laporan praktikum biologi ii
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM
BIOLOGI DASAR
PERCOBAAN II
FOTOSINTESIS
NAMA : ANDI SUKMA INDAH
NIM : I11112275
HARI/TANGGAL PERC. : SELASA, 2 OKTOBER 2012
KELOMPOK : I
ASISTEN : HENI MUTMAINNAH
LABORATORIUM BIOLOGI DASAR
UNIT PELAKSANA TEKNIS MATA KULIAH BIOLOGI DASAR
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2012
BAB I
PENDAHULUAN
I. 1. 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 (Ratri, 2012).
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.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 . Oleh karena itu, pada percobaan kali ini dilakukan uji Sach
dan uji Ingenhousz untuk mengetahui hasil dari proses fotosintesis yaitu glukosa
dan oksigen (Ratri, 2012).
I. 2. Tujuan Percobaan
Percobaan ini bertujuan untuk Membuktikan proses fotosintetis akan
menghasilkan glukosa dengan dilakukannya percobaan Sachs dan Membuktikan
proses fotosintetis melepaskan 02 atau oksigen dengan percobaan Ingenhousz.
I. 3. Waktu dan Tempat Percobaan
Percobaan ini dilaksanakan pada pukul 11.00 sampai pukul 14.00 hari
Selasa tanggal 2 Oktober 2012. Percobaan Sachs dilaksanakan di Laboratorium
Biologi Dasar lantai 1 Universitas Hasanuddin sedangkan percobaan Ingenhousz
dilaksanakan di Pelataran pertanian Universitas Hasanuddin.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Fotosintesis adalah suatu proses pembuatan makanan oleh tumbuhan dengan
menggunakan cahaya matahari, air, dan karbon dioksida. Fotosintesis terjadi di
struktur khusus pada sel daun yang disebut kloroplas. Kloroplas mengandung
klorofil, yaitu pigmen hijau yang menyerap energi dari cahaya matahari. Selama
fotosintesis, energi yang diserap ini digunakan untuk menyatukan karbon dioksida
dengan air sehingga membentuk gula glukosa sebagai sumber energi bagi seluruh
tumbuhan. Produk sisanya, yaitu oksigen, dilepaskan ke udara. Daun merupakan
lokasi utama terjadinya fotosintesis dan memiliki beragam adaptasi untuk tujuan
tersebut. Lamina (bilah daun) yang terbentuk datar menyediakan permukaan lebar
untuk menyerap cahaya matahari; stomata (pori-pori) di permukaan bawah lamina
memungkinkan gas (karbon dioksida dan oksigen) keluar masuk daun; dan
jaringan pembuluh yang ekstensif membawa air ke daun dan mengangkut glukosa
hasil fotosintesis ke bagian lain tumbuhan (Zebhy, 2012).
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 (Syabatini, 2008).
Pada tahun 1860, Sach membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan
amilum. Dalam percobaannya tersebut ia menggunakan daun segar yang sebagian
dibungkus dengan kertas timah kemudian daun tersebut direbus, dimasukkan
kedalam alkoholdan ditetesi dengan iodium. Ia menyimpulkan bahwa warna biru
kehitaman pada daun yang tidak ditutupi kertas timah menandakan adanya
amilum (Syabatini, 2008).
Suatu sifat fisiologi yang hanya dimiliki oleh tanaman berhijau daun ialah
kemampuan menyerap energi matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia
proses yang dikenal dengan fotosintetis (TBP, 2005).
Tempat berlansungnya fotosintesis pada daun dalam organel yang disebut
plastida. Organel yang mengandung klorofil disebut kloroplas. Fotosintesis adalah
salah satu bagian dari proses anabolisme yang hanya dapat berlansung jika ada
cukup cahaya. Dalam proses fototsintesis CO2 dan air diubah menjadi karbohidrat
dan O2 yang dilepaskan ke atmosfer. Karbohidrat sederhana yang dihasilkan
fotosintesis melalui proses anabolisme selanjutnya diubah menjadi protein, lemak,
asam nukleat dan molekul organik lainnya (Tim Kurikulum Biologi Program
Unhas, 2005).
