Latar Belakang
Senyawa organik yang baku adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan hijau dari proses fotosintesis. Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengubahan zat-zat
anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan cahaya.
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 (Kimball, 2002).
Tumbuhan tingkat tinggi umumnya tergolong pada organisme autrotof, yaitu makhluk yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang dibutuhkannya. Senyawa organik yang baku adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan hijau dari fotosintesis. Dalam proses ini energi radiasi diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH + H yang
selanjutnya akan digunakan untuk mereduksi CO2 menjadi glukosa (Kimball, 2002).
Dalam kehadiran cahaya, fotosintesis dapat terjadi pada sembarang bagian hijau tumbuhan, akan tetapi pada tumbuhan darat yang khusus hanya daun dengan bagian permukaan yang luas dan kloroplas yang banyak yang merupakan pusat utama proses dari fotosintesis. Karbondioksida yang digunakan pada fotosintesis diperoleh dari atmosfer yang biasanya mengandung gas ini sekitar 0,03 persen volume (Kimball, 2002).
Praktikum kali ini akan melakukan percobaan tentang fotosintesis. Fotosintesis adalah suatu proses biologi kompleks. Proses fotosintesis menggunakan energi cahaya yang dapat
dimanfaatkan oleh klorofil yng terdapat di dalam kloroplas. Fotosintesis memerlukan CO2 dan
H2O sebahan untuk menghasilkan karbohidrat dan melepaskan oksigen. Karbohidrat mantap
yang pertama kali terbentuk adalah glukosa. Proses ini dipengaruhi oleh bermacam-macam
faktor seperti suhu, cahaya, kadar oksigen, kadar H2O/air, unsur hara dan unsur daun (Kimball,
Latar Belakang
Dalambeberapa aspek fisiologi tumbuhan berbeda dengan fisiologi hewan atau fisiologi sel. Tumbuhan dan hewan pada dasarnya telah berkembang melalui pola atau kebiasaan yang berbeda. Tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang melalui pola atau kebiasaan yang berbeda. Tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang sepanjang hidupnya. Kebanyakan tumbuhan tidak berpindah, memproduksi makanannya sendiri, menggantungkan diri pada apa yang diperolehnya dari lingkungannya sampai batas-batas yang tersedia. Hewan sebagian besar harus bergerak, harus mencari makan, ukuran tubuhnya terbatas pada ukuran tertentu dan harus menjaga integritas mekaniknya unntuk hidup dan pertumbuhan.
Suatu ciri hidup yang hanya dimiliki khusus oleh tumbuhan hijau adalah kemampuan dalam menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan. Tumbuhan tingkat tinggi pada umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu makhluk hidup yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang
dibutuhkannya. Senyawa organik yang baku adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan hijau dari proses fotosintesis. Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengoubahan
zat-zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan
cahaya. 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.
LAPORAN PRAKTIKUM
BIOLOGI UMUM
FOTOSINTESIS
OLEH:
NAMA: SUSAN ASMARANI
NIM: E1A 011 059
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKA
UNIVERSITAS MATARAM
2011
FOTOSINTESIS
1. Pelaksanaan Praktikum
1. Tujuan praktikum : Mengetahui adanya proses fotosintesis pada
tumbuhan.
1. Hari, tanggal : Kamis, 17 November 2011 2. Tempat pelaksanaan : Laboratorium Botani FKIP
Universitas Mataram.
1. Landasan Teori
Fotosintesis merupakan suatu proses dimana terjadi sintesa karbohidrat tertentu dari karbondioksida dan air yang dilakukan oleh sel-sel yang berklorofil dengan adanya cahaya matahari dan di hasilkan atau dibebaskan gas oksigen. Proses fotosintesis juga dinamakan asimulasi karbon, salah satu kemampuan tumbuhan hijau ada memanfaatkan zat karbon udara untuk diubah menjadi bahan organik bila tersedia cahaya yang cukup. Secara umum persamaan reaksi kimia pada pristiwa pada fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:
6CO2+6H2O cahaya matahari C6H12O6+6O2
persamaan reaksi diatas tidaklah menunjukkan mekanisme dari proses fotosintesiss, melainkan menunjukkan hasil akhir yabg dihasilkan dalam proses fotosintesis (Prawirahartono, 1998: 89).
