praktikum fisiologi tumbuhan
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN
Oleh :
Desi Ariani : 342008187.
Dosen Pengasuh : Dra. Sri Wardhani, M.si.
PENDIDIKAN BIOLOGI
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
PALEMBANG
2010
A. Praktikum ke : 1
B. Judul : Mengamati Proses Osmosis pada Tumbuhan.
C. Tujuan : Untuk mengetahui adanya proses osmosis pada tumbuhan.
D. Dasar Teori :
Osmosis adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian
yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus
oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang
membran. (dikutip dari id.wikipedia.org/wiki/osmosis).
Menurut Kimball (1983) bahwa proses osmosis akan berhenti jika kecepatan
desakan keluar air seimbang dengan masuknya air yang disebabkan oleh perbedaan
konsentrasi. Osmosis pada tumbuhan terjadi secara alami dengan adanya perbedaan
konsentrasi air yang ada diluar dan didalam tumbuhan yang menyebabkan air keluar dan
masuk.
Peristiwa masuk dan keluarnya air dari tumbuhan diperngaruhi lingkungannya,
pada saat keadaan hipotonik maka air akan masuk kedalam tumbuhan, namun apabila
lingkungan sekitarnya hipertonik, maka air akan keluar dari tumbuhan yang akan
menyebabkan tumbuhan kekurangan air.
Air yang ada ditanah masuk karena adanya perbedaan konsentrasi air dan akan
masuk melalui akar dan akan melewati Epidermis – korteks – endodermis – perisikel xylem.
Xylem yang merupakan pengangkut air akan membawa air keseluruh bagian tumbuhan
hingga kedalam sel – sel tumbuhan itu sendiri dan akan dipakai untuk fotosintesis dan lain-
lain.
Pada saat keadaan lingkungan hipotonik, air akan masuk kedalam sel dan sel akan
mengembang dan turgid, dan apabila ini terus terjadi akan mengakibatkan pecahnya sel itu
sendiri akibat banyaknya air yang masuk kedalam sel, sedangkan pada keadaan hipertonik,
air akan keluar meninggalkan sel menuju lingkungan, sehingga sel akan menciut serta mati.
Menurut Tjitrosomo (1987), jika sel dimasukan ke dalam larutan gula, maka arah
gerak air neto ditentukan oleh perbedaan nilai potensial air larutan dengan nilainya didalam
sel. Jika potensial larutan lebih tinggi, air akan bergerak dari luar ke dalam sel, bila potensial
larutan lebih rendah maka yang terjadi sebaliknya, artinya sel akan kehilangan air. Apabila
kehilangan air itu cukup besar, maka ada kemungkinan bahwa volum sel akan menurun
demikian besarnya sehingga tidak dapat mengisi seluruh ruangan yang dibentuk oleh
dinding sel. Membran dan sitoplasma akan terlepas dari dinding sel, keadaan ini dinamakan
plasmolisis. Sel daun Rhoeo discolor yang dimasukan ke dalam larutan sukrosa mengalami
plasmolisis. Semakin tinggi konsentrasi larutan maka semakin banyak sel yang mengalami
plasmolisis.
Membran protoplasma dan sifat permeabel deferensiasinya dapat diketahui dari
proses plasmolisis. Permeabilitas dinding sel terhadap larutan gula diperlihatkan oleh sel-sel
yang terplasmolisis. Apabila ruang bening diantara dinding dengan protoplas diisi udara,
maka dibawah mikroskop akan tampak di tepi gelembung yang berwarna kebiru-biruan.
Jika isinya air murni maka sel tidak akan mengalami plasmolisis. Molekul gula
dapat berdifusi melalui benang-benang protoplasme yang menembus lubang-lubang kecil
pada dinding sel. Benang-benang tersebut dikenal dengan sebutan plasmolema, dimana
diameternya lebih besar daripada molekul tertentu sehingga molekul gula dapat masuk
dengan mudah (Salisbury, 1995).
Komponen potensial air pada tumbuhan terdiri atas potennsial osmosis (solut) dan
potensial turgor (tekanan). Dengan adanya potensial osmosis cairan sel, air murni cenderung
memasuki sel. Sebaliknya potensial turgor di dalam sel mengakibatkan air meninggalkan
sel. Pengaturan potensial osmosis dapat dilakukan jika potensial turgornya sama dengan nol
yang terjadi saat sel mengalami plasmolisis. Nilai potensial osmotik dalam tumbuhan
dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : tekanan, suhu, adanya partikel-partikel bahan
terlarut yang larut di dalamnya, matrik sel, larutan dalam vakuola dan tekanan hidrostatik
dalam isi sel. Nilai potensial osmotik akan meningkat jika tekanan yang diberikan juga
semakin besar. Suhu berpengaruh terhadap potensial osmotik yaitu semakin tinggi suhunya
maka nilai potensial osmotiknya semakin turun (semakin negatif) dan konsentrasi partikel-
partikel terlarut semakin tinggi maka nilai potensial osmotiknya semakin rendah (Meyer and
Anderson, 1952).
Larutan yang di dalamnya terdapat sekumpulan sel dimana 50% berplasmolisis
dan 50% tidak berplasmolisis disebut plasmolisis insipien. Plasmolisis ini terjadi apabila sel
berada dalam keadaan tanpa tekanan. Nilai potensial osmosis sel dapat diketahui dengan
menghitung nilai potensial osmosis larutan sukrosa yang isotonik terhadap cairan sel.
Berdasarkan hasil praktikum, plasmolisis insipien terjadi pada konsentrasi 0,18 M dengan
potensial osmosis -4,40 atm. Menurut Salisbury dan Ross (1992), potensial air murni pada
tekanan atmosfer dan suhu yang sama dengan larutan tersebut sama dengan nol, maka
potensial air suatu larutan air pada tekanan atmosfer bernilai negatif.
Keadaan volume vakuola dapat untuk menahan protoplsma agar tetap menempel
pada dinding sel sehingga kehilangan sedikit air saja akan berakibat lepasnya protoplasma
dari dinding sel. Peristiwa plasmolisis seperti ini disebut plasmolisis insipien. Plasmolisis
insipien terjadi pada jaringan yang separuh jumlahnya selnya mengalami plasmolisis.
Hal ini terjadi karena tekanan di dalam sel = 0. potensial osmotik larutan penyebab
plasmolisis insipien setara dengan potensial osmotik di dalam sel setelah keseimbangan
dengan larutan tercapai (Salisbury and Ross, 1992). Adanya potensial osmosis cairan sel air
murni cenderung untuk memasuki sel, sedangkan potensial turgor yang berada di dalam sel
mengakibatkan air untuk cenderung meninggalkan sel. Saat pengaturan potensial osmosis
maka potensial turgor harus sama dengan 0. Agar potensial turgor sama dengan 0 maka
haruslah terjadi plasmolisis.
Plasmolisis adalah suatu proses lepasnya protoplasma dari dinding sel yang
diakibatkan keluarnya sebagian air dari vakuola (Salisbury and Ross, 1992). Menurut
Winduwati (2000), karakteristik permeasi air pada membran osmosis balik telah dipelajari
dengan menggunakan membran komposit modul modul sopitral wound dan larutan klorida
dalam air dalam larutan umpan.
E. Pelaksanaan Praktikum :
1. Waktu dan tempat :
Waktu pelaksanaan praktikum pada 08 Oktober 2010 pukul 09.00 Wib dan
tempat di Laboratorium Biologi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Jurusan
Pend. Biologi Universitas Muhammadiyah Palembang.
2. Alat dan Bahan :
Alat : Cawan petri (2buah), gelas kimia (1buah), pisau, pengaduk dan tusuk gigi.
Bahan : Air/akuades, garam halus, kentang dan timun.
3. Cara Kerja :
a. Iris kentang dan timun yang berukuran sedang dan ketebalan kurang lebih 0,5 cm,
sebanyak 4 potong. Usahakan ketebalan irisan sama.
b.Buat larutan garam dengan cara menambahkan 1 sendok makan garam dalam
200ml air. Aduk dengan baik hingga garam laut.
c. Isi cawan petri pertama dengan larutan garam ¾ tinggi petri dan cawan petri kedua
di dengan air/akuades. Beri label pada petri yang berisi larutan garam dengan “air
garam” dan label “air” untuk petri berisi air/akuades.
d.Masukkan masing-masing 2iris kentang dn 2 iris timun ke dalam petri “air garam”
dan dalam petri “air”.
e. Biarkan selama 15 menit kemudian amati tingkat kekerasannya. Tuliskan hasil
pengamatan Anda pada tabel berikut ini.
F. Hasil dan Pembahasan
1. Hasil Pengamatan :
Perlakuan air garam Perlakuan Air
15 menit 30 menit 15 menit 30 menit
Kentang - - + ++
Timun - -- + ++
Keterangan :
Tingkat kekerasan ditunjukkan dengan tanda +, semakin keras bahan makatanda +
yang diberikan semakin banyak.
2. Pembahasan
Bahan Diskusi :
1.Mengapa irisan kentang dan timun harus mempunyai ketebalan yang sama?
2.Apakah terdapat perbedaan kekerasan kentang/timun yang terdapat dalam larutan
garam dan yang terdapat dalam air? Mengapa demikian?
3.Apakah terdapat perbedaan kekerasan antara kentang dan timun dalam larutan yang
sama? Mengapa demikian?
4.Tuliskan analisis Anda secara jelas dan tajam dalam laporan praktikum!
Jawab :
1. Irisan kentang dan timun harus mempunyai ketebalan yang sama karena agar
pada saat peredaman air garam dan air biasa baik kentang dan timun proses
penyerapan osmosis sama.
2. Iya, terdapat perbedaan kekerasan kentang/timun yang terdapat dalam larutan
garam dan yang terdapat dalam air karena, kentang/timun yang terdapat dalam
larutan garam dalam waktu 15 menit dan 30 menit. Semakin lembut
dikarenakan, terjadi proses osmosis semipermiabel. Sedangkan, kentang/timun
yang terdapat dalam larutan air biasa semakin keras dikarenakan terjadi proses
osmosis permeabel pada semua sel kentang dan timun.
3. Iya, terdapat perbedaan kekerasan kentang/timun yang terdapat dalam larutan
garam dan yang terdapat dalam air karena, kentang/timun yang terdapat dalam
larutan garam dalam waktu 15 menit dan 30 menit. Semakin lembut
dikarenakan, terjadi proses osmosis semipermiabel. Sedangkan, kentang/timun
yang terdapat dalam larutan air biasa semakin keras dikarenakan terjadi proses
osmosis permeabel pada semua sel kentang dan timun.
4. Pada peristiwa osmosis ini terjadi dua peristiwa osmosis, yaitu :
a. Osmosis semipermiabel yang dibuktikan dengan perendaman kentang dan
timun ke dalam air garam.
b. Osmosis permeable yang dibuktikan dengan perendaman kentang dan timun ke
dalam air biasa.
G. Kesimpulan :
a. Adanya perbedaan kekerasa antara kentang dan timun dalam larutan yang sama.
b. Kentang dan timun yang direndam di dalam larutan garam akan semakin lembut.
c. Kentang dan timun yang direndam di dalam larutan air biasa akan semakin keras.
H. Daftar Pustaka :
Online,(http://www.artikel-ilmiah.110mb.com/osmosis.htm) 16,Desember 2010.
Online,(http://ayimadaco6084.files.wordpress.com)16,Desember 2010.
I. Lampiran :
Gambar 1 : Timun dan kentang di rendaman aquades.
