Jurnal : Laporan Kuoesien Respirasi

PENDAHULUA

Latar Belakang

            Kuesien respirasi (KR) merupakan angka perbandingan antara volume CO₂ dan dibebaskan dengan volume O₂ yang di absorbsi secara stimulan oleh jaringan dalam periode tertentu. Pada suhu dan tekanan tertentu. KR dari glukosa adalah 1, lemak 0,7 dan protein adalah lebih besar dari 0,7 dan lebih kecil dari 1    (Miller, 1991).

Pengurangan kecepatan respirasi pada titik kompensasi pengikatan karbondioksida untuk fotosintesis sama dengan kehilangan karena respirasi. Karena itu, suatu pengurangan didalam respirasi akan menurunkan titik kompensasi tetapi respirasi mempunyai suatu tujuan dan suatu pengurangan. Nampaknya adalah untuk mendapatkan pertumbuhan yang dapat menurunkan kemampuan bersaing dari tanaman dalam kaitannya dengan spesies yang pertumbuhannnya lebih cepat. Pengurangan kecil  pada kecepatan respirasi kemudian merupakan respon yang umum terhadap berkurangnya intensitas cahaya, tetapi sebagai suatu respon positif adaptif utama. Hal itu hanya akan terjadi      bagi      tanaman      yang mengetahui      penurunan    yang sangat berat (Fitter dan Hay, 1991)

Sel tumbuhan dan sel hewan menggunakan energi untuk membangun dan memelihara protoplasma, membrane protoplasma, dan dinding sel. Mereka mendapatkan energi ini seperti halnya mesin mobil dari oksidasi (Pembakaran) senyawa kimia. Bila kayu dibakar, pertama-tema kayu harus dibakar hingga suhu 204-280 ºC. Respirasi sangat berbeda dengan pembakaran. Disamping karena kecepatan, respirasi berbeda karena energy yang direspirasikan diubah menjadi energy yang berguna  untuk sel, bukan dilepaskan untuk panas. Didalam respirasi molekul gula biasanya gliukosa diubah menjadi molekul yang lebih sederhana dengan disertai pembebasan energi. Proses ini digambarkan dengan persamaan :           C₆H₁₂O₆+6O₂->6O₂+6H₂O+energy (Tjitrosomo, 1980)

Tanaman jagung menghendaki penyinaran matahari penuh. Di tempat- tempat yang teduh, pertumbuhan tanaman jagung akan merana dan tidak mampu membentuk buah (Najiyati dan Danarti, 1999).

Tanaman kacang hijau termasuk tanaman golongan C3. Artinya, tanaman ini tidak menghendaki radiasi dan suhu yang terlalu tinggi. Fotosintesis tanaman kacang hijau akan mencapai maksimum pada sekitar pukul 10.00. Radiasi yang terlalu terik tidak diinginkan oleh tanaman kacang hijau. Panjang hari yang diperlukan minimum 10 jam/hari (Purwono dan Hartono, 2008).

Kuosien Respirasi adalah Pengukuran CO₂ dan O₂ memungkinkan pengevaluasian sifat proses respirasi. Perbandingan CO₂ terhadap O₂ dinamakan kuosien respirasi (RQ). RQ berguna untuk menentukan apakah proses bersifat aerobik atau anaerobik (Pantastico, 1984).

            Cahaya matahari pada kaitannya merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap respirasi. Bukan hanya itu, matahari juga merupakan faktor yang memiliki fungsi lain dalam pemanfaatan kehidupan. Berbagai ragam pemanfaatan cahaya matahari adalah untuk kehidupan, manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan  dan pada kenyataannya nilai kuosien respirasi berfluktuatif. Adapun faktor-faktor penyebabnya adalah : 1) Suhu. Mempengaruhi penyerapan Oksigen (O₂) dan produksi karbondioksida (CO₂). Nilai KR akan meningkat dengan kenaikan suhu dan akan menurun juga dengan penurunan suhu. 2) Asam Organik yang diserap oleh tanaman, digunakan pula untuk proses sintesis asam organik disamping untuk respirasi. 3) Faktor lain. Dalam hal ini, CO₂ banyak dibentuk pada proses respirasi namun tidak diimbangi dengan tersedianya O₂ dalam jumlah cukup. Keadaan ini terjadi pada tempat anaerob. Tanaman berdaun merah meiliki nilai KR yang lebih rendah dibandingkan dengan yang berdaun hijau (Gabriel, 2001).

Tujuan Percobaan

            Adapun tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui kuosien respirasi pada kecambah jagung (Zea mays L.) dan kecambah kacang hijau (Phaseolus radiatus L.)

