Respirasi Aerob dan Anaerob

Respirasi Aerob dan Anaerob

Tujuan                : Mengetahui proses aerob dan proses anaerob

Dasar Teori        :

                        Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang membutuhkan suasana aerobic sehingga dibutuhkan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energy dalam jumlah besar.Energi ini dihasilkan dan disimpan dalam bentuk energy kimia yang siap digunakan, yaitu ATP.Pelepasan gugus posfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dll.Reaks irespirasi aerob secara sederhana adalah :

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

Proses respirasi Aerob berlangsung dalam 3 tahap yang berurutan, yaitu :

1.      Glikolisis
Pemecahan molekul glukosa (C6) menjadi senyawa asam piruvat (C3)

2.      Siklus Krebs
Reaksi reduksi molekul Asetil CoA menghasilkan asam sitrat dan oksaloasetat

3.      Transporelektron
Reaksi reduksi-oksidasi molekul-molekul NADH₂dan FADH₂menghasilkan H₂O dan sejumlah ATP.

Respirasi An-Aerob

Respirasi anaerob merupakan salah satu proses katabolisme yang tidak menggunakan oksigen bebas sebagaipenerima atom hidrogen( H ) terakhir, tetapi menggunakan senyawa tertentu ( seperti : etanol, asamlaktat ) .
Asam piruvat yang dihasilkanpadatahapanglikolisisdapatdimetabolisasimenjadisenyawa yang berbeda ( ada/tersedianyaoksigenatautidak ) .
Pada kondisi aerobik( tersediaoksigen ) system enzim mitokondria mampu mengkatalisis oksidasi asam piruvat menjadi H2O dan CO2 serta menghasilkan energy dalam bentuk ATP ( Adenosin Tri Phosphat ).
Pada kondisi anaerobik( tidaktersediaoksigen ), suatu sel akan dapat mengubah asam piruvat menjadi CO2 dan etil alcohol serta membebaskan energi ( ATP ). Atau oksidasi asam piruvat dalam sel otot menjadi CO2 dan asam laktat serta membebaskan energi( ATP ).
Bentuk proses reaksi yang terakhir disebut, lazimdinamakanfermentasi. Proses ini juga melibatkan enzim-enzim yang terdapat di dalam sitoplasma sel.
Pada respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh meliputi :

1.      Tahapan glikolisis,dimana 1 molekul glukosa ( C6 ) akandiuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP

2.      Pembentukan alkohol ( fermentasi alkohol), atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat )

3.      Akseptor electron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain seperti : alkohol, asam laktat

4.      Energi ( ATP ) yang dihasilkansekitar 2 ATP

Beberapa proses reaksi yang berlangsung secara aerob( Respirasi Anaerob ) :

·         Fermentasi alkohol : Proses ini terjadi pada beberapa mikroorganisme seperti jamur ( ragi ), dimana tahapan glikolisis sama dengan yang terjadi pada respirasi aerob. Setelah terbentuk asam piruvat( hasil akhir glikolisis ), asam piruvat mengalami dekarboksilasi (:  sebuah molekul CO2 dikeluarkan ) dan dikatalisis oleh enzim alcohol dehidro genase menjadi etanol atau alkohol dan terjadi degradasi molekul NADH menjadi NAD+  serta membebaskan energi/kalor. Proses ini dikatakan sebagai"pemborosan" karena sebagian besar energi yang terkandung dalam molekul glukosa masih tersimpan di dalam alkohol. Itulah sebabnya, alkohol/etanol dapatdigunakan sebagai bahan bakar. Fermentasi alcohol pada mikroorganisme merupakan proses yang berbahaya bila konsentrasi etanolnya tinggi. Secara sederhana, reaksi fermentasi alcohol ditulis :

                                    2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal
                                    asam piruvat                           etanol/alkohol

·         Fermentasi asam laktat : Pada selhewan ( jugamanusia ) terutamapadasel-selotot yang bekerjakeras , energi yang tersedia tidaklah seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energy karena kadar O2 yang tersedia tidak mencukupi untuk kegiatan respirasi aerob ( reaksi yang membutuhkan oksigen ). Proses fermentasi asam laktat dimulai dari lintasan glikolisis  yang menghasilkan asam piruvat. Karena tidak tersedianya oksigen maka asam piruvat akan mengalami degradasi molekul ( secara anaerob ) dan dikatalisis oleh enzim asam laktat dehidrogenase dan direduksi oleh NADH untuk menghasilkan energy dan asam laktat. Secara sederhana reaksi fermentasi asam laktat ditulis sebagai berikut.