Gambar 2 : Timun dan kentang di rendaman air garam.
A. Praktikum ke : 2
B. Judul : Transpirasi Tumbuhan
C. Tujuan : Untuk mengetahui pengaruh lingkungan terhadap kecepatan
transpirasi pada tumbuhan dengan metode penimbangan.
D. Dasar Teori :
Transpirasi pada hakekatnya adalah penguapan. Transpirasi dapat diartikan
sebagai hilangnya air dalam bentuk uap air dari dalam jaringan tubuh
tumbuhan.Meskipun transpirasi terjadi pada setiap bagian tumbuhan (meskipun hanya
sedikit), tetapi pada umumnya kehilangan air terbesar berlangsung melalui daun. Hal
ini terjadi karena luasnya permukaan daun dan juga karena daun-daun itu lebih kena
udara daripada bagian tumbuhan yang lain.
Ada 2 tipe transpirasi yang terjadi di daun, yaitu :
1. Transpirasi kutikula, dimana penguapan air yang terjadi secara langsung melalui
kutikula epidermis. Kutikula daun relative tidak tembus air, dan pada sebagian
besar jenis tumbuhan transpirasi kutikula hanya sekitar 10 persen.
2. Transpirasi stomata, dimana terjadinya kehilangan air berlangsung melalui
stomata.
Sel-sel mesofil daun tidak tersusun rapat, sehingga di antara sel-sel tersebut
terdapat ruang-ruang udara yang dikelilingi oleh sel-sel mesofilyang jenuh air. Air
menguap dari dinding-dinding basah ini le ruang-ruang antar sel, dan uap air
kemudian berdifusi melalui stomata ke atmosfer. Asalkan stomata terbuka, difusi uap
air ke atmosfer pasti terjadi, kecuali bila atmosfer itu sendiri sama-sama lembab.
A. Stomata
1. Bentuk dan Fungsi Stomata
Lubang stomata tidak bundar, melainkan oval, dimana hal ini berkaitan dengan
intensitas pengeluaran air. Mempunyai diameter 6-8µ dan luas kira-kira 90µ². Bentuk
stomata yang oval lebih memudahkan pengeluaran air dibandingkan bentuk yang
bulat. Deretan molekul-molekul air yang lewat akan lebih banyak jika keliling
(perimeter) stomata lebih panjang.
Demikian pula dengan letaknya satu sama lain, dimana diperantarai dengan
jarak tertentu, yang juga berkaitan dengan intensitas penguapan. Dalam batas-batas
tertentu, semakin banyak jumlah stomata transpirasi yang terjadi semakin cepat.
Tetapi jika lubang-lubang stomata terlalu berdekatan, maka penguapan melalui
lubang yang satu malah terhambat oleh penguapan dari lubang yang berdekatan. Hal
ini terjadi karena jalan yang ditempuh oleh molekul-molekul air yang melalui lubang
tidak lurus melainkan membelok, sebagai akibat dari pengaruh tepi (sudut) sel-sel
penutup stomata. Menurut Dwidjosepoetro (1998) pengeluaran air yang maksimal
terjadi jika jarak antara stoma-stoma itu 20 kali diameternya.
2. Mekanisme Kerja Stomata
a. Membukanya Stomata
Didalam sel penutup banyak terdapat amilum pada malam hari , yang
digunakan untuk metabolisme tanpa ada cahaya matahari.
Adanya sinar matahari tumbuhan mengadakan fotosintesis CO2 menjadi
CH2O 1-fosfat.
Ion H+ berkurang PH
Enzim fosforilase mengubah amilum yang ada di dalam sel-sel penutup jadi
glukosa.
Terbentuknya glukosa ini maka masuknya air ke dalam sel penjaga.
Karena banyaknya air menyebabkan sel-sel penjaga mengembang dan
stomata membuka.
b. Menutupnya stomata
Jika sel-sel penjaga tidak kena sinar matahari, PH menurun.
Enzim fosforilase mengubah glukosa menjadi amilum.
Turunnya nilai osmosis dan berkurangnya turgor
Sel-sel penjaga kekurangan air, mengerut dan stomata menutup.
B. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Transpirasi
1. Faktor Internal
Adapun faktor-faktor internal meliputi besar kecilnya daun, tebal tipisnya daun,
permukaan daun yang berlapis lilin atau tidak, banyaknya sedikitnya bulu pada
permukaan daun, banyak sedikitnya stomata, bentuk stomata dan lokasi stomata.
2. Faktor Eksternal
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju transpirasi meliputi sinar
matahari,temperature, kebasahan udara, angin dan keadaan air di dalam tanah.
C. Fungsi Transpirasi bagi Tumbuhan
1. mempercepat laju pengangkutan unsure hara melalui pembuluh xilem.
2. menjaga turgiditas sel tumbuhan agar tetap dalam kondisi optimal.
3. sebagai salah satu cara untuk menjaga stabilitas daun.
E. Pelaksanaan Praktikum
1. Waktu dan Tempat:
Waktu pelaksanaan praktikum pada 15 Oktober 2010 pukul 09.00 Wib
tempat di Laboratorium Biologi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Jurusan
Pend. Biologi Universitas Muhammadiyah Palembang.
2. Alat dan Bahan:
Alat : Erlenmeyer 250ml (2buah), sumbat Erlenmeyer atau sumbat gabus
(2buah), gelas ukur 250ml, stopwatch, timbangan, termometer,higmometer,
luxmeter, lampu pijar 100 watt, statip, pisautajam, penggaris, ember, air, vaselin,
kertas grafik/millimeter blok.
Bahan : Dua pucuk tanaman pacar air (Impatien balsemia).
3. Cara Kerja :
a. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan.
b. Tanaman pacar air yang digunakan mempunyai kondisiyang hampir sama,
dengan tinggi sekitar 20cm dan daun dalam keadaan baik, tidak rusak atau sobek
dengan jumlah yang relative sama.
c. Siapkan 2 buah Erlenmeyer dan isi dengan air sebanyak 150ml.
d. Potong miring pangkal pucuk batang tanaman pacar air di dalam air dengan
pisau yang tajam dan segera masukkan potongan tanaman tersebut pada tabung
erlenmeyer melalui lubang pada sumbat sampai bagian bawahnya terendam air.
e. Olesi celah-celah yang ada, misalnya pada sekitar sumbat penutup, dengan
vaselin untuk menghindari penguapan yang mungkin terjadi.
f. Timbang kedua Erlenmeyer tersebut lengkap dengan tanaman dan air yang ada
di dalamnya dan mencatatnya.
g. Letakkan Erlenmeyer 1 di dalam ruangan (transpirasi pada tempat gelap) dan
Erlenmeyer 2 pada tempat dengan jarak 20cm dari lampu pijar 100watt
(transpirasi pada tempat terang).
h. Kemudian ukur kondisi lingkungan kedua tempat tersebut meliputi suhu,
intensitas cahaya dan kelembaban. Catat hasil pengukuran.
i. Ulangi pengukuransebanyyak 3 kali (3 x 30menit).
j. Setelah penimbangan terakhir, ambil daun-daun pada tanaman tersebut,
kemudian mengukur luas total daun tersebut dengan kertas grafik/milimeter
dengan cara :
1. Membuat pola masing-masing daun pada kertas grafik/milimeter.
2. Menghitung luas daun dengan ketentuan, apabila kurang dari kotak dianggap nol
dan lebih dari satu dianggap satu.
F. Hasil dan Pengamatan
1. Hasil Praktikum
a. Hasil penimbangan terhadap keduatanaman selama transpires, dilakukan dengan
mengisi tabel di bawah ini.
Tabel 1. Selisih Berat Tanaman Pacar Air (Impatien balsemia) selama Transpirasi
di Tempat Terang.
Waktu Berat Awal
(g)
Selisih Berat
(g)
Selisih Berat (g) Rata-rata
30 menit pertama 6,57 6,57 0
30 menit kedua 6,57 6,56 0,01 0,00333333
30 menit ketiga 6,56 6,56 0
Tabel 2. Selisih Berat Tanaman Pacar Air (Impatien balsemia) selama Transpirasi
di Tempat Gelap.
Waktu Berat Awal
(g)
Selisih Berat
(g)
Selisih Berat (g) Rata-rata
30 menit pertama 5,78 5,78 0
30 menit kedua 5,78 5,77 0,01 0,00333333
30 menit ketiga 5,77 5,76 0
b. Hasil perhitungan terhadap luas daun tanaman, diisikan pada tabel berikut.
Tabel 3. Luas Daun selama Transpirasi.
Nomor Perlakuan Luas Daun (cm²)
1 Tempat Terang 88
2 Tempat Gelap 91
c. Hasil pengukuran terhadap keadaan lingkungan di sekitar tanaman, diisikan pada
tabel di bawah ini.
Tabel 4. Pengukuran Keadaan Lingkungan
No Perlakuan Suhu Intensitas Cahaya (Cd) Kelembaban (%)
1 Tempat Terang 31ºC 4 K 85%
2 Tempat Gelap 31ºC 0,6 K 85%
d. Hitung kecepatan transpirasi di tempat terang dan tempat gelap, dengan rumu
berikut:
Kecepatan transpirasi = rata-rata selisih berat : lamanya transpirasi : luas daun.
Tabel 5. Kecepatan Transpirasi Tanaman
No Perlakuan Kecepatan Transpirasi (g/menit/cm²)
1 Tempat Terang 0,00000126
2 Tempat Gelap 0,00000122
G. Pertanyaan:
1. Apakah ada perbedaan berat awal dan akhir pada semua perlakuan (terang dan
gelap)? Mengapa demikian?
2. Apakah ada perbedaan terhadap selisih berat awal dan berat akhir pada masing-
masing perlakuan? Mengapa demikian?
3. Apakah metode penimbangan untuk menentukan kecepatan transpirasi yang
dilakukan dalam percobaan ini dapat dijadikan patokan terhadap semua tumbuhan?
Jelaskan alasannya!
4. Mengapa pemotongan batang tanaman pacar air (Impatien balsemia) harus dilakukan
di dalam air dan dipotong secara miring?
Jawab :
1. Terdapat perbedaan berat awal dan akhir pada semua perlakuan (terang atau gelap)
karena pada awal percobaan tanaman pacar air belum mengadakan transpirasi tetapi,
setelah tanaman pacar air diletakkan di bawah lampu pijar pada perlakuan di tempat
terang dan tempat teduh. Pacar air telah mengalami transpirasi sehingga pada saat
penimbangan akhir berat pacar akhir menjadi sedikit berkurang, selisih berat awal
dan akhir sekitar 0,01gr.
2. Tidak ada perbedaan terhadap selisih berat awal dan akhir pada masing-masing
perlakuan, karena pada masing-masing perlakuan yaitu pada tempat terang dan gelap
selisih berat awal dan akhir sama-sama sebanyak 0,01gr.
3. Tidak hanya metode penimbangan untuk menentukan kecepatan transpirasi yang
dilakukan dalam percobaan ini menjadi patokan terhadap semua tumbuhan, tetapi
juga intensitas cahaya pada semua perlakuan apabila intensitas cahaya tersebut terang
maka transpirasi pada tumbuhan berlangsung cepat. Dengan demikian kita dapat
mengetahui apakah transpirasi yang dilakukan pada semua perlakuan berlangsung
cepat atau lambat.
