Sabtu, 16 April 2011

Fotosintesis



FOTOSINTESIS PADA TANAMAN

I.              Tujuan: Mengamati faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan fotosintesis
II.          Landasan Teori:
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.
Proses fotosintesis dipengaruhi beberapa faktor yaitu faktor yang dapat mempengaruhi secara langsung seperti kondisi lingkungan maupun faktor yang tidak mempengaruhi secara langsung seperti terganggunya beberapa fungsi organ yang penting bagi proses fotosintesis. Proses fotosintesis sebenarnya peka terhadap beberapa kondisi lingkungan meliputi kehadiran cahaya matahari, suhu lingkungan, konsentrasi karbondioksida (CO2). Faktor lingkungan tersebut dikenal juga sebagai faktor pembatas dan berpengaruh secara langsung bagi laju fotosintesis.


Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis mencapai kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya faktor-faktor pembatas tersebut sangat mempengaruhi laju fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum fotosintesis. Selain itu, faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi mempengaruhi fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak langsung ikut mempengaruhi laju fotosintesis.
Fotosintesis pada tumbuhan
Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.
Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.

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 (granum), sedangkan reaksi Calvin terjadi di dalam stroma. Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2). Sedangkan dalam siklus Calvin terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH). Energi yang digunakan dalam siklus Calvin diperoleh dari reaksi terang. 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). Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 – 700 nm), hijau kuning (510 – 600 nm), biru (410 – 500 nm) dan violet (< 400 nm). Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Kloroplast mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah. 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.
Reaksi terang
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.
Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.
Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.
Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen.
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.
Reaksi gelap
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Proses Fotosintesis Tumbuhan Hijau
- Cahaya
Cahaya merupakan sumber energi untuk fotosintesis. Intensitas cahaya yang tinggi akan membuat kegiatan fotosintesis menjadi efektif.
- Tahap Pertumbuhan
Pada saat masih kecambah, tumbuhan lebih rajin fotosintesis daripada yang sudah besar karena yang sedang tumbuh butuh banyak energi untuk tumbuh membesar.
- Pigmen penyerapan cahaya
Klorofil merupakan pigmen penyerapan cahaya. Untuk membuat klorofil, diperlukan ion magnesium yg diserap dari tanah
- Suhu / Temperatur
Mempengaruhi enzim untuk fotosintesis. Jika suhu naik 10′c, kerja enzim meningkat 2xlipat. (tapi hanya pada suhu tertentu, jika suhu terlalu tinggi, justru bisa merusak).
- Kadar Hasil Fotosintesis (Fotosintat)
Apabila kadar hasil bentukan fotosintesis sedikit maka tumbuhan akan terangsang untuk melakukan fotosintesis lebih giat daripada ketika kadar fotosintat yang banyak.
- Ketersediaan CO2 dan air (H2O).
Jika kekurangan air, stomata menutup sehingga menghalangi masuknya CO2. Semakin banyak gas karbon dioksida maka proses fotosintesis akan menjadi semakin baik.
Jika faktor-faktor tersebut jumlahnya tak memadai atau tidak ada, maka proses fotosintesis akan terganggu.


III.       Alat dan Bahan:
  1. Tabung reaksi
  2. Gelas Kimia 500 ml
  3. Corong  Kaca Kecil
  4. Termometer
  5. Kawat Penggantung
  6. Es Batu
  7. NaHCO3
  8. Tumbuhan air (Hydrilla verticillata dan Riamon sp)
  9. Air
IV.       Langkah kerja:

  1. Di isi gelas kimia dengan air
  2. Diletakkan beberapa batang Hydrilla verticillata yang masih segar dan panjangnya masing-masing 10 cm dengan ujung tanaman mengarah ke bawah ujung corong kaca.Sebaiknya ujung batang hydrilla dan riamon yang digunakan dipotong miring terlebih dahulu di dalam air.
  3. Dimasukkan corong yang berisi Hydrilla verticillata ke dalam gelas kimia yang telah berisi air.Lalu diletakkan tabung reaksi yan penuh berisi air tertelungkup di atas corong kaca.Untuk menghindari adanya ruang udara dalam tabung reaksi,dilakukan penyusunan perangkat dalam air.lihat gambar penyusunan perangkat berikut ini:


  1. Diberi perlakuan pada setiap medium.
A.  Medium air, yang diletakkan di luar ruangan dan terkena sinar matahari 
      langsung
B.   Medium air, yang diletakkan di dalam ruangan (sebagai variabel kontrol)
C.   Medium NaHCO3 2% yang diletakkan di luar ruangan dan terkena sinar
      matahari langsung
D.  Medium NaHCO3 2% yang diletakkan di dalam ruangan
E.   Medium air es dengan suhu 20˚ C  yang diletakkan di luar ruangan dan
      terkena sinar matahari langsung
5.      Diamati dan dihitung berapa banyak gelembung udara yang terbentuk pada 5 menit I dan 5 menit II. Gelembung dapat dilihat pada tabung reaksi.
6.      Lakukan Langkah 1-5 dengan menggunakan tanaman Riamon
7.      Disusun data, didiskusikan dan dibuat kesimpulan dan grafik.
Catatan : jika tidak ada perangkat seperti tabung reaksi, gelas kimia dan corong kaca, bisa menggunakan botol plastik seperti contoh berikut

 
V.          Hasil Pengamatan
Banyaknya gelembung udara yang muncul dapat dilihat pada tabel berikut :
Nama tanaman
Perlakuan
(pada medium)
Di luar ruangan(32˚C)
Rata-rata
Di dalam ruangan(31˚C)
Rata-rata
5 menit ke-1
5 menit ke-2
5 menit ke-1
5 menit ke-2
Hydrilla
verticillata
Air
161
135
148
3
3
3
NaHC03 0,25%
102
120
111
21
10
15,5
Air es, suhu 20˚ C
0
0
0
0
0
0