Fotosintesis merupakan proses pembakaran dalam tubuh tanaman yang akan
menghasilkan oksigen yang berfungsi untuk proses pernapasan pada manusia oleh karena itu manusia tidak dapat terlepas dari tumbuhan karena apabila tidak ada tumbuhan maka tidak akan ada udara untuk pernapasan manusia. Oleh karena itu manusia tidak bisa terlepas dari lingkungan untuk kebuuhan hidupnya (Odum, 1967: 19).
Persamaan fotosintesis : 6CO2+6H2O cahaya matahari C6H12O6+6O2.
klorofil
dari persamaan diatas menujukkan bahwa hubungan antara zat-zat yang dipakai dan dihasilkan oleh proses fotesintesis melibatkan stidak-tidaknya 2 (dua) proses yang amat berbeda menjadi jelas setelah dilakukannya percobaan. Tumbuhan air yang hijau, Elodea merupakan organisme uji percobaan. Bila sepotong tumbuhan itu ditempatkan terbalik didalam larutan encer NaHCO3, (yang merupakan sumber CO2) diterangi dengan lampu senter mak gelembung oksigen akan segera dkeluarkan dari bagian potong tangkainya. Karena laju fotosintesis tidak meningkatnya penyinaran, maka Blackman mengambil kesimpulan bahwa paling tidak ada dua proses berlainan yang terlibat: satu, suatu reaksi yang memerlukan cahaya dan yang satu lagi reksi yang tidak memerlukan cahaya. Yang terakhir dinamai “reaksi gelap” walau dapat berlangsung terus dalam terang. Blackman berteori bahwa pada intensitascahaya sedang “reaksi terang” membatasi atau melajukan seluruh proses (Kimball, 1994: 180).
1. Alat dan bahan
1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan, 2. Mengambil 2-3 tangkai daun hydrilla,
3. Memasukkan tangkai daun hydrilla ke dalam corong, dan usahakan supaya tidak longgar,
8. Lalu menghitung gelembung udara yang muncul,
9. Mencatat banyaknya gelembung pada tabel hasil pengamatan,
10. Setelah menempatkan ditempat yang gelap, lalu memindahkan ke tempat yang terang atau yng ada cahaya dan menerangnya dengan lampu,
11. Menghitung banyaknya gelembung yang muncul, dan
12. Mencatat banyaknya gelembung pada tabel hasil pengamatan.
1. Data Hasil Pengamatan
1. Tabel jumlah gelembung (O2) ditempat terang dan gelap
Wakt u
(2 menit
)
gelembung O2
tempat terang
tempat gelap
1 63 0
2 92 0
3 122 0
4 153 0
5 178 0
10 610 0
1. Analisis data
1. Jumlah rata-rata gelembung pada tempat terang
10 menit
= 610/10 = 61 gelembung/menit
1. Jumlah rata-rata gelembung pada tempat gelap
= jumlah gelembung pada tempat gelap
10 menit
= 0/10 = 0 gelembung/menit
1. Pembahasan
Pada praktikum ini ada beberapa hal yang akan dibahas mengenai fotosintesis.
Definisi dari fotosintesis meruapakan suatu proses dimana terjadi sintesis karbohidrat tertenu dari karbondioksida dan air yang dilakukan oleh sel-sel yang menganung klorofil dengan adanya cahaya matahari dan dibebaskannya oksigen. Adapun persamaan reaksi fotosintesis adalah: 6CO2+6H2O cahaya matahari C6H12O6+6O2.