4. Pemotongan pacar air (Impatien balsemia) harus dilakukan didalam air dan dipotong
secara miring, Hal ini dilakukan agar
H. Bahan Diskusi :
Lingkungan mempunyai peranan terhadap kecepatan transpirasi yang terjadi pada
tumbuhan. Uraikan maksud pernyataan tersebut dengan lengkap, jelas dan padat!
Lingkungan mempunyai peranan terhadap kecepatan transpirasi yang terjadi
pada tumbuhan, misalnya angin. Adanya angin dapat mempengaruhi laju transpirasi.
Angin dapat memacu laju transpirasi jika udara yang bergerak melewati permukaan
daun tersebut lebih kering (kelembaban nisbinya lebih rendah) dari udara di sekitar
tumbuhan tersebut.
I.Daftar Pustaka :
Lakitan, Benyamin. 2010. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Rajawali Pers
J. Lampiran :
Gambar : Transpirasi di tempat terang dan gelap.
A. Praktikum ke : 3
B. Judul : Respirasi Tumbuhan.
C. Tujuan : Untuk mengetahui banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh
tumbuhan dalam proses pernapasan.
D. Dasar Teori :
Yang dimaksud dengan respirasi adalah proses penguraian bahan makanan yang
menghasilkan energi. Respirasi dilakukan oleh semua penyusun tubuh, baik sel-sel
tumbuhan maupun sel hewan dan manusia. Respirasi dilakukan baik siang maupun
malam (syamsuri, 1980).
Sebagaimana kita ketahui dalam semua aktivitas makhluk hidup memerlukan
energi, tumbuhan juga. Respirasi terjadi pada seluruh bagian tubuh tumbuhan, pada
tumbuhan tingkat tinggi respirasi terjadi baik pada akar, batang maupun daun dan
secara kimia pada respirasi aerobik pada karbohidrat (glukosa) adalah kebalikan
fotosintesis. Pada respirasi pembakaran glukosa oleh oksigen kan menghasilkan energi.
Karena semua bagian tumbuhan tersusun atas jaringan dan jaringan tersusun atas sel,
maka respirasi terjadi pada sel (jasin, 1989).
Kandungan katalis disebut juga enzim, sangat penting untuk siklus reaksi
respirasi (sebaik-baiknya proses respirasi ). Beberapa reaksi kimia membolehkan
mencampur dengn fungsi dari enzim memperbat enzim atau dengan mengkombinasi
dengan sisi aktifnya. Penggunaan ini akan dapat dilihat hasilnya pada inhibitor dari
aktivitas enzim (mertens, 1966). Sistem pernapasan adalah pertukaran gas O2 dan CO2
dalam tubuh organisme dan bertujuan mendapatkan energi. Alat respirasi pada berbagai
hewan berbeda-beda. Pada hewan tingkat rendah O2 langsung berdifusi melalui
permukaan tubuh, pada serangga adalah trakea, kalajengking dengan paru-paru buku,
ikan dengan insang, katak dengan paru-paru, kulit dan rongga mulut, reptile dengan
paru-paru, dll (panduan primagama).
Respirasi juga terjadi pada manusia yang disebut dengan pernapasan. Proses
menghirup oksigen dan mengeluarkan karbondioksida. Respirasi pada manusia bisa
memiliki gangguan seperti penyakit infeksi saluran pernapasan akut atau yang disebut
juga (ISPA), hal ini merupakan salah satu masalah kesehatan di Indonesia karena masih
tingginya angka kejadian ISPA terutama pada anak balita. Untuk mencegahnya bisa
digunakan sanitasi rumah, yaitu usaha kesehatan masyarakat yang menitik beratkan
pada pengawasan terhadap struktur fisik, dimana orang menggunakan sebagai tempat
berlindung yang mempengaruhi derajat kesehatan manusia. Sarana tersebut antara lain
ventilasi, suhu, kelembapan, padatan hunian, penerangan alami, kontruksi bangunan,
sarana pembuangan sampah, sarana pembuangan kotoran manusia dan penyediaan air
bersih ( nindya, sulistyorini, 2005).
Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi
dua macam yaitu :
1. Respirasi Aerobik (aerobik)
Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen oksigen bebas untuk
mendapatkan energi. Persamaan reaksi proses respirasi aerob secara sederhana dapat
dituliskan: C6H12O6 + 6H2O >> 6H2O + 6CO2 + 675 kal
Dalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan
yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi itu dapat dibedakan
menjadi 3 tahapan yaitu glikolosis, siklus krebs dan transport elektron (syamsuri,
1980).
a. Glikolisis
Kata “glikolisis” berarti “menguraikan gula” dan itulah yang tepatnya terjadi
selama jalur ini. Glukosa, gula berkarbon enam, diuraikan menjadi dua gula berkarbon
tiga. Gula yang lebih kecil ini kemudian dioksidasi, dan atom sisanya disusun ulang
untuk membuat dua molekul piruvat (champbell, 2002). NADH merupakan sumber
elektron berenergi tinggi, sedangkan ATP adalah persenyawaan berenergi tinggi.
Selama glikolisis dihasilkan 4 molekul ATP, akan tetapi 2 molekul ATP diantaranya
digunakan kembali untuk berlangsungnya reaksi-reaksi yang lain sehingga tersisa 2
molekul ATP yang siap digunakan untuk tubuh. Seluruh proses glikolisis tidak
memerlukan oksigen.
Reaksi glikolisis terjadi di sitoplasma (di luar mitokondria). Hasil akhir
sebelum memasuki siklus krebs adalah asam piruvat. Ada yang membedakan tahap ini
menjadi dua yaitu glikolisis dan dekarbosilasi oksidatif. Glikolisis mengubah senyawa
6C menjadi senyawa 2C pada hasil akhir glikolisis. Yang dimaksud dekarbosilasi
oksidatif adalah reaksi asam piruvat diubah menjadi asetil KoA (syamsuri, 1980..
b. Siklus krebs
Glikolisis melepas energi kurang dari seperempat energi kimiawi yang
tersimpan dalam glukosa, sebagian besar energi itu tetap tersimpan dalam dua molekul
piruvet. Jika ada oksigen molekuler, piruvat itu memasuki mitokondria dimana enzim
siklus krebs menyempurnakan oksidasi bahan bakar organiknya (champbell, 2002.
Memasuki siklus krebs, asetil KoA direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C)
menjadi asam piruvat (6C). selanjutnya asam oksaloasetat memasuki daur menjadi
berbagai macam zat yang akhirnya menjadi asam oksalosuksinat.
Dalam perjalanannya, 1C (CO2) dilepaskan. Pada tiap tahapan, dilepaskan
energi dalam bentuk ATP dan hidrogen. ATP yang dihasilkan langsung dapat
digunakan. Sebaliknya, hidrogen berenergi digabungkan dengan penerima hidrogen
yaitu NAD dan FAD, untuk dibawa ke sistem transport elektron. Dalam tahap ini
dilepaskan energi, dan hidrogen direasikan dengan oksigen membentuk air. Seluruh
reaksi siklus krebs berlangsung dengan memerlukan oksigen bebas (aerob). Siklus
krebs berlangsung didalam mitokondria (Syamsuri, 1980).
c. Sistem Transpor Elektron
Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus krebs ada dua
macam. Pertama dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi, yaitu ATP atau GTP
(Guanin Tripospat). Energi ini merupakan energi siap pakai yang langsung dapat
digunakan. Kedua dalam bentuk transport elektron, yaitu NADH (Nikotin Adenin
Dinokleutida) dan FAD (Flafin adenine dinukleotida) dalam bentuk FADH2. Kedua
macam sumber elektron ini dibawa kesistem transfer elektron. Proses transfer
elektron ini sangat komplek, pada dasarnya, elektron dan H+ dan NADH dan FADH2
dibawa dari satu substrak ke substrak yang lain secara berantai.
Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikatkan
fosfat anorganik (P) kemolekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir
terdapat oksigen sebagai penerima, sehingga terbentuklah H2O. katabolisme 1
glukosa melalui respirasi aerobik menghasilkan 3 ATP. Setiap reaksi pada glikolisis,
siklus krebs dan transport elektron dihasilkan senyawa – senyawa antara. Senyawa itu
digunakan bahan dasar anabolisme (Syamsuri, 1980).
2. Respirasi Anaerobik (Anaerob)
Respirasi anaerobik adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan
energi tanpa menggunakan oksigen. Respirasi anaerobik menggunakan senyawa
tertentu misalnya asam fosfoenol piruvat atau asetal dehida, sehingga pengikat
hidrogen dan membentuk asam laktat atau alcohol. Respirasi anaerobik terjadi pada
jaringan yang kekurangan oksigen, akan tumbuhan yang terendam air, biji – biji yang
kulit tebal yang sulit ditembus oksigen, sel – sel ragi dan bakteri anaerobik. Bahan
baku respirasi anaerobik pada peragian adalah glukosa. Selain glukosa, bahan baku
seperti fruktosa, galaktosa dan malosa juga dapat diubah menjadi alkohol. Hasil
akhirnya adalah alcohol, karbon dioksida dan energi. Glukosa tidak terurai lengkap
menjadi air dan karbondioksida, energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan
respirasi aerobik. Reaksinya :
C6H12O6 Ragi >> 2C2H5OH + 2CO2 + 21Kal
Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwa oksigen tidak diperlukan.
Bahkan bakteri anaerobik seperti klostidrium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat
hidup jika berhubungan dengan udara bebas. Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka
tertutup sehingga member kemungkinan bakteri tambah subur (Syamsuri, 1980).
Proses pernafasan pada hakikatnya untuk memperoleh energi yang sangat
penting dalam kegiatan sehari-hari, sumber energy yang digunakan oleh tumbuhan
berasal dari energi cahaya matahari Energi cahaya matahari ditangkap oleh zat hijau
daun untuk proses fotosintesis, hasilnya disimpan dalam wujud zat gula. Zat gula
inilah yang dibakar untuk proses pernafasan. Zat gula yang berlebih diubah menjadi
bahan-bahan yang penting untuk pertumbuhan dan sebagian disimpan dalam bentuk
amilum.
Dalam proses pernafasan, zat gula dibakar oleh oksigen (O2) menjadi energy
dengan sisa pembakaran berupa uap air (H2O) dan karbondioksida (CO2). Secara
singkat dan sederhana proses bernafas (respirasi) dalam tubuh tumbuhan adalah :
C6H12O6+6O2 energi+6CO2+6H20
Dalam proses bernafas oksigen yang diperlukan untuk membakar gula
diambil dari udara luar, sedangkan karbondioksida (CO2) dan uap air (H2O) sebagai
hasil samping dari respirasi akan dikeluarkan dari tubuh ke udara luar. Sisa
pembakaran zat gula yaitu, karbondioksida dan air akan dikeluarkan dari tubuh
tumbuhan. Kedua zat tersebut dikeluarkan melalui mulut daun (stomata) dan lentisel.
Selain digunakan untuk melepas air dan CO2, stomata dan lentisel juga digunakan
untuk tempat masuknya O2 dan CO2 dari luar. Keluar masuknya zat-zat tesebut
dilakukan secara difusi.
E. Pelaksanaan Praktikum
1. Waktu dan Tempat
Waktu pelaksanaan praktikum pada 22 Oktober 2010 pukul 08.00 Wib
tempat di Laboratorium Biologi Fakultas Ilmu Pendidikan Jurusan Pend. Biologi
Universitas Muhammadiyah Palembang.
2. Alat dan Bahan
Alat : Respirometer sederhana, Spuit.
Bahan : KOH Kristal, Kapas, Eosin, Vaselin dan Kecambah.
