BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Masalah1.2 Tujuan PenelitianTujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah fotosintesis menghasilkan oksigen atau tidak melalui penelitian ilmiah serta dijabarkan dalam laporan ilmiah.

1.3 Rumusan Penelitian1. Gas apakah yang keluar dan tertampung di dalam tabung reaksi?2. Bagaimana melacak jenis gas tersebut?3. Bagaimana hasil pengamatan setiap kelompok?

1.4 Manfaat PenelitianBagi Pembaca1. Sebagai sumber informasi bagi pembaca mengenai hasil dari fotosintesis.Bagi Peneliti1. Peneliti dapat menyelesaikan tugas mata pelajaran Biologi dalam mengamati hasil dari fotosintesis.2. Peneliti dapat mengembangkan pengetahuan mengenai guna dari hasil-hasil dari fotosintesis terutama oksigen

BAB IIKAJIAN PUSTAKA2.1 Fotosintesis1. Pengertian Fotosintesis

Fotosintesis(daribahasa Yunani-[fto-], "cahaya," dan[snthesis], "menggabungkan", "penggabungan") adalah suatu prosesbiokimiapembentukan zat makanankarbohidratyang dilakukan olehtumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atauklorofil. Selain tumbuhan berklorofil, makhluk hidup non-klorofil lain yang berfotosintesis adalahalgadan beberapa jenisbakteri. Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara,karbon dioksida, danairserta bantuan energi cahayamatahari. Organisme fotosintesis disebutfotoautotrofkarena mereka dapat membuat makanannya sendiri. Pada tanaman, alga, dancyanobacteria, fotosintesis dilakukan dengan memanfaatkan karbondioksida danairserta menghasilkan produk buanganoksigen. Fotosintesis sangat penting bagi semuakehidupan aerobik di Bumikarena selain untuk menjaga tingkat normal oksigen diatmosfer, fotosintesis juga merupakan sumber energi bagi hampir semua kehidupan di Bumi, baik secara langsung (melaluiproduksi primer) maupun tidak langsung (sebagai sumber utama energi dalam makanan mereka),kecuali pada organismekemoautotrofyang hidup di bebatuan atau dilubang angin hidrotermaldi laut yang dalam. Tingkat penyerapan energi oleh fotosintesis sangat tinggi, yaitu sekitar 100terawatt,atau kira-kira enam kali lebih besar daripadakonsumsi energi peradaban manusia.Selain energi, fotosintesis juga menjadi sumber karbon bagi semuasenyawa organikdalam tubuh organisme. Fotosintesis mengubah sekitar 100115petagramkarbon menjadibiomassasetiap tahunnya. Meskipun fotosintesis dapat berlangsung dalam berbagai cara pada berbagai spesies, beberapa cirinya selalu sama. Misalnya, prosesnya selalu dimulai dengan energi cahaya diserap olehproteinberklorofil yang disebutpusat reaksi fotosintesis. Pada tumbuhan, protein ini tersimpan di dalamorganelyang disebutkloroplas, sedangkan pada bakteri, protein ini tersimpan padamembran plasma. Sebagian dari energi cahaya yang dikumpulkan oleh klorofil disimpan dalam bentukadenosin trifosfat(ATP). Sisa energinya digunakan untuk memisahkanelektrondari 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 disebutsiklus Calvin, namun rangkaian reaksi yang berbeda ditemukan pada beberapa bakteri, misalnyasiklus Krebs terbalikpadaChlorobium. Banyak organisme fotosintesis memilikiadaptasiyang mengonsentrasikan atau menyimpan karbondioksida. Ini membantu mengurangi proses boros yang disebutfotorespirasiyang dapat menghabiskan sebagian dari gula yang dihasilkan selama fotosintesis.Organisme fotosintesis pertama kemungkinanberevolusisekitar3.500juta tahun silam, pada masa awalsejarah evolusi kehidupanketika semua bentuk kehidupan di Bumi merupakanmikroorganismedan atmosfer memiliki sejumlah besar karbondioksida. Makhluk hidup ketika itu sangat mungkin memanfaatkanhidrogenatauhidrogen sulfidabukan airsebagai sumber elektron.Cyanobacteria muncul kemudian, sekitar3.000juta tahun silam, dan secara drastis mengubah Bumi ketika mereka mulaimengoksigenkan atmosferpada sekitar2.400juta tahun silam. Atmosfer baru ini memungkinkanevolusi kehidupan kompleksseperiprotista. Pada akhirnya, tidak kurang dari satu miliar tahun silam, salah satu protista membentukhubungan simbiosisdengan satu cyanobacteria dan menghasilkan nenek moyang dari seluruh tumbuhan dan alga. Kloroplas pada Tumbuhan modern merupakan keturunan dari cyanobacteria yang bersimbiosis ini.