klorofil
pada praktikum ini menagamati tumbuhan air, Hydrilla Verticillata. Dalam hal ini mengamati
jumlah gelembung, dimana dengan adanya gelembung itu sama artinya dengan adanya oksigen
(O2) yang dihasilkan Hydrilla Verticillata. Karena fotosintesis menghasilkan O2 yang
krbohidrat (C6H12O6) yang dimana hasil penguraian CO2 dan H2O yang dibantu oleh cahaya matahari dan zat hijau atau yang mempunyai klorofil. Dalam praktikum ini dilakukan dua macam percobaan yaitu ditempat yang gelap atau ditempat yang terang. Pada saat ditempat gelap, gelembung yang terlihat tidak ada sam sekali. Sedangkan ditempat yang terang, dimana gelembungnya dihitung setiap selang waktu 2 menit sebanyak 2 kali tahapan, dan diperoleh banyak gelembung sebagai berikut membuktikan baha dalam proses fotosintesisn membutuhkan cahaya matahari, dan semakin banyak cahaya matahari atau semakin terang, maka makin banyak gelembung udara yang dihasilkan atau O2.
Proses fotosintesis tidak akan berlangsung apabila salah satu faktor pendukung seperti cahaya, CO2 , dan H2O tidak ada. Seperti didalam praktikum ini, pada saat dilakukan ditempat gelap tidak dihasilkan gelembung udara atau O2 karena tidak adanya cahaya.
1. Kesimpulan
1. Fotosintesis merupakan suatu proses terjadinya sintesis karbohidrat tertentu dari , CO2 dan air yang dilakukan oleh sel-sel yang mengandung klorofil dengan bantuan cahaya matahari dan dibebaskannya gas oksigen.
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi psoses fotosintesis adalah cahaya, karbohidrat ( CO2), air (H2O), dan adanya klorofil.
3. Proses fotosintesis hanya dapat terjadi pada tumbuhan yang mengandung klorofil seperti
tumbuhan air Hydrilla Verticillata.
LAPORAN BIOLOGI
UJI OKSIGEN HASIL FOTOSINTESIS
Kelas : XII A3/18
SMA NEGERI 1 JETIS
TAHUN PELAJARAN 2011/2012
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Suatu ciri hidup yang hanya dimiliki khusus oleh tumbuhan hijau adalah kemampuan dalam menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan. Tumbuhan tingkat tinggi pada umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu makhluk hidup yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang
dibutuhkannya. Senyawa organik yang baku adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan hijau dari proses fotosintesis. Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengoubahan
zat-zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan
cahaya. 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.Kalau fotosintesis adalah suatu proses penyusunan (anabolisme atau asimilasi) di mana energi diperoleh dari sumber cahaya dan disimpan sebagai zat kimia, maka proses respirasi adalah suatu proses pembongkaran (katabolisme atau
disasimilasi) di mana energi yang tersimpan dibongkar kembali untuk menyelenggarakan proses – proses kehidupan
B.
Rumusan Masalah
Setelah mengetahui latar belakang laporan penelitian ini, peneliti dapat merumuskan masalah sebagai berikut :
2. Bagaimana pengaruh suhu terhadap proses fotosintesis?
3. Bagaimana pengaruh cahaya terhadap proses fotosintesis?
4. Apakah hasil dari proses fotosintesis?
C.
Tujuan
Laporan penelitian kali ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis.
2. Mengetahui pengaruh suhu atau temperatur terhadap proses fotosintesis.
3. Mengetahui pengaruh cahaya terhadapat proses fotosintesis.
BAB III
METODELOGI
A.
Waktu Pelaksanaan
Hari dan tanggal : Jumat, 12 Agustus 2011
Pukul : 11.15WIB
Tempat : Lab.Biologi SMA N 1 Jetis, Bantul.
B.
Variabel
a. Variabel bebas yang dibuat berbeda dalam eksperimen ini yaitu suhu, cahaya, dan bahan
fotosintesis.
b. Variabel terkontrol yang dibuat sama sebagai pengontrol yaitu tanaman yang digunakan
(Hydrilla verticillata).
c. Variabel terikat adalah hasil perlakuan dari variabel bebas dan variabel terikat yaitu jumlah
gelembung yang dihasilkan.
C.
Alat Dan Bahan
Tabung reaksi 4 buah
Corong kaca 4 buah
Kawat penyangga 12 buah
Gelas kimia 4 buah
Cawan 1 buah
Sendok 1 buah
stopwact
Bongkahan es
Air
Larutan NaHCO3
Hydrill verticillata
D.