3. Cara Kerja :
a. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan.
b. Timbang kecambah masing-masing 3 gram (perlakuan I) dan 4 gram (perlakuan
II).
c. Masukkan 3 butir KOH Kristal ke dalam botol respirometer lalau masukkan
kapas secukupnya yang berfungsi sebagi sekat.
d. Kemudian masukkan kecambah untuk perlakuan I.
e. Kemudian tutup botol dengan penyumbat yang mengandung pipa beskala den
berikan vaselin pada mulut tutup botol secukupnya sehingga benar-benar rapat
agar udara luar tidak mempengaruhi tekanan di dalam botol.
f. Letakkan instrument pada meja yang datar.
g. Tetesi eosin pada ujung pipa respirometer yang terbuka. Tempatkan eosin tepat
pada angka nol makaa perhitungannya harus dikurangi dengan angka awal.
h. Amati pergerakan eosin tersebut dan catatlah kecepatan bergeraknya sebanyak
3 kali dalam jangka waktu masing-masing selama 5 menit (3 x 5menit).
i. Ulangi cara yang sama untuk perlakuan II.
F. Data Hasil Pengamatan
Hasil pengamatan yang telah dilakukan diisikan pada tabel di bawah ini.
Tabel 1. Laju Kecepatan Oksigen pada Respirometer
Berat Kecambah 5menit pertama 5 menit kedua 5menit ketiga Rata-rata (ml)
3 gram 0,38 0,21 0,18 0,25
4 gram 0,23 0,22 0,18 0,21
Hasil diatas didapatkan dari :
Berat kecambah 3 gram:
pada menit pertama : 0,38.
pada menit kedua : 0,59-0,38 = 0,21.
pada menit ketiga : 0,77-0,59 = 0,25.
Berat kecambah 4 gram:
pada menit pertama : 0,23.
pada menit kedua : 0,23-0,45 = 0,22.
pada menit ketiga : 0,63-0,15 = 0,18.
Komsumsi Oksigen :
Berat kecambah 3 gram : 0,25 : 3 : 12 = 0,00694ml/gr/jam.
Berat kecambah 4 gram : 0,21 : 4 : 12 = 0.00437ml/gr/jam.
G. Pertanyaan :
1. Apakah ada perbedaan antara perlakuan I (berat kecambah 3gram) dengan
perlakuan II (berat kecambah 4gram)? Jelaskan!
Jawab :
Tidak ada perbedaan antara perlakuan I dan II karena, baik pada
perlakuan I dan II waktu pengamatan sama-sama dilakukan dalam waktu 15
menit.
2. Apakah setiap bagian tanaman mempunyai komsumsi oksigen yang sama pada
saat respirasi? Jelaskan alasannya!
Jawab :
Setiap bagian tanaman mempunyai komsumsi oksigen yang sama pada
saat respirasi karena, Hanya saja yang membedakannya ialah umur tumbuhan.
Umur tumbuhan akan mempengaruhi laju respirasinya. Laju respirasi tinggi pada
saat perkecambahan dan tetap tinggi pada fase pertumbuhan vegetative awal (di
mana laju pertumbuhan juga tinggi) dan kemudian turun dengan bertambahnya
umur tumbuhan.
3. Jelaskan fungsi KOH pada percobaan ini!
Jawab :
Fungsi KOH pada percobaan ini adalah mengikat CO2, sehingga
pergerakan dari eosin benar-benar hanya disebabkan oleh komsumsi oksigen.
H. Daftar Pustaka:
Online, (http://pipia.blogdetik.com) 15 Desember 2010.
Online, (www.dostoc.com/docs/24594300/Fisiologi-Tumbuhan-Lely) 15 Desember
2010.
I. Lampiran :
Gambar : alat-alat yang digunakan pada saat praktikum.
A. Praktikum ke : 4.
B. Judul : Fotosintesis.
C. Tujuan : Untuk mengetahui bahwa fotosintesis menghasilkan oksigen dan
fotosintesis dipengaruhi oleh beberapa faktor.
D. Dasar Teori :
Pengertian
Fotosintesis ialah suatu prosespada tumbuhan hijau untuk menyusun senyawa
organik dari karbondioksida dan air. Proses ini hanya biasa terjadi jika ada cahaya dan
melalui perantara pigmen hijau klorofil yang terletak pada organel sitoplasma yang
disebut kloroplas. Reaksi secara keseluruhan dapat dinyatakan dengan persamaan
berikut ini :
klorofil
6 CO2 +6 H2O + energi cahaya CH2O + 6O2
( bahan organik )
Dalam persamaan di atas, CH2O merupakan rumus umum untuk menyatakan
bahwa bahan organik yang pada umumnya berupa pati atau beberapa karbohidrat lain.
Dari persamaan di atas pula dinyatakan bahwa 6 CO2 digunakan, sedang 6 O2
dilepaskan dalam proses. Maka dapat dikatakan bahwa jumlah volume CO2 yang
diperlukan sama dengan jumlah O2 yang dibebaskan atau disebut dengan Koefisien
Fotosintesis.
Tempat Terjadinya Fotosintesis
Dengan adanya cahaya, fotosintesis dapat terjadi pada sembarang bagian hijau
tumbuhan, akan tetapi pada tumbuhan darat yang khusus, hanya daun dengan
permukaan yang luas dan kloroplas yang melimpah yang merupakan pusat utama
kegiatan ini. Karena kutikula relative kedap gas, maka karbon dioksida harus
memasuki daun melalui stomata. Setelah berada di dalam daun, karbon dioksidaakan
berdifusi ke dalam sistem ruang udara antarsel dan larut dalam air yang menjenuhkan
dinding sel-sel mesofil.
Karbon dioksida ini lalu berdifusi, atau bergerak aktif karena aliran protoplasma,
melalui air pada sitoplasma memasuki kloroplas, Dengan kehadiran cahaya terjadilah
fotosintesis dalam kloroplas. Jika sehelai daun sedang aktif berfotosintesis, konsentrasi
karbon dioksida padapermukaan kloroplas akan menipis dan suatu gradasi (gradient)
karbon dioksida akan terbentuk antara permukaan kloroplas dan atmosfer luar.
Asalkan stomata tetap terbuka, karbon dioksida akan terus berdifusi ke dalam daun,
jumlahnya bergantung pada terjalnya gradasi konsentrasi, yang pada gilirannya akan
bergantung pada kegiatan kloroplas.
Jika konsentrasi karbon dioksida menurun pada permukaan kloroplas, konsentrasi
oksigen akan meningkat, dan suatu gradasioksigen akan terbentuk pada arah yang
berlawanan dari gradasi karbon dioksida. Jadi difusi karbon dioksida kea rah dalam itu
diikuti oleh difusi simultan oksigen ke arah luar.
Cahaya, Sifat-sifatdan Pengaruhnya terhadap Fotosintesis
Menurut Planck dan Einstein cahaya terdiri atas partikel-partikel kecil yang
disebut foton yang mempunyai sifat-sifat materi, gelombang dan energi yang dinyatakan
dengan kuantum. Berapa banyak energi yang dmilik oleh cahaya bergantung kepada
panjang pendeknya gelombang, seperti misalya sinar ungu lebih pendek gelombangnya
daripada sinar merah.
Energi sinnar yang dipergunakan oleh tumbuhan yang mengadakan fotosintesis
hanya 0,5 – 2% saja dari jumlah energi sinar yang tersedia. Energi yang diberikan oleh
sinar bergantung kepada kualitas (berapa panjang gelombang), intensitas (banyaknya
sinar per 1cm² per detik) dan waktu penyinaran (sebentar atau lama).
Sinar yang paling bermanfaat untuk fotosintesis, bila diurutkan dari yang
bergelombang panjang, maka sinar-sinar tersebut adalah merah, jingga, kuning, hijau,
biru, nila, ungu. Sinar-sinar yang mempunyai gelombang lebih pendek dari sinar ungu
(yaitu sinar ultra-ungu, sinar X, sinar gamma dan sinar kosmik) serta sinar yang lebih
panjang gelombangnya daripada sinar merah (yaitu sinar infra-merah), semua tidak
mempunyai kepentingan dalam fotosintesis.
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 (380-700nm). Hal ini terkait pada sifat pigmen
penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada
membrane grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.
Cahaya yang diabsorbsi oleh pigmen kloroplas digunakan dalam fotosintesis. Jika
berkas cahaya dengan berbagai panjang gelombang dipancarkan pada daun hijau dan
kecepatan fotosintesis pada setiap panjang gelombang diukur, ternyata bahwa gelombang
sinar biru dan sinar merah adalah yang paling efektif dalam melakukan fotosintesis.
Menurut Lakitan (2004, 122) sinar biru kurang efisien (tetapi sama efektifnya) untuk
fotosintesis dibandingkan dengan cahaya merah, hal ini disebabkan karena sebagian
energy dari foton sinar biru akan segera dibebaskan dalam bentuk panas sebelum bias
dimanfaatkan untuk fotosintesis. Sedangkan sinar hijau paling tidak efektif dalam
melakukan fotosintesis.
Pigmen dan Peranannya dalam Fotosintesis
1. Klorofil
Klorofil adalah pigmen hijau yang merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis
yang berperan penting dalam menyeleksi panjang gelombang cahaya matahari yang
energinya diambil dalam fotosintesis.
Kloroplas terdapat pada semua tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang
dan buah yang belum matang. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang
yang disebut stroma yang merupakan tempat terjadinya reaksi gelap fotosintesis. Stroma
ini dibungkus oleh lapisan membrane tilakoid. Di dalam stroma terdapat tumpukan
lamella tilakoid yang disebut granum (jamak grana). Granum sendiri terdiri atas membran
tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang fotosintesis. Di dalam granum
inilah tempat terdapatnya klorofil. Pengubahan energy cahaya menjadi energy kimia
berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir
fotosintesis berlangsung di stroma (Subandi, 2008).
Keterangan:
1. membran luar2. ruang antar membran3. membran dalam4. stroma5. lumen tilakoid (inside of thylakoid)6. membran tilakoid7. granum (kumpulan tilakoid)8. tilakoid (lamella)9. pati10. ribosom11. DNA plastida12. plastoglobula
Gambar Struktur Kloroplas
Semua tanama hijau mengandung klorofil a dan klorofil b. Klorofil a merupakan
pigmen hijau tua yang mampu menyerap cahaya merah dan biru-keunguan, dan 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. Klorofil a terdapat sekitar
75% dari total klorofil. Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar 1% berat kering.
Dalam daun klorofil banyak terdapat bersama-sama dengan protein dan lemak yang
bergabung satu dengan yang lain.
Terlalu banyak sinar berpengaruh buruk pada klorofil. Bila klorofil dihadapkan
pada sinar kuat maka akan tampak berkurang hijaunya. Hal ini dapat dilihat pada daun-
daun yang terus-menerus kena sinar matahari langsung, warnanya menjadi hijau
kekuningan. Cahaya yang diabsorbsi oleh pigmen kloroplas merupakan pemberi energy
cahaya yang dibutuhkan oleh fotosintesis.
2. Karotenoid (C40H56)
Pigmen ini berwarna kuning-oranye sampai merah karena menyerap sinar biru
dan lembayung lebih kuat daripada sinar warna lain. Pigmen ini terkadang terdapat pula
pada bagian tumbuhan yang tidak hijau, dan tidak berperan dalam fotosintesis. Pada
buah-buahan yang telah masak, klorofil telah menghilang (terurai) dan hanya warna
kuning atau merah yang tampak. Dalam hal demikian, kloroplas telah berganti isi dan
kemudian disebut kromoplas. Karotenoid membentuk warna jingga pada wortel serta
banyak buah dan sayur lainnya.
