ABSTRAK
Fotosintesis
berasal dari kata foton yang berarti cahaya, dan sintesis yang berarti
menyusun.Jadi fotosintesis dapat diartikan sebagai suatu penyusunan senyawa
kimia kompleks yang memerlukan energi cahaya. Sumber energi cahaya alami adalah
matahari. Proses ini dapat berlangsung karena adanya suatu pigmen tertentu
dengan bahan CO2 dan H2O.(Salisbury, 1995).
Fotosintesis
merupakan suatu proses biologi yang kompleks, proses ini menggunakan energi dan
cahaya matahari yang dapat dimanfaatkan oleh klorofil yang terdapat dalam
kloroplas. Seperti halnya mitokondria, kloroplas mempunyai membran luar dan
membran dalam. Membran dalam mengelilingi suatu stroma yang mengandung
enzim-enzim tang larut dalam struktur membran yang disebut tilakoid. Proses fotosintesis
dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain air (H2O), konsentrasi
CO2, suhu, umur daun, translokasi karbohidrat, dan cahaya. Tetapi
yang menjadi faktor utama fotosintesis agar dapat berlangsung adalah cahaya,
air, dan karbondioksida (Kimball, 1992).
Peristiwa
fotosintesis sendiri dilakukan oleh organisme autotrof yang seringkali disebut
dengan organisme fotoautotrof, karena dalam proses pembentukan senyawa
organiknya menggunakan energi yang berasal dari cahaya matahari(Kimball, 1992).
Organisasi
dan fungsi suatu sel hidup bergantung pada persediaan energi yang tak
henti-hentinya. Sumber energi ini tersimpan dalam molekul-molekul organik
seperti karbohidrat. Organisme heterotrofik, seperti ragi dan kita sendiri,
hidup dan tumbuh dengan memasukan molekul-molekul organik ke dalam sel-selnya
(Kimball, 1992). Untuk
mengetahui ada atau tidaknya amilum yang terdapat dalam proses fotosintesis
dapat dilakukan dengan berbagai percobaan, diantaranya dengan memberi perlakuan
variasi cahaya matahari yang berbeda pada daun tumbuhan dan mengujinya dengan
larutan JKJ untuk memperoleh hasil dan data yang bervariasi antara daun
tumbuhan sampel (Ellis, 1986).
Kata
Kunci : Fotosintetis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR
BELAKANG
Aktivitas kehidupan di biosfer
pada dasarnya digerakkan oleh tenaga dari
cahaya matahari. Secara sepintas memang tidak nampak
hubungan cahaya
matahari dengan hewan yang dapat berlari dengan cepat.
Namun apabila diteliti
dengan cermat akan diketahui bahwa tenaga untuk berlari
itu berasal dari
pemecahan karbohidrat yang terkandung di dalam daun
rerumputan yang dimakan
oleh hewan tersebut, dan karbohidrat yang dipecah berasal
dari suatu reaksi kimia
didalam daun yang berlangsung dengan menggunakan energi
cahaya matahari.
Reaksi pembentukan karbohidrat ini dinamakan fotosintesis
(Anwar, 1986).
Proses fotosintesis hanya bisa dilakukan oleh tumbuhan
yang mempunyai
klorofil. Proses ini hanya akan terjadi jika ada cahaya
dan melalui perantara
pigmen hijau daun yaitu klorofil yang terdapat dalam
kloroplas. Selain
fotosintesis juga dipengaruhi oleh beberapa faktor.
Kurangnya pengetahuan
tentang proses fotosintesis dan faktor-faktor yang
mempengaruhinya baik faktor
internal maupun faktor eksternal yang melatarbelakangi
dilakukannya percobaan
tentang fotosintesis ini. Disamping itu percobaan ini
ingin membuktikan apakah
benar atau tidak bahwa dalam proses fotosintesis
dihasilkan Amilum dan
dilepaskan oksigen. Oleh karena itu penulis ingin
mendapatkan pemahaman
terhadap hal tersebut dan mencoba melakukan percobaan
fotosintesis (dalam hal
ini percobaan Sachs dan Ingenhousz). Semoga laporan ini
dapat menjadi jawaban
dan memberikan
pemahaman terhadap pertanyaan yang dikaji.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Apakah yang dimaksud dengan fotosintetis ?
2. Bagaimanakah
proses fotosintetis berlangsung pada tanaman ?
3. Bagaimana
membuktikan bahwa fotosintetis menghasilkan oksigen dan amilum ?
4. Faktor apa saja yang mempengaruhi Proses
fotosintetis ?
1.3 TUJUAN DAN MANFAAT
PENELITIAN
1.
Membuktikan bahwa fotosintetis menghasilkan amilum dan
melepas oksigen
2.
Mengetahui dan mempelajari langkah kerja dalam menguji
fotosintetis dan hasilnya
3.
Sebagai sumber atau acuan dalam belajar biologi
4.