Cara Kerja
Cara kerja untuk fotosintesis yang menggunakan cahaya matahari langsung:
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Memotong Hydrilla verticillata dengan panjang 7 cm sebanyak 5 buah.
3. Memasukkan Hydrilla verticillata secara bersamaan kedalam corong kaca.
4. Menutup gelas kimia dengan corong kaca yang telah diberi Hydrilla verticillata.
5. Menutup corong kaca dengan gelas kimia.
6. Mengisi gelas kimia dengan air sampai penuh dan jangan sampai terdapat gelembung dan
mengkaitkan corong kaca dengan kawat penyangga.
7. Sebelum memanaskan Hydrilla verticillata dalam 3 gelas kimia yang bebrbeda dengan sinar
matahari lansung lakukan hal :
b. Memberi tambahan larutan NaHCO3 dalam air pada gelas kimia ke-III.
c. Mencari ruangan yang mengandung cahaya pada gelas kimia ke-IV.
8. Memanaskan secara bersamaan anatara gelas kimia 1,II,III, dan IV dibawah sinar matahari
langsung untuk gelas kimia I, II (suhu harus stabil dalam keadaan 15oC, jika naik tambah es agar
turun kembali stabil), III.
9. Menghitung jumlah gelembung yang dihasilkan dalam 5 menit pertama, 5 menit ke dua, dan 5
menit ke tiga.
10. Mencatat jumlah gelembung dalam tabel dan kemudian dirata-rata.
Cara kerja untuk fotosintesis yang tidak menggunakan cahaya matahari :
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Memotong Hydrilla verticillata dengan panjang 7 cm sebanyak 5 buah.
3. Memasukkan Hydrilla verticillata secara bersamaan kedalam corong kaca.
4. Menutup gelas kimia dengan corong kaca yang telah diberi Hydrilla verticillata.
5. Menutup corong kaca dengan gelas kimia.
6. Mengisi gelas kimia dengan air sampai penuh dan jangan sampai terdapat gelembung dan
mengkaitkan corong kaca dengan kawat penyangga.
7. Memasukkan gelas kimia tersebut dalam tempat yang gelap.
8. Menghitung jumlah gelembung yang dihasilkan dalam 5 menit pertama, 5 menit ke dua, dan 5
menit ke tiga.
BAB IV
TABEL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
A.
Tabel Pengamatan
Hasil pengamatan dalam penelitian atau percobaan dalam uji kandungan makanan
didapat data atau tabel sebagai berikut :
N matahari yang dapat dimanfaatkan oleh kloropil yang terdapat dalam kloroplas. Fotosintesis selain memerlukan cahaya matahari sebagai bahan bakar juga memerlukan karbondioksida dan air sebagai bahan anorganik yang akan diproses untuk menghasilkan karbohidrat dan melepaskan oksigen.
Reaksi yang terjadi saat fotosintesis adalah :
Dari reaksi tersebut kita dapat memperkirakan bahwa pada fotosintesis terbentuk
oksigen..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.
Pada percobaan yang pertama .Pada Hydrillahanya mengunakan air biasa kemudian
diletakkan ditempat yang terang terkena sinar matahari langsung kemudian setelah itu diamati apakah terlihat gelembung. pada 5 menit pertama banyak gelembung yang muncul adalah berjumlah 849 gelembung kemudian 5 menit sselanjutnya gelembung bertambah sejumlah 988 gelembng lalu 5 menit yang terakhir pengamatan banyak gelembung sebanyak 1038.Dari hasil yang didapat tersebut membuktikan bahwa percobaan menghasilkan oksigen terlihat dari banyaknya gelembung yang muncul dan lamanya waktu percobaan membuktikan semakin banyaknya oksigen yang muncul.Dan lamanya waktu percobaan juga mempengaruhi laju oksigen yang dihasilkan.
