respirasi

BAB I
PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Setiap makhulk hidup melakukan aktivitas bernafas, atau yang disebut dengan respirasi. Tidak terkecuali dengan tumbuhan juga melakukan respirasi. Tumbuhan tingkat tinggi pada umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu makhluk hidup yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang dibutuhkannya. Senyawa organik yang baku adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan hijau dari proses fotosintesis. Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengubahan zat-zat anorganik H₂O dan CO₂ oleh klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan cahaya. Proses fotosintesis hanya bisa dilakukan oleh tumbuhan yang mempunyai klorofil.

Kalau fotosintesis adalah suatu proses penyusunan (anabolisme atau asimilasi) di mana energi diperoleh dari sumber cahaya dan disimpan sebagai zat kimia, maka proses respirasi adalah suatu proses pembongkaran (katabolisme atau disimilasi) dimana energi yang tersimpan dibongkar kembali untuk menyelenggarakan proses–proses kehidupan.

1.2    Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum respirasi adalah sebagai berikut :

1. Agar mahasiswa dapat mengetahui proses respirasi

2. Agar mahasiswa dapat membedakan proses respirasi dengan proses fotosintesis

3. Agar mahasiswa dapat mengetahui metabolisme respirasi pada perkecambahan tanaman

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Definisi Respirasi

Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO2, H2O dan energi. (Lakitan, 2007).

Respirasi merupakan proses katabolisme atau penguraian senyawa organik menjadi senyawa anorganik. (Lovelles, 1997).

Respirasi adalah proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi. (Syamsuri, 1980).

Respiration is a process of liberation of energy stored in the material source of energy through a chemical process using oxygen (Anonymous ^a, 2011). “Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen.”

Respiration is biology the processes in living organisms involving the production of energy, typically with the intake of oxygen and the release of carbon dioxide, from the oxidation of organic substances (Anonymous ^b, 2011). “Respirasi adalah proses biologi dalam organisme hidup yang melibatkan produksi energi, biasanya dengan asupan oksigen dan pelepasan karbon dioksida, dari oksidasi zat organik.”

Respiration is an O₂-making process to break down organic compounds into CO₂, H₂O and energy. (Mertens, 1966). “Respirasi adalah suatu proses pengambilan O₂ untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO₂, H₂O dan energi.”

Respiration is the activity of glycolysis, the oxidative pentose phosphate pathway (OPPP), the tricarboxylic acid cycle, and mitochondrial electron transport and related oxidative phosphorylation. (Seth G.Pritchard and Jeffrey S.Amthor, 2005).

2.2  Macam-macam Respirasi

2.2.1   Respirasi Aerob

Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen oksigen bebas untuk mendapatkan energi. Ada beberapa tumbuhan yang kegiatan respirasinya menurun bila konsentrasi oksigen di udara dibawah normal, misalnya bayam, wortel dan beberapa tumbuhan lainnya. Persamaan reaksi proses respirasi aerob secara sederhana dapat dituliskan:

C₆H₁₂O₆ + 6H₂O >> 6H₂O + 6CO₂ + 675 kal

Dalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi itu dapat dibedakan menjadi 3 tahapan yaitu glikolosis, siklus krebs dan transport elektron (Syamsuri, 1980).

Pembongkaran sempurna terjadi pada oksidasi asam piruvat dalam respirasi aerob. Dari proses ini dihasilkan CO2 dan H2O serta energy yang lebih banyak , yaitu 38 ATP  (Loveless, A.R, 1991).

2.2.2  Respirasi Anaerob

Respirasi anaerobik adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen. Respirasi anaerob disebut fermentasi atau respirasi intramolekul. Respirasi anaerob dibedakan menjadi obligatif dan fakultatif, respirasi anaerob obligatif mutlak memerlukan oksigen sedangkan anaerob fakultatif dapat berlangsung tanpa atau dengan oksigen. Tujuan fermentasi sama dengan respirasi aerob, yaitu mendapatkan energy. Hanya saja energi yang dihasilkan jauh lebih sedikit dari respirasi aerob. Respirasi anaerob dapat berlangsung didalam udara bebas, tetapi proses ini tidak menggunakan O2 yang disediakan di udara. Fermentasi sering pula disebut sebagai peragian alcohol atau alkoholisasi.  Pada respirasi aerob maupun anaerob, asam piruvat hasil proses glikolisis merupakan substrat  ( Loveless, A.R, 1991).