2. Sejarah Penemuan FotosintesisMeskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an. Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia,Jan van Helmont, seorangFlandria(sekarang bagian dariBelgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air.Namun, pada tahun1727, ahli botaniInggris,Stephen Halesberhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu.Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan. Pada tahun 1771,Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa ketika ia menutupi sebuahlilinmenyala dengan sebuahtoplesterbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar. Ia kemudian menemukan bila ia meletakkantikusdalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah "merusak"udaradalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah dirusak oleh lilin tersebut dapat dipulihkan oleh tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan. Pada tahun1778,Jan Ingenhousz, dokter kerajaanAustria, mengulangi eksperimen Priestley.Ia memperlihatkan bahwa cahaya Matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang "rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga 'mengotori udara' pada keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan dikeluarkan dari rumah pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni penghuninya. Akhirnya pada tahun1782,Jean Senebier, seorangpastorPerancis, menunjukkan bahwa udara yang "dipulihkan" dan "merusak" itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis. Tidak lama kemudian,Theodore de Saussureberhasil menunjukkan hubungan antara hipotesisStephen Haledengan percobaan-percobaan "pemulihan" udara. Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air. Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa).Cornelis Van Nielmenghasilkan penemuan penting yang menjelaskan proses kimia fotosintesis. Dengan mempelajaribakteri sulfur ungudan bakteri hijau, dia menjadi ilmuwan pertama yang menunukkan bahwa fotosintesis merupakan reaksiredoksyang bergantung pada cahaya, yang mana hidrogen mengurangi karbondioksida.Robert Emersonmenemukan dua reaksi cahaya dengan menguji produktivitas Tumbuhan menggunakan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Dengan hanya cahaya merah, reaksi cahayanya dapat ditekan. Ketika cahaya biru dan merah digabungkan, hasilnya menjadi lebih banyak. Dengan demikian, ada duaprotosistem, yang satu menyerap sampai panjang gelombang 600nm, yang lainnya sampai 700nm. Yang pertama dikenal sebagai PSII, yang kedua PSI. PSI hanya mengandung klorofil a, PAII mengandung terutama klorofil a dan klorofil b, di antara pigmen lainnya. Ini meliputifikobilin, yang merupakan pigmen merah dan biru pada alga merah dan biru, sertafukoksantoluntuk alga coklat dandiatom. Proses ini paling produktif ketika penyerapan kuantanya seimbang untuk PSII dan PSI, menjamin bahwa masukan energi dari kompleks antena terbagi antara sistem PSI dan PSII, yang pada gilirannya menggerakan fotosintesis. Robert Hillberpikir bahwa suatu kompleks reaksi terdiri atas perantara ke kitokrom b6(kini plastokinon), yang lainnya dari kitokrom f ke satu tahap dalam mekanisme penghasilan karbohidrat. Semua itu dihubungkan oleh plastokinon, yang memerlukan energi untuk mengurangi kitokrom f karena itu merupakan reduktan yang baik.Percobaan lebih lanjut yang membuktikan bahwa oksigen berkembang pada fotosintesis Tumbuhan hijau dilakukan oleh Hill pada tahun 1937 dan 1939. Dia menunjukkan bahwakloroplasterisolasi melepaskan oksigen ketika memperleh agen pengurang tak alami sepertibesioksalat,ferisianidaataubenzokinonsetelah sebelumnya diterangi oleh cahaya. Reaksi Hill adalah sebagai berikut:

2 H2O + 2 CO2 + (cahaya, kloroplas) C6H12O62+ O2

Yang mana A adalah penerima elektron. Dengan demikian, dalam penerangan, penerima elektron terkurangi dan oksigen berkembang.Samuel RubendanMartin Kamenmenggunakanisotop radioaktifuntuk menunjukkan bahwa oksigen yang dilepaskan dalam fotosintesis berasal dari air.Melvin CalvindanAndrew Benson, bersama denganJames Bassham, menjelaskan jalur asimilasi karbon (siklus reduksi karbon fotosintesis) pada Tumbuhan. Siklus reduksi karbon kini dikenal sebagaisiklus Calvin, yang mengabaikan kontribusi oleh Bassham dan Benson. Banyak ilmuwan menyebut siklus ini sebagai Siklus Calvin-Benson, Benson-Calvin, dan beberapa bahkan menyebutnya Siklus Calvin-Benson-Bassham (atau CBB).Ilmuwan pemenangHadiah Nobel,Rudolph A. Marcus, berhasil menemukan fungsi dan manfaat dari rantai pengangkutan elektron.Otto Heinrich WarburgdanDean Burkmenemukan reaksi fotosintesis I-kuantum yang membagi CO2, diaktifkan oleh respirasi.[15]Louis N.M. DuysensdanJan Ameszmenemukan bahwa klorofil a menyerap satu cahaya, mengoksidasi kitokrom f, klorofil a (dan pigmen lainnya) akan menyerap cahaya lainnya, namun akan mengurangi kitokrom sama yang telah teroksidasi, menunjukkan bahwa dua reaksi cahaya itu ada dalam satu rangkaian.

