BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pernapasan atau respirasi merupakan proses pengambilan Oksigen dari

luar tubuh dan pengeluaran zat hasil metabolism yang berupa CO2 dan uap air.

Berdasarkan tempat terjadinya pertukaran gas O2 dan CO2, pernapasan dapat

dibedakan menjadi dua, yaitu:

pernapasan luar/respirasi eksternal, yaitu pertukaran O2 dengan CO2 yang

berlangsung di kapiler darah pada alveoulus

pernapasan dalam/respirasi internal, yaitu pertukaran gas O2 dengan CO2

yang terjadi antara pembuluh darah dan sel-sel tubuh (Anonim,2012)

Menurut Susilo dan Sastrodihardjo (1991), ada dua metode yang dapat

digunakan untuk menghitung konsumsi oksigen pada ikan. Metode pertama

adalah metode O’Hara dalam kondisi air mengalir. Prinsip kerjanya adalah air

dari reservasi masuk melalui tabung berisi ikan ke tabung pembuangan dan

dikembalikan lagi ke reservoir oleh pompa air. Kecepatan air dijaga secara

konstan selama sirkulasi air berjalan, tabung berisi ikan dan tabung air

buangan diisi air penuh dan bebas dari gelembung udara untuk menjaga agar

tidak terjadi perubahan suhu selama pengamatan maka tabung berisi akan

ditempatkan dalam bejana yang lebih besar dan berisi air. Kadar oksigen

dalam tabung reservoir dan tabung air buangan diukur secara terpisah

menggunakan dua DO meter yang terpisah. Bila kecepatan air diketahui, maka

perbedaan kadar oksigen dalam tabung reservoir dan tabung air buangan

adalah konsumsi oksigen ikan uji dalam tabung uji. Metode kedua adalah

metode Winkler. Peralatan yang digunakan pada metode Winkler mirip

dengan metode O’Hara hanya saja ada beberapa modifikasi. Perbedaan

metode terletak pada metode Winkler yang mengunakan hasil titrasi pada

perhitungan konsumsi oksigen, sementara metode O’Hara menggunakan DO

meter untuk pengukuran oksigen terlarutnya.

1.2 Tujuan

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah:

1. Menentukan laju konsumsi oksigen pada mencit dengan

menggunakan respirometer ( Mus muculus)

2. Menentukan laju konsumsi oksigen pada ikan komet dengan

menggunakan metode Winkler ( Carassius auratos)

3. Menentukan cara kerja inhalasi

1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Respirasi

Respirasi dibagi 2 macam, respirasi dan . Eksternal respirasi adalah

seluruh proses yang berhubungan dengan pertukaran oksigen dan

karbondioksida antara cairan tubuh dengan lingkungan sekitar. Sedangkan

internal respirasi adalah pertukaran oksigen dengan karbondioksida di dalam

sel. (Martini,2012)

2.2 Mekanisme respirasi hewan terestrial dan hewan akuatik

Menurut Campbell (2012), hampir semua hewan akuatik memiliki insang.

Insang merupakan sambungan dari permukaan tubuh yang berspesialisasi

sebagai tempat pertukaran gas. Gas berdifusi melewati permukaan insang

antara air dan darah. Untuk mengefisiensikan pertukaran gas antara pembukuh

darah dan air, terdapat mekanisme yang disebut dengan countercurrent, yaitu

pembuluh darah mengalirkan darah berlawanan arah dengan arah aliran air.

Sementara pada hewan terestrial, tempat respirasi berada di dalam tubuh.

Udara masuk melewati celah sempit untuk menuju tempat pertukaran gas. Hal

ini dilakukan untuk menjaga kelembaban tempat respirasi berlangsung.

Serangga menggunakan sistem trakea. Cabang paling kecil pada sistem trakea

melakukan pertukaran gas dengan sel tubuh secara langsung. Pertukaran gas

dalam serangga juga tidak melibatkan sistem sirkulasi. Kebanyakan hewan

terestrial vertebrata memiliki paru-paru sebagai sistem respirasinya.

Permukaan paru-paru yang lebih dalam terbagi-bagi sehingga memiliki

permukaan untuk tempat pertukaran gas yang lebih luas. Pertukaran gas yang

berada diantara paru-paru dan sel tubuh melibatkan sistem sirkulasi pada

prosesnya

2

2.3 Faktor-faktor yang memengaruhi laju respirasi

Pada umumnya setiap menit manusia mampu bernapas antara 15 – 18 kali. Cepat atau lambatnya manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor,  antara lain:

Umur, pada umumnya, laju pernafasan akan menurun seiring dengan bertambahnya usia. Hal ini disebabkan karena menurunnya metabilisme tubuh.

