KECEPATAN FOTOSINTESIS

BAB I

PENDAHULUAN

I.1        Latar Belakang

Fotosintesis adalah suatu proses yang hanya terjadi pada tumbuhan yang berklorofil dan bakteri fotosintetik, dimana energi matahari (dalam bentuk foton) ditangkap dan diubah menjadi energi kimia (ATP dan NADPH). Energi kimia ini akan digunakan untuk fotosintesa karbohidrat dari air dan karbon dioksida. Jadi, seluruh molekul organik lainnya dari tanaman disintesa dari energi dan adanya organisme hidup lainnya tergantung pada kemampuan tumbuhan atau bakteri fotosintetik untuk berfotosintesis (Latunra, 2012).

Klorofil adalah pigmen hijau fotosintetis yang terdapat dalam tanaman, Algae dan Cynobacteria. nama "chlorophyll" berasal dari bahasa Yunani kuno : choloros = green (hijau), and phyllon= leaf (daun). Fungsi krolofil pada tanaman adalah menyerap energi dari sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintetis yaitu suatu proses biokimia dimana tanaman mensintesis karbohidrat (gula menjadi pati), dari gas karbon dioksida dan air dengan bantuan sinar matahari (Latunra, 2012).

Klorofil merupakan pigmen hijau yang terdapat pada tumbuhan contonya saja pada Hydrilla, dimana klorofil ini akan menyerap energi cahaya matahari yang kemudian akan diubah menjadi energi kimia seperti ATP dan NADPH. Hal inilah yang melatar belakangi dilakukannya percobaan kecepatan fotosintesis.

I.2        Tujuan Percobaan

            Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui cahaya terhadap kecepatan fotosintesis dengan mengukur oksigen yang dihasilkan dari tumbuhan Hydrilla verticillata.

I.3        Tempat dan Waktu Percobaan

Percobaan ini dilaksanakan pada, hari Selasa, tanggal 27 Maret 2012, pukul 02.30 – 17.00 WITA, di Laboratorium Botani, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar, dan pengambilan data dilakukan di dalam ruangan, ruang terbuka, dan tempat terkena cahaya matahari langsung selama 30 menit.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada proses fotosintesa, terjadi penangkapan energi cahaya oleh zat hijau daun untuk pembentukan bahan organik. Fotosintesa hanya terjadi pada tanaman yang memiliki sel-sel hijau termasuk pada beberapa jenis bakteri (Darmawan dan Baharsyah, 1983).

            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. 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 (Wikipedia, 2012).

            Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbondioksida 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 (Wikipedia, 2012) :

                          cahaya

6H₂O + 6CO₂                  C₆H₁₂O₆ (glukosa) + 6O₂

                                                klorofil

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. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan (Wikipedia, 2012).

Aksi dari cahaya hijau dan kuning yang menyebabkan fotosistem pada tumbuhan tingkat tinggi dan penyerapan panjang gelombang ini oleh daun sebenarnya relatif tinggi, lebih tinggi dari yang ditampakkan pada spektrum serapan klorofil dan karotenoid. Tetapi, bukan berarti bahwaada pigmen lain yang berperan menyerap cahaya tersebut. Alasan utama mengapa spektrum aksi lebih tinggi dari spektrum serapan adalah karena cahaya hijau dan kuning yang tidak segera diserap akan dipantulkan berulang-ulang di dalam sel fotosintetik sampai akhirnya diserap oleh klorofil dan menyumbangkan energi untuk fotosintesis (Lakitan, 1993).

Laju fotosintesis berbagai spesies tumbuhan yang tumbuh pada berbagai daerah yang berbeda seperti gurun kering, puncak gunung, dan hutan hujan tropika, sangat berbeda. Perbedaan ini sebagian disebabkan oleh adanya keragaman cahaya, suhu, dan ketersediaan air, tapi tiap spesies menunjukkan perbedaan yang besar pada kondisi khusus yang optimum bagi mereka. Spesies yang tumbuh pada lingkungan yang kaya sumberdaya mempunyai kapasitas fotosintesis yang jauh lebih tinggi daripada spesies yang tumbuh pada lingkungan dengan persediaan air, hara, dan cahaya yang terbatas. (Salisbury dan Ross, 1995).

Laju fotosintesis ditingkatkan tidak hanya oleh naiknya tingkat radiasi, tapi juga oleh konsentrasi CO2 yang lebih tinggi, khususnya bila stomata tertutup sebagian karena kekeringan (Salisbury dan Ross, 1995).