Karena karotenoid tidak dapat bertindak secara fotosintesis tanpaadanya
klorofil,maka karotenoid berperan dalam fotosintesis dengan cara menyerap energy
cahaya dan menyalurkannya ke klorofil. Klorofil tersebut akan mengubah energy ini
menjadi energy kimia sama seperti jika klorofil mengabsorbsi sendiri cahaya itu. Untuk
inilah pigmen karotenoid kadang-kadang dinyatakan sebagai pigmen tambahan,
fungsinya yang nyata ialah meningkatkan efisiensi fotosintesis.
3. Pigmen-pigmen Lain
Selain klorofil dan karotenoid, di dalam kloroplas juga terdapt beberapa pigmen
lain, seperti antosianin dan xantofil (turunan karotenoid/C4H54(OH)2). Antosianin
memberikan warna merah, biru atau ungu (tergantung derajat keasamannya), seperti pada
buah anngur, daging jambu biji, bunga mawar dan buah kana. Xantofil memberikan
warna kuning dan membantu dalam penerimaan sinar pada proses fotosintesis. Daun tua
yang kehilangan klorofil warnanya akan menjadi kuning atau merah karena pergantian
pigmen, hal yang tampak jelas pada daun yang gugur.
Mekanisme Fotosintesis
Fotosintesis terdiri dari 3 tahap yaitu menangkap energi dari cahaya matahari,
menggunakan energy untuk membuat ATP dan NADPH, dan menggunakan ATP dan
NADPH tersebut untuk membuat senyawa organik dari CO2.
Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian
utama, yaitu reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak
memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).
Dalam terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energy kimia dan
menghasilkan oksigen, sedangkan dalam reaksi gelap terjadi serangkaian reaksi yang
membentuk gula ini diperoleh dari reaksi terang. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah
senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula.
1. Reaksi Terang
Reaksi terang merupakan tahap fotosintesis yang mengubah energy matahari
menjadi energi kimia, yaitu dengan pembentuka NADPH (sumber dari electron
berenergi) dan ATP (energy sel yang serba guna). Reaksi ini memerlukan molekul air dan
sinar matahari. Proses diawali dengan penangkapan energi cahaya/foton oleh pigmen.
Penangkapan energi cahaya atau fotosistem merupakan tahap pertama dari proses
fotosintesis. Ketika klorofil menyerap energi foton dari cahaya, electron pada klorofil
akan terlepas ke orbit luar (tereksitasi). Elektron ini akan ditangkap oleh penerima
electron yaitu plastokuion. Unit penangkapan elektron ini dengan fotosistem. Jadi secara
sederhana, unit yang mampu untuk menangkap energi cahaya matahari, yaitu klorofil
yang melepaskan electron dan menyerap foton (energi cahaya dengan panjang gelombang
yang sesuai), disebut dengan fotosistem. Masing-masing fotosistem mengandung sekitar
300 molekul pigmen yang terlibat langsung atau tidak langsung dalam proses fotosintesis.
Reaksi terang menggunakan 2 fotosistem yang berhubungan. Fotosistem I (PS I)
menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700nm maka disebut P700, berfungsi untuk
menghasilkan NADPH. Fotosistem II (PS II) menyerap cahaya dengan panjang
gelombang 680nm maka disebut P680, berfungsi untuk membuat potensial oksidasi
cukup tinngi sehingga bias memecah air. Bila bekerja bersama, 2 fotosistem ini
melakukan proses fotofosforilasi non-siklik yang menghasilkan ATP dan NADPH.
Fotosistem I mentransfer elektron ke NADP+ untuk membentuk NADPH. Kehilangan
elektron digantikan oleh elektron dari fotosistem II. Fotosistem II dengan potensial
oksidasinya yang tinggi dapat memecah air untuk menggantikan elektron yang ditransfer
ke fotosistem I. Kedua fotosistem ini dihubungkan oleh kompleks pembawa elektron
yang disebut sitokrom.
Secara sederhana, reaksi terang dapat disimpulkansebagai berikut. Kloroplas
menyerap cahaya dan cahaya menggerakkan transfer elektron dan hydrogen ke penerima
yaitu NADP+ (nikotinamida adenine dinukleotida fosfat) untuk direduksi menjadi
NADPH. Pada proses ini, air terurai. Reaksi terang pada fotosintesis ini melepaskan O2.
Pada reaksi terang juga terjadi fosforilasi yang mengubah ADP menjadi ATP.
Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut :
Sinar matahari + ADP + Pi (fosfat anorganik) + NADP+ +2H2O atp + NADPH +
3H+ + O2.
2. Reaksi Gelap
Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis,
dimana tidak membutuhkan cahaya. Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH
(dihasilkan dari reaksi terang), dan CO2 (yang berasal dari udara bebas). Dari reaksi
gelap ini, akan dihasilkan glukosa (C6H12O6).
Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu :
a. Siklus Calvin-Benson
Ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson. Pada siklus ini tumbuhan
mengubah senyawa dengan 5 atom C menjadi senyawa dengan 3 atom C. Oleh sebab itu
tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C3.
b. Siklus Hatch-Slack
Ditemukan oleh M.D. Hatch dan Charles R. Slack. Pada siklus ini akan terbentuk
senyawa dengan 4 atom C, sehingga tumbuhan yang melalui reaksi gelap mengikuti jalur
ini dinamakan tumbuhan C4.
Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi,
reduksi dan regenerasi.
a. Fiksasi/karboksilasi
Pada fase fiksasi, 6 molekul ribulosa difosfat (RuDp) mengikat 6 molekul CO2
dari udara dan membentuk 6 molekul beratom 6-C yang tidak stabil yang kemudian
pecah menjadi 12 molekul beratom C-3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat
(Phospogliseric Acd/PGA). Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12
gugus fosfat, dan membentuk 1,3- difosfogliserat. Kemudian, 1,3-difosfogliserat masuk
ke dalam fase reduksi.
b. Reduksi
Senyawa 1,3 difosfogliserat direduksi oleh H+ dari NADPH, yang kemudian
menjadi NADP+, dan terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom
3-C. Selanjutnya, 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan menyatukan diri
menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6-C (C6H12O6). Sebanyak 10 molekul
fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi, yaitu
pembentukan kembali ribulosa difosfat.
c. Regenerasi
Pada fase ini, 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa
fosfat. Jika mendapat tambahan gugus fosfat, maka ribulosa fosfat akan berubah menjadi
ribulosa difosfat (RuDP), yang kemudian kembali mengikat CO2 dan siklus dimulai lagi.
Pada beberapa tumbuhan tertentu, tidak terjadi pengikatan CO2 secara langsung
sebagaimana halnya siklus Calvin. Pada tumbuhan ini senyawapertama yang terbentuk
bukanlah senyawa dengan 3 atom C (PGA), melainkan senyawa dengan 4 atom C, yaitu
asam oksaloasetat (Oksaloacetic Acid/OAA). OAA terbentuk jika CO2 ditambahkan ke
dalam senyawa dengan 3 atom C yaitu fosfoenolpiruvat (Phospoenol Piruvat/PEP)
dengan diperantarai oleh enzim PEP karboksilase. PEP adalah senyawa berenergi tinggi
dan gugus fosfatnya yang berenergi tinggi dan gugus fosfatnya yang berenergi tinggi itu
terlepas jika senyawa dikarboksilasi. Jalur alternative ini disebut Siklus Hatch-Slack.
Dalam siklusnya, PEP mengikat CO2 dari udara sehingga akan dihasilkan asam
oksaloasetat, yang segera diubah menjadi asam dengan 4 karbon lainnya yaitu asam
malat. Malat akan terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2. Piruvat akan kembali
menjadi PEP yang terjadi di sel mesofil, sedangkan CO2 akan masuk ke dalam siklus
Calvin yang berlangsung di sel bundle-sheet atau berkas pembuluh pengangkat
(sekelompok sel di sekitar pembuluh xylem dan floem).
Gambar Siklus Calvin-Benson
Gambar Skema Siklus Hatch-Slack
Fiksasi Karbon Dioksida
Berdasarkan hasil pertama fiksasi (penambatan) karbon dioksida (CO2) pada
kegiatan fotosintesis, tumbuhan diklasifikasikan menjadi 3, yaitu :
1. Tanaman C3
a. Proses fotosintesis menurut daur Calvin.
b. Senyawa yang menambat CO2 adalah ribulosa difosfat (RuDP) dengan bantuan
enzim RuDP karboksilase.
c. Hasil pertama dari fiksasi CO2 adalah asam fosfogliserat (PGA), yaitu sumber
senyawa dengan 3 gugus atom karbon (3-C).
d. Tanaman yang termasuk C3umumnya adalah spesies yang tumbuh di daerah
beriklim sedang (temperate) seperti kentang, gandum, gula, bit, tembakau, bayam
dan kedelai.
2. Tanaman C4
a. Proses fotosintesis menurut daur Hatch-Slack.
b. Senyawa yang memfiksasi karbon dioksida adalah fosfoenol piruvat (PEP) dengan
bantuan enzim PEP karboksilase.
c. Hasil pertama fiksasi CO2 adalah asam oksaloasetat (OAA), yaitu senyawa
dengan 4 gugus atom C (4-C).
d. Jalur Hatch-Slack ini terpisahkan oleh ruang (pada sel yang berbeda) yaitu di sel
mesofil dan di sel selubung berkas pengangkut/ikatan pembuluh.
e. Mempunyai anatomi daun tipe Kranz yang memungkinkan tidak terjadi
fotorespirasi, karena konsentrasi oksigen dalam stroma rendah.
f. Tanaman yang termasuk C4 umumnya adalah spesies-spesies yang tumbuh di
daerah tropis dan sub tropis seperti jagung, tebu, sorgum dan rumput-rumput
savana.
3. Tanaman CAM (Crassulacean Acid Metabolism)
a. Proses fotosintesis CAM mirip jalur Hatch-Slack, tetapi terpisah sementara oleh
waktu (bukan oleh ruang).
b. Disebut CAM karena tanaman ini mengalami akumulasi asam malt dan asam
organik lain yang menyebabkan kenaikan keasaman. Hal ini karena stomata
tanaman ini membuka pada malam hari dan menutup pada siang hari. Akibatnya
pada malam hari asam malat dan asam organic lain menumpuk,pH menjadi
meningkat/tinggi dan hilang pada siang hari (pH menurun/rendah).
c. Penambatan CO2 dilakukan pada waktu malam harridan dibentuk senyawa
dengan gugus 4-C.
d. Pada siang hari pada saat stomata dalam keadaan tertutup terjadi dekarboksilasi
senyawa 4-C tersebut dan penambatan kembali CO2 melalui kegiatan pada daur
Calvin. Jadi tanaman CAM mempunyai beberapa persamaan dengan kelompok
tanaman C4, yaitu dengan adanya dua tingkat sistem penambahan CO2.
e. Termasuk kelompok tanaman CAM ini adalah tanaman yang tumbuh di daerah
panas (gurun seperti kaktus dan tanaman-tanaman padang pasir, agave, anggrek
dan nanas.
Perbedaan ciri-ciri antara tanaman C3, C4 dan CAM dapat dilihat berikut ini :
Tanaman C3 Tanaman C4 Tanaman CAM
Umumnya merupakan
spesies
Tanaman daerah beriklim
sedang (temperate).
