LAPORAN
PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN
PENGARUH
KONSENTRASI CO2 DALAM PROSES FOTOSINTESIS
Oleh:
Zakyah
120210153086
A-International
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
JURUSAN
PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS
KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS
JEMBER
2014
I.
Judul
Pengaruh Konsentrasi CO2
dalam Proses Fotosintesis
II.
Tujuan
Mengetahui hubungan
terbentuknya oksigen dan berat tumbuhan air pada proses fotosintesis
III.
Dasar
Teori
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).
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 klorofil, dengan menggunakan cahaya matahari.
Cahaya matahari merupakan sumber energi yang diperlukan tumbuhan untuk proses
tersebut. Tanpa adanya cahaya matahari tumbuhan tidak akan mampu melakukan
proses fotosintesis, hal ini disebabkan klorofil yang berada didalam daun tidak
dapat menggunakan cahaya matahari karena klorofil hanya akan berfungsi bila ada
cahaya matahari (Dwijoseputro, 1980).
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).
Fotosintesis adalah proses sintesis karbohidrat dari
bahan-bahan anorganik (CO2 dan H2O) pada tumbuhan berpigmen dengan bantuan
energi cahaya matahari. Fotosintesis terdiri atas 2 fase, yaitu fase I yang
berlangsung pada grana dan menghasilkan ATP dan NADPH2 serta fase II yang
berlangsung pada stroma dan menghasilkan karbohidrat. Molekul air tidak dipecah
dalam fotosintesis primitif dan setelah evolusi molekul air dipecahkan melalui
2 fotosistem sehingga O2 dilepaskan ke atmosfir. Fotosintesis berkembang
menjadi lebih kompleks secara biokimia sampai terjadinya pemisahan antara
respirasi dan fotosintesis beserta regulasinya. Evolusi tipe-tipe fotosintesis
seperti C4 dan CAM merupakan akibat menurunnya rasio CO2/O2 dan radiasi yang
intensif pada atmosfir (Nio, 2012).
Fotosintesis meliputi dua tahap
reaksi, yaitu reaksi terang membutuhkan cahaya yang di ikuti reaksi gelap tidak
membutuhkan cahaya.
a.
Reaksi
Terang : mengubah energy matahari menjadi energy kimia yang berlangsung pada
grana. Klorofil menangkap foton dari cahaya matahari dan mengubahnya menjadi
energy penggerak electron terjadi pemecahan molekul air oleh cahay sehingga
dilepaskan electron, hydrogen dan oksigen (fotolisis)
· Reaksi Siklik : pada fotosistem I
(P700) terjadi perputaran electron yang dihasilkan dan ditangkap oleh akseptor
sebagai hasil dari reaksi reduksi dan oksidasi. Proses ini menghasilkan ATP
sebagai hasil penambahan electron pada ADP (fotofosforilasi).
· Reaksi Non Siklik : memerlukan
tambahan fotosistem II (P680). Pompa electron menggerakkan satu H+
yang akan digunakan pada pembentukan ATP dari ADP (fotofosforilasi). Pada
proses ini di hasilkan energy berupa 1 ATP dan 1 NADPH.
b. Reaksi Gelap : energy yang
dihasilkan dari reaksi terang digunakan sebagai bahan baku pembentukan
karbohidrat proses fiksasi CO2 di stroma. Karbondioksida di ikat
oleh molekul kimia yang disebut ribulosa bifosfat (RuBP). Karbondioksida akan
berikatan dengan RuBP yang mengandung 6 gugus C menjadi bahan utama pembentukan
glukosa yang di bantu enzim rubisko, disebut siklus Calvin-Bensin. RuBP yang
berikatan dengan Karbondioksida membentuk fosfogliserat (PGA) yang memiliki
gugus C. energy yang berasal dari ATP dan NADPH akan digunakan PGA menjadi
fosfogliseraldehid (PGAL) yang mengandung 3 gugus C. 2 molekul PGAL akan
menjadi bahan baku glukosa yang merupakan produk utama fotosintesis, sisanya
kembali menjadi RuBP dengan bantuan ATP (Ferdinand, 2007).
Fotosintesis
terjadi pada semua bagian berwarna hijau pada tumbuhan karena memiliki
kloroplas, tetapi tempat utama berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Pigmen
warna hijau yang terdapat pada kloroplas disebut dengan klorofil dan dari zat
inilah warna daun berasal. Klorofil menyerap energy cahaya yang menggerakkan sintesis
molekul makanan dalam kloroplas untuk menghasilkan energi (Campbell, 2002).
