Pertumbuhan dan Perkembangan

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan
Kelompok
Perlakuan
Volume CO2
Volume O2
(ml)
(ml)
KR
1
Kacang tanah
21
3,53
5949
2
Kacang tanah
19,25
3,28
5868,90
3
Kacang panjang
49,1
3,53
13909,35
4
Kacang panjang
25
3,53
7082,15
4.2 Pembahasan
Berdasarkan hasil praktikum respirasi pada kacang tanah dan kacang panjang
menunjukkan data sebagaimana yang sudah tercantum pada sub bab hasil, yaitu
kelompok 1 dengan perlakuan kacang tanah menggunakan volume O2 sebanyak 3,53
ml dan melepaskan volume CO2 sebanyak 21 ml, sehingga memiliki KR 5949;
kelompok 2 dengan perlakuan kacang tanah menggunakan volume O2 sebanyak 3,28
ml dan melepaskan volume CO2 sebanyak 19,25 ml, sehingga memiliki KR 5868,90;
kelompok 3 dengan perlakuan kacang panjang menggunakan volume O2 sebanyak
3,53 ml dan melepaskan volume CO2 sebanyak 49,1 ml, sehingga memiliki KR
13909,35 dan kelompok 4 dengan perlakuan kacang panjang menggunakan volume
O2 sebanyak 3,53 ml dan melepaskan volume CO2 sebanyak 25 ml, sehingga
memiliki KR 7082,15. KR yang dihasilkan pada praktikum ini tergolong tinggi,
disebabkan respirasi berlangsung pada suhu ruang, yaitu 25oC – 28oC. Hasil ini sesuai
dengan penelitian “Effect of Temperatur on The Respiration Rate and The
Respiratory Quotient of Some Vegetables” di Cornell University New York, yang
menyatakan laju respirasi akan meningkat pada suhu ruang (24oC) dan diikuti dengan
kenaikan nilai KR. Kenaikan suhu akan mempercepat laju respirasi, namun pada suhu
yang terlalu tinggi diatas 40oC laju respirasi akan mengalami penurunan, sebab terjadi
denaturasi enzim respirasi. Selain itu laju respirasi kan menurun dengan rendahnya
suhu saat proses respirasi dan nilai KR juga menurun. Hal ini juga diperkuat
pernyataan laju respirasi dapat berlangsung cepat apabila terjadi kenaikan suhu
(Afrianto dan Liviawati dalam Puspitaningrum et al, 2012).
Respirasi merupakan proses reaksi oksidasi-reduksi, yaitu senyawa dioksidasi
menjadi CO2, sedangkan O2 yang diserap direduksi membentuk H2O. Respirasi
memiliki empat tahapan, yaitu glikolisis, siklus krebs, dekarboksilasi oksidatif dan
transfer elektron. Glikolisis merupakan tahap pertama pada proses respirasi, pada
glikolisis terjadi pengubahan glukosa menjadi asam piruvat. Umumnya glikolisis
terjadi di sitosol, berikut reaksi proses keseluruhan glikolisis :
Glukosa + 2 NAD+ + 2 ADP 2- + 2 H2PO4-
2 asam piruvat + 2 NADH + 2H+
+ 2 ATP3- + 2 H2O
Glikolisis memiliki beberapa fungsi yang sangat penting dalam proses
respirasi, pertama satu molekul heksosa akan diubah menjadi dua molekul asam
piruvat, dan terjadi oksidasi yang sebagian terjadi pada heksosa; memproduksi ATP,
ATP merupakan energi yang dihasilkan dari proses respirasi dalam pembentukan
ATP pada tahap glikolisis terdapat enzim yang berfungsi dalam memfosforilasi
pembentukan ATP, yaitu ATP-fosfofruktokinase (ATP PFK); tersusunnya bahan
tumbuhan yang terbuat dari molekul yang diambil dari lintasan. Hal terpenting adalah
glikolisis membentuk piruvat yang dapat di oksidasi oleh mitokondria sehingga
menghasilkan banyak ATP.
Proses selanjutnya adalah siklus krebs, disini terjadi pengoksidasian piruvat
yang dihasilkan oleh glikolisis menjadi CO2 dan pembentukan koenzim A (CoA) dari
gabungan sisa 2 karbon asetat dengan senyawa yang mengandung belerang. Koenzim
A dan pelepasan 2 atom H dari asam piruvat serta katalis berupa enzim asam piruvat
dehidrogenase berfungsi untuk membuat asetil CoA. Thiamin (vitamin B1) berbentuk
fosforilasi yang digunakan sebagai gugus prostetik terlibat dalam reaksi
dekarboksilasi piruvat. NAD+ akan menerima atom H yang terlepas sehingga
membentuk NADH.
Produk yang dihasilkan pada siklus krebs adalah NADP, ubikuinol, satu
molekul ATP yang dibentuk ADP dan Pi selama pengubahan suksinat koenzim A
menjadi asam suksinat. Siklus krebs juga melepaskan dua molekul CO2 yang
menyebabkan berkurangnya neto asetat selanjutnya dari asetil CO2. Oksigen tidak
digunakan pada siklus krebs dan tidak menggunakan enzim dehidrogenase, dimana
NADP+ sebagai penerima elektron. Berikut adalah reaksi siklus krebs :
2 piruvat + 8 NAD+ + 2 ubikuinon + 2 ADP2- + H2PO4- + 4 H2C
6 CO2 +
2 ATP 3- + 8 NADH + 8 H+ + 2 ubikuinol (FADH2)
Siklus krebs memiliki tiga fungsi penting, yaitu ATp dihasilkan dari oksidasi
hasil reduksi NAD+ dan ubikuinon menjadi elektrondonor NADH dan ubikuinol, ATP
dalam jumlah sedikit langsung disintesis dan membentuk kerangka karbon sebagai
penyintesis asam amino yang akan diubah menjadi molekul lain.
Sistem pengangkutan elektron dan fosforilasi oksidatif merupakan tahapan
akhir dari respirasi. NADH dan FADH2 yang dihasilkan pada tahap glikolisis dan
siklus krebs akan diubah menjadi ATP melalui oksidasi. NADH dan FADH2 tidak
dapat bereaksi langsung dengan adanya O2 dan H2O, padahal reaksi oksidasi ini
membutuhkan O2 dan mengeluarkan H2O. Jalan satu-satunya dibutuhkan senyawa
pembawa
elektron
sebagai
perantara
sebelum
terbentuknya
H 2O
di
mitokondria.senyawa pembawa elektronini berbaris rapi di membran mitokondria.
Pengangkutan elektronini dimulai dari senyawa yang berpotensial reduksi
negative ke senyawa yang berpotensial reduksi positif. Elektron yang didapatkan
senyawa elektronberasal dari senyawa pembawa didekatnya. Sistem pengangkutan
elektron pada mitokondria ini melibatkan ubikuinon, flavoprotein (protein yang
mengandung riboflavin), Fe-S protein dan sitokhrom (4 tipe b dan 2 tipe c).
flavoprotein berperan sebagai gugus prostetik, sedangkan sitokhrom dan sitokhrom
oksidase berperan sebagai gugus heme.
Sitokhrom dan protein Fe-S bekerja dengan menerima dan mentransfer
elektron satu per satu, namun pentransferan 2 elektron sekaligus dapat dilakukan oleh
ubikuinon dan flavoprotein. Hal ini memacu pembentukan ATP oleh ADP dan Pi
menjadi lebih cepat akibat dari perbedaan pH antara matriks yaitu pH 8,5 dan pH 7.
Fosforilasi oksidatif pun berlangsung, sebab O2 pada mitokondria cenderung untuk di
reduksi, hal ini menjadi faktor prndorong pembentukan ATP.
ATPase merupakan faktor yang mempercepat proses fosforilasi. ATPase
memiliki kepala dan ekor, ATP terbentuk pada bagian kepalanya. Bersama masuknya
ADP, ATP diangkut dengan sistem antiport ke sitosol dengan cara menembus
membrane luar mitokondria. Sintesis ATP membutuhkan fosfat, fosfat ini diangkut
dengan system antiport bersamaan pengankutan keluar molekul OH- keluar
membrane dalam mitokondria.
Flavoprotein yang mengandung FMN mengirim dua elektron dan 2 H+ kepada
protein Fe-S. satu per satu elektron diterima oleh protein Fe-S, namun Fe-S tidak
menerima H+, sehingga 2 H+ dikirim ke membrane dalam dan membrane luar
mitokondria. Setelah Fe-S mengalami reduksi, elektron dikirim ke ubikuinon yang
ditambah dengan 2 H+ dari matriks yang akan membentuk ubikuinol. Kemudian dari
ubikuinol elektron ditransfer ke sitokhrom b dan ubikuinol mengirim 2 H + ke ruang
antar membran. Elektron diterima protein Fe-S yang kemudian akan ditransfer ke
ubikuinon dan dilanjutkan ke sitokhrom C1, disinilah O2 menghasilkan H2O.
Proses respirasi pada tumbuhan tidak terlepas dari berbagai kondisi yang ada
di lingkungan sekitar ataupun pada tumbuhan itu sendiri. Respirasi selalu dipengaruhi
oleh faktor – faktor yang dapat menghambat ataupun yang dapat membantu
mempercepat terjadinya laju respirasi. Umumnya terdapat 4 faktor yang
mempengaruhi respirasi, yaitu ketersediaan substrat, ketersedian oksigen, suhu dan
tipe serta umur tumbuhan.