Jenis kelamin, umumnya laki-laki lebih banyak gerak dan metabolism yang lebh besar daripada wanita, sehingga lebih banyak memerlukan energi

Suhu tubuh, makin tinggi suhu tubuh semakin cepat frekuensi pernapasannya. Suhu juga mempengaruhi kadar oksigen yang terdapat pada udara.

Kegiatan, karena orang yang giat melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak energy. Aktivitas juga memengaruhi metabolism tubuh

(Anonim, 2012)

2.4 Metode winkler

Sekarang sudah ditemukan metode untuk menghitung laju respirasi yang

lebih efektif dibandingkan metode Winkler. Dengan berdasarkan oxygen

luminescence quenching in sensor spots ditemukan bahwa pengukuran kadar

oksigen bisa lebih akurat dan lebih cepat dibandingkan metode Winkler.

(Warkentin et al, 2007).

Prinsip dari pengukuran laju respirasi oleh metode Winkler adalah sebagai berikut : MnSO4 bereaksi dengan OH- membentuk endapan Mn(OH)2 dalam larutan basa kuat. Karena Mn(OH)2 tidak stabil maka oleh O2 dioksidasi menjadi Mn(OH)3. Reaksi oksidasi ini bersifat kuantitatif yang berarti jumlah Mn(OH)3 yang terbentuk ekivalen dengan O2 yang terdapat dalam larutan contoh. Setelah terbentuk. H2SO4 yang berguna untuk melarutkan Mn(OH)3

dan menghasilkan ion Mn2+. Ion ini bersifat oksidator kuat sehingga mengoksidasi ion I- menjadi I2. I2 berikutnya dititrasi dengan Na2S2O3.. I2

adalah indikator dari amillum maka ion I2 akan berikatan dengan amillum. Tetapi ikatan antara I2 dengan amillum tidak kuat sehingga I2 akan lepas dan berikatan dengan S2O3

2-. Titrasi dihentikan ketika warna biru tepat menghilang menjadi tidak berwarna. Banyaknya O2 yang ekivalen dengan banyaknya I2

yang dilepaskan. Sedangkan, banyaknya I2 yang dilepaskan ekivalen dengan

3

Na2S2O3 yang dipakai. Oleh karena itu, kadar oksigen dapat diukur dari banyaknya larutan thiosulfat yang digunakan. (Hutagalung, 1985)

2.5 Respirometer

Pengukuran laju metabolisme dengan berdasarkan konsumsi oksigen

adalah cara yang berguna untuk mengukur energi yang diperlukan untuk hidup

dari suatu binatang. Oleh karena itu untuk mengukur laju metabolisme banyak

diciptakan alat untuk mengukur laju metabolisme. Akan tetapi, alat-alat

tersebut memiliki kendala yaitu terlalu spesifik dan terlalu mahal. Oleh karena

itu diciptakan respirometer, selain murah juga bisa untuk mengukur respirasi

dalam waktu yang lama maupun sebentar secara bersamaan. Prinsip kerja dari

respirometer ini adalah tekanan udara yang konstan dan bahan kimia yang bisa

menukar CO2 menjadi O2 didalam ruang bahan kimianya. Akan tetapi

respirometer ini diciptakan untuk mengukur laju respirasi dari mamalia

bertubuh kecil (contoh : mencit). (Dimitrov , 2005)

Pendedahan zat melalui jalur inhalasi

Pendedahan melalui jaur inhalasi selalu memakai zat-zat yang mudah

menguap agar zat dapat dengan cepat masuk ke tubuh. Inhalasi mudah dilakukan

dan juga dapat dimonitor sehingga lebih disukai untuk anastesi. Tidak seperti

intravena, konsentrasi inhalasi pada jaringan dapat dinilai dengan melihat nilai

konsentrasi tidal akhir zat tersebut. Kekurangan dari pendedahan memelalui jalur

inhalasi adalah sempitnya dosis yang dapat diberikan karena jika dosisnya

berlebihan maka dapat menyebabkan kematian. Hal ini dapat dicegah dengan

memantau kondisi jaringan dan mentitrasi kondisi klinis pasien. Faktor-faktor

yang menentukan konsentrasi zat inhalasi yang diinduksi adalah : (1) Konsentrasi

inspirasi; (2) Ventilator alveolar; (3) Koefisien darah / gas; (4) Curah jantung atau

aliran darah paru; (5) Hubungan ventilasi-perfusi. Keuntungan inhalasi adalah

metode inhalasi cepat dalam memunculkan efek dari zat karena zat langsung

4

masuk ke sistem pernafasan. Yang berikutnya adalah zat yang masuk dalam

bentuk/fase gas. Sehingga, tidak ada perbedaan yang signifikan dari sifat ideal gas

dan juga zat-zat ini tidak terionisasi dan memiliki berat molekul yang rendah.