Bahan dasar yang diperlukan bagi fotosintesis berupa
karbondioksida dan aor. Hasil dari proses fotosintesis nantinya berupa senyawa
kompleks berupa karbohidrat, lemak, protein dan oksigen. Tumbuhan hasil
fotosintesis tanaman berupa karbohidrat, protein dan lemak, umumnya disimpan
pada batang, buah, biji ataupun polong (Suhartono, 2008).
Klorofil sangat penting bagi
tumbuhan untuk melaksanakan fotosintesis dan menghasilkan energi. Untuk itu
kita perlu mengetahui banyaknya klorofil yang terdapat pada selembar daun dan
kandungan dari klorofil itu sendiri. Oleh karena itu, dilakukanlah praktikum
mengenai pigmen fotosintetik ini dengan menggunakan beberapa metoda. Klorofil merupakan
pigmen kloroplast yang terdapat dalam plastid. Plastid merupakan struktur
khusus, diselimuti oleh system membran rangkap ditemui hanya pada tumbuhan dan
beberapa protista. Plastid mengandung DNA dan ribosom yang terbenam (bersama
membrane) dalam cair yang disebut stroma (Salisbury dan Ross, 1995).
Kandungan
klorofil yang tinggi akan meningkatkan fotosintesis tanaman, karena semakin
banyak klorofil maka semakin banyak cahaya yang diserap untuk digunakan dalam
fotosintesis, dan semakin banyak pula energi yang dihasilkan untuk mendukung
pertumbuhan dan produksi tanaman. Hal ini sesuai dengan pernyataan Bahri (2010)
yaitu klorofil merupakan faktor utama yang mempengaruhi fotosintesis,
kekurangan air akibat cekaman abiotik akan mempengaruhi kandungan klorofil
dalam kloroplas pada jaringan. (Damanik, 2013).
Sel penutup memiliki klorofil dalam
selnya sehingga dengan bantuan cahaya matahari dapat melakukan fotosintesis.
Terlalu banyak sinar berpengaruh terhadap klorofil. Larutan klorofil yang
dihadapkan pada sinar kuat akam berkurang hijaunya dan daun yang kena sinar
matahari langsung pada umumnya berwarna hijau kekuningan. Salah satu cara untuk
menentukan kadar klorofil daun dengan metoda atau alat spektofotometer.
Spektofotometer temasuk dalam analisa kuantitatif yang di dasarkan pada sifat
warna larutan yang terjadi, atau merupakan salah satu pembagian kalorimetri.
Disini dipakai alat spektrofotometer. Metoda ini dapat digunakan apabila ;
sample yang di ukur harus berwarna, kestabilan warna cukup lama, intensitas
warna terjadi cukup tajam, warna larutan harus bebas dari gangguan. Warna
larutan yang terjadi berbanding lurus dengan kosentrasi larutan (Khopkar,
1990).
Ada 6 tipe klorofil yaitu klorofil
a, b, dan c, dorobium serta klorofil 650 dan 660. klorofil a dan b terdapat
pada semua organisme yang melakukan fotosintesis. Uluran kloroplas bervariasi
pada setiap spesies, pada tanaman tingakat tinggi diameter kloroplas antara 4-6
mm. Kloroplas pad sel polipoid lebih besar dibandingkan tanaman yang selnya bukan
polipoid. Perubahan bentuk dan volume kloroplas dapat disebabkan oleh cahaya,
keadaan yang gelap kloroplas dapat direduksi dengan penambahan ATP. Beberapa
faktor – faktor yang mempengaruhi pembentukan klorofil adalah : faktor
pembawaan, cahaya, oksigen, karbohidrat, nitrogen, Mg, Fe, juga unsure – unsure
Mn, Cu. Zn, air dan temperatur (Dwijseputro, 1980).
Kloroplas merupakan organel yang
berbentuk lensa dan berukuran kira-kira dua micrometer dikali lima micrometer.
Kloroplas ini dilingkupi oleh dua membrane yang dipisahkan oleh ruang inter
membran yang sempit. Membran dalam melingkupi cairan yang disebut stroma.
Stroma mengelilingi ruangan ketiga, yang dibatasi oleh membrannya sendiri
(membrane tilakoid). Diseluruh kloroplas, kantung tilakoid ditumpuk membentuk
grana yang dihubungkan satu sama lain oleh tubula tipis diantara masing-masing
tilakoid (Campbell, 2002).
IV.
