Respirasi Tanaman [PDF]

Citation preview

i



DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1



Latar Belakang .................................................................................................... 1



1.2



Tujuan ................................................................................................................. 1



1.3



Manfaat ............................................................................................................... 1



BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................................... 2 2.1



Pengertian Respirasi Tanaman ............................................................................ 2



2.2



Macam-Macam Respirasi Tanaman.................................................................... 2



2.3



Tahapan Respirasi Tanaman ............................................................................... 3



2.4



Faktor yang Mempengaruhi Respirasi Tanaman ................................................ 3



BAB III METODOLOGI ................................................................................................. 5 3.1



Alat dan Bahan .................................................................................................... 5



3.2



Cara Kerja ........................................................................................................... 6



3.3



Analisa Perlakuan ............................................................................................... 7



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................... 9 4.1



Hasil .................................................................................................................... 9



4.2



Pembahasan......................................................................................................... 9



4.2.1



Perbandingan antara Perendaman Terhadap Laju Respirasi ........................... 9



4.2.2



Pengaruh Lama Waktu Perkecambahan Terhadap Respirasi .......................... 9



BAB V PENUTUP....................................................................................................... 11 5.1



Kesimpulan ....................................................................................................... 11



5.2



Saran ................................................................................................................. 11



DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 12



1



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Tanaman merupakan makhluk hidup yang menggunakan energi dari cahaya matahari untuk membuat zat makanannya melalui proses fotosintesis. Melalui proses tersebut air akan dipecah menjadi H2 dan O2, selanjutnya H2 akan digunakan kembali sebagai sedangkan O2 akan dilepaskan ke udara. Seperti makhluk hidup yang lainnya, tanaman juga membutuhkan O2 untuk proses respirasi. Pada tanaman O2 yang digunakan untuk respirasi adalah O2 hasil fotosintesis. Tetapi jumlah O2 hasil fotosintesis yang dilepaskan ke udara lebih banyak dibandingkan dengan O2 yang akan digunakan sebagai respirasi. Respirasi merupakan proses pengambilan oksigen (O2) untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Karbohidrat merupakan substrat respirasi terpenting pada tanaman, adapun substrat lainnya yaitu glukosa, fruktosa, sukrosa, pati, asam organik, dan protein. Respirasi merupakan proses oksidasi bahan organik yang terjadi di dalam sel, dan berlangsung secara aerobik atau anaerobik. Respirasi sangat diperlukan karena reaksi kimia yang terjadi di dalam sel tanaman sangat bergantung pada oksigen sebagai substansi yang sangat penting. Sedangkan substansi yang dihasilkan pada respirasi adalah gas karbondioksida (CO2). Bagian tanaman yang aktif melakukan respirasi adalah bagian tanaman yang sedang tumbuh, seperti pada biji yang berkecambah. 1.2 Tujuan Praktikum ini dilakukan untuk mengetahui proses respirasi tanaman dan menghitung banyaknya respirasi tanaman melalui evolusi CO2. 1.3 Manfaat Adapun manfaat dari praktikum ini yaitu untuk memahami proses respirasi tanaman dan menghitung banyaknya respirasi tanaman melalui evolusi CO2 serta pentingnya perlakuan perendaman dan lama waktu perkecambahan terhadap proses respirasi.