Kegunaan Penulisan

            Adapun kegunaan dari  penulisan ini adalah sebagai salah satu syarat untuk dapat mengikuti praktikal tes di Laboratorium Fisiologi tumbuhan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara serta sebagai sumber informasi bagi pihak yang membutuhkan.

 TINJAUAN PUSTAKA

            Respirasi merupakan proses oksidasi bahan organik yang terjadi di dalam sel, berlangsung secara aerobik maupun aneorobik. Dalam repirasi aerobik ini diperlukan CO₂ serta energi, sedangkan dalam proses respirasi secara aerob dimana oksigen tidak atau kurang tersedia dan dihasilkan senyawa lebih CO₂ di ketahui nilai KR untuk karbohidrat = 1 , protein < 1 (0,8 – 0,9) lemak <1 (0,7) asam organik >1 (1,33) (Pandey dan Sinha ,1995).

            Pada dasarnya respirasi memiliki 2 fungsi utama , yang pertama adalah sebuah proses yang menghasilkan produksi senyawa reaktif atau penyusun-penyusun khusus yang penting dalam hal konstituensi pembentukan sel. Yang kedua adalah sebuah proses dimana energi dilepaskan dan dimanfaatkan sedemikian rupa untuk menghasilkan pembentukan struktur sel serta dalam melakukan kerja (Curtis and Clark, 1950).

Proses respirasi diawali oleh  adanya penangkapan O₂ dari lingkungan. Proses-proses transport yang dalam tumbuhan secara keseluruhan berlangsung dengan cara difusi, melalui ruang antar sel, dinding sel, sitoplasma, dan membrane sel. Demikian juga halnya dengan CO₂ yang dihasilkan respirasi akan berdifusi keluar sel dan masuk kedalam ruang antar sel. Kemudian dinding dalam respirasi respirasi tersebut dalam beberapa tahapan diantaranya yaitu dekarboksilase,   oksidasi,   siklus   asam   sitrat,   dan   transportasi   elektron (Najiyanti dan Danarti, 1999).

Pada respirasi, oksigen digunakan dan karbondioksida dibebaskan. Oleh karena didalam cahaya kedua proses itu berlangsung dalam waktu yang sama di dalam sel-sel tumbuhan, maka akan diketahui sejauh mana pula produk tersebut dimanfaatkan. Bukti menunjukkan bahwa karbondioksida yang dibentuk dalam respirasi dapat digunakan dalam proses fotosintesis, sedangkan oksigen yang dibebaskan dalam fotosintesis dapat dimanfaatkan dalam respirasi. Pada intensitas cahaya yang rendah, kedua proses itu tetap seimbang, sehingga baik oksigen maupun karbondioksida tidak ada yang masuk maupun yang keluar dari daun. Intensitas cahaya yang memungkinkan tercapainya keseimbangan dinamakan titik kompensasi (Tjitrosomo, 1980).

Respirasi merupakan reaksi dari 50 atau lebih reaksi komponen. Masing masing dikatalis oleh  komponen berbeda. Respirasi merupakan oksidasi yang berlangsung dalam medium air, dengan pH mendekati netral. Pada saat suhu sedang dan   bertahap     menyebabkan     energi       menjadi     ATP       (Salisbury dan Ross, 1995).

Perbandingan antara respirasi dan fotosintesis dapat dilihat dari beberapa perbedaan. Respirasi terjadi pada seluruh sel yang hidup , bahan baku utama adalah glukosa dan oksigen, berlangsung setiap waktu ( baik siang dan malam), merupakan proses pelepasan/penggunaan energi, menghasilkan karbondioksida dan air. Sedangkan fotosintesis terjadi hanya pada organisme yang memiliki klorofil yang berisi sel-sel, bahan baku utama adalah karbondioksida dan air, berlangsung hanya jika tersedia cahaya matahari, merupakan proses menghasilkan energi, menghasilkan glukosa dan juga oksigen (Brimble, 1960).

Pada kebanyakan tanaman, karbohidrat dengan komposisi utama [CH₂O]_n  secara kuantitatif, substrat yang paling penting dalam metabolisme pernafasan. Kerusakan aerobik yang lengkap akan karbohidrat dapat dirumuskan sebagai kebalikan dan produksi fotosintesis glukosa (Mohr and Schopfer, 1995).

Metabolisme pernafasan dijelaskan terjadi ketika Oksigen tersedia yang disebut dengan aerobik. Ketika Oksigen kurang (tidak tersedia) proses respirasi akan menjadi anaerobik. Dalam proses tersebut, asam piruvat akan dirubah menjadi alkohol atau asam laktat. Respirasianaerob terjadi pada bagian akar adalah ketika akar kehilangan Oksigen karena tanah tergenang air maupun banjir (Poincelot, 1979).

Untuk tujuan yang lebih penting, tingkat respirasi dapat dinilai dan diprediksikan sebagai konsep penggunaan pertumbuhan dan pemeliharaan respirasi. Dalam proses ini (lebih dari proses biokimia) secara perbedaannya dapat mengetahui proporsi dalam fotosintesis yang digunakan untuk memberikan energi dalam hal melakukan sintesis terhadap struktur dan penyusunnya serta proporsi energi yang digunakan dalam memperbaharui protein yang telah mengalami degradasi (Milthorpe and Moorby, 1988).  

Tingkat respirasi yang rendah telah dilaporkan terdapat pada benih yang kering meskipun diartikan sebagai relatif karena benih tersebut memiliki kadar air. Contohnya benih/biji yang sedang dalam penyimpanan keringmempunyai kadar air 10-15%  (Bewley and Black, 1983).

Gas CO₂ langsung bereaksi dengan larutan NaOH sedangkan CH₄ tidak. Dengan berkurangmya konsentrasi CO₂ sebagai akibat reaksi dengan NaOH, maka perbandingan konsentrasi CH₄ dengan CO₂ menjadi lebih besar untuk konsentrasi CH₄. Dalam kondisi alkali atau basa, pembentukan bikarbonat dapat diabaikan karena bikarbonat bereaksi dengan OH^- membentuk CO₃^2- (Bhat, 1999).

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju respirasi terbagi dua, yaitu: 1) Faktor internal . Semakin tinggi tingkat perkembangan organ, semakin banyak jumlah CO₂ yang dihasilkan. Susunan kimiawi jaringan mempengaruhi laju respirasi, pada buah-buahan yang banyak mengandung karbohidrat, maka laju respirasi akan semakin cepat. Produk yang lebih kecil ukurannya mengalami laju respirasi lebih cepat daripada buah yang besar, karena mempunyai permukaan yang lebih luas yang bersentuhan dengan udara sehingga lebih banyak O₂ berdifusi ke dalam jaringan. Pada produk-produk yang memiliki lapisan kulit yang tebal, laju respirasinya rendah, dan pada jaringan muda proses metabolisme akan lebih aktif 2) Faktor eksternal . Umumnya laju respirasi meningkat 2-2,5 kali tiap kenaikan 10°C. Pemberian etilen pada tingkat pra-klimaterik, akan meningkatkan respirasi buah klimaterik. Kandungan oksigen pada ruang penyimpanan perlu diperhatikan karena semakin tinggi kadar oksigen, maka laju respirasi semakin cepat. Konsentrasi CO₂ yang sesuai dapat memperpanjang umur simpan buah-buahan dan sayuran karena terjadi gangguan pada respirasinya           (Pantastico, 1993).

Mutu benih mencakup mutu fisik, fisiologis dan genetis, serta memenuhi persyaratan kesehatan benih. Mutu fisik benih diukur dari kebersihan benih, bentuk, ukuran, dan warna cerah yang homogen serta benih tidak mengalami kerusakan mekanis atau kerusakan karena serangan hama dan penyakit. Mutu fisiologis diukur dari viabilitas benih, kadar air maupun daya simpan benih. Mutu genetik dapat diukur dari tingkat kemurniannya(Mugnisyah dkk., 1994) .

Respirasi merupakan pemecahan bahan-bahan kompleks dalam sel, seperti gula dan asam-asam organik menjadi molekul sederhana seperti karbon dioksida dan air, bersamaan dengan terbentuknya energi dan molekul lain yang dapat digunakan sel untuk reaksi sintesa (Wills dkk., 1981).

Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh ketesediaan substrat. Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebaliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat (Pradana, 2008).

Laju respirasi menunjukan pentunjuk yang baik untuk daya simpan buah setelah dipanen. Intensitas respirasi dianggap sebagai ukuran laju jalannya metabolisme dan oleh karena itu sering dianggap sebagai petunjuk mengenai potensi daya simpan buah. Besar kecilnya respirasi dapat diukur dengan pengukuran perbandingan CO₂ terhadap O₂, dinamakan Kuosien Respirasi(RQ). Laju respirasi yang tinggi biasanya disertai dengan umur yang pendek. Hal ini merupakan petunjuk laju kemunduran mutu dan nilainya sebagai bahan pangan (Phan dan Muchtadi , 1993).

Koefisien respirasi (KR) merupakan perbandingan antara CO₂ yang diproduksi dan O₂ yang dikonsumsi, yang menggambarkan jenis nutrien yang dipakai dan dimanfaatkan pada proses metabolisme untuk menghasilkan energi. Nilai KR untuk metabolisme karbohidrat adalah 1,0; protein 0,8 dan lemak 0,7 (Eckert, 1989).

Respirasi terjadi pada seluruh sel yang hidup, khususnya di Mitokondria. Proses ini bertujuan untuk membangkitkan energi kimia (ATP). ATP dibentuk dari penggabungan ADP + Pi (fosfat anorganik) dengan bantuan pompa H+-ATP-ase, dalam rantai transfer elektron yang terdapat pada membran mitokondria. Peristiwa aliran elektron dan atau proton (H⁺) dalam rantai tranfer elektron pada dasarnya adalah peristiwa Reduksi – Oksidasi (Redoks) (Suyitno, 2006).

Kecambah melakukan pernafasan untuk mendapatkan energi yang dilakukan dengan melibatkan gas oksigen (O₂) sebagai bahan yang diserap atau diperlukan dalam menghasilkan karbondioksida (CO₂), air (H₂O) dan sejumlah energi (Putra, 2010).   

DAFTAR PUSTAKA

Bewley, J.D. and M.Black.1983.Physiology and Biochemistry of Seeds. SpringerVerlag Berlin Heidelberg.New York.

Bhat,V.1999.Mass Transfer with Complex Chemical Reaction in Gas Liquid system. Two step Reversible Reaction with unit stoichiometric and Kynetic Orders.Chemical Enggineering.

Brimble, L.J.F.1960.Intermediate Botany.Mc.Millan and Company Limited.ST Martin’s Press Inc.New York.

Curtis,O.F. and D.G. Clark.1950.An Introduction to plant Physiology.Mc.Graw Hill Book Company Inc.New York.

Eckert,R.,R.David and A.George.1989.Physiology.Mechanisme and Adaptation Third edition.Prentice and Hall.New York.

Fitter,A.H. dan R.K.M. Hay. 1991.Fisiologi Lingkungan Tanaman.Gadjah mada University Press.Yogyakarta.

Gabriel,J.F.2001.Fisika Lingkungan.Hiprokates.Jakarta.

Miller,  E.C.1991.Plant Physiology With Reference to The Green Plant.Tata Mc Grrow.Hill Book Company Inc.New York

Milthorpe,F.L. and J.Moorby.1998. An Introduction crop PhysiologySeed Second Edition. Cambridge University Press. Sydney.

Mohr,H. And P. Schopfer.1995.Plant Physiology. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.Berlin.

Mugnisyah,W.Q.,A.Setiawan,Suwarto,C.Santiwa.1994.Panduan Praktikum dan Penelitian Bidang ilmu dan teknologi Benih. Raja Grafindo Persada.Jakarta.

Njiyati,S. Dan Danarti.1999.Palawija Budidaya dan Analisa Usaha Tani.Penebar swadaya.Jakarta.

Pandey, S.N dan Sinha, B.K.1995. Plant Physiology. Vikas Publishing Pvt Ltd.New delhi.

Pantastico, E.R.B. 1993. Fisiologi Pasca Panen, Penanganan dan Pemanfaatan Buah-Buahan dan Sayur-Sayuran Tropika dan Subtropika. Penerjemah Kamariyani. UGM-Press. Yogyakarta.

Pantastico, E.R.B. 1984. Fisiologi Pasca Panen, Penanganan dan Pemanfaatan Buah-Buahan dan Sayur-Sayuran Tropika dan Subtropika. Penerjemah Kamariyani. UGM-Press. Yogyakarta.

Pradana. 2008. Respirasi. \

Phan, L. dan D.Muchtadi.1993.Fisiologi Tanaman.Gadjah mada University Press.Yogyakarta.

Poincelot,R.P.1979.Horticulture Principles and Practical Aplication. Prentice-Hall.Inc Englewood Cliffs.New Jersey.

Purwono dan R.Hartono.2008.Kacang Hijau.Penebar Swadaya.Jakarta.

Putra,I.2010.Penetapan Kuosien Respirasi jaringan Tumbuhan.Diaksesmemalui 

Salisbury dan C. W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. ITB. Bandung

Suyitno.2006. Respirasi  Pada  Tumbuhan. Diakses 

[23 November 2013]

Tjitrosomo,S.S.1980.Botani Umum.Angkasa.Bandung.

Wills, R.B.H., T.H. Lee, P. Graham, W.B. McGlasson and E.G. Hall. 1981. Post Harvest : an Introduction to The Physiology and Handling of Fruit and Vegetable. New South Wales University-Press. Australia.