Mengidentifikasi atau menganalisis faktor apasaja yang
mempengaruhi fotosintetis
1.4 METODE PENULISAN
metode penulisan yang digunakan dalam
penyusunan karya tulis ini adalah metode Pengamatan , dan literature.
BAB II
METODE
PENELITIAN
2.1. ALAT DAN
BAHAN
A.
Fotosintetis Melepas
Oksigen (Ingenhousz)
Ø
Alat
Ø
Gelas kimia
Ø
Corong
Ø
Tabung Reaksi dan raknya
Ø
Bahan
Ø
Air
Ø
Tanaman Hydrilla
verticillata
B.
Fotosintetis
Menghasilkan Amilum ( Sachss )
a.
Alat
Ø
Spirtus + kaki tiga
Ø
Pipet tetes
Ø
Cawan petri
Ø
Gelas kimia (2 buah )
Ø
Penjepit
b.
Bahan
Ø
Alkohol (70 % )
Ø
Aquades
Ø
Lugol
Ø
Daun yang telah
dibungkus kertas alumunium
2.2. LANGKAH
KERJA
A. Percobaan
Ingenhousz
1. Alat dan bahan yang sudah tersedia dirangkai
2. Upayakan tabung reaksi dalam keadaan penuh berisi air
3. Masukan beberapa helai Hydrilla kedalam mulut corong dengan posisi
terbalik
4. Perangkat pertama diempatkan
diempat terang, dan perangkat kedua
diempatkan ditempat gelap
1.
Amati gelembung yang muncul
tiap 5 menit selama 15 menit
B. Percobaan Sachs
1. Menutup daun
pada pagi hari dengan kertas tak tembus cahaya/ alumunium, membiarkan
selama 2 hari dan memetiknya pada sore hari.
2. Memanaskan
air, jika sudah mendidih merebus daun selama 30 menit.
3. Mencuci daun
dengan air/ aquades.
4. Mencelupkan
daun ke dalam alkohol 70%.
5. Mengetes
dengan Lugol dan mengamati.
2.3.VARIABEL
PENELITIAN
·
Percobaan Ingenhousz :
Variabel bebas
: tempat
meletakkan Hydrilla
Variabel Kontrol
: volume air pada gelas beaker, jenis Hydrilla,
ukuran Hydrilla
Variabel
terikat :
banyaknya gelembung udara
·
Percobaan Sachs :
Variabel Bebas (variabel yang
mengubah)
: Intensitas
Cahaya
Variabel
Antara (variabel yang ikut berpengaruh) : Cairan lugol, dan
kertas
alumunium
Variabel Terikat (variabel yang
diubah)
: Kandungan
Amilum
2.4. PERTANYAAN DAN
HIPOTESIS
v Pertanyaan :
Ø
Perlakuan manakah yang
menghasilkan gelembung paling banyak ? perlakuan manakah uang menghasilkan
gelembung udara panling sedikit ? mengapa?
Ø
Gelembung gas apakah
yang dihasilkan pada percobaan tersebut ?
Ø
Berdasarkan percobaan
tersebut tentukan faktor yang mempengaruhi proses fotosintetis ?
Ø
Berdasarkan eksperimen
anda, faktor apakah yang paling efektif untuk berlangsungnya fotosintetis ?
Ø
Bagian daun manakah yangberwarna
hitam dan yang ttap berwarna putih pusat?
Ø
Mengapa dapat terjadi perubahan
warna ?
v Hipotesis
a.
Dari Pengamatan yang
kami lakukan jumlah gelembung paling banyak diperoleh pada pengamatan ditempat
terang, sebab proses foosintetis pada tanaman Hydrilla dapat berlangsug optimal pada kondisi yang terang.
b.
Gelembung gas yang
dikeluarkan oleh Hydrilla pada saat melakukan fotosintetis adalah oksigen ( O2
)
c.
Dari pengamatan yang
kami lakukan diperoleh bahwa faktor yang mempengaruhi fotosintetis antara lain
yaitu : air ( H2O ), intensitas cahaya, usia tumbuhan, karbndioksida
( CO2 ), suhu, dan kelembaban.
d.
Perlakuan yang lebih
efektif dalam proses fotosintetis adalah ditempat yang memiliki intensitas
cahaya matahari yang tinggi, sebab dengan adanya cahaya, maka fotosintetis
dapat berlangsung optimal, dengan menjadikan cahaya sebagai bahan baku dalam
kegiatan fotosintetis.
e.
Saat ditetesi dengan
lugol bagian daun yang berubah warna adalah bagian yang tidak ditutupi kertas
alumunium.
f.
Perubahan warna yang terjadi
pada bagian daun yang tidak ditutupi membuktikan bahwa fotosintetis
menghasilkan amilum, sedangkan pada bagian dau yang tidak ditutupi kertas
aumunium tidak terjadi perubahan warna ( tetap berwarna putih pucat ), sebab
pada bagian tersebut cahaya matahari tidak dapat diserap, akibatnya
fotosintetis tidak berlangsung, dan amilum pun tidak dapat dihasilkan.