2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1 Pengertian Respirasi Tanaman Respirasi tanaman merupakan pemanfaatan energi bebas dalam makanan menjadi energi bebas yang ditimbun dalam bentuk ATP. Di dalam sel ATP digunakan untuk aktivitas dan proses fotosintesis tanaman (Novitasari, 2017). Respirasi tanaman merupakan metabolisme primer dan merupakan proses esensial bagi kehidupan tanaman (Paramita, 2010). Plant respiration is the controlled oxidation of energy-rich photosynthetic end products (i.e. starch and sucrose) via the pathways of glycolysis, the tricarboxylic acid (TCA) cycle and mitochon drial electron transport chain, producing CO2 and adenosine triphosphate (ATP) (O’Leary dan Plaxton, 2016). Menurut O’Leary dan Plaxton bahwa respirasi tanaman adalah oksidasi terkontrol dari produk akhir fotosintetik yang kaya energi (yaitu pati dan sukrosa) melalui jalur glikolisis, siklus asam trikaboksilat (TCA) dan rantai transport elektron mitokondria, menghasilkan CO2 dan adenosin trifosfat (ATP). Respiration is an oxidative process controlled by three pathways: glycolysis, the tricarboxylic acid (TCA) cycle, and oxidative phosphorylation (OXPHOS). Respiratory metabolism is ubiquitous in all organisms, but with differences among each other. For example in plants, because their high plasticity, respiration involves metabolic pathways with unique characteristics. In this way, in order to avoid states of low energy availability, plants exhibit great flexibility to bypass conventional steps of glycolysis, TCA cycle, and OXPHOS (Toro and Pinto, 2015). Menurut Toro and Pinto (2015) respirasi adalah proses oksidatif yang dikendalikan oleh tiga jalur: glikolisis, siklus asam trikarboksilat (TCA), dan fosforilasi oksidatif (OXPHOS). Metabolisme pernapasan ada di mana-mana di semua organisme, tetapi dengan perbedaan di antara keduanya satu sama lain. Misalnya pada tumbuhan, karena plastisitasnya tinggi, respirasi melibatkan jalur metabolisme dengan unik karakteristik. Dengan cara ini, untuk menghindari keadaan ketersediaan energi yang rendah, tanaman menunjukkan fleksibilitas yang tinggi untuk memotong langkah konvensional glikolisis, siklus TCA, dan OXPHOS. 2.2 Macam-Macam Respirasi Tanaman Menurut Jeffrey dan Pommerville (2010) macam-macam respirasi berdasarkan kebutuhan oksigennya dibedakan menjadi: 1. Respirasi aerob merupakan respirasi yang memerlukan oksigen sebagai aseptor elektron untuk pembentukan energi (ATP).



3



2. Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak memerlukan oksigen pada proses metabolismenya. 2.3 Tahapan Respirasi Tanaman Menurut Campbell et al. (2012) bahwa tahap pertama dalam reaksi respirasi disebut glikolisis dan terjadi bersamaan dengan tidak adanya oksigen. Proses ini terjadi pada sitoplasma sel di dalam cairan sitosol, yang merupakan bahan gel yang terdapat di dalam sel individu tanaman. Glikolisis yang terjadi dalam sitosol mengawali perombakan dengan pemecahan glukosa menjadi dua molekul senyawa yang disebut piruvat. Tahapan kedua yaitu dekarboksilasi oksidatif merupakan proses pengubahan asam piruvat menjadi asetil KoA. Tahapan ketiga yaitu siklus Krebs, yang terjadi dalam matriks mitokondria menyempurnakan pekerjaan ini dengan menguraikan turunan piruvat menjadi karbondioksida, air (H2O), dan energi kimia. Dengan demikian, karbondioksida yang dihasilkan oleh respirasi merupakan fragmen molekul organik yang teroksidasi. Sebagian tahap glikolisis dan siklus Krebs ini merupakan reaksi redoks di mana enzim dehidrogenase mentransfer elektron dari substrat ke NAD+ dan membentuk NADH. Sehingga dihasilkan 2 ATP, 6 NADH, dan 2 FADH2. Pada tahapan keempat respirasi, rantai transpor elektron menerima elektron dari produk hasil perombakan kedua langkah yang pertama tersebut (biasanya melalui NADH) dan melewatkan elektron ini dari satu molekul ke molekul yang lain. Pada akhir rantai ini, elektron digabungkan dengan ion hidrogen dan oksigen molekuler untuk membentuk air. Energi yang dilepas pada setiap langkah rantai tersebut disimpan dalam suatu bentuk yang digunakan oleh mitokondria untuk membuat ATP. Sintesis ATP ini disebut fosforilasi oksidatif karena sintesis ini digerakkan oleh reaksi redoks yang mentransfer elektron dari makanan ke oksigen. 2.4 Faktor yang Mempengaruhi Respirasi Tanaman Faktor yang mempengaruhi respirasi tanaman menurut terdiri dari: 1. Faktor lingkungan a. Suhu Suhu yang diperlukan untuk proses respirasi harus optimal, jika suhu terlalu tinggi akan menyebabkan inaktifnya enzim-enzim sehingga menghambat respirasi (Lestari et al., 2008). b. Kadar O2 dan CO2 Oksigen dapat mempengaruhi respirasi yang terjadi pada tanaman. Pada tanaman yang tumbuh di air yang tergenang proses penyerapan