Pada percobaan yang kedua.Pada Hydrillamenggunakan air es yang suhunya 15oc dan
kemudian diletkkan di tempat yang terang yang terkena sinar matahai secara langsung.pada saat percobaan 5 menit pertama banyaknya gelembung yang muncul adalh 1 buah,kemudian 5menit selanjutnya ketika diamati tidak muncul adanya gelembung hal yang sama juga terjadi pada 5 menit berikutnya.meskipun hanya memunculkan 1 gelembung itu sudah membuktikan adnya oksigen pada percobaan tersebut. Apabila dibandingkan dengan percobaan pertama tadi perbedaan munculnya gelembung yang membuktikan adanya oksigen sebagai hasil dari fotosintesis sangat signifikan perbedaannya itu membuktikan bahwa fotosintesis dipengaruhi oleh temperatur(suhu)dan dalam suhu yang dingin ternyata mempengaruhi kerja enzim dan kerjanya kurang optimal.
Pada percobaan yang ketiga ini pada .Pada Hydrilla menggunakan larutan NaHCO3 dan
kemudian diletakkan ditempat terang yang langsung terkena cahaya dari tabel pengamatan dapat terlihat pada percobaan 5menit pertama menghasilkan gelembung sebanyak 947 gelembung kemudian pada 5 menit selanjutnya gelembung yang muncul terlihat sebanyak 1053 gelembung setelah itu pada 5 menit yang terakhir gelembung yang muncul bertambah menjadi 1120 gelembung.Itu membuktikan bahwa pada percobaan yang ketiga ini mengunakan larutan
NaHCO3 menghasilkan oksigen.Dan apabila dibandingkan dengan percobaan yang pertama
hasilnya beda itu membuktikan bahwa intensitas cahaya dan larutan NaHCO3 yang terurai
menjadi NaOH dan CO2. Dan NaHCO3menambah substrat dalam bahan untuk proses fotosintesis
makanya hasil gelembung yang dihasilkan lebih banyak dan oksigen yang dihasikan juga lebih banyak dibandingkan dengan ercobaan yang pertama tanpa ada tambahan hanya terkena sinar matahari langsung.
Pada percobaan yang keempat ini Hydrilla diletakkan didalam tempat yang tidak ada
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Tumbuhan terutama tumbuhan tingkat tinggi, untuk memperoleh makanan sebagai
kebutuhan pokoknya agar tetap bertahan hidup, tumbuhan tersebut harus melakukan suatu proses yang dinamakan proses sintesis karbohidrat yang terjadi dibagian daun satu tumbuhan yang memiliki kloropil, 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 kloropil hanya akan berfungsi bila ada cahaya matahari (Dwidjoseputro, 1986)
Fotosintesis berasal dari kata foton yang berarti cahaya dan sintesis yang berarti
penyusunan. Jadi fotosintesis adalah proses penyusunan dari zat organic H2O dan CO2 menjadi
senyawa organik yang kompleks yang memerlukan cahaya. Fotosintesis hanya dapat terjadi pada tumbuhan yang mempunyai klorofil, yaitu pigmen yang berfungsi sebagai penangkap energi cahaya matahari (Kimball, 2002).
Energi foton yang digunakan untuk menggerakkan elektron melawanan gradient panas di dalam fotosistem I dari sebuah agen dengan tenaga reduksi kuat, yang secara termodinamis
mampu mereduksi CO2 di dalam fotosistem II dari air dengan pelepasan O2, jika sebuah molekul
pigmen menyerap sebuah foton masuk ke dalam sebuah keadaan tereksitasi, karena satu elektronnya pada keadaan dasar pindah ke orbit (Anwar, 1984).
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 (Syamsuri, 2000).
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 : Kloropil
6CO2 + 6H2O 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 (Syamsuri, 2000).
Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama:
reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (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).[18] Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang
membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH).[18] Energi yang digunakan
dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang.[18] Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan
cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom
karbon menjadi molekul gula.[18] 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 (380-700 nm).[18] Cahaya tampak terbagi
atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet
(< 400 nm).[19] Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis.[19] Hal ini
terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis.[19] Pigmen yang
terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.[19]
Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.[19] Kloroplas
mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet
dan merah.[19] Klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya
kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang. Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh
akseptor elektron.[12] Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.
Reaksi terang
Reaksi terang dari fotosintesis pada membran tilakoid
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADP H2.[20] Reaksi ini
memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh
pigmen sebagai antena.[20]
Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II.[21]
Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi
P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm.[21]
Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil.