Hipotesis
Ingenhousz :
1. Hipotesis nol : Daun akan
berfotosintesis bila mendapat cahaya
matahari.Karena klorofil
hanya akan berfungsi bila ada
cahaya matahari.
2. Hipotesis alternative : Semakin tinggi intensitas cahaya maka akan
semakin
meningkat laju fotosintesis.
Hipotesis
sachs :
1. Hipotesis nol : Fotosintesis
tidak menghasilkan amilum dan tidak
dipengaruhi
oleh panjang gelombang cahaya.
2. Hipotesis alternative : Fotosintesis menghasilkan amilum dan dipengaruhi oleh
panjang
gelombang cahaya
BAB III
KAJIAN PUSTAKA
3.1 MENGENAL FOTOSINTETIS
Tumbuhan terutama tumbuhan tingkat tinggi, untuk
memperoleh makanan sebagai kebutuhan pokoknya harus melakukan suatu proses yang
dinamakan proses sintesis karbohidrat yang terjadi dibagian daun satu tumbuhan
yang memiliki klorofil, dengan menggunakan cahaya matahari. Cahaya matahari
merupakan sumber energi yang diperlukan tumbuhan untuk proses tersebut. Tanpa
adanya cahaya matahari tumbuhan tidak akan mampu melakukan proses fotosintesis,
hal ini disebabkan kloropil yang berada didalam daun tidak dapat menggunakan
cahaya matahari karena klorofil hanya akan berfungsi bila ada cahaya matahari
Karbohidrat merupakan senyawa karbon yang terdapat di
alam sebagai molekul yang kompleks dan besar. Karbohidrat sangat beraneka ragam
contohnya seperti sukrosa, monosakarida, dan polisakarida. Monosakarida adalah karbohidrat
yang paling sederhana. Monosakarida dapat diikat secara bersamasama untuk
membentuk dimer, trimer dan lain-lain. Dimer merupakan gabungan antara dua
monosakarida dan trimer terdiri dari tiga monosakarida
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat
makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa
jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta
dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari. Hampir semua makhluk hidup
bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya
fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga
berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi.
Organisme yang menghasilkan energi
melalui
fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof.
Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon
karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula
sebagai molekul penyimpan energi Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi
karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri
belerang. Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum
dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an. Pada
awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, Seorang
Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui
faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari
penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan
bertambah
hanya karena pemberian air. Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris,
Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan.
Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan
cahaya yang terlibat dalam proses tertentu. Pada saat itu belum diketahui bahwa
udara mengandung unsur gas yang berlainan
Pada tahun 1771, Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan
pendeta
berkebangsaan
Inggris, menemukan bahwa ketika ia menutup sebuah lilin
menyala
dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar.
Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama
lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan
bahwa nyala lilin telah "merusak" udara dalam toples itu dan menyebabkan
matinya tikus. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh
lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa
tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat
tumbuhan.
Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria,
mengulangi eksperimen Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari berpengaruh
pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang
"rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga 'mengotori udara' pada
keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan dikeluarkan dari rumah
pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni penghuninya.
Akhirnya di tahun 1782, Jean Senebier, seorang pastor
Perancis, menunjukkan bahwa udara yang “dipulihkan” dan “merusak” itu adalah karbondioksida
yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis. Tidak lama kemudian, Theodore de
Saussure berhasil menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan
percobaan-percobaan "pemulihan" udara. Ia menemukan bahwa peningkatan
massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh
pemberian air. Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli
berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan
makanan seperti glukosa.
Fotosistem ada dua macam, yaitu fotosistem I dan
fotosistem II. Fotosistem I tersusun oleh klorifil a dan klorifil b dengan
perbandingan 12:1 dan tereksitasi secara maksimum oleh cahaya pada panjang gelombang
700 nm. Pada fotosistem II perbandingan klorofil a dan klorofil b yaitu 1:2 dan
tereksitasi secara maksimum oleh cahaya pada panjang gelombang 680 nm.
Fotosintesis merupakan proses sintesis senyawa organik
(glukosa) dari zat anorganik (CO2 dan H2O) dengan bantuan energi cahaya matahari. Dalam proses
ini energi radiasi diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH + H
yang selanjutnya akan digunakan untuk mereduksi CO2 menjadi glukosa.
Maka persamaan reaksinya dapat dituliskan :
6CO2 + 6H2O cahaya matahari + klorofil C6H12O6 + 6O2 + Energi
Tergantung pada bahan yang digunakan, maka jumlah mol Co2 yang dilepaskan dan
jumlah mol O2 yang diperlukan tidak selalu sama. Persamaan reaksi kimia
respirasi merupakan kebalikan dari reaksi kimia fotosintesis. Hingga sekarang
fotosintesis masih terus dipelajari karena masih ada sejumlah tahap yang belum
bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses
vital ini. Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang
ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia,maupun biologi sendiri. Pada
tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun
secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan
reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada
bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim
ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.