METODOLOGI
4.1 ALAT
·
Beaker glass
·
Timbangan
·
Pengaduk
·
Pelubang kertas
·
Syringe
·
Labu ukur
4.2 BAHAN
· Daun
bougenville
· Soda
kue
· Aquades
· Cairan
pencuci piring
4.3 CARA
KERJA
|
Mengisi 3 buah beaker glass masing-masing dengan 200
mL air, menambahkan 1 tetes cairan pembersih piring. Mengaduk hungga
tercampur rata, jangan sampai terbentuk busa.
|
|
Menimbang soda kue dengan berat 1 gram, 2 gram dan 3
gram. Memasukkan kedalam beaker glass, mengaduk hingga larut. Memberi tanda
untuk masing-masing konsentrasi
|
|
Membuat 30 piringan daun dengan menggunakan pelubang
kertas, menghindari bagian tulang daun. Memilih piringan ynag mempunyai
pinggiran rata dan tidak rusak.
|
|
Memisahkan syringe dari piston, memasukkan piringan
daun kedalam silinder syringe, memasukkan lagi piston dan menekan hati-hati
hingga hanya menyisakan sedikit ruang (±10 %) untuk daun dan udara. Satu
syringe berisi 10 piringan
|
|
Memasukkan sedikit larutan soda kue ke dalam syringe,
mengetuk-mengetuk perlahan.
|
|
Menutup
ujung syringe dengan ujung jari, menarik piston keluar untuk menciptakan
ruang vakum. Menahan Selama 10 detik sambil digoyang-goyang. Perlahan
melepaskan ujung jari dan mengamati piringan daun yang mulai tenggelam.
|
|
Memasukkan
isi silinder syringe kedalam gelas plastik, menambahkan larutan soda kue
hingga ketinggian ± 3 cm. meletakkan dibawah nyala lampu atau dibawah sinar
matahari langsung.
|
|
Menghitung
jumlah piringan daun yang naik ke permukaan setelah 30 menit penyinaran.
|
V.
HASIL
PENGAMATAN
|
No.
|
Konsentrasi Soda
|
Waktu
|
∑ Daun yang Naik ke Permukaan
|
|
1
|
1 gram
|
30 menit
|
5
|
|
2
|
2 gram
|
14 menit
|
10
|
|
3
|
3 gram
|
11 menit
|
10
|
VI.
Pembahasan
Fotosintesis merupakan suatu proses
biologi yang kompleks, proses ini menggunakan energi dan cahaya matahari yang
dapat dimanfaatkan oleh klorofil yang terdapat dalam kloroplas. Percobaan ini
tentang pengaruh konsentrasi CO2 dalam
proses fotosintesis yang bertujuan untuk mengetahui hubungan terbentuknya oksigen
dan berat tumbuhan air pada proses fotosintesis. Kita ketahui bahwa proses
fotosintesis menghasilkan oksigen. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan
percobaan dengan menggunakan daun bougenville. Pada percobaan ini kita
mengamati daun bougenville yang akan digunakan sebagai bahan percobaan akan
diberi dua perlakuan yang berbeda, yaitu meletakkan bougenville pada tempat
yang terik dan tempat yang teduh.
Langkah pertama yang dilakukan adalah Mengisi 3 buah
beaker glass 250 ml masing-masing dengan 200 ml air kemudian menambahkan 1
tetes cairan pembersih piring (Sunlight) lalu mengaduk hungga tercampur rata,
namun jangan sampai terbentuk busa. Selanjutnya akan terbentuk 3 beaker glass
dengan larutan yang sama. Kemudian menimbang soda kue dengan berat 1 gram, 2
gram dan 3 gram, lalu emasukkan kedalam masing-masing beaker glass, mengaduk
hingga larut. Agar tidak tertukar antara larutan satu dengan larutan lainnya,
maka harus diberi label untuk masing-masing konsentrasi. Setelah larutan
berbeda konsentrasi soda kue telah terbentuk, langkah selanjutnya adalah membuat
30 piringan daun bougenville dengan menggunakan pelubang kertas, menghindari
bagian tulang daun karena akan lebih memperlama proses fotosintesis. Memilih
piringan yang mempunyai pinggiran rata dan tidak rusak.
Setelah terpilih 30 buat piringan daun bougenville, lalu
memisahkan syringe dari piston, memasukkan piringan daun kedalam silinder
syringe masing-masing 10 buah piringan daun bougenville setiap syringe.
memasukkan lagi piston dan menekan hati-hati hingga hanya menyisakan sedikit
ruang (±10 %) untuk daun dan udara. Menutup ujung syringe dengan ujung jari,
menarik piston keluar untuk menciptakan ruang vakum. Menahan Selama 10 detik
sambil digoyang-goyang. Perlahan melepaskan ujung jari dan mengamati piringan
daun yang mulai tenggelam. Memasukkan isi silinder syringe kedalam gelas
plastik, menambahkan larutan soda kue hingga ketinggian ± 3 cm. meletakkan
dibawah nyala lampu atau dibawah sinar matahari langsung. Menghitung jumlah
piringan daun yang naik ke permukaan setelah 30 menit penyinaran. Mencatat
kedalam tabel hasil pengamatan.