4



oksigennya memiliki modifikasi jaringan aerenkim, seperti pada tanaman padi (Lestari et al., 2008). c. Cahaya Cahaya dapat meningkatkan fotosintesis sehingga akan dihasilkan fotosintat yang banyak sebagai substrat respirasi. Selan itu, cahaya juga mampu meningkatkan suhu yang dapat mendukung respirasi (Lestari et al., 2008). 2. Faktor tanaman a. Jenis dan umur tanaman Umur tanaman sangat berpengaruh terhadap laju respirasi, karena selama proses perkecambahan belum melakukan fotosintesis maka cadangan makanan digunakan untuk proses pemanjangan (Rakatika dan Hernawati, 2014). b. Ketersediaan substrat Tanaman dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah, dan jika substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat (Rakatika dan Hernawati, 2014).



5



BAB III METODOLOGI



3.1 Alat dan Bahan a. Alat Nama Alat Timbangan digital



Fungsi Untuk menimbang biji jagung



Oven



Untuk mengeringkan biji jagung



Botol kecil



Tempat KOH



Buret Pipet tetes Labu Erlenmeyer Gelas ukur Cawan petri



Alat titrasi KOH Untuk mengambil larutan Tempat perkecambahan biji Wadah larutan Untuk meletakkan biji



b. Bahan Bahan Biji jagung



Fungsi Spesimen yang diamati



Aquades



Membasahi tisu dalam labu Erlenmeyer Untuk mengikat botol kecil



Tali Plastik Karet HCL 1N BaCl2 Phenolpthalen KOH 2N



Untuk menutup labu erlenmeyer Untuk mengikat plastik ketika menutup labu erlenmeyer Menetralkan KOH Mengendapkan hasil respirasi Indikator warna Mengikat CO2



6



3.2 Cara Kerja Mempersiapkan alat bahan Menandai labu Erlenmeyer dan cawan petri dengan kode ABCDE Setiap perlakuan berisi 10 biji jagung. Lalu menimbang biji jagung dan mencatat beratnya. Kemudian biji jagung ditempatkan dicawan petri. Perlakuan A Memasukkan biji jagung ke dalam oven Biji jagung dikeringkan dengan oven 2x24 jam (80oC) Setelah itu, menimbang berat kering biji jagung Perlakuan BCDE Merendam jagung dengan kode C, D, E selama 10 menit dan jagung B tidak direndam Selagi menunggu 10 menit, memasukkan tissu ke dalam erlenmayer Membasahi tissu dengan aquades/air Memasukkan biji jagung ke masing-masing labu Erlenmeyer sesuai dengan kode Memasukkan KOH 25 ml ke dalam botol kecil dan diikat menggunakan tali ke mulut labu Erlenmeyer Lalu menutup labu Erlenmeyer dengan plastik dan karet. Erlenmayer dibiarkan dengan perlakuan masing-masing. Erlenmayer B (tanpa direndam, dikecambahkan 2 hari), C (direndam, dikecambahkan 2 hari), D (direndam, dikecambahkan 4 hari), E (direndam, dikecambahkan 6 hari)



7



Titrasi Memasukkan HCl 1 N ke dalam buret Mengambil KOH 10 ml untuk control Memasukkan KOH ke dalam erlenmayer Meneteskan BaCl2 sebanyak 2 tetes Meneteskan phenolftalein 2 tetes Titrasi dengan menetesi KOH dengan HCl 1 N secara perlahan sampai berubah warna bening Lakukan pada Erlenmeyer lainnya dan dokumentasi serta catat hasil titrasi 3.3 Analisa Perlakuan Langkah pertama yang dilakukan pada praktikum ini yaitu dengan mempersiapkan alat dan bahan dan menandai labu erlenmeyer serta cawan petri dengan kode A, B, C, D, E. Selanjutnya menimbang biji jagung dan mencatat beratnya. Setelah ditimbang, biji jagung tersebut ditempatkan pada cawan petri. Untuk perlakuan A langkah pertama yang dilakukan adalah memasukkan biji jagung ke dalam oven untuk dikeringkan selama 2×24 jam dengan suhu 80˚C. Setelah dikeringkan selanjutnya biji jagung akan ditimbang untuk mengukur berat keringnya. Untuk perlakuan B, C, D, E langkah pertama yang dilakukan yaitu dengan merendam jagung C, D, E selama 10 menit, sedangkan biji jagung B tidak dilakukan perendaman. Langkah kedua yaitu masukkan tisu ke dalam erlenmeyer dan basahi tisu dengan menggunakan aquades. Setelah tisu dibasahi, langkah selanjutnya yaitu memasukkan biji jagung ke dalam masingmasing labu erlenmeyer yang sesuai dengan kode. Kemudian masukkan KOH sebanyak 25 ml ke dalam botol kecil dan diikat menggunakan tali ke mulut labu erlenmeyer. Setelah itu tutup labu erlenmeyer dengan menggunakan plastik dan karet. Langkah terakhir yaitu erlenmeyer dibiarkan sesuai dengan perlakuan masing-masing, pada erlenmeyer B dengan perlakuan tanpa perendaman dan dilakukan perkecambahan selama 2 hari, erlenmeyer C dengan perlakuan perendaman dan dilakukan perkecambahan selama 2 hari, erlenmeyer D dengan perlakuan perendaman dan dilakukan perkecambahan selama 4 hari, serta erlenmeyer E dengan perlakuan perendaman dan dilakukan perkecambahan