Pada
dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama:
reaksi terang yang memerlukan cahaya dan reaksi gelap yang tidak memerlukan
cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida.
Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum),
sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Dalam reaksi terang, terjadi
konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2). Sedangkan dalam
reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan
NADPH). Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi
terang.
Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya
matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom
karbon menjadi molekul gula. Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya
panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses
fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak.
I.
Percobaan Ingenhousz
Orang yang pertama kali menemukan fotosintesis adalah Jan Ingenhousz. Fotosintesis
merupakan suatu proses yang penting bagi organisme di bumi, dengan fotosintesis
ini tumbuhan menyediakan bagi organisme lain baik secara langsung maupun tidak
langsung. Jan Ingenhosz melakukan percobaan dengan memasukkan tumbuhan Hydrilla
verticillata ke dalam bejana yang berisi air. Bejana gelas itu ditutup
dengan corong terbalik dan diatasnya diberi tabung reaksi yang diisi air hingga
penuh, kemudian bejana itu diletakkan di terik matahari. Tak lama kemudian
muncul gelembung udara dari tumbuhan air itu yang menandakan adanya oksigen.
Gas
yang ada pada gelembung udara tersebut merupakan gas oksigen/O2. Gas ini terbentuk karena proses fotolisis dimanaair
diuraikan menjadi gas oksigen yang akan muncul berupa gelembung-gelembung
denganpersamaan reaksi sebagai berikut:
2H2O(l) 4H+(aq)
+ O2(g)
Dari
persamaan tersebut nampak dihasilkan molekul gas O2 dari penguraian
air
II.2
Percobaan Sachs
Pada tahun 1860, Sachs membuktikan bahwa fotosintesis
menghasilkan amilum. Dalam percobaannya tersebut ia mengguanakan daun segar
yang sebagian dibungkus dengan kertas timah kemudian daun tersebut direbus,
dimasukkan kedalam alkohol dan ditetesi dengan iodium. Ia menyimpulkan bahwa
warna biru kehitaman pada daun yang tidak ditutupi kertas timah menandakan
adanya amilum. Pada uji Sachss ini bertujuan melakukan uji apakah tanpa cahaya
daun tidak berfotosintesis. Percobaan ini berdasar pada ciri hidup yang hanya
dimiliki oleh tumbuhan hijau yaitu kemampuan dalam menggunakan karbon dioksida
dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta direspirasikan /dessimilasi
bahan organik dalam tubuhnya sehingga zat organik itu bisa digunakan untuk
aktivitas makhluk hidup.
Berdasarkan percobaan yang dihasikan
diperoleh bahwa bagian daun yang di tutupi oleh kertas amilum tidak berubah
warna ( hijau pucat), setelah ditetesi oleh lugol, sedangkan daun yang tidak
ditutupi mengalami perubahan warna menjadi hitam, hal tersebut terjadi karena
pada daun yang ditutupi kertas alumunium, mengalamai pembelokan cahaya,
sehingga fotosintetis tidak dapat berlangsung, akibat dari tidak tersedianya
bahan bakar ubtuk melakukan fotosintetis, beda halnya dengan bagian daun yang
tidak ditutupi kertas alumunium, pada bagian tersebut tetap berlangsung proses
fotosintetis, sehingga saat ditetesi lugol daun tersebut bereaksi dan mengalami
perubahan warna, yang membuktikan bahwa adanya kandungan amilum, pada saat
peroses fotosintetis berlangsug.
3.2 PROSES FOTOSINTETIS
Fotosintesis
merupakan proses menggabungkan CO2, H2O menjadi gula
dengan menggunakan energi cahaya dengan menggunakan organel yang disebut
kloroplas.
Proses
fotosintesis dibagi menjadi dua reaksi yaitu :
1.
Reaksi Terang
Reaksi
terang merupakan langkah-langkah mengubah energy matahari menjadi energy kimia.
Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakkan transport electron dan hydrogen
dari air ke penerima ( aseptor ) yang disebut NADP+ yang berfungsi
sebagai pembawa electron dalam respirasi seluler. Reaksi terang menggunakan
tenaga matahari untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH dengan
cara menambahkan sepasang electron bersama dengan nucleus hydrogen atau H+.
Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan memeberi tenaga bagi penambahan
gugus fosfat yang pada ADP, proses ini disebut fotofosforilasi.
Reaksi
terang terjadi di grana, persisnya di membran tilakoid. Reaksi terang
menggunakan 2 fotosistem yang berhubungan. Fotosistem I menyerap cahaya dengan
panjang gelombang 700 nm maka disebut P700, berfungsi untuk menghasilkan NADPH.
Fotosistem II menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nm maka disebut
P680, berfungsi untuk membuat potensial oksidasi cukup tinggi sehingga bisa
memecah air. Bila bekerja bersama, 2 fotosistem ini melakukan proses fotofosforilasi
non-siklik yang menghasilkan ATP dan NADPH. Fotosistem I mentransfer elektron
ke NADP+ untuk membentuk NADPH. Kehilangan elektron digantikan oleh elektron
dari fotosistem II. Fotosistem II dengan potensial oksidasinya yang tinggi
dapat memecah air untuk menggantikan elektron yang ditransfer ke fotosistem I.