3. Perangkat Fotosintesisa. Pigmen Prosesfotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiapsel, tetapi hanya pada sel yang mengandungpigmenfotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis.Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwaintensitascahayamemengaruhilaju fotosintesis padatumbuhan.Hal ini dapat terjadi karena perbedaanenergiyang dihasilkan oleh setiapspektrumcahaya. Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuandaundalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut. Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung padajaringandaun. Di dalam daun terdapatmesofilyang terdiri atasjaringanbunga karang dan jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapatkloroplasyang mengandung pigmen hijauklorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energimatahari. Dari semuaradiasiMatahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitupanjang gelombangyang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700nm). Cahayatampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700nm), hijau kuning (510 - 600nm), biru (410 - 500nm), dan violet (< 400nm). Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifatpigmenpenangkap 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.Kloroplasmengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah, sementara 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.

b. Kloroplas Kloroplasterdapat pada semua bagiantumbuhanyang berwarna hijau, termasukbatangdanbuahyang belum matang. Di dalam kloroplas terdapatpigmenklorofilyang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma.Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran. Membran stroma ini disebuttilakoid, yang di dalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebutlokuli. Di dalam stromajuga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentukgrana(kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid. Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapakomponensepertiprotein, klorofil a, klorofil b,karetonoid, danlipid. Secara keseluruhan, stroma berisi protein,enzim,DNA,RNA, gula fosfat,ribosom,vitamin-vitamin, dan juga ion-ionlogamseperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun tembaga (Cu).Pigmen fotosintetik terdapat padamembrantilakoid. Sedangkan, pengubahanenergicahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupaglukosayang dibentuk di dalam stroma. Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagaifotosistem.

c. FotosistemFotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkapenergicahaya Matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron. Di dalam kloroplas terdapat beberapa macamklorofildanpigmenlain, seperti klorofil a yang berwarna hijau muda, klorofil b berwarna hijau tua, dankarotenyang berwarna kuning sampai jingga. Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting dalam fotosintesis. Klorofil a berada dalam bagian pusatreaksi.Klorofil ini berperan dalam menyalurkanelektronyang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron. Elektron ini selanjutnya masuk kesistemsikluselektron. Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyaienergitinggi sebab memperoleh energi dari cahaya yang berasal darimolekulperangkat pigmen yang dikenal dengan kompleks antena. Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Pada fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yangsensitifterhadap cahaya dengan panjang gelombang 700nm sehingga klorofil a disebut juga P700. Energi yang diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena. Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadappanjang gelombang680nm sehingga disebut P680.P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.Denganpotensialredoks yang lebih besar, akan cukup elektron negatif untuk memperoleh elektron dari molekul-molekulair.

d. Membran dan Organel FotosintesisProtein yang mengumpulkan cahaya untuk fotosintesis dilengkapi denganmembran sel. Cara yang paling sederhana terdapat pada bakteri, yang mana protein-protein ini tersimpan di dalam mebran plasma. Akan tetapi, membran ini dapat terlipat dengan rapat menjadi lembaran silinder yang disebuttilakoid, atau terkumpul menjadivesikelyang disebutmembran intrakitoplasma. Struktur ini dapat mengisi sebagian besar bagian dalam sel, menjadikan membran itu memiliki area permukaan yang luas dan dengan demikian meningkatkan jumlah cahaya yang dapat diserap oleh bakteri. Pada Tumbuhan dan alga, fotosintesis terjadi diorganelyang disebutkloroplas. Satusel tumbuhanbiasanya memiliki sekitar 10 sampai 100 kloroplas. Kloroplas ditutupi oleh suatu membran. Membran ini tersusun oleh membran dalam fosfolipid, membran luar fosfolipid, dan membran antara kedua membran itu. Di dalam membran terdapat cairan yang disebut stroma. Stroma mengandung tumpukan (grana) tilakoid, yang merupakan tempat berlangsungnya fotosintesis. Tilakoid berbentuk cakram datar, dilapisi oleh membran dengan lumen atau ruang tilakoid di dalamnya. Tempat terjadinya fotosintesis adalah membran tilakoid, yang mengandung kompleks membran integral dankompleks membran periferal, termasuk membran yang menyerap energi cahaya, yang membentuk fotosistem.Tumbuhan menyerap cahaya menggunakanpigmenklorofil, yang merupakan alasan kenapa sebagian besar tumbuhan memiliki warna hijau. Selain klorofil, tumbuhan juga menggunakan pigmen seperikarotendanxantofil.Alga juga menggunakan klorofil, namun memiliki beragam pigmen lainnya, misalnyafikosianin,karoten, danxantofilpadaalga hijau,fikoeritrinpadaalga merah(rhodophyta) danfukoksantinpadaalga cokelatdandiatomyang menghasilkan warna yang beragam pula.Pigmen-pigmen ini terdapat pada tumbuhan dan alga pada protein antena khusus. Pada protein tersebut semua pigmen bekerja bersama-sama secara teratur. Protein semacam itu disebutkompleks panen cahaya.Walaupun semua sel pada bagian hijau pada tumbuhan memiliki kloroplas, sebagian besar energinya diserap di dalamdaun. Sel pada jaringan dalam daun, disebutmesofil, dapat mengandung antara 450.000 sampai 800.000 kloroplas pada setiap milimeter persegi pada daun. Permukaan daun secara sergam tertutupi olehkutikulalilinyang tahan air yang melindungi daun daripenguapanyang berlebihan dan mengurangi penyerapansinarbiruatauultravioletuntuk mengurangipemanasan. Lapisanepidermisyang tembus pandang memungkinkan cahaya untuk masuk melalui sel mesofilpalisadetempat sebagian besar fotosintesis berlangsung.

4. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi FotosintesisFotosintesisdipengaruhi oleh faktor internal maupun faktor eksternal. Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis adalah sebagai berikut.

1. Cahaya MatahariCahaya matahari merupakan sumber energi yang sangat dibutuhkan dalam proses fotosintesis. Cahaya matahari dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk mengubah air (HO) dan karbon dioksida (CO) menjadi Glukosa. Sedangkan untuk proses penyerapan cahaya matahari oleh tumbuhan, tergantung dari intensitas cahaya matahari, lamanya penyinaran, serta panjang gelombang cahaya mahatari yang sampai ke tumbuhan.

2. AirAir memiliki peranan yang sangat penting dalam proses fotosintesis, ini dikarenakan air merupakan salah satu bahan baku untuk fotosintesis. Keberadaan air juga berpengaruh pada kinerja Stomata. Bila tanaman kekurangan air, stomata akan menutup sehingga CO tidak dapat masuk. Bila HO dan CO tidak ada, maka proses fotosintesis tidak dapat dilakukan.

3. SuhuSuhu sangat berpengaruh terhadap kerja enzim-enzim pada tumbuhan yang sedang melakukan proses fotosintesis. Setiap suhu yang naik 10 C, maka kerja enzim akan meningkat hingga 2 kali lipat. Waktu yang baik untuk melakukan fotosintesis pada tumbuhan adalah siang hari karena pada saat itu suhu cukup tinggi sehingga kerja enzim dapat maksimal. 4. Usia DaunBila usia daun semakin tua, pastinya aktivitas fotosintesis akan makin semakin lambat. Daun yang berusia tua dapat ditandai dengan warna daun yang mulai menguning, sehingga pada kondisi tersebut jumlah klorofil semakin sedikit. Kondisi seperti ini tentu lah akan menurunkan fungsi kloroplas, sehingga proses fotosintesis pun menjadi melambat.

5. Ketersediaan karbon dioksida (CO2)Karbon dioksida merupakan substrat yang dibutuhkan untuk melakukan proses fotosintesis. CO2 diperoleh dari atmosfer, dimana semakin tinggi konsentrasi CO2 di udara maka semakin banyak bahan yang digunakan dalam fotosintesis. CO2 ini akan digunakan pada siklus calvin (reaksi gelap) untuk menghasilkan heksosa. Pada siklus-calvin CO2 akan difiksasi oleh ribulose 1,5-bisphosphate untuk membentuk 3-phosphoglycerate. Selanjutnya 3-phosphoglycerate akan direduksi untuk membentuk gula heksosa.

6. Pigmen penyerap cahaya (Klorofil)Klorofil merupakan pigmen utama penyerap cahaya dalam proses fotosintesis. Struktur klorofil mirip dengan struktur hemoglobin yang memiliki cicncin porfirin, akan tetapi inti pada klorofil adalah Mg2+ sedangkan pada hemoglobin adalah Fe. Ketika cahaya diserap oleh klorofil, maka energy dari cahaya akan merangsang elektron untuk bergerak dari level energi yang rendah ke level energi tinggi.

5. Fotosintesis Pada TumbuhanTumbuhan bersifatautotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik.Tumbuhan menggunakankarbon dioksidadanairuntuk menghasilkanguladanoksigenyang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Berikut ini adalah persamaan reaksi fotosintesis yang menghasilkan glukosa:

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 melaluirespirasiseluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas.Padarespirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebutklorofil. 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.