                                    2CH3COCOOH ----------> 2CH3CHOHCOOH   + 47  kkal       

                                    asampiruvat                           asamlaktat

Alat dan Bahan  :

·         Fernipan

·         Kecambah

·         Larutan gula jawa

·         Penggaris

·         Malem ( plastisin)

·         Tabung reaksi

·         Pp

·         Air kapur

·         Eosin

·         KOH

Cara kerja :

                                    A.Respirasi Aerob

1.      Membungkus 2 butir KOH dengan kapas, kemudian memasukannya ke dalam tabung respirometer

2.      Menimbang kecambah  5 gram dan memasukkannya kedalam tabung respirometer yang sudah diberi KOH dan kapas

3.      Menutup tabung menggunakan tangan dan plastisin selama dua menit

4.      Memasukkan larutan eosin dengan pipet tetes melalui lubang ujung tabung respirometer dan mengamati pergerakannya tiap satu menit sampai menit kelima

5.      Mengukur pergerakannya dengan menggunakan penggaris

6.      Mengulangi langkah 1 -5, tetapi dengan kecambah dengan berat 10 gram

                                    B.Respirasi Anaerob

1.      Mengisi tabung A dengan larutan gula jawa 150 ml

2.      Mengamati warna larutan gula jawa , mencium baunya dan mengukur suhunya.

3.      Mengisi tabung B dengan air kapur (Ca(OH)₂) yang diberi PP (penoftalin) sehingga warnanya berubah jadi pink

4.      Mengamati warna air kapur yang sudah diberi PP

5.      Mereaksikan tabung  A dan tabung B dengan menggunakan pipa plastik , pada tabung A selang tidak sampai ke dalam larutan (hanya diatas ), kemudian ditutup dengan plastisin . sedangkan , pada tabung B , selangnya dimasukkan sampai ke bawah (menyentuh air kapur yang diberi PP). Lalu mereaksikannya selama  10 menit

6.      Setelah tabung A dan tabung B bereaksi selama 10 menit,kemudian mengamati warnanya , mengukur suhu dan mencium bau pada tabung A, serta mengamati warna pada tabung B

7.      Mengulangi langkah yang sama dengan menggunakan larutan gula jawa yang telah diberi fermipan secukupnya

Data Pengamatan :

1.      Respirasi Aerob

No	Berat Kecambah		Pengamatan
		1	2	3		4	5
1.	5 gram	1	1,5	1,7		2	2,7
2.	10 gram	3	4	6,5		9	11,5

2.      Respirasi Anaerob

Percobaan	Sebelum Percobaan	Setelah Percobaan
I Tabung A (gula) Tabung B (air kapur) Suhu Bau	Coklat Pink A.27°C B.28°C A. Bau Gula B. Tidak Berbau	Coklat Pink A.27°C B.28°C Seperti Gula
II Tabung A (gula) Tabung B (air kapur) Suhu Bau	Coklat Cappucino Pink A.29°C B.28°C Seperti susu menyengat	Coklat Cappucino Coklat Cappucino A.31°C B.28°C Menyengat seperti tape

Pembahasan  :                         Pada percobaan respirasi aerob pada tumbuhan kami mengukur kecepatan respirasi dengan menggunakan indicator eosin kemudian mengamati kedudukan eosin pada tabung respirometerdi beri waktu dengan satuan menit.Larutan eosin bergerak disebabkan oleh aktivitas kecambah dan KOH.Karena KOH menyerap H₂O hasil respirasi dan sifatnya hidrofil.