Kedua fotosistem ini dihubungkan oleh kompleks pembawa elektron yang disebut
sitokrom/komplek b6-f. Kompleks ini menggunakan energi dari pemindahan elektron
untuk memindahakan proton dan mengaktifkan gradien proton yang digunakan oleh
enzim ATP sintase.
Saat pusat
reaksi Fotosistem II menyerap foton, elektron tereksitasi pada molekul klorofil
P680, yang mentransfer elektron ini ke akseptor elektron. P680 teroksidasi
melepaskan elektron dari kulit terluar atom Mg. Atom Mg yang teroksidasi dengan
bantuan enzim pemecah air, melepaskan elektron dari atom oksigen dari 2 molekul
air. Proses ini membuat P680 menyerap 4 foton untuk melengkapi oksidasi 2
molekul air dan mengahsilkan 1 oksigen. Elektron yang tereksitasi dibawa oleh
plastoquinon dan kemudian diterima oleh kompleks b6-f. Kehadiran elektron
menyebabkan kompleks memompa proton ke celah tilakoid, kemudian elektron dibawa
oleh plastosianin ke fotosistem I.
Pusat reaksi
fotosistem I menyerap foton maka elektronnya tereksitasi. ”Lobang” yang
ditinggal elektron segera ditempatin olek elektron dari Fotosistem II,
sedangkan elektron yang tereksitasi tersebut ditanggap oleh ferredoxin.
Ferredoxin tereduksi membawa elektron dengan potensial yang tinggi kemudian
ditangkap oleh NADP+ untuk membentuk NADPH.Reaksi ini dikatalisasi oleh enzim
NADPH reduktase. Enzim ATP sintase menggunakan gradien proton yang tercipta
saat tranpor elektron untuk mensintesis ATP dari ADP + Pi.
1.
Reaksi Gelap
Reaksi gelap
adalah reaksi pembentukan gula dari CO2 yang terjadi di stroma. Berbeda dengan
reaksi terang, reaksi gelap atau reaksi tidak bergantung cahaya bisa terjadi
pada saat siang dan malam, namun pada siang hari laju reaksi gelap tentu lebih
rendah dari laju reaksi terang.
Reaksi gelap
dimulai dengan pengikatan atau fiksasi 6 molekul CO2 ke 6 molekuk gula 5 karbon
yaitu ribulosa 1,5 bifosfat, dikatalisis oleh enzim ribulosa bifosfat
karboksilase/oksigenase(rubisco) yang kemudian membentuk 6 molekul gula 6
karbon. Molekul 6 karbon ini tidak stabil maka pecah menjadi 12 molekul 3
karbon yaitu 3 fosfogliserat. 3 fosfogliserat kemudian difosforilasi oleh 12
ATP membentuk 1,3 bifosfogliserat. 1,3 bifosfogliserat difosforilasi lagi oleh
12 NADPH membentuk 12 molekul gliseradehida 3 fosfat/PGAL. 2 PGAL digunakan
untuk membentuk 1 molekul glukosa atau jenis gula lainnya, sedangkan 10 molekul
lainnya difosforilasi oleh 6 ATP untuk kembali membentuk 6 molekul Ribulosa 1,5
bifosfat. Proses pengikatan CO2 ke RuBP disebut fiksasi, proses pemecahan
molekul 6 karbon menjadi molekul 3 karbon disebut reduksi dan proses
pembentukan kembali RuBP dari PGAL disebut regenerasi. Fotosintesis
ini disebut mekanisme C3, karena molekul yang pertama kali terbentuk setelah
fiksasi karbon adalah molekul berkarbon 3.
Kebanyakan tumbuhan menggunakan fotosintesis C3 disebut tumbuhan C3. Untuk beberapa tumbuhan, mereka terpaksa melakukan
fotosintesis dengan cara yang sedikit berbeda karena kondisi lingkungan. RuBP,
alih-alih mengikat CO2, justru mengikat O2 sehingga berubah menjadi glikolat
dan terurai. Proses ini disebut fotorespirasi. Saat fiksasi karbon, CO2 dan O2
berkompetisi untuk berikatan dengan RuBP. Pada kondisi normal bersuhu 25 C, 20%
fiksasi karbon untuk fotosintesis hilang karena fotorespirasi. Kemungkinan
makin meningkat saat kondisi panas, kering dan stomata menutup di siang hari
untuk menyimpan air. Kondisi ini menyebabkan CO2 tidak bisa masuk dan O2 tidak
bisa keluar sehingga terjadi fotorespirasi. Untuk menanggulangi hal tersebut,
maka tanaman mengikatkan CO2 ke fosfoenolpiruvat(PEP), dikatalisis oleh PEP
karboksilase dan membentuk senyawa 4 karbon, biasanya oksaloasetat. Mekanisme
ini disebut mekanisme C4. Pengikatan ini terjadi disel mesofil. Oksaloasetat
kemudian berubah menhadi malat yang memasuki sel seludang dan disanalah malat
melepaskan CO2 untuk memulai siklus Calvin. Mala berubah menjadi piruvat yang
keluar menuju sel mesofil, berubah menjadi PEP untuk berikatan lagi dengan CO2.