Adapun fungsi dari pemberian sunlight adalah untuk
merusak lapisan kutikula pada permukaan daun. Sedangkan fungsi dari pemberian
soda kue dengan konsentrasi berbeda adalah soda kue digunakan sebagai pengganti
CO2 yang akan berpengaruh terhadap proses fotosintesis. Konsentrasi
soda kue yang berbeda menandakan pengaruh konsentrasi CO2 dalam
proses fotosintesis, karena CO2 diganti dengan soda kue. Sedangkan fungsi pemberian ruang vakum pada
piston adalah untuk menghilangkan oksigen yang terkandung dalam daun.
Hasil yang diperoleh dari percobaan yang dilakukan oleh kelompok
2 yaitu pada konsentrasi soda kue 1 gram dengan waktu 30 menit piringan daun
yang naik ke permukaan sebanyak 5 piringan daun. Pada konsentrasi soda kue 2
gram 10 piringan daun dapat naik ke permukaan dengan waktu 14 menit, sedangkan
pada konsentrasi soda kue 3 gram 10 piringan daun dapat naik ke permukaan
dengan waktu 11 menit.
Dari hasil pengamatan kelompok 2 tersebut sudah sesuai
dengan literatur, yaitu piringan daun pada soda kue dengan konsentrasi 3 gram
paling cepat naik ke permukaan. Hal ini menandakan bahwa pada laju fotosintesis
cepat terjadi pada konsentrasi soda kue yang tinggi.
Perbedaan waktu yang dibutukan untuk
menaikkan 10 piringan daun pada hasil pengamatan dapat terjadi karena berat
tumbuhan yang dibutuhkan dalam praktikum berbeda, semakin berat sutu tumbuhan
maka untuk naik kepermukaan semakin lambat sedangkan jika tumbuhan tersebut
ringan maka semakin cepat naik dipermukaan. Hal tersebut juga dapat terjadi
karena daun yang digunakan tidak sama bisa saja daun yang digunakan merupakan
daun yang muda atau tua. Telah kita ketahui bahwa daun yang lebih muda biasanya
ringan sehingga untuk naik kepermukaan cepat, sedangkan untuk daun yang lebih
tua semakin lambat karna memilki bobot yang lebih berat dari daun muda.
Perbedaan itu juga dapat disebabkan intensitas cahaya yang masuk dalam beaker
glass tidak sama sehingga dapat memperlambat proses fotosintesis.
Soda
kue adalah bikarbonat soda yang bersifat basa. Soda kue ini akan mengeluarkan
gelembung-gelembung udara jika ditambahkan dengan cairan yang bersifat asam.
Pada tumbuhan, soda kue dapat mempercepat laju reaksi fotosintesis. Dapat
dilihat pada reaksi dibawah ini:
Reaksi
Soda Kue:
CO32- + H2O OH- +
CO2 + H2O
Reaksi diatas tersebut merupakan
penguraian dari soda kue jika ditambah air. Hasilnya berupa CO2 yang
merupakan faktor utama dari pembentukan reaksi fotosintesis. Jadi semakin
banyak soda kue yang diberikan semakin banyak CO2 yang dihasilkan
dan semakin cepat proses fotosintesis yang dilakukannya sehingga hasil dari
fotosintesis yang berupa oksigen akan banyak yang dihasilkan. Sehingga semakin
banyak konsentrasi soda kue yang digunakan maka semakin banyak dan cepat
piringan daun yang naik dipermukaan.
Reaksi
fotosintesis:
6CO2 + 6H2O 
C6H12O6 + 6O2
+675 kalori.
C6H12O6 + 6O2
+675 kalori.
Berdasarkan
hasil pengamatan diperoleh faktor-faktor yang mempengaruhi terbentuknya oksigen
adalah :
1. Berat
tumbuhan, semakin berat suatu tumbuhan, oksigen yang dihasilkan semakin tinggi
karena pada tumbuhan dengan berat yang tinggi kebutuhan sel terhadap glukosa
sebagai hasil dari proses fotosintesis juga tinggi untuk bahan respirasi
seluler, sehingga meningkatkan laju fotosintesis dan menyebabkan oksigen
sebagai hasil dari proses fotosintesis juga tinggi, sebaliknya semakin rendah
berat suatu tumbuhan oksigen yang terbentuk semakin sedikit.