8



selama 6 hari. Pada metode titrasi langkah pertama yang dilakukan yaitu dengan memasukkan HCl 1 N ke dalam buret, selanjutnya yaitu mengambil KOH sebanyak 10 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer sebagai kontrol. Langkah ketiga yaitu meneteskan BaCl2 sebanyak 2 tetes, lalu selanjutnya meneteskan phenolftalein sebanyak 2 tetes. Langkah berikutnya yaitu dengan melakukan titrasi dengan menetesi KOH dan HCl 1 N secara perlahan sampai berubah warna menjadi bening. Kemudian proses titrasi tersebut dilakukan pada erlenmeyer lainnya hingga proses titrasi selesai dokumentasikan dan catat hasil titrasi tersebut.



9



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN



4.1 Hasil No. Sampel 1.



B



Volume Titrasi (ml) 18



Evolusi CO2 [mg/(g.t)] 0,203



2.



C



17



0,406



3.



D



14,5



0,456



4.



E



12



0,473



4.2 Pembahasan 4.2.1 Perbandingan antara Perendaman Terhadap Laju Respirasi Pada hasil pengamatan perendaman biji jagung yang dilakukan bahwa pada biji jagung dengan perlakuan B tidak direndam, sedangkan pada biji jagung C, D, dan E dilakukan perendaman terlebih dahulu selama 10 menit. Berdasarkan pada tabel hasil dapat diketahui bahwa biji jagung B memiliki evolusi CO2 sebanyak 0,203 mg/jam yang lebih rendah dibandingkan dengan biji jagung C, D, dan E. Evolusi CO2 merupakan hasil samping dari pembentukan energi metabolisme. Jika terjadi laju respirasi yang aktif maka CO2 akan lebih mudah untuk berdifusi keluar. Hal ini disebabkan karena kandungan perendaman pada biji jagung dapat menyebabkan masuknya oksigen ke dalam biji dan dinding sel diimbibisi oleh air, sehingga gas oksigen akan masuk ke dalam sel secara difusi. Apabila dinding sel kulit biji dan embrio menyerap air maka persediaan oksigen meningkat pada sel-sel hidup sehingga memungkinkan lebih aktifnya respirasi. Selain itu, CO2 yang dihasilkan oleh respirasi juga akan lebih muda berdifusi keluar (Ai dan Ballo, 2010). 4.2.2



Pengaruh Lama Waktu Perkecambahan Terhadap Respirasi



Pada hasil pengamatan lama waktu perkecambahan bahwa pada biji jagung B dan C dikecambahkan selama 2 hari, biji jagung D dikecambahkan selama 4 hari, dan biji jagung E dikecambahkan selama 6 hari. Dihasilkan evolusi CO2 sebesar 0,203 mg/jam pada sampel B, 0,406 mg/jam pada sampel C, 0,456 mg/jam pada sampel D, serta 0,473 mg/jam pada sampel E. Sehingga dapat diketahui bahwa pada sampel biji jagung E yang memiliki lama waktu perkecambahan selama 6 hari memiliki kandungan evolusi CO2 yang lebih tinggi 0,473 mg/jam dibandingkan dengan sampel lainnya. Pada sampel B dan C yang dikecambahkan selama 2 hari memberikan kandungan evolusi CO2 yang lebih rendah yaitu 0,203 mg/jam pada sampel B dan 0,406