Molekul-molekul organik tersebut bermanfaat dalam pembentukan akar,
batang, daun, umbi, jaringan, dam sistem organ lainnya. Bagian lain yang
termasuk dalam proses anabolisme adalah kemosintesis. Proses kemosintesis ini
dapat berlansung tanpa adanya sinar matahari. Contonya adalah asimilasi nitrogen
(Tim Kurikulum Biologi Program Unhas, 2005).
Asimilasi nitrogen ini merupakan langkah awal dalam proses pembentukan
protein, dan protein tidak dapat disususn tanpa adanya hasil fotosintesis. Oleh
karena itu, fototsintesis merupakan kegiatan pokok (Tim Kurikulum Biologi
Program Unhas, 2005).
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 (Azam, 2007).
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 (Arisandi, 2011).
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
(Arisandi, 2011).
Pada permukaan atas dan bawah daun terdapat epidermis, biasanya terdapat
lapisan lilin yang berfungsi untuk mencegah penguapan air yang berlebihan. Di
antara sel sel epidermis terdapat stomata (mulut daun) yang berfungsi untuk
pertukaran gas karbon dioksida dan oksigen pada proses fotosintesis dan respirasi
(Bagus, 2011).
Di antara permukaan atas dan bawah epidermis, terdapat jaringan mesofil di
dalam jaringan ini, terdapat jaringan palisade dan juga jaringan spons, tapi
jaringan ini hanya terdapat pada tumbuhan dikotil. Jaringan palisade ini terdapat
banyak sekali kloroplas yang berfungsi untuk menyerap cahaya matahari secara
maksimal pada proses fotosintesis. Sedangkan jaringan spons berfungsi untuk
menampung karbon dioksida untuk proses fotosintesis. Sedangkan pada tumbuhan
monokotil, semua jaringan mesofil berbentuk bulat (Bagus, 2011).
Di dalam kloroplas itu sendiri terdapat stroma dan grana. Stroma adalah
ruangan yang berisi cairan atau enzim-enzim untuk fotosintesis dan juga
merupakan tempat penyimpanan sementara hasil fotosintesis. Sedangkan grana
adalah tumpukan membran tilakoid yang mengandung pigmen klorofil untuk
menangkap cahaya (Bagus, 2011).
Daun adalah tempat proses fotosintesis berlansung. Pertukaran gas antara
mesofil dan atmosfer melalui stomata. Kloroplas banyak ditemukan dalam mesofil
dilapisi oleh dua membran yang membungkus stroma. Membran tilakoid
memisahkan stroma dari runag tilakoid. Tilakoid terkonsentrasi pada grana (Tim
Kurikulum Biologi Program Unhas, 2005).
Fotosintesis hanya dapat dilakukan oleh tumbuhan dan ganggang hijau yang
bersifat autotrof. Artinya keduanya mampu menangkap energi matahari untuk
menyintesis molekul-molekul organik kaya energi dari precursor organik H2O dan
CO2. Sementara itu, hewan dan manusia tergolong heterotrof, yaitu memerlukan
suplay senyawa-senyawa organik dari lingkungan (tumbuhan) karena hewan dan
manusia tidak dapat menyintesis karbohidrat. Karena itu, hewan dan manusia
bergantung pada organisme autotrof (Elluisa, 2012).
Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas. Kloroplas merupakan organel plastid
yang mengandung pigmen hijau daun (klorofil). Sel yang mengandung kloroplas
terdapat pada mesofil daun tanaman, yaitu sel-sel jaringan tiang (palisade) dan
sel-sel jaringan bunga karang (spons). Di dalam kloroplas terdapat klorofil pada
protein integral membrane tilakoid. Klorofil dapat dibedakan menjadi klorofil a
dan klorofil b. klorofil a merupakan hijau rumput (green grass pigment) yang
mampu menyerap cahaya merah dan biru-keunguan. Klorofil a ini sangat berperan
dalam reaksi gelap fotosintesis. Klorofil b merupakan pigmen hijau-kebiruan yang
mampu menyerap cahaya biru dan merah kejinggaan. Klorofil b banyak terdapat
pada tumbuhan, ganggang hijau dan beberapa bakteri autotrof (Elluisa, 2012).