Respirasi anaerobik menggunakan senyawa tertentu misalnya asam fosfoenol piruvat atau asetal dehida, sehingga pengikat hidrogen dan membentuk asam laktat atau alcohol. Respirasi anaerobik terjadi pada jaringan yang kekurangan oksigen, akan tumbuhan yang terendam air, biji–biji yang kulit tebal yang sulit ditembus oksigen, sel–sel ragi dan bakteri anaerobik. Bahan baku respirasi anaerobik pada peragian adalah glukosa. Selain glukosa, bahan baku seperti fruktosa, galaktosa dan malosa juga dapat diubah menjadi alkohol. Hasil akhirnya adalah alcohol, karbon dioksida dan energi. Glukosa tidak terurai lengkap menjadi air dan karbondioksida. Reaksinya:

C₆H₁₂O₆ ^Ragi >> 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 21Kal

Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwa oksigen tidak diperlukan. Bahkan bakteri anaerobik seperti klostidrium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan dengan udara bebas. Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka tertutup sehingga memberi kemungkinan bakteri tambah subur (Syamsuri, 1980).

(Anonymous^a,2011)

2.3  Tahapan Respirasi

2.3.1  Glikolisis

Kata “glikolisis” berarti “menguraikan gula” dan itulah yang tepatnya terjadi selama jalur ini. Glukosa, gula berkarbon enam, diuraikan menjadi dua gula berkarbon tiga. Gula yang lebih kecil ini kemudian dioksidasi, dan atom sisanya disusun ulang untuk membuat dua molekul piruvat (Champbell, 2002).

Berikut prosesnya:

1. Fosforilasi  glukosa oleh ATP

Penambahan satu fosfat oleh ATP terhadap glukosa menghasilkan glukosa 6-fosfat dan  ATP berubah menjadi ADP.

1. Penyusunan kembali diikuti dengan fosforilasi kedua. Hasil akhir berupa fruktosa 1,6- bifosfat.
2.  Perubahan 1,6 fruktosa-bifosfat yang memiliki 6 atom C menjadi gliseraldehida 3-fosfat (3   atom C).
3. Selanjutnya fosfogliseraldehida bersenyawa dengan suatu asam fosfat (H3PO4) dan berubah menjadi 1,3 –disfosfogliseraldehid kemudian menjadi asam 1,3 –difosfogliserat dengan bantuan enzimdehidrogenase. Peristiwa ini terjadi karena adanya penambahan H2.
4. Dengan bantuan enzim transfosforilase fosfogliserat serta ion – ion Mg++, asam 1,3-    difosfogliserat kehilangan satu fosfat sehingga berubah menjadi asam – 3 – fosfogliserat.
5. Selanjutnya asam – 3 – fosfogliserat menjadi asam – 2 – fosfogliserat karena pengaruh enzim fosfogliseromutase.
6. Dengan pertolongan enzim enolase dan ion – ion Mg++, maka asam- 2-fosfofogliserat melepaskan H2O dan menjadi asam -2-fosfoenolpiruvat.
7. Perubahan terakhir dalam glikolisisadalah pelepasan satu fosfat dari asam-2-fosfoenolpiruvat menjadi asam piruvat. Enzim transfosforilase fosfopiruvat dan ion – ion Mg++ membantu proses ini sedang ADP meningkat menjadi ATP.