3.3 FOTOSINTETIS MENGHASILKAN OKSIGEN
DAN AMILUM
A. Fotosintetis
menghasilkan Oksigen
Untuk menguji dan membuktikan bahwa fotosintetis menghasilkan amilum,
dapati dilakukan dengan percobaan ingenhousz, dan tumbuhan Hydrilla verticilata sebagai bahan dasar percobaan. Hydrilla dimasukkan
ke dalam gelas beaker yang terlebih dahulu telah dilengkapi dengan corong
penutup dan gelas kimia, kemudian dimasukkan air yakinkan pada saat air
memenuhi gelas beaker dan masuk kedalam gelas kimia tidak terdapat gelembung
udara dari luar. Gelas beaker yang berisi air ini
diletakkan di 2 tempat yang berbeda kadar cahaya yang bertujuan untuk
memperoleh hasil gelembung yang berbeda pula jumlahnya sehingga didapatkan
hubungan antara jumlah gelembung dengan kadar cahaya yang ada.Tempat yang dipilih adalah didalam ruangan dan diluar ruangan dengan cahaya
yang maksimum dengan lama pengamatan sekitar 15 menit.Gelembung udara yang dihasilkan menandakan bahwa proses
fotosintesis pada Hydrilla verticilata menghasilkan oksigen. Berdasarkan hasil pengamatan jumlah gelembung udara yang
dihasilkan pada tempat terang lebih bayak dibandingkan dengan tempat yang tidak
ada cahaya walaupun waktu yang
digunakan sama. Hal ini membuktikan bahwa intensitas cahaya sangat mempengaruhi
proses fotosintesis. Intensitas cahaya yang optimum sangat baik untuk proses
fotosintesis, sebaliknya dengan intensitas cahaya yang terlalu rendah atau terlalu
tinggi dapat menghambat berlangsungnya proses fotosintesis. Selain intensitas cahaya dan
kadar CO2, juga terdapat faktor lain yang mempengaruhi proses
fotosintesis adalah temperatur, kadar 02, kadar air dan unsur
mineral yang ada. Laju pembentukan oksigen dapat digunakan sebagai suatu
petunjuk untuk laju fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan.
Adapun hasil
pengamatan kami dpat dilihat dari tabel berikut :
|
Waktu
|
Tempat
|
|
|
Tempat terang
|
Tempat gelap
|
|
|
5 menit pertama
|
6 gelembung
|
-
|
|
5 menit kedua
|
10 gelembung
|
1 gelembung
|
|
5 menit ketiga
|
15 gelembug
|
-
|
B. Fotosintetis menghasilkan Amilum
Untuk menguji dan membuktikan bahwa fotosintetis menghasilkan amilum, dapat
filakukan dengan percobaan sach, caranya yaitu dengan menyiapkan daun yang akan
dijadikan sebagai bahan uji coba, kemudian membungkus daun tersebut dengan
kertas alumuniu, tujuannya agar bagian daun yang dibungkus dengan kertas
aluminium tersebut tidak mendapatkan cahaya shingga tidak dapat melakukan
proses fotosintetis.
Terbukti ketika setelah daun yang telah direbus selama 30 menit tersebut,
dibilas dengan air dan di tetesi lugol, maka bagian daun yang tidak ditutupi
alumunium tersebut, mengalami perubahan warna menjadi hitam. Hal tersebut
menandakan bahwa bagian daun yang tidak ditutupi kertas alumunium tersebut
tetap melakukan fotosintetis, sehingga keika bereaksi dngan lugol, bagian daun
itu mengalami perubahan warna menjadi hitam, yang menandakan bahwa proses
foosintetis menghasilkan amilum/ karbohidrat.
Dari percobaan
sach yang kami lakukan dapat diperoleh hasil sesuai pada tabel berikut :
|
Keadaan Daun
|
Warna
|
|
|
Sebelum ditetesi Lugol
|
Setelah ditetesi Lugol
|
|
|
Tertutup
|
Hijau
|
Hijau pucat
|
|
Terbuka
|
Hijau terang
|
Hitam
|
3.4 FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
FITOSINTETIS
Fotosintesis merupakan aktivitas kompleks, dipengaruhi
oleh banyak faktor, baik faktor internal maupun eksternal. Faktor internal
menyangkut kondisi jaringan/organ fotosintetik, kandungan klorofil, umur
jaringan, aktivitas fisiologi yang lain seperti transpirasi, respirasi dan
adaptasi fisiologis yang lain yang saling kait mengkait. Faktor eksternal
meliputi faktor klimatik seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin, hujan, dan
juga faktor cahaya, konsentrasi CO2, O2, kompetitor, dan organisme pathogen.