Dengan sifat-sifat tersebut, zat yag akan diinhalasi akan bedifusi ke dalam darah

dengan cepat. Jika dilakukan pada manusia, inhalasi dapat dilakukan melalui jalur

khusus yaitu paru-paru. Oleh karena itu, aplikas inhalasi biasanya digunakan pada

bidang kedokteran dan farmakologi. (Barash, 2001)

5

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

Berikut ini adalah table alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini

Tabel 3.1 Alat dan Bahan

Alat Bahan

Stopwatch Mencit

Kapas Larutan KOH 20%

Respirometer Laruta eosin

Pipet tetes Vaseline

Syringe Ikan komet

Labu Erlenmeyer 2L Larutan thiosulfat (Na2S2O3)

Labu Erlenmeyer 250mL Larutan H2SO4

Botol Winkler 250mL Larutan KOH-KI

Gelas Ukur 100mL Larutan MnSO4

Sumbat Karet Larutan Amilum1%

Selang Plastik

Penjepit

Buret

Statif

Klemp

6

3.2 Cara Kerja

3.2.1 Respirometer

Kapas dimasukkan ke dalam tabung respirometer dan ditetesi Larutan

KOH hingga jenuh. Mencit yang telah ditimbang dimasukkan dan pipa

berskala dipasang. Celah ditutup pada penutup tabung respirometer dengan

vaseline. Eosin dimasukkan secukupnya pada syringe pada ujung pipa

berskala. Laju respirasi dihitung untuk konsumsi oksigen sebanyak 1mL.

Pengamatan dilakukan duplo.

3.2.2 Metode Winkler

Labu Erlenmeyer 2L disusun dengan dua selang. Salah satu selang

dihubungkan dengan keran air supaya menjadi saluran masuk, sedangkan yang

satu lagi sebagai saluran keluarnya air. Erlenmeyer 2L diisi dengan air

secukupnya, lalu dimasukkan ikan yang sudah ditimbang sebelumnya ke dalam

Erlenmeyer tersebut. Botol ditutup lalu dialirkan air. Apabila terdapat gelembung,

air terus dialirkan hingga gelembung menghilang. Ikan didiamkan beberapa saat

untuk penyesuaian diri di dalam botol percobaan dan air dibiarkan tetap mengalir.

Saat pengamatan, air yang keluar dari saluran keluar ditampung dengan

Erlenmeyer 250mL. Penampungan air dilakukan dengan cara air dimasukkan

perlahan ke mulut botol supaya percikan air dan gelembung udara dapat dihindari.

Botol Winkler ditutup dan kedua selang dijepit dengan penjepit.

Selanjutnya, dilakukan proses titrasi. Botol Winkler dibuka, lalu

ditambahkan 1mL larutan MnSO4 dengan pipet tetes. Setelah itu, larutan KOH-KI

ditambahkan dengan cara yang sama. Botol ditutup dan pembentukan gelembung

dihindari. Kemudian, botol dibolak-balik perlahan selama kurang lebih 5 menit

hingga O2 terikat sempurna. Botol didiamkan selama 20 menit hingga terbentuk

endapan di dasar botol. Setelah 20 menit dan terbentuk endapan, botol dibuka dan

buang 2mL larutan dengan pipet. Selanjutnya ditambahkan 1mL H2SO4 pekat

dengan pipet ukur. Botol ditutup dan dibolak-balik lagi hingga berwarna kuning

kecoklatan dan seluruh endapan larut. 100 mL larutan dari botol Winkler

7

dipindahkan kedalam Erlenmeyer 250 mL dengan gelas ukur. Larutan lalu

dititrasi dengan natrium thiosulfat (Na2S2O3) hingga berwarna kuning muda.

Larutan Amilum 1% ditambhakan hingga berubah warna menjadi biru tua. Titrasi

dilanjutkan dengan natrium thiosulfat hingga warna biru tua tepat menghilang.

Pengulangan perhitungan kadar oksigen dilakukan setelah ikan didiamkan selama

satu jam di dalam Erlenmeyer.