2. Intensitas
cahaya, semakin tinggi intensitas cahaya semakin tinggi terbentuknya oksigen,
karena cahaya berperan terhadap perombakan air yang menghasilkan ion hidrogen
dan oksigen. Dengan tingginya intensitas cahaya perombakan air membentuk H+
dan oksigen semakin tinggi sehingga menghasilkan oksigen yang lebih banyak.
3. Kandungan
Air dalam sel sel asimilasi, semakin tinggi kandungan air pada sel sel yang
mengalami proses fotosintesis (sel mesofil dan palisade) menyebabkan semakin
tingginya oksigen yang terbentuk. Hal ini dikarenakan air adalah bahan
terbentuknya oksigen setelah mengalami perombakan oleh cahaya. Sehingga
kandungan air didalam sel berpengaruh terhadap terbentuknya oksigen.
4. Klorofil,
semakin tinggi kandungan klorofil didalam kloroplas menyebabkan semakin tinggi
kecepatan pembentukan oksigen, dan sebaliknya. Klorofil berperan sebagai tempat
terjadinya fotosistem II yaitu perombakan air membentuk ion hidrogen dan
oksigen, sehingga semakin banyak klorofil, proses fotosistem II semakin banyak
efektif dan oksigen semakin banyak terbentuk.
5. Konsentrasi
CO2, dimana semakin tinggi konsentrasi CO2 semakin tinggi
proses fotosintesis sehingga oksigen dan glukosa yang dihasilkan akan semakin
banyak, begitu sebaliknya.
6. Penimbunan
hasil fotosintesis, dimana semakin tinggi penimbunan hasil fotosintesis, proses
fotosintesis semakin rendah karena suplay energi sel telah terpenuhi, dengan
rendahnya proses fotosintesis menyebabkan rendahnya oksigen dan glukosa yang
terbentuk, begitu sebaliknya.
VII.
Penutup
7.1 Kesimpulan
Fotosintesis
adalah suatu proses metabolisme dalam tanaman untuk membentuk karbohidrat
dengan memakai karbondioksida (CO2) dari udara dan air (H2O)
dari dalam tanah dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil
Tumbuhan
di tempat gelap tidak dapat melakukan proses fotosintesis sebaik pada tumbuhan
di tempat terang, karena pada tumbuhan di tempat gelap tidak ada cahaya yang
menjadi factor utama dalam proses
fotosintesis
Faktor
yang mempengaruhi proses fotosintesis antara lain cahaya, tahap pertumbuhan,
pigmen penyerapan cahaya,
suhu / temperature,
kadar hasil fotosintesis (Fotosintat)
dan ketersediaan CO2 dan air
(H2O)
7.2 Saran
-
Sebaiknya alat yang digunakan adalah alat
yang masih layak pakai, karena jika tidak maka akan menghambat percobaan dan praktikan
sebaiknya melakukan percobaan dengan teliti
DAFTAR PUSTAKA
Campbell,
N. A. 2002. Biologi Jilid I. Jakarata:
Erlangga.
Damanik, Andriany
F, Rosmayati dan Hasmawi Hasyim. 2013. Respons Pertumbuhan Dan Produksi Kedelai
Terhadap Pemberian Mikoriza Dan Penggunaan Ukuran Biji Pada Tanah Salin. Jurnal Online Agroekoteknologi. Program
Studi Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian USU, Medan. Vol.1, No.2. ISSN No.
2337- 6597
Dwijoseputro, D. 1980. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Gramedia.
Ferdinand, Fiktor P. dan Moekti
Ariwibowo. 2007. Praktis Belajar Biologi.
Jakarta : Grafindo Media Pratama.
Khopkar,
S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik.
Jakarta: UI. Press.
Kimball, John. W. 1992. Biologi
Umum. Jakarta: Erlangga.
Nio, song. 2012. Evolusi Fotosintesis pada
Tumbuhan. Jurnal Ilmiah Sains. Program Studi Biologi FMIPA, Universitas Sam Ratulangi .
Vol. 12 No. 1.
Salisbury, dan Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Bandung: ITB Press.
Suhartono,
Sidqi dan Khoiruddin. 2008. Pengauh Interval Pemberian Air Terhadap Pertumbuhan
dan Hasil Tanaman Kedelai (Glicine max L.
Merril) Pada Berbagai Jenis Tanah. Jurusan Agroteknologi Fak.Pertanian
Unijoyo. Embryo Vol 5 No.1 ISSN 0216-0188.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar