Laporan Fisiologi Tumbuhan Respirasi Anaerob

LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN

RESPIRASI ANAEROB

Disusun dalam rangka memenuhi tugas mata kuliah Fisiologi Tumbuhan

Dosen : Sari Wulan Diana

Oleh

NUNUNG HAERANI (0708802)

BIOLOGI BASIC SCIENCE/C

PROGRAM STUDI BIOLOGI

JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2009

RESPIRASI ANAEROB

A. TUJUAN

Mengukur laju respirasi anaerob ragi melalui pembentukan CO₂ yang dipengaruhi oleh temperatur, durasi pemanasan, konsentrasi ragi dan konsentrasi substrat.

B. LANDASAN TEORI

Respirasi anerob merupakan proses pernafasan yang tidak menggunakan O₂ yang tersedia di dalam udara. Respirasi anaerob juga sering disebut dengan fermentasi, meskipun tidak semua fermentasi itu anaerob. Tujuan fermentasi sama saja dengan tujuan respirasi, yaitu untuk memperoleh energi. Energi yang didapatkan dengan jalan fermentasi jauh kurangnya daripada energi yang diperoleh dengan pernafasan biasa.

Fermentasi yang banyak digunakan yaitu peragian alkohol atau alkoholisasi. Meskipun pembuatan minuman keras itu telah dikenal sejak permulaan sejarah manusia, namun baru di dalam abad 19 diketahui orang, bawha alkohol yang timbul itu disebabkan oleh mikroorganisme bersel satu yang disebut ragi (Saccharomyces). Peristiwa ini ditemukan oleh Pasteur (1857), kemudian oleh Buchner (1896) yang dibuktikan bahwa alkoholisasi itu tudak mutlak dilakukan oleh sel-sel ragi yang masih hidup. Ternyata sel-sel yang sudah dimatikan dengan digilas pun dapat melangsungkan peristiwa tersebut. Akhirnya jelaslah, bahwa sel-sel ragi itu mengandung zat-zat yang menyelenggarakan alkoholisasi tersebut, dan zat-zat itu sekarang kita sebut dengan zimase.

Sel-sel ragi itu merupakan suatu contoh mikroorganisme yang mendapatkan energi yang dibutuhkannya dengan respirasi anaerob. Adapun substrat yang terbongkar berupa heksosa pula, akan tetapi heksosa ini tidak terurai selengkapnya menjadi H₂O dan CO₂. Persamaannya biasa dituliskan sebagai berikut :

Ragi

C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 21 kal.

Kecuali glukosa, juga fruktosa, galaktosa, dan manosa dapat langsung dialkoholisasikan oleh sel-sel ragi, bahkan disakarida seperti maltosa dan sukrosa dapat juga disubstrat dan substrat ini kemudian di ubah dahulu menjadi monosakarida oleh enzim-enzim maltase dan sukrase, enzim-enzim ini juga dimiliki oleh sel-sel ragi.

Dari persamaan reaksi seperti di atas, bahwa O₂ tidak diperlukan, juga di dalam proses ini hanya ada pengubahan zat organik yang satu menjadi zat organik yang lain (gula menjadi alkohol), dimana pada hakekatnya hanya ada pergeseran tempat-tempat antara molekul glukosa dan molekul alkohol. Oleh karena itu, maka respirasi semacam ini dapat juga disebut respirasi intra-molekul, mengingat bahwa perubahan semacam ini hanya terdapat di dalam molekul saja.

Respirasi pada sel tumbuhan dapat berlangsung secara aerob dan anaerob. Tahapan respirasi sel ini dimulai dengan glikolisis. Glikolisis dapat berfungsi baik tanpa oksigen. Tahap glikolisis dapat menghasilkan asam piruvat. Walaupun glikolisis dapat berfungsi baik tanpa oksigen, oksidasi piruvat dan NADH oleh mitokondria memerlukan oksigen. Jika keberadaan oksigen terbatas, NADH dan piruvat mulai terakumulasi. Di bawah kondisi ini, sel tumbuhan mengalami fermentasi (respirasi anaerob), membentuk etanol atau asam laktat.

CO₂ NADH + H⁺ NAD

CH₃-C-COOH CH₃-C-H CH₃-CH₂OH

O O Etanol

Asam piruvat Asetaldehid

NADH + H+

NAD⁺

CH₃-CH-COOH

OH

Gambar 1. Skema Reaksi Respirasi Anaerob

Dua reaksi penting di atas, terdiri atas dekarboksilasi asam piruvat membentuk asetaldehid, kemudian reduksi asetaldehid oleh NADH membentuk etanol. Reaksi ini dikatalisasi oleh asam piruvat dekarboksilase dan alkohol dehidrogenase. Beberapa sel mempunyai asam laktat dehidrogenase yang menggunakan NADH untuk mereduksi asam piruvat menjadi asam laktat. Etanol atau asam laktat merupakan produk fermentasi,tergantung pada aktivitas enzim yang ada.

Ragi (Saccharomyces sp.) mempunyai enzim fermentasi yang menghasilkan CO₂ dan etanol. Aktivitas enzim fermentasi dapat bekerja optimal pada temperatur 38^o C. Jumlah ragi yang digunakan juga sangat mempengaruhi jumlah CO₂ dan etanol yang dihasilkan.

Salah satu metode yang digunakan untuk mengetahui proses fermentasi pada ragi yaitu dengan alat tabung fermentasi. Tabung fermentasi dapat mengukur jumlah CO₂ yang dihasilkan secara tidak langsung. Jumlah ragi maksimal yang digunakan untuk pengamatan ini adalah 1 %. Sebelum dimasukkan ke dalam tabung fermentasi, larutan ragi harus dipanaskan dahulu pada temperatur tertentu sesuai dengan percobaan yang diinginkan. Setelah larutan ragi dimasukkan ke dalam tabung fermentasi, baru diamati tinggi CO₂ yang terbentuk pada tabung tersebut.

C. CARA KERJA

1. Timbang ragi sebanyak 0,2 gram, kemudian buatlah larutan sukrosa sebanyak 2 atau 3 % sesuai petunjuk.

2. Pada tabung reaksi, campurkan ragi tersebut dengan larutan sukrosa sampai benar-benar tercampur sebanyak 20 ml atau sesuai petunjuk dari dosen, kemudian tutup dengan kertas saring.

3. Panaskan pada air dengan temperatur 40^o C, 65^o C, dan suhu kamar dengan waktu 15 menit atau 30 menit sesuai petunjuk.

4. Masukkan larutan sukrosa tersebut ke dalam tabung Kuhne sampai penuh dan usahakan tidak terbentuk gelembung udara agar pada saat pengamatan tidak terkecoh dengan gelembung udara hasil respirasi anaerob. Kemudian biarkan beberapa saat sampai kolom udara (CO₂) terbentuk dan mencapai skala teratas.

5. Hitunglah laju pembentukan CO₂ setiap 5 menit dalam satuan ml/menit dimana 1 strip adalah 0,2 ml.

6. Buatlah tabel hasil pengamatan

D. HASIL PENGAMATAN

Kel	[Sukrosa]	[Ragi]	Suhu (0C)	waktu	Perubahan CO2					Kecepatan rata-rata (ml/mnit)
					5’I	5’II	5’III	5’IV	5’V
1	3 %	1 %	400C	15’	0,7	1,1	1,4	0,9	0,7	0,192
2	3 %	1 %	Kamar	15’	1,2	0,8	0,4	0,6	0,5	0,14
3	3 %	1 %	650C	15’	0	0	0	0	0	0
4	3 %	1 %	400C	30’	0,8	0,9	1,3	1,1	0,8	0,196
5	2 %	1 %	400C	15’	0,8	1	1	1	1,2	0,2
6	3 %	2 %	400C	15’	2	2,2	1,6	1,2	0,6	0,304

E. PEMBAHASAN

Pernafasan anaerob seringkali disebut juga sebagai fermentasi, meskipun tidak semua fermentasi itu anaerob. Respirasi anaerob berarti respirasi dengan kadar oksigen yang kurang atau tidak dan dihasilkan senyawa selain karbodioksida seperti alkohol, asetildehida atau asam asetat dengan sedikit energi. Respirasi anaerob bertujuan untuk memperoleh energi tanpa menggunakan oksigen. Pada praktikum kali ini, substrat yang digunakan adalah larutan sukrosa. Digunakan sel-sel ragi yang merupakan contoh mikroorganisme yang mendapatkan energi yang dibutuhkannya dengan respirasi anaerob. Ragi memiliki enzim fermentasi yang menghasilkan CO₂ dan etanol. Adapun persamaaannya biasa dituliskan sebagai berikut :

Ragi

C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 21 kal.

Adapun indikator terjadinya proses respirasi anaerob pada praktikum kali ini adalah terbentuknya gelembung-gelembung udara yaitu CO₂ dan perubahan tinggi CO₂ yang terbentuk pada tabung fermentasi. Dapat dikatakan, tabung fermentasi dapat mengukur jumlah CO₂ secara tidak langsung.

Pada kelompok 3, tidak terjadi proses respirasi anaerob. Hal ini bisa dilihat dari hasil perubahan CO₂ dari 5 menit pertama sampai 5 menit kelima, yaitu nol(0). Ragi yang digunakan dipanaskan pada suhu 65⁰C selama 15 menit yang membuat ragi terdenaturasi sehingga rusak. Hal inilah yang menyebabkan, substrat tidak terurai dan hasil tampak yaitu CO₂ pun tidak didapatkan.