Ketersediaan substrat akan mempengaruhi terjadinya respirasi di dalam sel.
respirasi. Substrat merupakan senyawa – senyawa yang akan diuraikan dalam proses
Substrat yang umumnya digunakan dalam respirasi adalah glukosa, fruktan dan
cadangan makanan (pati). Namun, apabila kandungan cadangan makanan (pati)
ataupun senyawa yang umum digunakan sebagai substrat kandungannya rendah pada
tumbuhan, maka tumbuhan akan mengoksidasi protein. Tumbuhan yang kekurangan
cadangan makanan maka laju respirasinya melambat. Protein dihidrolisis menjadi
asam aminonya yang kemudian digunakan sebagai substart tepatnya terjadi
perombakan pada tahap glikolisis dan siklus krebs. Penggunaan protein dan lemak
sebagai substrat ini merupakan keadaan cukup parah untuk tanaman dalam kehabisan
cadangan makanan sebagai substrat.
Selain protein juga terdapat asam – asam yang lain yang dirombak pada siklus
krebs, yaitu asam glutamat dan aspartate. Asam – asam ini akan diubah menjadi asam
amino masing masing, asam glutamat diubah menjadi asam α-ketoglutarat dan
oksaloasetat. Alanin pun dioksidasi menjadi asam piruvat. Keadaan seperti ini akan
membuat daun tanaman menjadi kering dan layu, kekeringan daun ini akan terus
terjadi seiring banyaknya protein dan senyawa nitrogen di dalam kloroplas digunakan
sebagai substrat. Namun, dalam proses ini juga terjadi pelepasan ion ammonium yang
kemudian bergabng dengan glutamin dan asparagine (sebagai gugus amida)
keuntungannya adalah tanaman dapat terhindar dari keracunan ammonium.
Ketersediaan oksigen merupakan faktor kedua yang mempengaruhi laju
respirasi. Keretsediaan oksigen yang cukup akan mempercepat laju respirasi tanaman.
Namun, perbedaan spesies ataupun pada organ tanaman yang sama membutuhkan
kadar oksigen yang berbeda untuk melakukan respirasi, sehingga oksigen ini tidak
terlalu berpengaruh pada laju respirasi. Jumlah oksigen yang dibutuhkan tanaman di
mitokondria sangat sedikit hanya berkisar 0,05% dari yang tersedia 21% di udara.
Tingginya afinitas dari sitokhrom oksidase pada oksigen inilah faktor penyebabnya.
Kurangnya kadar oksigen di dalam tanahlah yang paling mempengaruhi laju respirasi,
yaitu memperlambat respirasi. Hal ini disebabkan tanah sebagai media tanam
tanaman tempat akar menyerap oksigen dari dalam tanah dalam keadaan tergenang.
Antara difusi oksigen di udara dan di air memiliki perbedaan, lambatnya difusi
oksigen diudara merupakan faktor penghambatnya.
Suhu merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi proses respirasi. Suhu
akan bekerja dengan baik jika temperaturnya tidak terlalu rendah dan tidak terlalu
tinggi. respirasi pada tumbuhan akan memiliki laju maksimal pada kisaran suhu 5oC
sampai 25oC, dengan menghasilkan Q10 respirasi 2,0 sampai 2,5. Respirasi pada suhu
rendah akan berlangsung lambat, begitu pula dengan suhu yang terlalu tinggi. Hal ini
terjadi karena enzim respirasi mengalami denaturasi (rusak) dan pada suhu rendah
enzim respirasi mengalami non aktivasi. Kenaikan suhu 30oC sampai 35oC, laju
respirasi masih mengalami peningkatan, akan tetapi nilai Q10 mengalami penurunan.
Penurunan Q10 disebabkan terhambatnya laju penetrasi O2 lewat kutikula.
Jenis dan umur tanaman, susunan morfologi tanaman satu dengan yang lain
tentu berbeda. Perbedaan ini akan membedakan berbagai proses metabolisme yang
berlangsung didalamnya. Proses pertumbuhan dan laju respirasi sangatlah berkaitan
hal ini disebabkan pada proses pertumbuhan menggunkaan ATP, NADH dan
NADPH, sehingga ADP, NAD+ dan NADP+ persediaannya kan meningkat. Antara
jamur dan tumbuhan tingkat tinggi memiliki perbedaan laju respirasi. Respirasi yang
terjadi pada jamur dan bakteri memiliki laju yang cepat dibandingankan tumbuhan
tingkat tinggi. Hal ini disebabkan jamur mengandung sedikit senyawa yang dapat
terakumulasi dengan cadangan makanan dan tidak mengandung sel – sel kayu seperti
tumbuhan tingkat tinggi yang tidak digunakan dalam proses metabolik.
Perkecambahan adalah proses tanaman baru tumbuh dan mengalami
peningkatan laju respirasi. Umumnya tumbuhan mengalami peningkatan laju
respirasi pada saat berkecambah dan fase vegetative awal. Setelah kedua fase tersebut
tumbuhan akan mengalami penurunan laju respirasi. Selain itu terdapat tanaman yang
melakukan respirasi dalam tahap pematangan buahnya (apel). Proses ini biasa disebut
klimakterik, pada proses ini juga dibarengi peningkatan laju respirasi yang dirangsang
oleh etilen. Jenis buah yang tidak mengalami klimakterik meliputi, jeruk, anggur,
nanas dan stroberi.