[21] Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H
2O yang ada
disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim.
[21] Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan menggunakan elektron
dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk PQH2.[21] Plastokuinon
akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b
6-f kompleks.
[20] Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah[21]:
2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H- → 4H+ + O2 + 2PQH2
Sitokrom b6-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan
mengoksidasi PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan mengandung
tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC).[21] Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya
pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid.[21] Reaksi yang terjadi pada sitokrom b
6-f kompleks
adalah[21]:
2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.[21] Fotosistem ini menyerap
energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima
elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu.[21] Sebagai sistem yang
bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan
elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.[21] Reaksi keseluruhan pada PS I
adalah[21]:
Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)
Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk
mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH.[21] Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim
feredoksin-NADP+ reduktase.[21] Reaksinya adalah[21]:
4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH
Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase.[1]
ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan
H+melintasi membran tilakoid.[1] Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase
bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP.[1] Reaksi keseluruhan yang
terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut
Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H
2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2
Reaksi gelap
Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan
siklus Hatch-Slack.[22] Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5
bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat.[22]
Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan
tumbuhan C-3.[22] Penambatan CO
2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh
enzim rubisco.[22] Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut
tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalah oksaloasetat yang
memiliki empat atom karbon. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase.[22]
Siklus Calvin-Benson
Siklus Calvin-Benson
Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase
(RuBP) membentuk 3-fosfogliserat.[22] RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh
tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini
distimulasi oleh peningkatan pH.[22] Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+ ditranspor dari stroma ke
dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase,
memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya.[22] Ketiga, reaksi ini
distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.[22]
Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas.[12] Fikasasi
CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi.[23] Karboksilasi melibatkan
penambahan CO2 dan H2O ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat(3-PGA).[23]
Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida
dalam 3-fosforgliseradehida (3-Pgaldehida).[23] Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi
gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam pada asam
1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP.[23] ATP ini
timbul dari fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah
kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan.[23] Bahan pereduksi
yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron.[23] Secara bersamaan, Pi dilepas
dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP.[23]
Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan
CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam dan melalui stomata.[24] Pada akhir reaksi
Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk
mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur dimulai lagi.[24]
Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya adalah
1,3-Pgaldehida.[12] Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa
keluar.[12] Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi
menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol.[12] Triosa fosfat digunakan sitosol untuk
membentuk sukrosa.[12][24]
Faktor penentu laju fotosintesis
Proses fotosintesis dipengaruhi beberapa faktor yaitu faktor yang dapat memengaruhi secara langsung seperti kondisi lingkungan maupun faktor yang tidak memengaruhi secara langsung
seperti terganggunya beberapa fungsi organ yang penting bagi proses fotosintesis.[1] Proses
fotosintesis sebenarnya peka terhadap beberapa kondisi lingkungan meliputi kehadiran cahaya
matahari, suhu lingkungan, konsentrasi karbondioksida (CO2).[1] Faktor lingkungan tersebut
dikenal juga sebagai faktor pembatas dan berpengaruh secara langsung bagi laju fotosintesis.[28]
Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis mencapai kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya faktor-faktor pembatas
tersebut sangat memengaruhi laju fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum
fotosintesis.[28] Selain itu, faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat , umur daun, serta
ketersediaan nutrisi memengaruhi fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara
tidak langsung ikut memengaruhi laju fotosintesis.[29]
Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis[29] :
1. Intensitas cahaya
Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.
2. Konsentrasi karbon dioksida
3. Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
4. Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
5. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
6. Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
BAB V
PENUTUP
KESIMPULAN
1. Intensitas cahaya
Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya. 2. Konsentrasi karbon dioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
3. Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
4. Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
5. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
6. Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan
berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
SARAN
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, A. 1984. Ringkasan Biologi. Ganeca Exact. Bandung.
Dwidjoseputro. 1986. Biologi. Erlangga. Jakarta.
Kimball, J. W. 1993. Biologi Umum. Erlangga. Jakarta.
Kimball, J.W. 2002. Fisiologi Tumbuhan. Erlangga. Jakarta.
Malcome. B. W. 1990.Fisiologi Tanaman. Bumi Aksara. Bandung.