Kecepatan rata-rata (ml/menit) respirasi anaerob paling tinggi terdapat pada kelompok 6 yaitu 0,304 ml/menit. Hal ini bisa dilihat dari konsentrasi ragi yaitu 2 % yang paling tinggi di bandingkan dengan kelompok lain. Selain itu, konsentrasi subtrat sukrosa 3% (paling tinggi dari kelompok lain) juga berpengaruh. Semakin tinggi konsentrasi substrat maka sukrosa yang akan direspirasi pun semakin tinggi yang menghasilkan CO₂ yang banyak pula. Jumlah ragi yang digunakan juga sangat mempengaruhi jumlah CO₂ dan etanol yang dihasilkan.

Sedangkan, laju respirasi terendah terjadi pada kelompok 2 yaitu 0,14 ml/menit. Konsentrasi sukrosa yang digunakan adalah 3% dan ragi 1%. Pembeda dari perlakuan kelompok yang lain adalah pemanasan ragi dilakukan pada suhu kamar selama 15 menit. Pada pemanasan suhu kamar, aktivitas kerja enzim fermentasi tidak bekerja secara optimal sehingga hasilnya pun tidak maksimal.

Berdasarkan hasil pengamatan dan data kelas, aktivitas enzim fermentasi pada ragi dapat bekerja optimal pada suhu 38-40⁰C. Laju respirasi anaerob paling efektif pada durasi pemanasan 40⁰C selama 15 menit dengan konsentrasi sukrosa 3% dan konsentrasi ragi 2%.

F. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengamatan dan referensi yang ada, dapat disimpulkan bahwa :

1. Laju respirasi anaerob ragi melalui pembentukan CO₂ dipengaruhi ol;eh temperatur, durasi pemanasan, konsentrasi ragi dan konsentrasi substrat (sukrosa).

2. Temperatur pemanasan paling optimal terjadi pada suhu 40⁰C.

3. Durasi pemanasan ragi paling efektif pada waktu 15 menit.

4. Konsentrasi ragi dan sukrosa berturut turut yang menghasilkan laju respirasi paling maksimal adalah 2% dan 3%.

G. JAWABAN PERTANYAAN

1. Pada temperatur berapa laju respirasi tertinggi dan pada temperatur berapa laju respirasi terendah?

Jawab : Laju respirasi tertinggi pada temperatur 40^o C dan laju respirasi terendah pada temperatur suhu kamar.

2. Berapa lama pemanasan yang paling optimum untuk respirasi?

Jawab : Lama pemanasan yang paling optimum untuk respirasi yaitu selama 15 menit.

3. Pada konsentrasi ragi berapa yang menghasilkan laju respirasi tertinggi?

Jawab : Konsentrasi ragi yang menghasilkan laju respirasi tertinggi yaitu 2 %.

4. Pada konsentrasi sukrosa berapa yang menghasilkan laju respirasi tertinggi?

Jawab : Konsentrasi sukrosa yang menghasilkan laju respirasi tertinggi yaitu 3 %.

5. Dari data yang diperoleh, perlakuan manakah yang dapat mempertinggi laju respirasi dan dapat menurunkan laju respirasi?

Jawab : Perlakuan yang mempertinggi laju respirasi :

a. Konsentrasi ragi 2 %

b. Suhu/temperatur pemanasan 40⁰C

c. Konsentrasi substrat (sukrosa) 3%.

d. Waktu pemanasan efektif 15 menit

Sedangkan, perlakuan yang menurunkan laju respirasi adalah perbandingan konsentrasi substrat lebih banyak daripada konsentrasi ragi, dan selain perlakuan untuk mempertinggi laju respirasi di atas.

6. Berapakah nilai laju tertinggi dan terendah respirasi anaerob pada ragi?

Jawab : Nilai laju respirasi tertinggi yaitu sebanyak 0, 304 ml/menit dan nilai laju respirasi terendah yaitu sebanyak 0,14 ml/menit.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. [online] : "http://id.wikipedia.org/wiki/respirasi anaerob". Tgl 25 April 2009.

Tim fisiologi tumbuhan. 2009. Penuntun Praktikum FISIOLOGI TUMBUHAN. Bandung : Jurusan Pendidikan Biologi FPMIPA UPI.

Baligar, V. C. and R. R. Duncan. 1990. Crops as Enhancers of respiration anaerob. Academic Press, Inc. Toronto. 574p.

Chen, Y., J. S. Smagula, W. Litten and S. Dunham. 1998. Respiration anaerob. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 123(4):524-531.