3.2.3 Inhalasi

Zat yang akan digunakan untuk mendedah mencit disimpan dalam suatu

wadah. Zat yang digunakan adalah zat yang mudah menguap sehingga bisa

dengan cepat didedahkan pada hewan percobaan. Mencit dimasukkan ke dalam

wadah tertutup bersama bahan tersebut. Wadah tersebut haruslah kedap udara

supaya tidak ada udara keluar/masuk ke wadah tersebut. Mencit diamati hingga

terjadi ada perubahan pada tubuh mencit. (Barash, 2001)

8

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

4.1.1 Penghitungan Laju Konsumsi Oksigen Ikan Komet (Carassius

auratus)

Berikut ini adalah tabel hasil percobaan pengukuran laju konsumsi

oksigen pada ikan komet

Tabel 4.1 Tabel Pengamatan laju konsumi oksigen Carasius auratus

Ikan

(kelompok

)

Jenis Air Massa Ikan

(gr)

V0 thoisulfat

rata-rata

(mL)

V1 thiosulfat

rata-rata

(mL)

V0 - V1

(mL)

Waktu (s)

Ikan 1

(1&2)

Air keran 6 2,375 1,75 0,625 1 jam

Ikan 2

(11&12)

Air sabun 9,3 1,775 1,325 0,450 0,2 jam

Ikan 3

(5&6)

Air keran 9,8 3,2 1,2 2 1 jam

laju KonsumsiOksigen=14

×Volume thiosulfat

waktu× massaikan

Laju konsumsi Oksigen ikan 1 = 14

×Volume thiosulfat

waktu× massa ikan

= 14

×Volume thiosulfat

waktu× massa ikan

= 14

×0,625 mL

1 jam ×6 gram = 0,026 mLg-1jam-1

9

Laju konsumsi Oksigen ikan 2 = 14

×0,450 mL

0,2 jam ×9,3 gram = 0,060 mLg-

1jam-1

Laju konsumsi Oksigen ikan 3 = 14

×2 mL

1 jam ×9,8 gram = 0,051 mLg-1jam-1

Laju KonsumsiOksigenikan (air keran ) rata−rata

¿laju ( ikan 1 )+ laju(ikan3)

2

= 0,026+0,0 51¿ ¿2 = 0,0385 mLg-1jam-1

4.1.2 Penghitungan Laju Konsumsi Oksigen Mencit (Mus musculus)

Berikut ini adalah tabel hasil percobaan pengukuran laju konsumsi

oksigen pada ikan mencit

Tabel 4.2 Tabel Pengamatan laju konsumsi mencit (Mus musculus)

Massa Mencit (gr) Volume O2 (mL) Waktu(menit)

22,19 0,5 0,392

22,19 0,5 0,392

Laju KonsumsiO 2= VolumeO 2massa mencit × waktu

Laju Konsumsi Oksigen (1)= Volume O2massa mencit × waktu

= 0,5

22,19× 0,392 = 0,0577 mLg-1menit-1

10

Laju KonsumsiOksigen (2)= VolumeO2massa mencit × waktu

= 0,5

22,19× 0,392 = 0,0577 mLg-1menit-1

Laju KonsumsiO 2 rata−rata=laju (1 )+ laju(2)

2

= 0,0577+0,0 577¿ ¿2 = 0,0577 mLg-

1menit-1

4. 2 Pembahasan

Dari percobaan yang dilakukan, didapat data konsumsi oksigen sebesar

0,0577 mLg-1menit-1 pada Mus musculus. Berdasarkan penetitian oleh

Gorecki,et al (1990) didapat angka 2,64 mLg-1jam-1 atau 0,044 mLg-

1menit-1. Hal ini menunjukkan bahwa percobaan yang dilakukan dapat

dianggap berhasil karena nilai kedua percobaan tidak terlalu jauh. Faktor yang

memperngaruhi laju konsumsi oksigen adalah suhu, metabolism, aktivitas,

jenis kelamin, dan usia hewan percobaan. Perbedaan yang terjadi antara

penelitian Gorecki, el at (1990) dan percobaan yang dilakukan disebabkan

karena adanya perbedaan suhu pada aat percobaan dilakukan. Penelitian oleh

Gorecki dikondisikan pada suhu 300C sedangkan pada pecobaan dilakukan

pada suhu kamar, yaitu sekitar 250C – 270. Kemudian pada saat percobaan

yang dilakukan kemungkinan terdapat tekanan dari dalam respirometer yang

menyebabkan terhambatnya laju Eosin.