6. Fotosintesis Pada Alga Dan BakteriAlgaterdiri dari algamultiselulerseperti ganggang hingga algamikroskopikyang hanya terdiri dari satusel. Meskipun alga tidak memiliki struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama. Hanya saja karena alga memiliki berbagai jenispigmendalam kloroplasnya, maka panjang gelombangcahayayang diserapnya pun lebih bervariasi. Semua alga menghasilkanoksigendan kebanyakan bersifatautotrof. Hanya sebagian kecil saja yang bersifatheterotrofyang berarti bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme lain. 7. Evolusi FotosintesisSistem fotosintesis awal, seperti misalnya padabakteri sulfur hijaudanbakteri sulfur ungusertabaktero nonsulfur hujaudanbakteri nonsulfur ungu, dipercaya sebagai anoksigenik, menggunakan beragam molekul sebagaidonor elektron. Bakteri sulfur hijau dan ungu dipercaya menggunakanhidrogendansulfursebagai donor elektron. Bakteri nonsulfur hijau menggunakan beragamasam aminodanasam organiklainnya. Bakteri nonsulfur ungu menggunakan beragam molekuk organik nonrinci. Penggunaan molekuk-molekul ini konsisten dengan bukti geologi bahwa atmosfer sangatterkurangipadamasa itu.Fosil yang dipercaya sebagai organisme fotosintesisfilamendiperirakan berasal dari 3,4 miliar tahun silam. Sumber utamaoksigendiatmosferadalahfotosintesis oksigen, dan kemunculan pertamanya seringkali disebut sebagaikatastropi oksigen. Bukti geologis menunjukkan bahwa fotosintesis oksigen, seperti misalnya padacyanobacteria, menjadi penting selama eraPaleoproterozoikumsekitar 2 miliar tahun silam. Fotosintesis modern pada Tumbuhan dan sebagian besar prokariota fotosintesis menghasilkan oksigen. Fotosintesis oksigen menggunakan air sebagai donor elektron, yangteroksidasimenjadi oksigen molekuker (O2) dipusat reaksi fotosintesis.Simbiosis dan asal mula kloroplasBeberapa kelompok hewan membentuk hubungansimbiosisdengan alga fotosintesis. Ini banyak terdapat padakoral,spons, dananemon laut. Diperkirakan bahwa ini adalah akibat darirangka tubuhmereka yang cukup sederhana dan area permukaan tubuh yang luas dibandingkan volume tubuh mereka. Selain itu, beberapamoluska, yaituElysia viridisdanElysia chlorotica, juga memiliki hubungan simbiosis dengan kloroplas yang mereka ambil dari alga yang mereka makan dan kemudian disimpan di dalam tubuh mereka. Ini memungkinkan moluska bertahan hidup hanya dengan melakukan fotosintesis selama beberapa bulan pada suatu waktu. Beberapa gen darinukleus selTumbuhan ini ditransfer ke siput sehingga kloroplas dapat disuplai dengan protein yang mereka gunakan untuk bertahan hidup.

Bentuk simbiosis yang bahkan lebih dekat dapat menjelaskan asal usul kloroplas. Kloroplas mungkin memiliki banyak kesamaaan denganbakteri fotosintesis termasukkromosombundar,ribosomberjenis prokariota, dan protein serupa di pusat reaksi fotosintesis. Teori endosimbiotikmenunjukkan bahwa bakteri fotosintesis didapat (melaluiendositosis) oleh selEukariotauntuk membentuk selTumbuhanawal. Dengan demikian, kloroplas kemungkinan merupakan bakteri fotosintesis yang beradaptasi untuk hidup di dalam sel Tumbuhan. Sepertimitokondria, kloroplas masih memiliki DNA mereka sendiri, terpisah dariDNA nukleuspada sel inang Tumbuhan mereka dan gen dalam DNA kloroplas ini mirip dengan yang terdapat padacyanobacteria.DNA di kloroplas menyandi untuk proteinredoksseperti pusat reaksi fotosintesis.Hipotesis CoRRmengusulkan bahwa lokasiCo-lokasi ni diperlukan untuk RegulasiRedoks.Cyanobacteria dan evolusi fotosintesisKapasitas biokimia untuk menggunakan air sebagai sumber elektron dalam fotosintesis berevolusi sekali, padanenek moyang bersamadaricyanobacteriayang masih ada. Rekaman geologi mengindikasikan bahwa peritiwa perubahan ini terjadi pada awal sejarah Bumi, setidaknya 24502320 juta tahun silam, bahkan diperkirakan jauh lebih awal dari itu. Bukti yang tersedia dari studi geologi mengenaibatu sedimenArchean(>2500 juta tahun silam) mengindikasikan bahwa kehidupan tersebut ada sekitar 3500 juta tahun lalu, namun pertanyaan mengenai kapan fotosintesis oksigen berevolusi masih belum terjawab. Jendela patologi yang jelas untukevolusicyanobacteria terbuka sekitar 200 juta tahun silam, mengungapkan biota bakteri biru-hijau yang sudah beragam.Cyanobacteriatetap menjadiprodusen primerutama di sepanjang masaEon Pretozoikum(2500543 juta tahun silam), sebagian karena struktur redoks di laut lebih memudahkan fotoautotrof yang mampu melakukanfiksasi nirogen.Alga hijaumengikuti hijau-biru sebagai produsen utama dirak kontinentaldekat dengan akhir masaPretozoikum, namun hanya dengan radiasidinoflagelata,kokolitoforid, dandiatompada masaMessozoikum(251-65 juta tahun silam)produksi primerpada perairan tonjolan kelautan mulai memiliki bentuk modernnya.Cyanobacteria tetap menjadi penting bagiekosistem lautsebagai produsen utama dalam pilin samudra, sebagai agen fiksasi nitrogen biologis, dan, dalam bentuk yang termodifikasi, sebagaiplastidalga laut.