Klorofil terdapat sebagai butir-butir hijau di dalam kloroplas. Pada umumnya
kloroplas itu berbentuk oval, bahan dasarnya disebut stroma, sedang butir-butir
yang terkandung di dalamnya disebut grana. Pada tanaman tinggi ada dua macam
klorofil, yaitu (Elluisa, 2012) :
klorofil-a : C55H72O5N4Mg, berwarna hijau tua
klorofil-b : C55H70O6N4Mg, berwarna hijau muda
Rumus bangunnya berupa suatu cincin yang terdiri atas 4 pirol dengan Mg
sebagai inti. Rumus bangun ini hamper serupa dengan rumus bangun haemin (zat
darah), di mana intinya bukan Mg melainkan Fe. Pada klorofil; terdapat suatu
rangkaian yang disebut fitil yang dapat terlepas menjadi fitol C2H39OH, jika kena
air (hidrolisis) dan pengaruh enzim klorofilase. Fitol itu lipofil (suka asam lemak),
sedangkan biasanya disebut rangka porfin, sifatnya hidrofil (suka akan air)
(Elluisa, 2012).
Faktor-faktor yang berpengaruh dalam pembentukan klorofil (Elluisa, 2012) :
1. Faktor pembawaan
Pembentukan klorofil dibawakan oleh gen tertentu di dalam kromosom.
2. Cahaya
Terlalu banyak sinar berpengaruh buruk kepada klorofil. Larutan yang
dihadapkan kepada sinar kuat tampak berkurang hijaunya. Hal ini juag dapat
kita lihat pada daun-daun yang terus terkena kena sinar langsung warna
mereka menjadi hijau kekuning-kuningan.
3. Oksigen
4. Karbohidrat
Dengan tiada pemberian gula, daun-daun tersebut tak mampu menghasilkan
klorofil, meskipun faktor-faktor lain cukup.
5. Nitrogen Magnesium
Besi yang menjadi bahan pembentuk klorofil merupakan suatu condition sinc
qua non (kehausan). Kekurangan akan salah satu dari zat-zat tersebut
mengakibatkan klorosis kepada tumbuhan.
6. Air.
Air merupakan faktor keharusan pula, kekurangan air mengakibatkan
desintegrasi dari klorofil seperti terjadi pada rumput dan pohon-pohonan di
musim kering.
7. Unsur-unsur Mn, Cu, Zn, meskipun hanya di dalam jumlah yang sedikit
sekali, membantu pembentukan klorofil. Dengan tiada unsur-unsur itu,
tanaman akan mengalami klorosis juga.
8. Temperatur antara 3o-48oC merupakan suatu kondisi yang baik untuk
pembentukan klorofil pada kebanyakan tanaman, akan tetapi yang paling baik
ialah antara 26o-30oC.
Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya
pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik.Sel yang tidak mempunyai
pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis.Pada
percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya memengaruhi
laju fotosintesis pada tumbuhan.Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi
yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya.Di samping adanya perbedaan energi
tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam
menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut.Perbedaan
kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan
adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun (Ratri, 2012).
Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan
jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung
pigmen hijau klorofil.Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis
yang berperan penting dalam menyerap energi matahari (Ratri, 2012).