Semua klorofil atau karotenoid terbenam atau melekat pada molekul protein oleh ikatan nonkovalen. Secara keseluruhan, pigmen-pigmen kloroplas meliputi separuh dari kandungan kandungan lipida total pada membran tilakoid, sisanya adalah galaktolipida dan sedikit fosfolipida. Sterol sangat jarang dijumpai pada membran tilakoid (Lakitan, 1993).

Di dalam kloroplas ditemukan DNA, RNA, ribosom, dan berbagai enzim. Semua molekul ini sebagian besar terdapat di stroma, tempat berlangsungnya transkripsi dan translasi. DNA kloroplas (genom) terdapat dalam 50 atau lebih lingkaran jalur ganda melilit dalam tiap plastid. Berbagai gen plastid menyandi semua molekul RNA-pemindahan (sekitar 30), dan molekul RNA-ribosom (empat) yang digunakan oleh plastid untuk translasi. Kira-kira 85 gen seperti ini menyandi protein yang terlibat dalam transkripsi, translasi, dan fotosintesis. Tapi, sebagian besar protein disandi oleh gen nukleus (Salisbury dan Ross, 1995).

Warna daun berasal dari klorofil, pigmen warna hijau yang terdapat di dalam kloroplas. Energi cahaya yang diserap klorofil inilah yang menggerakkan sitesis molekul makanan dalam kloroplas. Kloroplas ditemukan terutama dalam sel mesofil, yaitu jaringan yang terdapat di bagian dalam daun. Karbon dioksida masuk ke dalam daun, dan oksigen keluar, melalui pori mikroskopik yang di sebut stomata (Campbell, dkk., 2002).

Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil/pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari (Subandi, 2008).

Cahaya putih mengandung semua warna spektrum kasat mata dari merah-violet, tetapi seluruh panjang gelombang unsurnya tidak diserap dengan baik secara merata oleh klorofil. Adalah mungkin untuk menentukan bagaimana efektifnya setiap panjang gelombang (warna) diserap dengan menggunakan suatu larutan klorofil dengan cahaya monokromatik (cahaya berwarna satu) (Kimball, 2000).

Penambatan CO2 paling banyak terjadi sekitar tengah hari ketika tingkat cahaya paling tinggi. Cahaya sering membatasi fotosintesis terlihat juga dengan menurunnya laju penambatan CO2 ketika tumbuhan terkena bayangan awan sebentar( Salisbury dan Ross, 1995).

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma (Subandi, 2008).

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain gen, bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki klorofil. Cahaya, beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya, tanaman lain tidak memerlukan cahaya. Unsur N, Mg, Fe merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil. Air, bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil (Subandi, 2008).

Antara klorofil a dan klorofil b mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda, dimana klorofil a di samping bias menyerap energi cahaya, klorofil ini juga bias merubah energi cahaya dan tidak bisa merubahnya menjadi energi kimia dan energi itu akan ditransfer dari klorofil b ke klorofil a. Klorofil b ini tidak larut dalam etanol tai dapat larut dalam ester, dan kedua jenis klorofil ini larut dalam senyawa aseton (Devlin, 1975).

Semua tanaman hijau mengandung klorofil a dan krolofil b. Krolofil a terdapat sekitar 75 % dari total klorofil. Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar 1% basis kering. Dalam daun klorofil banyak terdapat bersama-sama dengan protein dan lemak yang bergabung satu dengan yang lain. Dengan lipid, klorofil berikatan melalui gugus fitol-nya sedangkan dengan protein melalui gugus hidrofobik dari cincin porifin-nya. Rumus empiris klorofil adalah C55H72O5N4Mg (klorofil a) dan C55H70O6N4Mg (klorofil b) (Subandi, 2008).

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1     Alat

            Alat yang digunakan dalam percobaan ini yaitu gelas piala, corong, tabung reaksi, alat tulis, dan stopwatch.

III.2     Bahan

            Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu Hydrilla verticillata,   larutan NaHCO₃ 0,5%, dan air.

III.3     Prosedur Percobaan

1.      Memasukkan Hydrilla verticillata ke dalam gelas piala kurang lebih 2 tangkai dan ditutup dengan corong.

2.      Mengisi tabung reaksi dengan NaHCO₃ yang telah dilarutkan dengan air sampai penuh dan diletakkan terbalik dalam gelas piala. Diusahakan tidak terbentuk ruang udara.