Sebuah stupada tahun 2010 oleh para peneliti diUniversitas Tel Avivmenemukan bahwahornet oriental(Vespa orientalis) mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik menggunakan suatu pigmen yang disebutxantopterin. Ini merupakan bukti ilmiah pertama mengenai anggota kerajaanhewanyang melakukan fotosintesis.

2.2 Proses Fotosintesis

Hingga sekarang fotosintesis masih terus dipelajari karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini. Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabangilmu pengetahuan alamutama, sepertifisika,kimia, maupunbiologisendiri. Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun.Namun secara umum, semua sel yang memilikikloroplasberpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagianstroma.Hasil fotosintesis (disebutfotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu. Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama:reaksi terang(karena memerlukan cahaya) danreaksi gelap(tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).Reaksi terang terjadi padagrana(tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalamstroma.Dalam reaksi terang, terjadi konversienergicahaya menjadi energi kimia dan menghasilkanoksigen(O2). Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksisiklikyang membentuk gula dari bahan dasar CO2dan energi (ATPdanNADPH).[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. Organisme fotosintesis ituautotrof, yang berarti bahwa mereka menyimpan energi, mereka dapatmenyintesismakanan langsung ari karbondioksida, air, dan menggunakan energi dari cahaya. Mereka menumbuhkannya sebagai bagian darienergi potensialmereka. Akan tetapi, tidak semua organisme menggunakan cahaya sebagai sumber energi untuk melaksanakan fotosintesis, karenafotoheterotrofmenggunakan senyawa organik, dan bukan karbondioksida, sebagai sumber energi. Pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, fotosintesis menghasilkan oksigen. Ini disebutfotosintesis oksigen. Walaupun ada beberapa perbedaan antara fotosintesis oksigen padatumbuhan,alga, dancyanobacteria, secara umum prosesnya cukup mirip pada organisme-organisme tersebut. Akan tetapi, ada beberapa jenis bakteri yang melakukanfotosintesis anoksigen, yang menyerap karbondioksida namun tidak menghasilkan oksigen.Karbondioksida diubah menjadi gula dalam suatu proses yang disebutfiksasi karbon. Fiksasi karbon adalah reaksiredoks, jadi fotosintesis memerlukan sumber energi untuk melakukan proses ini, dan elektron yang diperlukan untuk mengubah karbondioksida menjadikarbohidrat, yang merupaanreaksi reduksi. Secara umum, fotosintesis adalah kebalikan darirespirasi sel, yang mana glukosa dan senyawa lainnya teroksidasi untuk menghasilkan karbondioksia, air, dan menghasilkan energi kimia. Namun, dua proses itu berlangsung melalui rangkaian reaksi kimia yang berbeda dan pada kompartemen sel yang berbeda.Persamaanumum untuk fotosintesis adalah sebagai berikut:2n CO2+ 2n DH2+foton2(CH2O)n+ 2n DOKarbondioksida + donor elektron + energi cahaya karbohidrat + donor elektron teroksidasiPada fotosintesisoksigenair adalah donor elektron dan, karena merupakanhidrolisismelepaskan oksigen, persamaan untuk proses ini adalah:2n CO2+ 4n H2O +foton2(CH2O)n+ 2n O2+ 2n H2OKarbondioksida + air + energi cahaya karbohidrat + oksigen + airSeringkali 2n molekul air dibatalkan pada kedua pihak, sehingga menghasilkan:2n CO2+ 2n H2O +foton2(CH2O)n+ 2n O2Karbondioksida + air + energi cahaya karbohidrat + oksigen