Dari data pengamatan dapat dijelaskan bahwa, pada percobaan respirasi aerob dimana pada percobaan pertama kami memasukkan 5 gram kecambah ke dalam tabung respirometer . kami memperoleh hasil sebagai berikut :

1.    Pada menit pertama diperoleh hasil 1 cm

2.    Pada menit kedua diperoleh hasil 1,5 cm

3.    Pada menit ketiga diperoleh hasil 1,7 cm

4.    Pada menit keempat diperoleh hasil 2 cm

5.    Pada menit kelima diperoleh hasil 2,7 cm

Sedangkan, pada percobaan kedua dengan cara yang sama, tetapi jumlah kecambahnya 10 gram , perjalanan tiap menitnya diperoleh hasil yaitu :

1.    Pada menit pertama panjangnya 3 cm

2.    Pada menit kedua panjangnya 4 cm

3.    Pada menit ketiga panjangnya 6,5 cm

4.    Pada menit keempat panjngnya 9 cm

5.    Pada menit keempat panjangnya 11,5 cm

Pada percobaan kami, perjalanan selama lima menit diperoleh hasil bahwa, pada percobaan pertama yang menggunakan 5 gram kecambah , larutan eosin bergerak sangat lambat . laju respirasinya  1,78 cm per menit . sedang pada percobaan kedua yang mengunaka 10 gram kecambah, larutan eosin bergerak lebih cepat daripada percobaan pertama . laju respirasinya   6,8 cm per menit . 5 kali lipat lebih cepat dari percobaan pertama . hal ini membuktikan bahwa semakin banyak kecambah dalam tabung yang berarti semakin banyak udara yang dibutuhkan untuk respirasi maka semakin cepat laju respirasinya, dan eosin juga akan lebih cepat bergerak ke arah tabung

Pada percobaan respirasi anaerob terdapat dua percobaan. Pada percobaan pertama diperoleh hasil, bahwa tabung A yang berisi 150 ml larutan gula jawa pada awalnya berwarna coklat , suhunya diukur mencapai 27⁰C, dan dicium baunya menyengat khas bau gula jawa, sedangkan pada tabung B yang berisi air kapur (Ca(OH)₂) dicampur dengan PP (penoftalin) warnanya pink Tetapi, setelah tabung A dan Tabung B direaksikan dengan menggunakan pipa plastik  dimana pada selang tabung A tidak sampai menyentuh larutan / hanya diatas dan penutup tabung A diberi plastisin, sedangkan selang tabung B sampai menyentuh larutan. Setelah kami mengamati reaksi tersebut selama sepuluh menit tidak ada perubahan yang menandakan adanya respirasi anaerob .

Pada percobaan kedua dengan cara yang sama, tetapi sebelumnya larutan gula jawa dicampur dengan fermipan, warnanya menjadi coklat cappucino, suhunya 29⁰C, dan baunya seperti susu menyengat. Setelah itu ditutup dan dikocok, baru diberi plastisin.Sedangkan pada tabung B warnanya pink . Setelah tabung A ditutup dengan plastisin, tabung A dan tabung B direaksikan dengan mengunakan pipa plastik. Kemudian kami menunggu reaksi tersebut sampai waktu percobaan selesai, ternyata dalam pipa plastik terjadi fermentasi, menghasilkan C₅H₂ + CO₂ Energi. Hal itu di buktikan dengan adanya busa putih pada larutan gula jawa yang sudah tercampur fermipan.dan muncul gelembung yang bergerak naik dari larutan gula menuju ke air kapur. Semakin lama, gelembungnya semakin cepat dan gelembungnya semakin banyak. Pada air kapur ada sedikit gelembung dan ada sedikit endapan dibawah.

Setelah reaksi fermentasi diperoleh data bahwa, tabung A warnanya tetap coklat cappucino, setelah diukur suhunya menjadi 31⁰C, bau gula jawanya menjadi seperti bau tape, dan warna larutan kapur berubah menjadi coklat cappucino.

Reaksi yang terjadi :

C₆H₁₂O₆ (glukosa) à 2 CH₃CH₂OH (etanol) + 2 CO₂ + 2 ATP

Kesimpulan                      :   Pada percobaan kali ini dapat disimpulkan bahwa :

1.      Respirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang membutuhkan suasana aerobic sehingga dibutuhkan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energy dalam jumlah besar.

2.      Respirasi anaerob merupakan salah satu proses katabolisme yang tidak menggunakan oksigen bebas sebagaipenerima atom hidrogen( H ) terakhir, tetapi menggunakan senyawa tertentu.

3.      Semakin banyak kecambah yang digunakan maka semakin besar pula kecepatan respirasi aerobnya.

4.      Pada percobaan respirasi anaerob menghasilkan alkhohol karena bau dari tabung A dan tabung B berubah menjadi bau tape yang sangat menyengat.

Pertanyaan dan jawaban :

A.      Respirasi Aerob

1.         Apa fungsi KOH? Bagaimana reaksinya ?

Jawab : fungsi  KOH adalah menyerap H₂O dan CO₂ hasil respirasi, karena KOH bersifat hidrofil (hydrofilic) . reaksinya adalah :

2KOH + CO₂ à K₂CO₃ + H₂O

2.         Apa tujuan ujung tabung ditutup sebelum dimasukkan eosin?

Jawab : agar gas CO₂ hasil respirasi tidak keluar dari tabung sehingga dapat diserap oleh KOH

3.         Faktor apa yang mempengaruhi kedudukan eosin?

Jawab : banyak sedikitnya jumlah kecambah .

4.         Bagaimana hubungan berat dengan kecepatan jalannya eosin?

Jawab : Semakin banyak jumlah kecambah semakin cepat laju pergerakan eosinnya, dan semakin sedikit jumlah kecambah semakin lambat laju pergerakan eosinnya .

5.         Tuliskan reaksi respirasi aerob?

Jawab : C₆H₁₂O_{6  +}  6O₂  → 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP

6.         Tentukan Variabel bebas, control, dan terikatnya!

Jawab :

a.         Variabel bebas       : jumlah kecambah, eosin, KOH

b.         Variabel kontrol : laju eosin

c.         Variabel terikat : kecambah

B.     Respirasi Anaerob

1.         Apa fungsi air kapur pada tabung B?

Jawab : sebagai indicator respirasi , karena sifat air kapur yang sensitive terhadap gas karbondioksida (CO₂)

2.         Air kapur + Penoftalin berwarna apa? Mengapa?

Jawab : merah muda , karena air kapur bersifat basa

3.         Apakah pada percobaan satu ada perubahan? Mengapa?

Jawab : Ada perubahan pada warna kedua tabung dan baunya, dari sebelum percobaan sampai sesudah percobaan. Hal itu disebabkan karena terjadinya respirasi anaerob (fermentasi) pada tabung A

4.         Apakah peranan ragi dalam percobaan?

Jawab : Digunakan sebagai zat pemfermentasi.

5.         Dalam tabung A percobaan ke 2

a.         Terjadi proses apa?

b.        Gas apa yang keluar? Bagaimana cara mengujinya?

c.         Tulislah reaksi pada proses tersebut!

d.        Apakah energi dibebaskan? Apa buktinya?

Jawab :

a.         Respirasi anaerob (fermentasi)

b.         CO₂ . cara mengujinya adalah dengan meletakkan larutan kapur pada pipa kedua . gas CO₂ yang terbentuk saat respirasi, akan mengalir dari tabung A ke tabung B dan mengeruhkan air kapur.

c.         Reaksinya : C₆H₁₂O₆  → 2C₂H₅OH + CO₂ + 2 ATP

d.         Iya . suhu larutan naik dari 28^o C menjadi 31^o C setelah proses berlangsung .

6.         Tentukan Variabel bebas, kontrol, dan terikat!

Jawab :

a.         Variabel bebas : larutan gula, air kapur, fermipan, fenoptalin.

b.         Variabel kontrol : pemberian ragi

c.         Variabel terikat : larutan gula jawa, air kapur + Fenoptalin