(Pratiwi dkk, 2003)

(Anonymous^b.2011)

2.3.2 Reaksi Oksidasi Piruvat

Glikolisis menghasilkan asam piruvat. Asam piruvat ini akan dioksidasi dan menghilangkan 1 dan 3 karbon asam piruvat dalam bentuk C02. Reaksi ini menghasilkan fragmen berkarbon 2 yang disebut asetil dan mengubah NAD+ menjadi NADH. Di akhir reaksi, kelompok asetil bergabung dengan kofaktor koenzim A (KoA) sehingga membentuk senyawa asetil-KoA. Berikut reaksinya:

2 NAD⁺                                   2 NADH + 2H⁺

2C₃ H₄ + 2KoA                                   2C₃ H₃ O – KoA + 2CO₂

(Anonymous^b. 2011)

2.3.3  Siklus Krebs

Siklus kreb berlangsung di matriks mitokondria. Asetil KoA bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. KoA dilepaskan sehingga memungkinkan untuk mengambil fragmen 2C lain dari asam piruvat. Pembentukan asam sitrat terjadi diawal siklus krebs , sementara itu sisa dua karbon dari glukosa dilepaskan sebagai CO2. Selama terjadi pembentukan – pembentukan , energy yang dibutuhkan dilepaskan untuk menggabungkan fosfat denga ADP membentuk molekul ATP. 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 electron oleh molekul pembawa (Pratiwi, dkk. 2003).

(Anonymous^b.2011)

2.3.4  Transpor Elektron

Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus krebs ada dua macam. Pertama dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi, yaitu ATP atau GTP (Guanin Tripospat). Energi ini merupakan energi siap pakai yang langsung dapat digunakan. Kedua dalam bentuk transport elektron, yaitu NADH (Nikotin Adenin Dinokleutida) dan FAD (Flafin adenine dinukleotida) dalam bentuk FADH₂. Kedua macam sumber elektron ini dibawa kesistem transfer elektron. Proses transfer elektron ini sangat komplek, pada dasarnya, elektron dan H⁺ dan NADH dan FADH₂ dibawa dari satu substrak ke substrak yang lain secara berantai. Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikatkan fosfat anorganik (P) kemolekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat oksigen sebagai penerima, sehingga terbentuklah H₂O. katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik menghasilkan 3 ATP. Setiap reaksi pada glikolisis, siklus krebs dan transport elektron dihasilkan senyawa–senyawa antara. Senyawa itu digunakan bahan dasar anabolisme (Syamsuri, 1980).

Glikolisis         2 NADH2        = 6 ATP          2 ATP

Reaksi antara 2 NADH2        =6ATP
Siklus Krebs    6 NADH2       = 18 ATP        2ATP
2 FADH2       = 4 ATP

            —————————–            ——     ————————————-

                                                            34 ATP                                    4 ATP

(Pratiwi, dkk.2003)

2.4  Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Respirasi

2.4.1  Faktor Internal

Faktor internal adalah faktor yang berasal dari dalam bahan (buah dan sayur), meliputi tingkat perkembangan organ, komposisi kimia jaringan, ukuran produk, pelapisan alami, dan jenis. Selain itu, jenis dan umur tumbuhan juga mempengaruhi proses respirasi.

Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme, 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 (I Komang Jaya Santika Yasa, 2009).

Respirasi bergantung pada ketersediaan substrat. Tumbuhan yang kandungan pati, fruktan, atau gulanya rendah, melakukan respirasi pada laju yang rendah. Tumbuhan yang kahat gula sering melakukan respirasi lebih cepat bila gula disediakan. Bahkan laju respirasi daun sering lebih cepat segera setelah matahari tenggelam, saat kandungan gula tinggi dibandingkan dengan ketika matahari terbit, saat kandungan gulanya lebih rendah (Salisbury dan Ross, 1995).

2.4.2  Faktor Eksternal

1.    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 berespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara(I Komang Jaya Santika Yasa, 2009).

2.    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 10^oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies. Bagi sebagian besar bagian tumbuhan dan spesies tumbuhan, Q₁₀ respirasi biasanya 2,0 sampai 2,5 pada suhu antara 5 dan 25°C. Bila suhu meningkat lebih jauh sampai 30 atau 35°C, laju respirasi tetap meningkat, tapi lebih lambat, jadi Q₁₀ mulai menurun (Salisbury dan Ross, 1995).