Umumnya merupakan
spesies tanaman daerah
temperate tropik atau
sbtropik.
Umumnya merupakan
spesies tanaman daerah
temperate panas (arid)
Produksi sedang (30 ton
berat kering per hektar)
Produksi tinggi (80 ton
berat kering per hektar)
Umumnya produksi
rendah
Hanya mempunyai satu tipe
kloroplas, tidak ada anatomi
daun tipe Kranz
Mempunyai dua tipe
kloroplas, adaanatomi
daun tipe Kranz
Hanya mempunyai satu
tipe kloroplas, sedikit
anatomi daun tipe Kranz.
Aseptor CO2 adalah RuDP
(gula 5C).
Aseptor pertama CO2
adalah PEP (asam 3C).
Aseptor CO2 pada
keadaan gelap adalah
PEP, dan pada keadaan
terang RuDP.
Senyawa pertama yang
terbentuk adalah PGA (3C).
Senyawa pertama yang
terbentuk adalah OAA
Senyawa pertama pada
gelap adalah OAA dan
(4C). pada terang adalh PGA.
Hanya ada satu jalur fiksasi
CO2
Ada dua jalur fiksasi
CO2 yang terpisah
tempatnya.
Ada dua jalur fiksasi
CO2 yang terpisah
waktunya.
Ada fotorespirasi. Tidak ada fotorespirasi. Idem C4.
Efisiensi penggunaan air
rendah.
Efisiensi penggunaan air
sangat tinggi.
Idem C4.
Fotosintesis sudah jenuh
pada 1/3 sinar matahari
penuh.
Umumnya pada sinar
yang tinggi belum jenuh.
Idem C4.
Stomata terbuka pada siang
hari.
Stomata terbuka pada
siang hari.
Stomata terbuka pada
malam hari.
Penjelasan :
a. Fotorespirasi adalah sejenis respirasi pada tumbuhan yang dibangkitkan oleh
penerimaan cahaya yang diterima oleh daun, dimana terjadinya oksidasi senyawa
dua karbon (2C) menjadi CO2 dan air yang bersamaan dengan fotosintesis, dan
menggunakan substrat yang sama yaitu ribulosa difosfat (RuDP), tanpa
menghasilkan energi yang berguna bagi metabolisme. Walaupun menyerupai
respirasi (pernafasan) biasa, yaitu proses oksidasi yang melibatkan oksigen,
mekanisme respirasi karena rangsangan cahaya ini agak berbeda ini agak berbeda
dan dianggap sebagai proses fisiologi tersendiri. Adanya fotorespirasi mengurangi
efisiensi fotosintesis karena mengurangi akumulasi energi. Dengan kata lain
fotorespirasi merupakan suatu penghamburan energy bagi tumbuhan.
b. Anatomi daun tipe Kranz mempunyai cirri-ciri ruang antar sel kecil-kecil, vena
yang rapat, sel-sel berkas pengangkutnya besar-besar dan banyak berisi kloroplas.
Anatomi seperti ini memungkinkan tidak terjadi fotorespirasi, karena konsentrasi
oksigen dalam stroma rendah.
c. Tipe kloroplas
Pada tanaman C4, mempunyai dua tipe kloroplas yaitu kloroplas tipe besar dan
banyak mengandung butir pati terdapat pada berkas pembuluh (bundle sheats),
dan kloroplas yang ukurannya leih kecil dan tidak mempunyai butir pati terdapat
di sel-sel mesofil.
Pada tanaman C3, mempunyai satu tipe kloroplas yang terdapat di semua sel
mesofil.
d. Efisiensi penggunaan air
Pada tanaman C4, mampu melakukan fotosintesis dengan stomata setengah
tertutup, bahkan hampir tertutup, sehingga daun—daunnya dapat berfotosintesis
dengan efisiensi sekaligus mengurangi hilangnya air. Hal ini disebabkan karena
tanaman C4 sangat efisien dalam mengikat CO2 sehingga pada intensitas cahaya
dan suhu yang tinggi stomatanya dapat hamper menutup untuk mengurangi
transpirasi air dari daun. Pada keadaan lingkungan bagi tanaman C3 merupakan
ancaman, C4 dapat tumbuh lebih cepat.
Pada tanaman CAM, dapat berfotosintesis tanpa kehilangan sejumlah besar air
karena transpirasi stomata kecil sekali (stomata tertutup sepanjang hari). Hali ini
disebabkan tanaman CAM mempunyai mekanisme pengikatan CO2 dari udara
yang difiksasi pada malam hari ketika stomata terbuka penuh. Itulah sebabnya,
dalam keadaan kekurangan air, tanaman CAM lebih dapat bertahan hidup
dibandingkan tanaman yang lannya.
e. Efisiensi pengikatan CO2 pada proses fotosintesis
Jika konsentrasi CO2 di atmosfer menurun sampai sekitar ¼ konsentrasi
normalnya, maka fotosintesis lengkap tanaman C3 akan berhenti. Tetapi
fotosintesis lengkap tanaman C4 dapat terus berlangsung pada konsentrasi CO2
yang menurun sampai 10 ppm atau bahkan lebih rendah.
Tanaman C3 melakukan fotorespirasi sedangkan C4 melakukan sedikit atau
bahkan tidak melakukan fotorespirasi sama sekali. Untuk menekan fotorespirasi,
tanaman C4 mengembangkan strategi ruang dengan memisahkan jaringan yang
melakukan reaksi terang (sel mesofil) dan reaksi gelap (sel selubung pembuluh
atau bundle sheath). Strategi yang diambil tanaman CAM bersifat waktu
(temporal), yaitu memisahkan waktu untuk reaksi terang (pada saat penyinaran
penuh) dan reaksi gelap (di malam hari).
Tanaman C4 dapat mengikat CO2 secara efisien sekali karena adanya enzim PEP
karboksilase yang mempunyai afinitas tinggi terhadap CO2.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
1. Faktor Internal
Adapunfaktor-faktor internal meliputi perbedaan antara spesies, umur daun, laju
translokasi hasil fotosintesis (adanya penimbunan fotosintat), dan semua factor yang
mempengaruhi gerakan stomata (resistensi di dalam terhadap difusi gas bebas).
2. Faktor Eksternal
Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi laju fotosintesis meliputi
konsentrasi karbon dioksida, intensitas cahaya, ketersediaan air. kandungan klorofil
dan suhu.
E. Pelaksanaan Praktikum
1. Waktu dan Tempat
Waktu pelaksanaan praktikum pada 17 Desember 2010 pukul 09.00 Wib tempat
di Laboratorium Biologi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Jurusan Pend.
Biologi Universitas Muhammadiyah Palembang.
2. Alat dan Bahan
Alat : Gelas kimia, corong kaca, tabung reaksi, thermometer, counter, kawat dan
lampu pijar 100 watt.
Bahan : Es batu, air panas 40ºC, NaHCO3 dan Hydrilla verticiliata.
3. Cara Kerja :
1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan.
2. Rangkaian alat-alat seperti gambar di bawah ini sebanyak 5 perangkat.
Perhatikanlah bahwa tabung reaksi harus dalam keadaan penuh berisi air (jangan
ada rongga udara).
3. Perangkat I langsung diletakkan di bawah lampu pijar 100 watt dengan jarak
sekitar 20cm dari alat. Lampu pijar dianggap sebagai cahaya matahari.
4. Perangkat II dibuat dengan menambahkan beberapa potong es batu, perangkat III
ditambahkan air panas sehingga suhu air pada percobaan menjadi sebesar 40ºC,
dan pada perangkat IV ditambahkan NaHCO3 sebanyak 5 gram. Ketiga perangkat
ini juga diletakkan di bawah lampu pijar sama seperti perangkat I.
5. Terakhir, perangkat V diletakkan langsung di tempat teduh.
6. Amati apa yang terjadi setelah 15 menit. Catat hasil pengamatan pada tabel.
F. Data Hasil Pengamatan
Hasil pengamatan yang telah dilakukan diisikan pada tabel di bawah ini. Data
yang dikumpulkan meliputi waktu mulai keluarnya gelembung, jumlah gelembung
selama waktu pengamatan (15 menit) dan suhu air selama percobaan berlangsung.
Tabel 1. Hasil Pengamatan terhadap Waktu, Suhu Air dan Jumlah Gelembung.
Perangkat Perlakuan Waktu Suhu Gelembung
I Cahaya matahari
langsung
3 menit 16
detik
Awal 28ºC akhir
28ºC
3
II Cahaya langsung
+es
- Awal 30ºC akhir
20ºC
0
III Cahaya langsung +
air hangat
1 menit 5 detik Awal 42ºC akhir
39ºC
16
IV Cahaya langsung +
NaHCO3
1 menit 40
detik
Awal 30ºC akhir
30ºC
2
V Tempat teduh 2 menit 23
detik
Awal 28ºC akhir
28ºC
6
G. Pertanyaan :
1. Perlakuan mana yang menghasilkan gelembung udara lebih banyak? Jelaskan!
Jawab :
Perlakuan yang menghasilkan gelembung udara lebih banyak ialah perlakuan III.
Seharusnya perlakuan yang menghasilkan gelembung udara lebih banyak ialah perlakuan
IV dengan menambahkan NaHCO3.
2. Perlakuan mana yang menghasilkan gelembung udara paling sedikit? Jelaskan!
Jawab :
Perlakuan yang menghasilkan gelembung udara paling sedikit perlakuan II yang
sama sekali tidak menghasilkan gelembung udara hal ini disebabkan karena pada
perlakuan II tersebut di tambah sedikit es batu sehingga terjadi penurunan suhu air dari
30ºC menjadi 20ºC akibatnya Hydrilla verticiliata tidak mengadakan fotosintesis. Tetapi
apabila pada perlakuan ini ditambahkan NaHCO3 maka Hydrilla verticiliata akan
menghasilkan gelembung udara yang banyak.
3. Apakah tujuan penggunaan NaHCO3 pada perlakuan IV? Jelaskan berdasarkan hasil
percobaan setelah dibandingkan dengan perlakuan pada perangkat I!
Jawab :
Tujuan penggunaan NaHCO3 pada perlakuan IV adalah untuk menambah
kandungan CO2 yang terdapat dalam air, dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
NaHCO3 + H2O NaOH + CO2 + H2O
Percobaan yang ditambah larutan NaHCO3 ternyata dapat mempercepat laju fotosintesis.
Fungsi larutan NaHCO3 disini sebagai katalis dalam reaksi fotosintesis.
4. Gelembung gas apakah yang dihasilkan dari percobaan tersebut? Bagaimana cara
membuktikannya?
Jawab :
Gelembung gas yang dihasilkan dari percobaan yaitu Oksigen (O2
5. Berdasarkan banyak sedikitnya gelembung gas yang dihasilkan dari tiap-tiap
perangkat percobaan, urutkanlah dari yang menghasilkan gelembung gas paling
banyak ke yang menghasilkan gelembung gas paling sedikit!
Jawab :
Berdasarkan banyak sedikitnya gelembung gas yang dihasilkan dari tiap-tiap
perangkat percobaan, urutan yang menghasilkan gelembung gas yang paling banyak
ke yang menghasilkan gelembung paling sedikit, yaitu : Perangkat III, V, I, IV dan II.
6. Berdasarkan percobaan di atas, tentukan faktor apakah yang mempengaruhi proses
fotosintesis?