Proses fotosintesis dimulai dengan energi cahaya diserap oleh protein
berklorofil yang biasa disebut pusat reaksi fotosintesis. Pada tumbuhan, protein ini
tersimpan di dalam organel yang disebut kloroplas, sedangkan pada bakteri,
protein ini tersimpan pada membran plasma. Sebagian energi cahaya yang
dikumpulkan klorofil disimpan dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Sisa energi
digunakan untuk memisahkan elektron dari zat seperti air. Elektron ini digunakan
dalam reaksi yang mengubah karbondioksia menjadi senyawa organik. Pada
tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, ini dilakukan dalam suatu rangkaian reaksi
yang disebut siklus Calvin, namun rangkaian reaksi yang berbeda ditemukan pada
beberapa bakteri, misalnya siklus Krebs terbalik pada Chlorobium. Banyak
organisme fotosintesis memiliki adaptasi mengonsentrasikan atau menyimpan
karbondioksida untuk membantu mengurangi proses boros yang disebut
fotorespirasi yang menghabiskan sebagian dari gula yang dihasilkan selama
fotosintesis (Arisandi, 2011).
Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua
bagian utama (Arisandi, 2011) :
1. Reaksi terang (karena memerlukan cahaya)
2. 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).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 (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. Kloroplas 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. Proses absorpsi energi cahaya
menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya
akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron. Proses ini merupakan awal
dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis (Arisandi, 2011).
1. Reaksi terang
Reaksi terang dari fotosintesis pada membran tilakoid. Reaksi terang adalah
proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.Reaksi ini memerlukan
molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh
pigmen sebagai antena (Arisandi, 2011).
Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu
fotosistem I dan II. 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 (Arisandi, 2011).
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.Untuk menstabilkan kembali, PS II
akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air
akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim. Hal ini
akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan menggunakan
elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk
PQH2. Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran
lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke
suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks. Reaksi keseluruhan yang
terjadi di PS II adalah: 2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H- → 4H+ + O2 + 2PQH2
(Arisandi, 2011).
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).Kejadian
ini juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid.
Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah : 2PQH2 + 4PC(Cu2+)
→ 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen) (Arisandi, 2011).
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.
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. Sebagai sistem yang bergantung pada
cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan
elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin. Reaksi keseluruhan pada
PS I adalah : Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)
(Arisandi, 2011).
Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir
pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH.
Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase.
Reaksinya adalah : 4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH
(Arisandi, 2011).
Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke
dalam ATP sintase. ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP
dengan pengangkutan elektron dan H+ melintasi membran tilakoid. Masuknya H+
pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat
anorganik (Pi) menjadi ATP. Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang
adalah sebagai berikut : Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH
+ 3H+ + O2 (Arisandi, 2011).
2. Reaksi gelap
Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus
Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack. Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan
mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom
karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat. Oleh karena itulah tumbuhan yang
menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3. Penambatan
CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco.
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 (Arisandi, 2011).
Calvin-Benson
Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa
difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat. RuBP merupakan enzim
alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari
pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh
peningkatan pH. Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+ ditranspor dari stroma ke
dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzim
karboksilase, terletak di permukaan luar membran tilakoid. Kedua, reaksi ini
distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika
kloroplas diberi cahaya. Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang
dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya (Arisandi, 2011).
Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan
kloroplas. Fikasasi CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi.
Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke RuBP membentuk dua
molekul 3-fosfogliserat(3-PGA. Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil
dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosforgliseradehida (3-
Pgaldehida). 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.
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. Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang
menyumbang 2 elektron. Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali
untuk mengubah ADP menjadi ATP (Arisandi, 2011).
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 (Arisandi, 2011).
Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya
adalah 1,3-Pgaldehida. Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati,
sebagian lainnya dibawa keluar. Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi
konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol. Triosa
fosfat digunakan sitosol untuk membentuk sukrosa (Arisandi, 2011).
BAB III
METODE PERCOBAAN
III. 1. Alat
Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah penjepit, gelas kimia,
bunsen, tripod, kasa, gelas piala, air, dan corong.
III. 2. Bahan
Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah tanaman mangga
Mangifera indica L., Hydrilla verticillata Hoele, alkohol 95%, JKJ, air, dan
aluminium foil.
III. 3. Cara Kerja
III. 3. 1. Percobaan Sachs
1. Memilih daun yang muda (di bagian pucuk).
2. Menutupi bagian tengah daun dengan aluminium foil dengan rapat
sebelum terkena matahari yaitu sebelum pukul 06.00 tanpa melepas
dan merusak daunnya, lalu biarkan selama seminggu.
3. Memetik daun Mangifera indica pada pagi hari.
4. Merebus daun Mangifera indica pada air mendidih selama 15 menit.
5. Memasukkan daun Mangifera indica dalam alkohol mendidih selama 5
menit.
6. Merendam Mangifera indica pada larutan JKJ selama 3 menit.
7. Mengamati apa yang terjadi pada daun Mangifera indica.
III. 3. 2. Percobaan Iingenhousz
1. Mengisi gelas piala dengan air.
2. Memasukkan Hydrilla verticillata ke dalam gelas piala.
3. Memasukkan corong terbalik ke dalam gelas piala sedemikian rupa
sehingga Hydrilla verticillata semuanya berda di bawah corong.
4. Menutup pangkal corong dengan tabung reaksi terbalik yang berisi
sejumlah air.
5. Menempatkan percobaan di bawah matahari yang mempunyai
intensitas tinggi.
6. Mengamati apakah terjadi gelembung-gelembung udara yang
terkumpul di dasar tabung reaksi.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV. 1. Hasil
IV. 1. 1. Percobaan Sachz
a. Gambar hasil percobaan :
Keterangan :
a. Gambar daun yang sebagian
tertutup aluminium foil
b. Gambar daun setelah
aluminium dilepas
m
r
o
q
p
l
s
k
j
n
b
c
a
d
e
f
g
h
i
t
c. Gambar daun yang direbus di
dalam air mendidih
d. Gambar daun setelah direbus
di air mendidih
e. Gambar daun yang direbus di
alkohol mendidih
f. Gambar daun setelah direbus
di alkohol mendidih
g. Gambar daun direndam di
JKJ
h. Gambar daun setelah
direndam di JKJ
i. Aluminium foil
j. Bagian daun yang tertutup
kertas timah
k. Bagian daun yang tidak
tertutupi kertas timah
l. Gelas kimia
m. Air
n. Tripod
o. Penjepit
p. Alkohol
q. Kasa
r. Bunsen
s. JKJ
t. Bintik-bintik kehitaman
IV. 1. 2. Percobaan Ingenhouse
a. Gambar hasil percobaan :
Keterangan :
a. Gambar Hydrilla
verticillata terkena
matahari
b. Gambar Hidrylla
verticillata setelah terkena
matahari
c
d
e
f
g
a b
c. Corong
d. Gelas piala
e. Air
f. Hydrilla verticillata
g. Ruang yang berisi gas
setelah beberapa lama
Hydrilla verticillata
mendapat cahaya
b. Tabel hasil pengamatan :
No. Jumlah gelembung
1. 0 -
2. 5 5
3. 10 16
4. 15 81
IV. 2. Pembahasan
Fotosintesis adalah suatu proses biologi yang kompleks, proses ini menggunakan
energi 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 :
CO2 + H2O C6H12O6 + O2 + Energi panas
IV. 2. 1. Percobaan Sachz
Terjadinya perubahan warna pada daun disebabkan karena
adanya amilum (karbohidrat) yang terdapat pada daun. Amilum tersebut
akan berbintik-bintik kehitaman saat direndam di larutan JKJ. Pola ini
Cahaya matahari
Klorofil
sesuai dengan percobaan yang dilakukan oleh Sachs pada tahun 1860.
Sachs membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan amilum. Dalam
percobaannya tersebut ia menggunakan daun segar yang sebagian
dibungkus dengan kertas timah kemudian daun tersebut direbus, lalu
dimasukkan kedalam alkohol dan ditetesi dengan iodium. Ia
menyimpulkan bahwa warna kehitaman pada daun yang tidak ditutupi
kertas timah menandakan adanya amilum.
Jika terdapat amilum maka pada bagian daun yang ditetesi JKJ akan
berubah warna menjadi bintik-bintik kehitaman. Potongan daun yang
telah direbus di air dan alkohol mendidih yang menjadikannya pucat, lalu
direndam di JKJ selama 3 menit memperlihatkan adanya perubahan,
yakni tampaknya bintik-bintik kehitaman pada bagian daun yang tidak
ditutupi aluminium foil, sedangkan pada bagian daun yang tertutup
aluminium foil terlihat pucat tetapi tetap memiliki bintik-bintik kehitaman
meski dalam jumlah yang sangat kecil. Sehingga dapat dikatakan bahwa
pada potongan daun yang berwarna kehitaman tersebut terdapat amilum.
Amilum merupakan salah satu hasil dari proses fotosintesis, yang berarti
pada bagian daun yang terkena cahaya matahari terjadi proses fotosintesis,
sedangkan pada daun yang tidak terkena cahaya matahari tidak terjadi
proses fotosintesis.
Fotosintesis adalah proses sintesis untuk menghasilkan makanan
yang dilakukan oleh tumbuhan hijau dengan bantuan cahaya matahari.
Dari percobaan ini juga dibuktikan bahwa hanya pada daun yang
berklorofil dan terkena cahaya yang dapat melakukan ”memasak” atau
fotosintesis. Hal ini sesuai dengan literatur tentang fotosintesis oleh
Dwidjoseputro(1986) : bahwa 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 di bagian 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
klorofil yang berada didalam daun tidak dapat menggunakan cahaya
matahari karena klorofil hanya akan berfungsi bila ada cahaya matahari.
Dari perbedaan warna yang terjadi atas perbedaan perlakuan
menunjukkan bagian daun yang berbeda warna disebabkan oleh faktor
kurangnya cahaya matahari, sehingga daun tersebut tidak dapat
melaksanakan fungsi fisiologisnya secara sempurna. Dengan kata lain,
secara umum fotosintesis hanya dapat berlangsung jika ada cahaya
matahari yang cukup mengenai permukaan daun yang ditandai dengan
adanya amilum pada daun. Dan pada daun yang tertutup aluminium foil
tetap terdapat bintik-bintik hitam, bukan karena melakukan proses
fotosintesis tetapi karena hasil dari fotosintesis bagian daun yang terkena
matahari yang hasilnya diedarkan keseluruh bagian tumbuhan termasuk
daun yang tertutup aluminium foil meski jumlahnya sangat sedikit.
Proses pembentukan amilum pada fotosintesis, daun yang diberi
perlakuan dengan dipanaskan pada air mendidih kemudian dimasukkan
dalam alkohol panas mengakibatkan pigmen daun jadi luntur. Daun yang
semula berwarna hijau tua berubah menjadi hijau muda. Hal ini
dimaksudkan agar ada tidaknya amilum pada daun dapat terlihat dengan
jelas pada saat daun tersebut dicuci dengan larutan JKJ. Perebusan
dilakukan agar sel dalam daun mati dan menjadikan sel-sel daun lebih
permeabel terhadap larutan JKJ. Memasukkan daun dalam alkohol
bertujuan untuk melarutkan klorofil dan menjadikan amilum lebih mudah
bereaksi dengan larutan JKJ. Setelah itu meletakkan daun pada cawan
untuk ditetetsi permukaan daun dengan larutan lugol/iodium sampai
merata. Perlakuan ini membuat daun menjadi berwarna biru kehitam-
hitaman yang menunjukkan adanya amilum dalam jaringan daun. Larutan
JKJ disini berfungsi untuk memberikan warna pada daun agar dapat
dibedakan bagian daun yang mengandung amilum dan tidak. Setelah
dimasukkan dalam larutan JKJ, daun yang telah ditutup sebelumnya
berwarna agak kebiru-tuaan disekitar pinggir-pinggirnya dan di bagian-
bagian yang tidak ditutupi lainnya, sedangkan bagian tengahnya atau
bagian yang ditutupi berwarna sedikit lebih cerah. Hal ini disebabkan
karena pada bagian yang ditutup tidak terjadi proses fotosintesis..