2.5  Perbedaan Respirasi dan Fotosintesis

Respirasi itu katabolisme, artinya membongkar suatu senyawa menjadi senyawa yang lebih kecil. kalau respirasi, mengubah glukosa menjadi CO2 dan H2O, trus menghasilkan ATP sebagai tenaga yang kita gunakan sehari-hari.

Fotosintesis itu anabolisme, artinya menyusun suatu senyawa sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks. dalam hal ini, fotosintesis mengubah CO2 dan H2O menjadi glukosa dan oksigen, dalam prosesnya membutuhkan klorofil dan cahaya matahari.

Respirasi dan fotosintesis mempunyai hubungan kerja yang sangat erat. Tanpa fotosintesis respirasi tidak akan terjadi karena ketiadaan senyawa –senyawa kompleks yang hanya dapat dihasilkan dari reaksi fotosintesis. Sedangkan tanpa respirasi, senyawa- senyawa kompleks yang di hasilkan reaksi fotosintesis tidak akan terisi menjadi energi, sehingga tumbuhan tidak dapat melakukan aktivitas metabolismenya.

                                                                                                (Dwidjoseputro, 1986)

(Anonymous^c.2011)

2.6  Metabolisme Respirasi Pada Perkecambahan Biji

Pada dasarnya, proses respirasi bertujuan untuk mendapatkan energi yang digunakan dalam metabolisme dan proses pertumbuhan serta perkembangan untuk menjadi sebuah tanaman dewasa. Tentunya tumbuhan yang sudah dewasa dengan tumbuhan yang masih berkecambah akan memiliki laju respirasi yang berbeda. Pada saat kecambah, laju respirasi cenderung lebih tinggi dibanding ketika sudah dewasa. Hal ini karena pengaruh metabolik dari proses perkecambahan. Kecambah melakukan pernapasan untuk mendapatkan energi yang dilakukan dengan melibatkan gas oksigen (O₂) sebagai bahan yang diserap/diperlukan dan menghasilkan gas karbondioksida (CO₂), air (H₂O) dan sejumlah energi. (Salisbury dan Ross 1995).

Aktivasi respirasi tertinggi adalah pada saat radicle menembus kulit. Pertumbuhan Ada dua bentuk pertumbuhan embrionik axis: Pembesaran sel-sel yang sudah ada, Pembentukan sel-sel yang baru pada titik-titik tumbuh. Dormansi benih berhubungan dengan usaha benih untuk menunda perkecambahannya, hingga waktu dan kondisi lingkungan memungkinkan untuk melangsungkan proses tersebut. (Anonymous^d,2011).

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous ^a. 2011. Definition of Respiration.           http://www.wordreference.com/definition/respiration. diakses tanggal 21         Oktober 2011.

Anonymous ^b. 2011. Respiration. http://www.merriam-           webster.com/dictionary/respiration. diakses tanggal 21 Oktober 2011.

Anonymous ^d.2011. Metabolisme respirasi pada perkecambahan biji. Diunduh        dari             http://dwikahenny24.wordpress.com/2010/02/08/laporan-        dormansi-dan-perkecambahan-biji/.     Diakses tanggal 21 OKtober 2011

Anonymous^c.2011. Pengertian Respirasi. Diunduh dari         http://en.wikipedia.org/wiki/Respiration_%28physiology%29. Diakses      tanggal 12 Oktober 2011

Champbell, N.A, dkk. 2002. “Biologi”- Edisi lima Jilid satu. Erlangga: Jakarta.

Dwidjoseputro. 1986. Biologi. Erlangga. Jakarta.

Lakitan, Benyamin, 2007. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan, PT. Raja Grafindo     Persada, Jakarta

Loveless, A.R. 1991. Biologi Tumbuhan untuk Daerah Tropik, PT. Gramedia         Pustaka Utama, Jakarta

Mertens, Thomas R, dkk.1966. “Laboratory Exercises in the principles of   biology”. Burgess.

Pratiwi, dkk.2003. Biologi SMA Jilid II. Erlangga. Jakarta.

Salisbury, Frank and Ross, Cleon. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Penerbit         ITB: Bandung.

Syamsuri, Istamar. 1980. “Biologi SMA”. Erlangga: Jakarta.