Proses lainnya menggantikan senyawa lainnya (Sepertiarsenit) dengan air pada peran suplai-elektron; mikroba menggunakan cahaya matahari untuk mengoksidasi arsenit menjadiarsenat:[34]Persamaan untuk reaksinya adalah sebagai berikut:CO2+ (AsO33) + foton (AsO43) + COKarbondioksida + arsenit + energi cahaya arsenat + karbonmonoksida (digunakan untuk membuat senyawa lainnya dalam reaksi berikutnya)Fotosintesis terjadi dalam dua tahap. Pada tahap pertama,reaksi terangataureaksi cahayamenyerap energi cahaya dan menggunakannya untuk menghasilkan molekul penyimpan energiATPdanNADPH. Pada tahap kedua,reaksi gelapmenggunakan produk ini untuk menyerap dan mengurangi karondioksida.Sebagian besar organisme yang melakukan fotosintesis untuk menghasilkan oksigen menggunakancahaya nampakuntuk melakukannya, meskipun setidaknya tiga menggunakanradiasi inframerah. a) Reaksi TerangPada reaksi terang, energi yang berasal dari matahari ( energi cahaya)akan diserap oleh klorofil dan diubah menjadi energi kimia (untukmensintesis NADPH dan ATP) di dalam kloroplas. Reaksi terang terjadidi dalam grana. Salah satu pigmen yang berperan secara langsungdalam reaksi terang adalah klorofil a. Di dalam membran tilakoid,klorofil bersama-sama dengan protein dan molekul organik berukurankecil lainnya membentuk susunan yang disebut fotosistem. Beberaparatus klorofil a, klorofil b, dan karotenoid membentuk suatu kumpulansebagai pengumpul cahaya yang disebut kompleks antena. Sebelumsampai ke pusat reaksi, energi dari partikel-partikel cahaya (foton)akan dipindahkan dari satu molekul pigmen ke molekul pigmen yanglain. Pusat reaksi merupakan molekul klorofil pada fotosistem, yangberfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi kimiawi (reaksi cahaya) fotosintesispertama kalinya.

Di dalam membran tilakoid terdapat 2 macam fotosistem berdasarkanurutan penemuannya, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Setiapfotosistem tersebut mempunyai klorofil pusat reaksi yang berbeda, tergantungdari kemampuan menyerap panjang gelombang cahaya. Klorofilpusat reaksi pada fotosistem I disebut P700, karena mampumenyerap panjang gelombang cahaya 700 nm (spektrumnyasangat merah), sedangkan pada fotosistem II disebutP680 (spektrum merah).

Di dalam fotosistem terdapatratusan antena atau klorofil. Oleh karena itu, aliran elektronpada reaksi terang akan mengikuti suatu rute tertentu. Ada dua kemungkinan rute yaitu :

a. Aliran Non-SiklikLangkah awal dari reaksi terang adalah transfer elektron tereksitasidari klorofil pusat reaksi menuju molekul khusus yang disebut akseptorelektron primer. Air (H2O) diuraikan menjadi 2 ion hidrogen dan 1atom oksigen kemudian melepaskanO2 Elektron yang berasal dari air(H2O) menggantikan elektron yang hilang pada P680. Sebagaimanasistem transportasi elektron pada respirasi aerobik, transport elektronpada reaksi terang ini melalui rantai transport elektron menuju fotosistemI (P700). Secara berturut-turut, rantai elektron tersebut yiatu:plastokuinon (Pq), merupakan pembawa elektron; kompleks sitokrom;dan plastosianin (Pc), merupakan protein yang mengan dung tembaga.Adanya aliran elektron ini akan menghasilkan energi- energi yang kemudiantersimpan sebagai ATP. Pembentukan ATP yang menggunakanenergi cahaya melalui aliran elektron non siklis pada reaksi terangini disebut fotofosforilasi non siklis.

Setelah elektron mencapai fotosistem I (P700), elektron ditangkapoleh akseptor primer fotosistem I. Elektron melalui rantai transportelektron ke-dua, yaitu melalui protein yang mengandung besi atauferedoksin (Fd). Selanjutnya, enzim NADP+ reduktase mentransferelektron ke NADP+ sehingga membentuk NADPH yang menyimpanelektron berenergi tinggi dan berfungsi dalam sintesis gula dalam siklusberikutnya yaitu siklus Calvin. Dengan demikian, reaksi terang menghasilkanATP dan NADPH.

b. Aliran SiklikPada aliran elektron siklis ini, elektron dari akseptor primer fotosistemI dikembalikan ke fotosistem I (P700) melalui feredoksin,kompleks sitokrom, dan plastosianin. Oleh karena itu, pada aliran siklis ini menyebabkan produksi ATP bertambah tetapi tidak terbentukNADPH serta tidak terjadi pelepasan molekul O2. Proses pembentukanATP melalui aliran siklis ini disebut fotofosforilasi siklis. PerhatikanGambar.