10



mg/jam pada sampel C. Dari pengamatan tersebut dapat diketahui bahwa lama waktu perkecambahan dapat memberikan hasil yang berbeda terhadap kandungan evolusi CO2. Semakin lama waktu perkecambahan maka akan menghasilkan kandungan evolusi CO2 yang tinggi. Kandungan evolusi CO2 tersebut diperoleh dari hasil proses respirasi. Jika proses respirasi berjalan dengan aktif maka pada prosesnya akan banyak menyerap O2 serta akan mengeluarkan banyak hasil CO2. Respirasi pada saat perkecambahan biji terjadi ketika aulikula, radikula, dan plumula akan beralih ke endosperm atau kotiledon setelah cadangan makanan habis. Aktivitas respirasi tertinggi terjadi ketika radikula menembus kulit biji (Ai dan Ballo, 2010).



11



BAB V PENUTUP



5.1



Kesimpulan



Proses perendaman biji jagung memiliki evolusi CO2 yang tinggi dikarenakan pada biji yang terendam air maka oksigen akan mudah masuk ke dalam kulit biji sehingga proses transpirasi dapat terjadi secara aktif. Pada biji jagung yang tidak dilakukan perendaman memiliki kandungan evolusi CO2 yang rendah. Pada lama waktu perkecambahan juga berpengaruh terhadap respirasi. Semakin lama waktu perkecambahan biji jagung yang dilakukan maka akan semakin banyak biji jagung tersebut melakukan proses respirasi. Sehingga pada biji jagung dengan perkecambahan sedikit akan menghasilkan proses respirasi yang sedikit. Hal ini dikarenakan proses respirasi terjadi secara aktif pada tanaman yang masih mengalami pertumbuhan terutama pada biji yang sedang berkecambah. 5.2



Saran



Praktikum dapat berjalan dengan baik dan lancar, meskipun dilakukan secara daring para asisten praktikum masih tetap bersemangat dalam menyampaikan materi praktikum. Hanya saja perlu penambahan waktu dalam pengumpulan laporan. Saran untuk pelaksanaan praktikum kedepannya untuk diadakan penayangan video terkait praktikum yang dilaksanakan agar mahasiswa lebih mudah memahami praktikum yang dilaksanakan secara daring.



12



DAFTAR PUSTAKA



Ai, N. S., Ballo, M. 2010. Peranan Air dalam Perkecambahan Biji. Jurnal Ilmiah Sains. 10(2): 190-193. Campbell, Neil, A., & Jane B. Reece. 2012. Biology Edisi 8 Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Jeffrey, C., dan J. C. Pommerville. 2010. Microbial Growth and Nutrition (Chapter 5). Jones & Bartlett Learning Publisher, Sudbury MA. Lestari, G. W., Solichatun, Sugiyarto. 2008. Pertumbuhan, Kandungan Klorofil, dan Laju Respirasi Tanaman Garut (Maranta arundinacea L.) setelah Pemberian Asam Giberelat (GA3). Bioteknologi. 5(1): 1-9. Novitasari, Rahmah. 2017. Proses Respirasi Seluler pada Tumbuhan. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Biologi dan Biologi. Jurusan Pendidikan Biologi. Fakultas MIPA. Universitas Negeri Yogyakarta 2017. 89-96 hlm. O'Leary, B. M., Plaxton, W. C. 2016. Plant Respiration. In: eLS. John Wiley & Sons. Ltd: Chichester. DOI: 10.1002/9780470015902.a0001302.pub3. Paramita, Octaviani. 2010. Pengaruh Memar terhadap Perubahan Pola Respirasi, Produksi Etilen dan Jaringan Buah Mangga (Mangifera indica L.) Var Gedong Gincu pada Berbagai Suhu Penyimpanan. Jurnal Kompetisi Teknik. 2(1). Rakatika, R. R., Hernawati, D. 2014. Perbedaan Konsumsi Oksigen (O2) pada Proses Respirasi Kecambah. Penelitian Internal. Universitas Siliwangi. Tasikmalaya. Toro, G., and Pinto, M. 2015. Plant Respiration Under Low Oxygen. Chilean JJournal of Agricultural Research. 75(1): 57-70.