3.      Meletakkan pada 3 tempat yang berbeda selama 30 menit yaitu pada pada tempat terbuka, tempat terkena cahaya matahari langsung,  dan di dalam ruangan. Setelah 30 menit, dinding tabung dipukul-pukul agar gelembung terlepas dari tanaman.

4.      Mengamati ruang udara atau gelembung yang terbentuk.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil      

Interval waktu (Menit)	Tempat  (Jumlah Gelembung)
	Cahaya langsung	Ruang terbuka	Dalam ruangan
0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30	647 445 590 580 480 423	3 0 0 0 20 550	3 0 3 1 0 2

IV.2 Pembahasan

            Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan perangkat percobaan Ingenhousz dan dengan tumbuhan Hydrilla verticillata, percobaan ini dilakukan dengan menghitung jumlah gelembung udara (kuantitas O₂) yang dihasilkan tanaman setelah di letakkan di bawah cahaya matahari langsung, ruang terbuka. dan di dalam ruangan. Pengamatan ini dilakukan selama 30 menit.

            Hasil pengamatan dapat dilihat dengan jelas perbedaan proses fotosintesis tanaman pada daerah yang tidak terkena cahaya dan yang terkena di atas, hasil yang didapatkan sesuai dengan teori yaitu jumlah gelembung yang dihasilkan pada tanaman yang terkena sinar matahari langsung jauh akan lebih banyak dibandingkan dengan tanaman yang berada, di ruang terbuka, dan di dalam ruangan karena proses fotosintesis sangat dipengaruhi oleh cahaya matahari. Hubungan antara intensitas cahaya matahari langsung dengan proses fotosintesis adalah tanaman yang diletakkan di luar ruangan dan terkena cahaya matahari langsung akan lebih cepat melakukan proses fotosintesis karena intensitas cahaya yang tinggi menyebabkan laju fotosintesis juga akan menjadi tinggi dan sebaliknya tanaman yang diletakkan di dalam ruangan dan sedikit terkena cahaya matahari akan lebih lama dalam melakukan proses fotosintesis yang disebabkan intensitas cahaya yang lebih sedikit.

     Faktor- faktor yang mempengaruhi kecepatan proses fotosintesis adalah:

·      Cahaya

      Cahaya merupakan sumber energi untuk fotosintesis. Intensitas cahaya yang tinggi akan membuat kegiatan fotosintesis menjadi efektif.

·      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.

·      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

            Apabila kadar hasil bentukan fotosintesis sedikit maka tumbuhan akan terangsang untuk melakukan fotosintesis lebih giat daripada ketika kadar fotosintesis yang banyak.

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

            Kesimpulan dari percobaan ini adalah cahaya dapat mempengaruhi kecepatan proses fotosintesis tanaman hijau. Tanaman yang berada pada daerah terkena sinar matahari langsung mempunyai kecepatan fotosintesis yang lebih cepat dibandingkan dengan tanaman yang berada pada tempat yang ternaung.

V.2 Saran

            Sebaiknya dalam praktikum alat dan bahan diperlengkap agar kegiatan praktikum berjalan dengan lancar.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A., Jane B. Reece dan Lawrence G. Mitchell, 2002. Biologi Edisi Kelima Jilid II. Erlangga: Jakarta.

Darmawan dan Baharsjah, 1983. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. PT Gramedia: Jakarta.

Devlin, Robert M., 1975. Plant Physiology Third Edition. Van Nostran: New York.

Lakitan, Benyamin., 1993. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. PT. Grafindo Persada: Jakarta.

Latunra, A.I., 2012. Penuntun Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Universitas Hasanuddin: Makassar.

Kimball, J.W., 2000.  Biologi Edisi Kelima Jilid. Erlangga. Jakarta.

Salisbury, F.B., dan Cleon W. Ross, 1995. Perkembangan Tumbuhan dan Fisiologi Lingkungan. ITB: Bandung.

Subandi, Aan, 2008, Metabolisme. http://metabolisme.blogspot.com. Diakses pada tanggal 12 Mei 2011, pukul 22.01 WITA.

Wikipedia, 2012. Fotosintesis. http://wikipedia.com. Diakses tanggal 28 Maret 2012, pukul 22.02 WITA.