Selain itu juga faktor penyebab timbulnya stress seperti ketersediaan air, ada
polutan biosida dan zat-zat beracun lain. Kondisi excess pada berbagai factor
yang dibutuhkan dari lingkungan juga berpengaruh terhadap fotosintesis. Misal,
logam-logam berat beracun, biosida , SO2 dan juga O2.
Berdasarkan percobaan ingenhousz dan
dan percobaan sach yang telah dilakukan maka diperoleh bahwa ada beberapa hal
yang mempengaruhi proses fotosintetis yaitu :
1. Respon fotosintesis terhadap
intensitas cahaya
Cahaya mutlak
dibutuhkan sebagai energi penggerak fotosintesis, namun demikian tingkat
kebutuhan antar kelompok tumbuhan akan berbeda. Tidak pada setiap kondisi meningkatnya
intensitas akan diikuti atau menyebabkan meningkatnya laju fotosintesis.
Terdapat perbedaan tingkat kebutuhan cahaya, terutama antara tumbuhan tipe C-3
dan C4. Pada tumbuhan C-3 terjadi kondisi yang disebut titik jenuh cahaya. Pada
kondisi tersebut, laju fotosintesis telah mencapai maksimum, dan tidak
meningkat lagi lajunya walau intensitas cahayanya bertambah.
Fotosintesis
tumbuhan tipe C-4 semakin efektif pada intensitas yang semakin tinggi. Bahkan
pada kisaran intensitas dimana bagi tumbuhan C-3 telah mencapai titik jenuh,
pada tumbuhan C-4 justru masih mengalami peningkatan yang signifikan.
Kenyataan ini
menunjukkan bahwa tumbuhan C-4 lebih toleran hidup pada daerah dengan tingkat
intensitas cahaya yang tinggi. Pada tumbuhan C-3,
2. Suhu
Sifat lain tumbuhan
C-4 adalah lebih toleran di lingkungan dengan suhu yang panas. Kisaran suhu
optimum untuk fotosintesis tumbuhan C-4 lebih tinggi daripada tumbuhan C-3. untuk
fotosintetik : 20 – 26oC (pada C-3) dan 35 – 40oC (pada C-4) Kisaran
suhu optimum untuk fotosintetik : 20 – 26oC (pada C-3) dan 35 – 40oC
(pada C-4)
3. Umur jaringan
dan fotosintesis
Selain faktor
intensitas cahaya, umur daun sangat menentukan produktivitas daun dalam
aktivitas fotosintesisnya. Kapasistas kemampuan daun melakukan fortosintesis
berkembang seiring dengan perkembangan kedewasaan daun mencapai perkembangan
dan pertumbuhan optimalnya. Pada fase awal pertumbuhannya, daun muda masih
menggatungkan asimilat dari daun dewasa lainnya (mengimport). Pada saat daun
mencapai laju pertumbuhan optimum, produktivitasnya telah jauh meningkat, dan
sebagian fotosintatnya telah mulai diekspor ke jaringan lain yang
membutuhkan.
Kapasitas fotosintesis ini terus meningkat bersamaan dengan pencapaian
kedewasaan organ daun. Terdapat hubungan interaktif antara perkembangan
struktural daun (anatomi-morfologi) dan intensitas cahaya dengan perkembangan
kapasitas fotosintetiknya. Tumbuhan yang tumbuh pada tempat dengan intensitas
cahaya tinggi, daun berkembang dengan memadahi, sehingga kapasitas fotosintetiknya
juga lebih besar.
3. CO2
Konsentrasi CO2
sebagai salah satu prekursor atau bahan dasar asimilasi karbon tentu akan
sangat berpengaruh pada produktivitas fotosintesisnya. Tumbuhan menunjukkan
kemampuan nya dalam memfiksasi CO2 yang berbeda-beda. Perbedaan ini sangat
menyolok antara tumbuhan tipe C-3 dengan C-4 Jagung (Tumbuhan C-4) dan Kacang
tumbuhan C-3
Pada konsentrasi
CO2 lingkungan yang sama (330 ppm), jagung (Zeamayz) sebagai contoh dari
tumbuhan C-4 memiliki laju fotosintesis yang jauh lebih tinggi dibanding dengan
kacang, bahkan dengan tumbuhan kacang yang diberi suplai CO2 1000
ppm sekalipun. Hal ini menunjukkan bahwa tumbuhan C-4 memiliki kemampuan yang
sangat efisien dalam memfiksasi CO2. Pada tumbuhan C-4, CO2
diikat oleh PEP karboksilase dan menggabung kan dengan PEP menjadi asam oksalo
asetat (OAA). OAA
ini menjadi timbunan sumber CO2 di vakuola. Selanjutnya,OAA akan dikonversi
menjadi asam malat atau aspartat tergantung jenis tumbuhannya, yang kemudian
ditranspor ke seludang berkas (bundle sheat = Kranzanatomy). Selanjutnya, malat
atau aspartat akan didekarboksilasi dan CO2 yang terlepas akan diikat oleh
enzim RubisCo untuk asimilasi karbon pada siklus Calvin.
4. Oksigen dan
Fotosintesis
Oksigen merupakan
salah satu produk samping dari fotosintesis, dari hasil fotolisis air. Namun
demikian, akadar oksigen yang tinggi pada jaringan fotosintetik akan menghambat
laju fotosintesis.
Pada kondisi kadar
oksigen yang semakin tinggi, laju fotosintesisnya secafra signifikan menjadi semakin
rendah. Tampak kecenderungan adanya efek interaksi antara konsentrasi CO2 dan
O2 terhadap laju fotosintesisnya. Namun tingkat penghambatan ini saangat
berbeda antara kelompok tumbuhan C-3 dan C-4. Tingkat hambatan fotosintesis
oleh adanya oksigen jauh lebih besar terjadi pada tanaman kacang dibanding pada
jagung. Tingkat penghambatan fotosintesis yang begitu besar oleh keberadaan O2 pada
kacang terkait erat dengan intensitas fotorespirasinya. Pada Tumbuhan C-3, laju
fotorespirasi sangat intensif. Sebaliknya, pada tumbuhan C-4 sangat rendah. Rendahnya
laju fotorespirasi tumbuhan C-4 diduga disebabkan karena pada jaringan fotosintetiknya,
rasio CO2 / O2 cukup besar. Dengan tingginya CO2 jaringan,mengurangi peluang
terikatnya oksigen pada sisi aktif enzim Rubisco.
Khusua pada
tumbuhan C-4 yang mentranspor timbunan CO2 dalam bentukasam amino Aspartat
(asam C-4 dalam bentuk Aspartat), laju fotosintesisnya memiliki hubungan erat
dengan penyerapan N dari tanah.
BAB IV
PENUTUP
4.1. KESIMPULAN
Ø Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat
makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa
jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta
dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari. Adapun persamaan reaksi fotosintesis
yaitu: 6CO2 + 6H2O cahaya matahari + klorofil C6H12O6 + 6O2 + Energi
Ø Dari hasil percobaan Ingenhousz dapat disimpulkan bahwa
dalam proses fotosintesis dilepaskan oksigen.
Ø Dari hasil percobaan Sachs dapat disimpulkan bahwa dalam
proses fotosintesis dihasilkan glukosa/ amilum.
Ø percobaan yang berkaitan dengan
fotosintesis: Ingenhousz, T.W Engelmann, J.V. Sachs, Robert Hill, Blackman
Ø Proses
fotosintesis terdiri dari dua reaksi, yaitu reaksi gelap dan reaksi terang.
Ø Faktor yang mempengaruhi
fotosintesis: Intensitas
cahaya, Konsentrasi karbon dioksida, Suhu, Kadar air, Kadar fotosintat (hasil fotosintesis), Tahap pertumbuhan.
Ø Peranan
cahaya dalam fotosintesis adalah sebagai sumber energy ( foton ).
4.2.SARAN
Ø
Waktu yang diberikan dalam
melakukan ujicoba adakalanya dibiarkan lebh lama
Ø
Ketika melakukan
percobaan ingenhousz usahkan dalam menyusun daun hydrilla tidak terbalik,
karena kemungkinan hasil dari percobaanya akan mengalami kegagalan
Ø
Jika tidak yakin dengan
langkah kerja yang diberikan atau masih ragu, tanyakanlah pada guru atau
pembina
DAFTAR
PUSTAKA
Hidayati,Sri.2007.Biologi.Jakarta:PT
Bumi Aksara
Rochimah, Siti Nur,
Sri Widayati, dan Mazrikhatul Miah. 2009. Biologi : SMA dan MA Kelas
XII. Jakarta. PT. Pustaka Insan Madani.
Campbell dan Reece. 2002 Biologi Edisi Kelima Jilid 1.
Jakarta : Erlangga.
Ellis, Nihayati. 1986. Anatomi
Tumbuhan. Rajawali Press, Jakarta.
Kimball, John. W. 1992. Biologi Umum.
Erlangga, Jakarta
Salisbury, J.W. dan Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan
Jilid I. Bandung : ITB.
Santoso.2004. Fisiologi Tumbuhan. Bengkulu :
Universitas Muhammadiyah Bengkulu.
Bekantan,
Smart.2009.Laporan Praktikum Fotosintesis.[Online] diakses pada tanggal
tanggal 1 Januari 2012.
Online,
Sinau.2010. Laporan Praktikum
Fotosintesis. [Online] diakses pada tanggal 1 Januari2012.
Simbolon, Hubu dkk. 1989. Biologi
Jilid 3. Erlangga. Jakarta.
http://www.sms.si.edu/irlspec/hydrilla_verticillata.htm
http://metabolismelink.freehostia.com
http://ayosinauonline.blogspot.com/2010/05/laporan-praktikum-fotosintesis-sachs.html
LAMPIRAN