b) Reaksi GelapReaksigelap padatumbuhandapat terjadi melalui duajalur, yaitusiklus Calvin-Bensondansiklus Hatch-Slack. Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubahsenyawaribulosa 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 CO2sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzimrubisco.Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2adalahoksaloasetatyang memiliki empat atom karbon.Enzimyang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase.Siklus Calvin-Benson

Mekanismesiklus Calvin-Benson dimulai denganfiksasiCO2oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat. RuBP merupakanenzimalosetrikyang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaankloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatanpH.Jika kloroplas dibericahaya, ion H+ditranspor daristromake dalamtilakoidmenghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzimkarboksilase, terletak dipermukaanluarmembrantilakoid. 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 olehfotosistemI selama pemberian cahaya. FiksasiCO2ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas.FikasasiCO2melewati proseskarboksilasi,reduksi, danregenerasi.Karboksilasi melibatkan penambahan CO2dan H2O ke RuBP membentuk duamolekul3-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, tapiguguskarboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadiesterjenisanhidridaasampada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dariATP.ATP ini timbul darifotofosforilasidan 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 2elektron.Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP. Padafaseregenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2tambahan yang berdifusisecarakonstanke dalam dan melaluistomata.Pada akhir reaksi Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudiandaurdimulai lagi. Tiga putaran daur akan menambatkan 3molekulCO2danprodukakhirnya adalah 1,3-Pgaldehida. Sebagian digunakan kloroplas untuk membentukpati, sebagian lainnya dibawa keluar.Sistem ini membuat jumlahtotalfosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat disitosol.Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuksukrosa. Siklus Hatch-SlackBerdasarkan cara memproduksiglukosa,tumbuhandapat dibedakan menjadi tumbuhan C3 dan C4. Tumbuhan C3 merupakan tumbuhan yang berasal dari daerahsubtropis. Tumbuhan ini menghasilkanglukosadengan pengolahan CO2melalui siklus Calvin, yang melibatkanenzimRubisco sebagai penambat CO2. Tumbuhan C3 memerlukan 3 ATP untuk menghasilkan molekul glukosa. Namun, ATP ini dapat terpakai sia-sia tanpa dihasilkannya glukosa. Hal ini dapat terjadi jika adafotorespirasi, di mana enzim Rubisco tidak menambat CO2tetapi menambat O2. Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang umumnya ditemukan di daerahtropis.Tumbuhan ini melibatkan dua enzim di dalam pengolahan CO2menjadi glukosa. Enzim phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2dari udara dan kemudian akan menjadioksaloasetat. Oksaloasetat akan diubah menjadi malat. Malat akan terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2. Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan CO2akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di selbundle sheathdan melibatkan enzim RuBP. Proses ini dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di selmesofil. Dalam keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP. 2.3 Morfologi Tanaman Hydrilla

BAB IIIMETODELOGI PENELITIAN3.1 Lokasi PenelitianDilaksanakan di Laboratorium Biologi SMA Negeri 1 Lubukpakam, Kecamatan Lubukpakam, Kabupaten Deli Serdang.

3.2 Waktu PenelitianDilaksanakan selama satu hari pada tanggal 30 September 2013. Pada semester 1 tahun ajaran 2013/2014.

3.3 Subjek PenelitianSubjek penelitian ini terdiri dari 4 batang tanaman Hydrilla sebagai sampel penelitian yang diambil dari sumber populasi tanaman Hydrilla yang sama.

3.4 Objek PenelitianObjek yang diteliti adalah hasil dari fotosintesis tanaman Hydrilla.

3.5 Desain Penelitian

3.6 Alat dan BahanAlat : Bahan :1. Gelas kimia 1. 4 batang tanaman Hydrilla2. Tabung reaksi 2. Air3. Corong kaca

3.7 Variabel Penelitian1. Variabel Terikat2. Variabel Kontrol3. Variabel Bebas

3.8 Prosedur Penelitian1. Taruhlah Hydirlia kedalam gelas kimia yang sudah berisi air, usahakan jumlahnya sama.2. Sungkup ganggang dengan corong kaca.3. Letakkan tabung reaksi sedemikian rupa sehingga tabung reaksi tersebut berisi air penuh sampai ke ujung tabung.4. Letakkan Di bawah sinar matahari.5. Amati gelembung udara yang terjadi, setelah beberapa waktu.

3.9 Teknik Analisis DataDalam penelitian kuantitatif, analisis data merupakan kegiatan setelah data dari seluruh responden atau sumber data lain terkumpul. Dalam penelitian ini digunakan teknik analisis deskriptif. Analisis deskriptif digunakan untuk menganalisis data yang diperoleh dari pengamatan banyaknya oksigen yang dihasilkan dari fotosintesis tanaman Hydrilla dengan cara mendeskripsikan atau menggambarkan data tersebut agar mudah dipahami oleh pembaca