Raimon

Air
38
40
39
11
19
15
NaHC03 0,25%
83
121
102
2
2
2
Air es, suhu 20˚C
0
0
0
0
0
0
(intensitas cahaya) di luar ruangan : 202
(intensitas cahaya) di dalam ruangan: 141
VI.       Pembahasan
Grafik Tanaman Hydrilla verticillata
Pada tabel  hasil  percobaan tentang proses fotosintesis diatas dapat di lihat bahwa Hydrilla verticillata dan Riamon dengan panjang yang telah ditentukan dimasukkan ke dalam corong kaca yang ditutup dengan tabung reaksi dan kemudian ke dalam beaker glass yang berisi air sampai penuh, apabila dilakukan perlakuan dengan memberikan cahaya (diluar ruangan) pada Hydrilla verticillata dan Riamon tersebut akan menghasilkan gelembung udara yang banyak, sedangkan apabila diberi perlakuan dengan ditempatkan pada tempat yang tidak terdapat cahaya(didalam ruangan) dengan waktu pengamatan yang sama, maka Hydrilla verticillata dan Riamon  yang direndam akan mengeluarkan gelembung udara dalam jumlah yang relatif sangat sedikit.Hal ini menunjukkan bahwa adanya pengaruh cahaya dalam proses fotosintesis.Semakin banyak gelembung udara dan intensitas cahaya maka semakin cepat laju reaksi fotosintesis yang terjadi.

Pada Perlakuan yang diberi dengan larutan NaHC03 yang ditempatkan pada tempat yang terang(diluar ruangan) banyaknya gelembung udara yang muncul pada tanaman Hydrilla verticilata dan Riamon  lebih banyak di bandingkan dengan tempat yang gelap(dalam ruangan).Sedangakan jika dibandingkan Perlakuan yang diberi dengan larutan NaHC03 yang ditempatkan pada tempat yang terang(diluar ruangan) gelembung udara yang muncul Pada tanaman Hydrilla verticillata lebih sedikit daripada perlakuan yang diberi air yang ditempatkan di tempat yang terang(diluar ruangan). Hal ini terjadi kesalahan kemungkinan dari pratikan kurang teliti dalam menghitung jumlah gelembung udara yang muncul.Sedangkan pada percobaan tanaman Raimon diperoleh data yang sesuai bahwa yang menggunakan larutan NaHC03 (di luar ruangan) gelembung udara yang muncul lebih banyak daripada perlakuan yang diberi air  ditempat yang terang (luar ruangan) ,hal ini terjadi karena NaHC03 dapat membantu laju reaksi fotosintesis tanaman dengan penambahan NaHC03 memperbanyak gelembung udara yang muncul karena ketika NaHC03 berikatan dengan H2O menghasilkan CO2 ;
NaHCO3 →Na+ +  HCO3-
HCO3- → H2O + CO2
CO2 dibutuhkan dalam reaksi fotosintesis sebagai bahan utama ,yang reaksinya ;
6CO2 + 6H2O + (SINAR MATAHARI)/KLOROFIL 6C6H12O6 + 6O2

Pada gelas yang ditambah dengan NaHCO3, menghasilkan oksigen sebanyak 3,5 ml dalam 60 menit. Hal ini karena NaHCO3 bereaksi dengan air.                                                                                                  
NaHCO3 + H2O  NaOH + H2CO3
 Lalu H2CO3 terurai menjadi H2O dan CO2 yang merupakan zat yang dibutuhkan dalam fotosintesis. Hal ini menyebabkan reaksi mendapat tambahan CO2 sehingga O2 yang dihasilkan juga lebih banyak. NaOH yang merupakan basa kuat menjadikan suhu meningkat sehingga mempercepat reaksi.

Pada perlakuan yang diberi air di tempat yang terang(diluar ruangan) gelembung udara yang muncul dari tanaman Hydrilla verticillata dan Riamon lebih banyak dibandingkan dengan perlakuan yang diberi dengan air es (20˚C ) yang ditempatkan diluar ruangan(ada cahaya) maupun didalam ruangan.Karena ketika di beri air es tidak ada gelembung udara yang muncul baik dari tanaman  Hydrilla verticillata maupun dari tanaman Riamon.Hal ini menunjukkan bahwa adanya pengaruh suhu terhadap fotosintesis.Dalam proses fotosintesis juga dibantu oleh enzim. Yaitu enzim-enzim pada reaksi transpor elektron siklik ataupun non siklik seperti sitrokom a dan f. Karena enzim terbuat dari protein, maka enzim bersifat termolabil. Kerjanya akan berhenti pada suhu rendah, dan akan rusak bila suhu terlalu tinggi. Jadi suhu rendah dapat memperlambat laju reaksi fotosintesis.

VII.           Kesimpulan

1. Fotosintesis adalah suatu proses metabolisme dalam tanaman untuk membentuk karbohidrat dengan memakai karbondioksida (CO2) dari udara dan air (H2O) dari dalam tanah dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil.
2. Gelembung-gelembung yang timbul dari percobaan menunjukkan dalam fotosintesis dihasilkan oksigen.
3. Intensitas cahaya matahari dan karbondioksida ikut mempengaruhi pembentukan oksigen pada proses ini.

1 komentar:

Revaldo mengatakan...

numpang copas ya.. :D

Poskan Komentar

Enjoy with ma bloG
Welcome to Dely's blog