Adenosin Triphospat) dan terbagi menjadi dua tipe respirasi yaitu

respirasi aerob dan respirasi anaerob seperti fermentasi. Fermentasi adalah proses

peragian atau proses penguraian makanan oleh jamur dan bakteri yang berlangsung

dalam keadaan anaerob (tidak memerlukan oksigen dari udara bebas) dengan bantuan

enzim. Fermentasi juga merupakan respirasi anaerob yang hanya melalui proses

glikolosis dan tidak melibatkan oksigen dalam proses respirasinya. Fermentasi yang

telah dilakukan menghasilkan CO2 dan energi. Energi yang dihasilkan lebih sedikit

daripada proses respirasi aerob. Respirasi dan fermentasi hanya terjadi pada

organisme yang hidup saja.

DAFTAR PUSTAKA

Burhan, W, dkk. 1997. Buku Ajar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: PT Gramedia

Hidayat, E. B. 1974. Biologi. Bandung: ITB

Kimball, J. W. 1983. Biologi jilid 1 Edisi kelima. Jakarta: Erlangga

Lakitan, B. 2007. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Erlangga

Pujianto, S. 2008. Menjelajah Dunia Biologi. Solo: Platinum

Sasmitamihardjo, D.1996. Fisiologi Tumbuhan. Bandung: Direktorat Jendral

Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan

Willey, J. 1982. Study Guide to Accompany Botani. New York: Chester Bistane

Toronto Singapore