Jawab :
Faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis, yaitu :
suhu.
kekeruhan air.
cahaya.
tempat teduh.
tempat tidak teduh.
7. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan ini, faktor manakah yang paling efektif
untuk berlangsungnya proses fotosintesis?
Jawab :
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan ini, faktor yang paling efektif untuk
berlangsungnya proses fotosintesis ialah tempat berlangsungnya percobaan pada
tempat tidak teduh, dibawah lampu pijar akan menghasilkan gelembung udara yang
banyak. Jika dibandingkan dengan percobaan di tempat teduh yang menghasilkan
gelembung udara yang relatif sedikit. Tetapi apabila pada perlakuan di tempat teduh
tersebut ditambahkan NaHCO3 maka akan menghasilkan gelembung udara yang
banyak.
H. Daftar Pustaka :
Lakitan, Benyamin. 2010. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Rajawali Pers.
Online, ( http://situsbiologiindonesia.blogspot.com/2009/08/fotosintesis.html) 28 Desember 2010.
Online, (http://smartbekantan.blogspot.com/2009/04/bab-i-pendahuluan-1) 05 Januari 2010.
I. Lampiran :
Gambar : Alat dan Bahan yang Digunakan.
Gambar : Perangkat III.
A. Praktikum ke : 5.
B. Judul : Fotosintesis II ( Uji Pati dalam Daun).
C. Tujuan : Untuk mengetahui bahwa fotosintesis menghasilkan karbohidrati
(pati/amilum).
D. Dasar Teori :
Tumbuhan terutama tumbuhan tingkat tinggi, untuk memperoleh makanan
sebagai kebutuhan pokoknya agar tetap bertahan hidup, tumbuhan tersebut harus
melakukan suatu proses yang dinamakan proses sintesis karbohidrat yang terjadi dibagian
daun satu tumbuhan yang memiliki kloropil, dengan menggunakan cahaya matahari.
Cahaya matahari merupakan sumber energi yang diperlukan tumbuhan untuk proses
tersebut. Tanpa adanya cahaya matahari tumbuhan tidak akan mampu melakukan proses
fotosintesis, hal ini disebabkan kloropil yang berada didalam daun tidak dapat
menggunakan cahaya matahari karena kloropil hanya akan berfungsi bila ada cahaya
matahari (Dwidjoseputro, 1986)
Karbohidrat merupakan senyawa karbon yang terdapat di alam sebagai molekul
yang kompleks dan besar. Karbohidrat sangat beraneka ragam contohnya seperti sukrosa,
monosakarida, dan polisakarida. Monosakarida adalah karbohidrat yang paling
sederhana. Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer,
trimer dan lain-lain. Dimer merupakan gabungan antara dua monosakarida dan trimer
terdiri dari tiga monosakarida (Kimball, 2002).
Fotosintesis berasal dari kata foton yang berarti cahaya, dan sintesis yang berarti
menyusun.Jadi fotosintesis dapat diartikan sebagai suatu penyusunan senyawa kimia
kompleks yang memerlukan energi cahaya. Sumber energi cahaya alami adalah matahari.
Proses ini dapat berlangsung karena adanya suatu pigmen tertentu dengan bahan CO2 dan
H2O. Cahaya matahari terdiri atas beberapa spektrum, masing-masing spektrum
mempunyai panjang gelombang berbeda, sehingga pengaruhnya terhadap proses
fotosintesis juga berbeda (Salisbury, 1995).
Energi foton yang digunakan untuk menggerakkan elektron melawanan gradient
panas di dalam fotosistem I dari sebuah agen dengan tenaga reduksi kuat, yang secara
termodinamis mampu mereduksi CO2 di dalam fotosistem II dari air dengan pelepasan
O2, jika sebuah molekul pigmen menyerap sebuah foton masuk ke dalam sebuah keadaan
tereksitasi, karena satu elektronnya pada keadaan dasar pindah ke orbit (Anwar, 1984).
Fotosintesis merupakan suatu proses biologi yang kompleks, proses ini
menggunakan energi dan cahaya matahari yang dapat dimanfaatkan oleh klorofil yang
terdapat dalam kloroplas. Seperti halnya mitokondria, kloroplas mempunyai membran
luar dan membran dalam. Membran dalam mengelilingi suatu stroma yang mengandung
enzim-enzim tang larut dalam struktur membran yang disebut tilakoid. Proses fotosintesis
dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain air (H2O), konsentrasi CO2, suhu, umur
daun, translokasi karbohidrat, dan cahaya. Tetapi yang menjadi faktor utama fotosintesis
agar dapat berlangsung adalah cahaya, air, dan karbondioksida (Kimball, 1992).
Berbeda dengan organisme heterotrof, organisme autotrof menggunakan energi
yang berasal dari oksidasi dan zat-zat organik tertentu. Organisme yang demikian disebut
kemoautotrof, karena menggunakan zat – zat kimiawi dalam memproduksi senyawa
organik dari senyawa non-organik. Sedangkan peristiwa fotosintesis sendiri dilakukan
oleh organisme autotrof yang seringkali disebut dengan organisme fotoautotrof, karena
dalam proses pembentukan senyawa organiknya menggunakan energi yang berasal dari
cahaya matahari(Kimball, 1992).
Fotosintesis sering didefinisikan sebagai suatu proses pembentukan karbohidrat
dan karbondioksida serta air yang dilakukan sel-sel yang berklorofil dengan adanya
cahaya matahari yang disebabkan oleh oksigen (O2). Ada juga yang mengartikan
fotosintesis dengan suatu peristiwa pengolahan atau pemasakan makanan yang terjadi
pada daun dengan bantuan cahaya matahari (Kimball, 1992). Organisasi dan fungsi suatu
sel hidup bergantung pada persediaan energi yang tak henti-hentinya. Sumber energi ini
tersimpan dalam molekul-molekul organik seperti karbohidrat. Organisme heterotrofik,
seperti ragi dan kita sendiri, hidup dan tumbuh dengan memasukan molekul-molekul
organik ke dalam sel-selnya (Kimball, 1992).
Untuk mengetahui ada atau tidaknya amilum yang terdapat dalam proses
fotosintesis dapat dilakukan dengan berbagai percobaan, diantaranya dengan memberi
perlakuan variasi cahaya matahari yang berbeda pada daun tumbuhan dan mengujinya
dengan larutan JKJ untuk memperoleh hasil dan data yang bervariasi antara daun
tumbuhan sampel (Ellis, 1986). Menguji ada tidaknya amilum yang terdapat pada daun
dilakukan dengan merebus daun pada air mendidih 30 selama menit, hal ini dilakukan
agar sel dalam daun mati dan sel-sel daun lebih permeabel terhadap iodium atau 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.
Proses pembentukan karbohidrat 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, sehingga dibagian tersebut tidak terdapat amilum yang ditunjukkan
oleh warna biru tua kehitaman. Sedangkan pada daun yang tidak ditutup warna biru tua
kehitamannya akan merata diseluruh bagiannya, karena pada seluruh bagian permukaan
daun terjadi proses fotosintesis. adapun percobaan lainnya, yaitu :
Percobaan yang dilakukan oleh oleh Julius Von Sachs pada tahun 1860, Julius
membuktikan bahwa proses fotosintesis menghasilkan amilum, caranya daun yang
sebagian dibungkus kertas timah dibiarkan terkena cahaya matahari sejak pagi hari dan
dipetik di sore hari. daun tersebut kemudian direbus untuk mematikan sel-selnya,
selanjutnya daun tersebut dimasukkan ke dalam alkohol agar klorofilnya larut sehingga
daun tersebut menjadi pucat. saat itu daun ditetesi iodin, bagian yang sebelumnya tertutup
oleh kertas timah tetap pucat, sedangkan yang tidak tertutup warnanya menjadi biru
kehitaman. warna biru kehitaman menandakan bahwa di daun tersebut terdapat amilum.
Pada tahun 1822, Engelmann melakukan percobaan dengan menggunakan alga
spirogyra. alga tersebut mempunyai kloroplas seperti spiral. hanya kloroplas yang terkena
cahaya yang mengeluarkan oksigen. kloroplas yang tidak terkena cahaya tidak
mengeluarkan oksigen. hal tersebut dibuktikan dengan banyaknya bakteri suka oksigen
yang berkerumun di bagian kloroplas yang terkena cahaya.
E. Pelaksanaan Praktikum :
1. Waktu dan Tempat :
Waktu pelaksanaan praktikum pada 31 Desember 2010 pada pukul 08.30 Wib dan
tempat di Laboratorium Biologi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Jurusan Pend.
Biologi Universitas Muhammadiyah Palembang.
2. Alat dan Bahan :
Alat : Gelas kimia, pipet, pinset, pengaduk, plester/selotip.
Bahan : Daun tanaman kembang sepatu (Hibiscus rosesinensis) atau sejenisnya
(Roseaceae), air panas, alkohol 70% dan yodium cair.
3. Cara Kerja :
1. Siapkan daun Hibiscus yang telah ditutupi sebagian daunnya dengan
plester/selotip, satu hari sebelum percobaan dilakukan.
2. Lepaskan plester/selotip dari daun, lalu celupkan daun tersebut ke dalam air
mendidih dan diamkan selama 1 menit.
3. Kemudian didihkan dalam alcohol 70% hingga seluruh daun kehilangan
warnanya.
4. Angkat dan cuci daun dengan menggunakan air mengalir. Lakukan semua tahapan
secara perlahan-lahan sehingga daun tidak menjadi rusak/sobek.
5. Tetesi seluruh permukaan daundengan yodium cair.
6. Amati apa yang tampak pada daun tersebut. Catat hal-hal penting yang terjadi
selama percobaan.
7. Adanya pati akan menimbulkan warna hitam kebiruan. Gelapnya warna yang
terjadi memberikan indikasi perkiraan konsentrasi pati yang ada dalam daun.
F. Pertanyaan :
1. Apakah ada perbedaan warna antara daun yang tertutup dan yang tidak tertutup
plester/selotip? Jelaskan!
Jawab :
Perbedaan warna antar daun yang tertutup dan yang tidak tertutup plester/selotip
adalah warna daun yang tertutup ialah hitam kebiruan, sedangkan daun yang tidak
tertutup warnanya hitam kebiruan yang merata.
2. Apakah daun yang tidak tertutup plester/selotip mempunyai warna yang merata sama
pada permukaannya? Jelaskan!
Jawab :
Daun yang tidak tertutup plester/selotip mempunyai warana yang merata sama
pada permukaannya. Hal ini dikarenakan pada daun yang tidak tertutup plester
tersebut pada saat ditetesi yodium cair akan berwarna hitam kebiruan merata ini
membuktikan bahwa daun yang tidak tertutup plester/selotip tersebut mengandung
pati/amilum dan sebagai tanda daun tersebut melakukan fotosintesis.
3. Mengapa pada saat didihkan dalam alcohol 70% daun menjadi kehilangan warna?
Jelaskan!
Jawab :
Pada saat didihkan dalam alcohol 70% daun kehilangan warna karena klorofil
yang ada pada daun yang larut dalam alcohol dan menjadikan amilum yang ada pada
daun lebih mudah bereaksi dengan yodium cair.
G. Hasil dan Pembahasan :
Pada daun yang ditutupi oleh selotip masih dapat melakukan respirasi dan
transpirasi walaupun tidak mendapat sinar matahari yang cukup, hal ini jelas terlihat
adanya amilum pada daun dengan jumlah yang sedikit. Namun pada daun yang tidak
mendapat perlakuan terdapat banyak amilum sebagai tanda melakukan proses
fotosintesis.