Dari percobaan yang dilakukan, didapat data konsumsi oksigen sebesar

0,0385 mLg-1menit-1 di air keran dan 0,060 mLg-1menit-1 pada air sabun pada

Carassius auratus. Berdasarkan peneitian oleh Bearnish dan Moolherjii

11

(1964) didapat bahwa nilai laju konsumsi Carassisus auratus adalah 0.850

mLg-1jam-1 atau sekitar 0,014 mLg-1menit-1. Hal ini menunjukkan bahwa

percobaan yang dilakukan dapat dianggap berhasil karena nilai kedua

percobaan tidak terlalu jauh. Perbedaan hasil dari percobaan dan penelitian

kemungkinan disebabkan oleh perbedaan kualitas air (bahan-bahan mineral,

pH dan kadar oksigen) yang digunakan.

Berdasarkan percobaan dan penelitian literatur, reagen yang digunakan

antara lain MnSO4, KOH-KI, H2SO4, Thiosulfat,dan amilum pada metode

Winkler serta KOH dan Eosin pada respirometer. MnSO4 digunakan pada

awal metode Winkler yang digunakan sebagai pereaksi dengan KOH-KI unutk

mengendapkan Mn(OH)2 dan kemudian Mn(OH)2 bereaksi dengan O2

membentuk MnO(OH)2. H2SO4 akan melarutkan MnO(OH)2 menghasilkan

Mn(SO4)2. Mn(SO4)2 bereaksi dengan KI dari KOH-KI membentuk I2.

Amilum digunakan untuk medeteksi adanya I2 pada larutan. Pada percobaan

respirometer, reagen yang digunakan adalah butiran KOH. Fungsi dari KOH

adalah CO2 yang dihasilkan oleh mencit. Eosin digunakan sebagai indikator.

(Hutagalung,1985)

Mekanisme dan prinsip dari pendedahan melalui inhalasi adalah

menggunakan zat yang mudah menguap untuk memasukkan zat ke dalam

tubuh melalui sistem pernafasan. Keuntungan pendedahan melalui jalur

inhalasi adalah inhalasi cepat dalam menunjukkan efek karena langsung dari

sistem pernafasan. (Barash, 2001)

12

BAB V

KESIMPULAN

1. Laju konsumsi oksigen pada mencit (Mus muculus) berdasarkan percobaan

menggunakan respirometer adalah 0,0577 mLg-1menit-1

2. Laju konsumsi oksigen pada ikan komet (Carassius auratos) berdasarkan

percobaan menggunakan metode Winkler adalah 0,0385 mLg-1jam-1 pada air

keran dan 0,060 0,0385 mLg-1jam-1 pada air sabun.

3. Cara kerja inhalasi adalah menggukanan memasukkan zat yang mudah

menguap ke dalam tubuh melalui sistem respirasi.

13

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2012. “Sistem respirasi (3) : Respirasi pada manusia”. http://biologimediacentre.com/sistem-respirasi-3-respirasi-pada-manusia/ (diakses pada tanggal 17 September 2013 pukul 22.30)

Barash, P. G., B. F. Cullen, dan R. K. Stoelting. 2001. Clinical Anesthesia 4th edition. Washington : Lippincott Williams & Wilkins Publishers

Beamish, F.W.H., P.S. Mookherjii. 1964. “Respiration of Fishes with Special Emphasis on Standard Oxygen Consumption: I. Influence of Weight and Temperature on Respiration of Goldfish, Carassius auratus L” Canadian Journal of Zoology. 42(2) h. 161-175.

Campbell, N.A., J.B. Reece, dan M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky, R.B Jackson.2010. Biology, edisi ke-9.New Jersey : Pearson Inc

Dimitrov K., Ts.Yordanova, & R. Metcheva. 2005. Application of an Advanced Closed Respirometer for Small Mammals. Biotechnol. & Biotechnol. 19 : 210-214

Gorecki, A., R. Meczeva, T. Pis, S. Gerasimov, dan W.Walkowa. 1990. “Geographical variation of thermoregulation in wild populations of Mus muscu/us and Mus spretus" Acta Theriologica. 35 (3-4) h.209-214.

Hutagalung Horas P., Abdul Rozak, Irman Lutan. 1985. Beberapa Catatan tentang Penentuan Kadar Oksigen dalam Air Laut berdasarkan Metode Winkler. Oseana X : 138-149

Martini Frederic H., Judi L. Nath, & Edwin F. Bartholomew. 2012. Fundamentals of Anatomy & Physiology Ninth Edition. San Fransisco : Pearson Education, Inc

Warkentin Mareike, Heike M. Freese, Ulf Karsten, & Rhena Schumann. 2007.

New and Fast Method To Quantify Respiration Rate of Bacterial and

14

Plankton Communities in Freshwater Ecosystem by Using Optical Oxygen

Sensor Spots. Applied and Environmental Microbiology73(21) : 6722-6729

15