Sedangkan pada daun yang tidak ditutup warna biru tua kehitamannya
akan merata diseluruh bagiannya, karena pada seluruh bagian permukaan
daun terjadi proses fotosintesis.
Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju
fotosintesis:
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.
IV. 2. 2. Percobaan Ingenhouse
Percobaan ini dimungkinkan gelembung gas yang terbentuk di dasar
tabung reaksi adalah gas O2. Atau secara umum reaksi yang terjadi pada
proses fotosintesis Hydrilla verticillata dapat dituliskan:
6 CO2 + 12 H2O à C6H12O6 + 6 O2 + 6H2O
Percobaan yang dilakukan juga membuktikan bahwa intensitas
cahaya matahari juga mempengaruhi laju fotosintesis. Terbukti dari
jumlah gelembung gas yang terbentuk oleh Hydrilla verticillata apabila
dilakukan perlakuan dengan memberikan cahaya akan menghasilkan
gelembung udara yang banyak, sedangkan apabila diberi perlakuan dengan
ditempatkan pada tempat yang tidak terdapat cahaya dengan lama
pengamatan yang sama, maka Hydrilla verticillata yang direndam akan
mengeluarkan gelembung udara dalam jumlah yang relatif sangat sedikit.
Dari reaksi tersebut kita dapat memperkirakan bahwa pada fotosintesis
terbentuk oksigen. Hydrilla verticillata dimasukkan ke dalam gelas piala
berisi air yang berada di bawah corong. Hydrilla verticillata diletakkan di
tempat yang mendapat cahaya matahari maksimum yang bertujuan untuk
memperoleh hasil gelembung yang berbeda pula jumlahnya sehingga
didapatkan hubungan antara jumlah gelembung dengan kadar cahaya yang
ada. Gelembung udara yang dihasilkan menandakan bahwa proses
fotosintesis pada Hydrilla verticilata menghasilkan oksigen. 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.
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. 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.
BAB V
PENUTUP
V. 1. Kesimpulan
Proses fotosintesis menghasilkan glukosa yang berhasil dibuktikan
dengan adanya bintik-bintik hitam pada penampakan akhir daun dan
melepaskan O2 yang dibuktikan dengan adanya gelembung udara setelah
ditempatkan di bawah sinar matahari.
V. 2. Saran
Saya sarankan pada percobaan ini untuk memberi perlakuan seperti
dengan menambahkan NaHCO3 pada air rendaman Hydrilla verticillata
untuk menguji apakah hasilnya tetap sama.
DAFTAR PUSTAKA
Azam, Muhammad. 2007. Biologi Dasar. Bandung : Platinum.
Arisandi, Joni. 2011. Laporan Biologi Uji Oksigen Hasil Fotosintesis. http://bagongmendem.blogspot.com, diakses tanggal 5 Oktober 2012 pukul 03:50
Bagus, Anas Dwi. 2011. Laporan Fotosintesis. http://annazstarlite.wordpress.com , diakses tanggal 5 Oktober 2012 pukul 03:47
Elluisa, Debora. 2012. Laporan Uji Coba Sachs. http://delluisaa.blogspot.com, diakses tanggal 5 Oktober 2012 pukul 03:50
Ratri, Arum Novia. 2012. Percobaan Ingenhousz. http://arumnophia.blogspot. com, diakses tanggal 5 Oktober 2012 pukul 04:28
Syabatini, Annisa. 2008. Fotosintesis. http://education-generation.blogspot.com, diakses tanggal 5 Oktober 2012 pukul 04:01
Tim Kurikulum Biologi Program TBP Universitas Hasanuddin. 2005. Diktat Biologi Dasar. Makassar : UPT MKU Universitas Hasanuddin.
Zebhi. 2012. Fotosintesis. http://www.zebhi.com, diakses tanggal 5 Oktober 2012 pukul 03.44