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.
Pada daun yang telah ditetesi yodium terlihat perbedaannya, ada yang berwarna
hitam kebiru-biruan dan coklat. Daun yang telah ditetesi yodium dan berwarna hitam
kebiruan membuktikan bahwa di daun tersebut tidak mengandung pati/amilum,
sedangkan daun yang berwarna hitam kebiruan merata membuktikan bahwa daun
tersebut mengandung amilum.
H. Kesimpulan :
1. Fotosintesis adalah suatu proses biologi yang kompleks dengan menggunakan energi
matahari, CO2 dan H2O yang menghasilkan karbohidrat dan oksigen.
2. Bagian daun yang tidak tertutup kertas karbon menghasilkan warna ungu kehitam-
hitaman yang menandakan terbentuknya amilum yang berarti menunjukkan terjadinya
fotosintesis.
3. Bagian daun yang ditutupi kertas karbon tidak mengalami perubahan warna dan ini
berarti tidak terjadinya fotosintesis dan tidak terdapat amilum.
I. Daftar Pustaka :
Online, (http://smartbekantan.blogspot.com/2009/04/bab-i-pendahuluan-1) 05 Januari
2010.
Online, (http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid) 05 Januari 2010.
Online, (http://annisanfushie.wordpress.com/2008/12/07/fotosintesis/) 05 Januari 2010.
J. Lampiran :
Gambar : Daun yang didihkan dalam alcohol 70%.
Gambar : Daun yang mulai kehilangan warna.
Gambar : Daun yang telah ditetesi yodium cair.
1. Jelaskan mengenai kapasitas tukar kation (KTK)
Jawab :
Partikel liat dan koloid organic penting bagi kesuburan tanah, karena kemampuan
bahan ini dalam mengabsorbsi kation. Kation yang terikat pada partikel liat senyawa
organic dapat dipertukarkan dengan kation yang terlarut dalam larutan tanah. Proses ini
disebut pertukaran kation dan kemampuan tanah untuk mempertukarkan kation, disebut
sebagai kapasitas tukar kation (KTK). Pertukaran kation yang teradsorbsi dengan ion H+
sangat penting, karena menyebabkan ketersediaan dari kation tersebut bagi akar tanaman.
Ion H+ dibebaskan oleh akar dari asam malat dan senyawa organic lainnya ke dalam
tanah. Ion H+ juga dibebaskan jika CO2 bereaksi dengan air membentuk H2CO3.
2. Mengapa sebagian besar tanaman membutuhkan pemupukan nitrogen untuk memacu
pertumbuhannya? Jelaskan!
Jawab :
Sebagian besar tanaman membutuhkan pemupukan nitrogen untuk memacu
pertumbuhannya karena nitrogen yang tersedia dalam NH4+ akan segera teroksidasi
membentuk nitrat oleh bakteri di dalam tanah, Nitrat diserap bulu-bulu akar di dalam
tanah. Nitrat digunakan sebagai bahan dasar protein. Protein digunakan tumbuhan untuk
membangun tubuhnya. Jika tumbuhan mati maka jasadnya akan mengalami penguraian.
Penguraian tersebut akan menghasilkan senyawa amonium yang selanjutnya diubah
menjadi nitrit dengan bantuan bakteri Nitromonas. Nitrit kemudian diubah menjadi nitrat
melalui bantuan bakteri Nitrobacter.
3. Jelaskan 3 cara kontak unsur hara dengan permukaan akar!
Jawab :
3 cara kontak unsur hara dengan permukaan akar, yaitu :
a. Secara difusi dalam larutan tanah.
b. Secara pasif terbawa oleh aliran air tanah.
c. Karena akar tumbuh ke arah posisi hara tersebut dalam matrik tanah.
4. Jelaskan pengangkutan hara mineral di dalam jaringan akar tumbuhan!
Jawab :
Pengangkutan hara mineral di dalam jaringan akar tumbuhan melalui kontak akar,
baru unsure hara tersebut dapat diserap tanaman. Lintasan yang dilalui oleh air dan unsur
hara yang terlarut didalamnya pada jaringan akar menuju pembuluh xilem.
5. Jelaskan 4 prinsip penyerapan hara mineral!
Jawab ;
Empat prinsip penyerapan hara mineral, yaitu :
a. Jika sel tidak melangsungkan metabolisme atau mati, maka membrannya akan lebih
mudah dilalui oleh bahan-bahan yang terlarut (solute). Jika sel dimatikan dengan
perlakuan suhu tinggi atau dengan menggunakan senyawa racun, atau jika prose
metabolismenya dihambat dengan perlakuan suhu rendah atau dengan menggunakan
senyawa penghambat reaksi metabolismenya, maka sebagian ion (atau bahan terlarut)
akan keluar dengan mudah dari dalam sitoplasma sel. Hal ini merupakan bukti, bahwa
permeabilitas membran terhadap ion tersebut menjadi meningkat.
b. Molekul air dan gas-gas yang terlarut didalamnya, sepert N2, O2 dan CO2 dapat
melalui membrane dengan mudah. Belum dapat dijelaskan bagaimana air dan gas-gas
tertentu dapat keluar masuk melalui membran dengan mudah. Tetapi jelas fenomena
ini memberikan keuntungan bagi metabolisme tanaman. Dari hasil percobaan terbukti
bahwa air dapat lebih cepat menembus suatu membrane artificial yang tersusun hanya
fosfolipida, dibandingkan melalui membrane alami sel tumbuhan. Hasil pembuktian
ini memberikan indikasi bahwa air agaknya menembus membrane sel tumbuhan
melalui bagian lipida dari membrane, bukan melalui proteinmembran sebagaimana
sebelumnya diasumsikan.
c. Bahan terlarut yang bersifat hidrofobik menembus membran dengan kemudahan
sebanding dengan tingkat kelarutannya dalam lemak. Bahan terlarut yang lebih
bersifat hidrofobik menembus membrane lebih mudah dibanding senyawa yang
bersifat hidrofilik. Kelarutan dalam lemak berhubungan dengan kemudahan suatu
senyawa untuk terionisasi jika dilarutkan dalam air. Jika suatu senyawa menjadi
bermuatan positif atau negatif, maka senyawa tersebut akan sulit larut dalam lemak
tetapi mudah larut dalam air.
d. Ion-ion atau molekul-molekul yang bersifat hidrofilik dengan tingkat kelarutan dalam
lemak yang sama akan menembus membran dengan tingkat kemudahan yang
berbanding terbalik dengan ukuran berat (berat molekulnya). Ukuran memang
mempengaruhi kemudahan ion menembus membrane, tetapi yang menentukan
kemudahan suatu ion untuk menembus membrane adalah ukuran setelah molekul-
molekul air menempel pada ion-ion tersebut atau ukuran setelah ion terhidrasi
(hydrated size). Jadi bukan ukuran langsung dari ion itu sendiri.
6. Serapan hara mineral bersifat akumulatif, selektif, satu arah dan tidak dapat jenuh.
Jelaskan keempat sifat serapan hara tersebut!
Jawab :
Akumulatif
Konsentrasi hara esensial dalam sel dapat menjadi lebih tinggi disbanding
konsentrasi pada larutan di luar sel. Penyerapan hara pada waktu yang lama yang
menyebabkan konsentrasi hara dalam sel jauh lebih tinggi ini disebut sebagai akumulasi
hara. Perbandingan antara konsentrasi di dalam dan di luar sel disebut sebagai nisbah
akumulasi (accumulation ratio), Konsentrasi kalium dalam jaringan tanaman dapat
mencapai 25 mM, sedangkan didalam larutan tanah umumnya konsentrasi kalium sekitar
0,1 mM. Berarti untuk kasus kalium ini nisbah akumulasi mencapai sekitar 250. Proses
akumulasi ini tentu tidak dapat terjadi hanya karena difusi bebas, tanpa melibatkan energi
metabolic. Sifat akumulatif dari sel dalam kaitannya dengan serapan hara ini berlaku
untuk semua sel hidup, tidak hanya pada tumbuhan tingkat tinggi.
Selektif
Sebagaimana telah didemonstrasikan bahwa serapan ion K+ tidak dipengaruhi
oleh kehadiran ion lain dengan muatan yang sama, seperti ion Na+, apalagi oleh ion-ion
lain yang berbeda valensinya seperti Ca2+ atau Mg2+. Hal sama juga dibuktikan bahwa
serapan ion Cl¯ tidak dipengaruhi oleh NO3¯, H2PO4¯ dan SO4²¯.
Sifat selektifitas ini tidak hanya berlaku untuk penyerapan ion,tetapi juga untuk
senyawa organic seperti asam amino dan gula. Sifat selektifitas ini terlihat pada semua
bagian tanaman. Fakta ini mendukung teori bahwa protein bahwa protein pembawa pada
membran mengangkut ion ke dalam sel, karena enzim dapat mengenal secara selektif dan
diaktifkan atau dihambatkan oleh ion atau senyawa tertentu, tidak oleh sembarang ion
atau senyawa.
Sifat selektif dalam serapan ion ini kadang tidak berperan sepenuhnya. Misalnya
serapan ion ini kadang tidak berperan sepenuhnya. Misalnya serapan ion K+ dapat
dihambat secara kompetetif oleh ion Rb+, ion Cl¯ oleh Br¯, ion Ca2+ oleh Sr²+ atau
kadang Mg²+ dan ion SO4²¯ oleh SeO4²¯ (selenat).
Satu arah
Serapan ion lebih bersifat satu arah. Ion masuk ke sitosol sel dengan lebih dipacu,
tetapi untuk kembali ke luar dari ael akan dihambat. Demikian pula halnya bagi ion-ion
yang diangkut masuk ke dalam vacuola sel, akan jarang yang diangkut kembali ke luar
dari vacuola tersebut. Kebocoran membran (ion keluar dari sitosol) hanya berlangsung
mudah jika membrane tersebut telah rusak, misalnya akibat suhu tinggi atau penyebab
lainnya.
Tidak dapat jenuh
Serapan ion oleh akar tanaman menurut E. Epstein mempunyai paling tidak dua
mekanisme yang berbeda, yakni untuk serapan pada konsentrasi rendah dan untuk pada
konsentrasi tinggi. Jika serapan sepenuhnya berlangsung secara difusi, maka tentunya
laju serapan akan meningkat secara linier dengan menigkatnya konsentrasi larutan dalam
larutan di luar sel. Tetapi pada kenyataannya laju serapan berlangsunglebih cepat dan
tidak bersifat linier, yakni lebih bersifat asimptotik. Laju serapan yang lebih cepat ini
diyakini karena adanya peranan protein pembawa pada membran. Protein pembawa ini
menjadi jenuh pada konsentrasi yang relative rendah, yaknin1mM. Setelah jenuh,
peningkatan konsentrasi larutan tidak lagi mempengaruhi serapan. Pola serapan ini oleh
Epstein disebut sebagai Mekanisme 1.
Kejenuhan pada mekanisme 1 ini ternyata dapat diatasi jika konsentrasi ion
tersebut terus ditingkatkan. Epstein berkeyakinan bahwa tentu ada mekanisme yang lain
yang berperan dalam serapan ion pada konsentrasi tinggi ini, yang mungkin melibatkan
protein pembawa lain (karena protein pembawa pada mekanisme I telah jenuh).
Mekanisme serapan pada konsentrasi tinggi ini disebut oleh Epstein sebagai mekanisme
2.
