BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aktivitas kehidupan di biosfer pada dasarnya digerakkan oleh tenaga dari cahaya matahari. Secara sepintas memang tidak nampak hubungan cahaya matahari dengan hewan yang dapat berlari dengan cepat. Namun apabila diteliti dengan cermat akan diketahui bahwa tenaga untuk berlari itu berasal dari pemecahan karbohidrat yang terkandung di dalam daun rerumputan yang dimakan oleh hewan tersebut, dan karbohidrat yang dipecah berasal dari suatu reaksi kimia didalam daun yang berlangsung dengan menggunakan energi cahaya matahari. Reaksi pembentukan karbohidrat ini dinamakan fotosintesis.
Proses fotosintesis hanya bisa dilakukan oleh tumbuhan yang mempunyai klorofil. Proses ini hanya akan terjadi jika ada cahaya dan melalui perantara pigmen hijau daun yaitu klorofil yang terdapat dalam kloroplas. Selain fotosintesis juga dipengaruhi oleh beberapa faktor. Kurangnya pengetahuan tentang proses fotosintesis dan faktor-faktor yang mempengaruhinya baik faktor internal maupun faktor eksternal yang melatarbelakangi dilakukannya percobaan tentang fotosintesis ini.
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui pengertian fotosintesis.
2. Untuk mengetahui tahapan-tahapan dalam fotosintesis.
3. Untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh dalam fotosintesis.
4. Untuk mengetahui manfaat fotosintesis bagi kehidupan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Fotosintesis
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari. (Anonymous a, 2011).
Fotosintesis adalah proses pembentukan bahan organik (glukosa atau karbohidrat) dari zat-zat anorganik (air dan karbon dioksida) dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil. (Abdullah dkk, 2007)
Photosynthesis is a process occurring usually within chloroplast whereby chlorophyll containing organels transpolar energy to reduce CO2 to carbohydrate (Fotosintesis adalah suatu proses yang terjadi dikloroplas dimana organel yang berisi klorofil menyerap energi matahari untuk mereduksi CO2 menjadi karbohidrat). (Anonymous b, 2011).
Photosynthesis is the process of converting light energy to the chemical energy and storing it in the bends of sugar. (Fotosintesis adalah proses mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dan menyimpan energi tersebut dalam bentuk gula). (Anonymous c, 2011).
Photosynthesis is a biochemical process of formatiom of food substances or energy that is carried out glucose plants, algae, and some types of bacteria with nutrients, carbon dioxide, and water and sunlight needed energy aid. (Fotosintesis adalah proses biokimia yang membentuk manakan atau energi yang dibuat oleh tanaman gula, alga, dan beberapa tipe bakteri dengan nutrisi, karbondioksida, air, dan memerlukan energi cahaya matahari). (Anonymousd, 2011)
Photosynthesis is a bichemical process by plants, algae, and some types of bacteria used to produce energy (utrients) by using light energy. (Fotosintesis adalah proses biokimia oleh tanaman, alga, dan beberapa jenis bakteri digunakan untuk memproduksi energi dengan menggunakan energi cahaya matahari). (Anonymouse, 2011)
2.2 Tahapan Fotosintesis
Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.
Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.
Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida). Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma.
1. Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul airdan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.
Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II. Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm.
Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil. Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim. Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk PQH2. Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks. Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah:
2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H- → 4H+ + O2 + 2PQH2
Sitokrom b6-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan mengoksidasi PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan mengandung tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC). Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid. Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah:
2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I. Fotosistem ini menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu. Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin. Reaksi keseluruhan pada PS I adalah:
Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)
Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase. Reaksinya adalah:
4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH
Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase. ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+ melintasi membran tilakoid. Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP. Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut:
Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2
Gambar Reaksi Terang
(Anonymous f. 2011)
2. Reaksi Gelap (Secara Lengkap)
Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack. Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat. Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3. Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco. Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalah oksaloasetat yang memiliki empat atom karbon. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase.
Siklus Calvin-Benson
Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat. RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatan pH. Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+ ditranspor dari stroma ke dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak di permukaan luar membran tilakoid. Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya. Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya. Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas. Fikasasi CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi. Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat(3-PGA). Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosforgliseradehida (3-Pgaldehida). Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP. ATP ini timbul dari fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan. Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron. Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP. Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam dan melalui stomata. Pada akhir reaksi Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur dimulai lagi. Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida. Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa keluar. Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol. Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuk sukrosa.
(Loveless, 1987)
(Anonymous b, 2011)
2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Fotosintesis
Proses fotosintesis dipengaruhi beberapa faktor yaitu faktor yang dapat memengaruhi secara langsung seperti kondisi lingkungan maupun faktor yang tidak memengaruhi secara langsung seperti terganggunya beberapa fungsi organ yang penting bagi proses fotosintesis. Proses fotosintesis sebenarnya peka terhadap beberapa kondisi lingkungan meliputi kehadiran cahaya matahari, suhulingkungan, konsentrasi karbondioksida (CO2). Faktor lingkungan tersebut dikenal juga sebagai faktor pembatas dan berpengaruh secara langsung bagi laju fotosintesis.
Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis mencapai kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya faktor-faktor pembatas tersebut sangat memengaruhi laju fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum fotosintesis. Selain itu, faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi memengaruhi fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak langsung ikut memengaruhi laju fotosintesis.
Berikut beberapa faktor utama yang mempengaruhi laju fotosintesis :
1. Cahaya
Cahaya merupakan sumber energi untuk fotosintesis. Intensitas cahaya yang tinggi akan membuat fotosintesis menjadi efektif.
2. Tahap Pertumbuhan
Pada saat masih kecambah, tumbuhan lebih rajin fotosintesis daripada yang sudah besar karena yang sedang tumbuh butuh banyak energi untuk tumbuh membesar.
3. Pigmen Penyerapan Cahaya
Klorofil merupakan pigmen penyerapan cahaya. Untuk membuat klorofil, diperlukan ion magnesium yang diserap dari tanah.
4. Suhu/Temperatur
Mempengaruhi enzim untuk fotosintesis. Jika suhu naik 10 oC, kerja enzim meningkat 2 kali lipat (tetapi hanya pada suhu tertentu, jika suhu terlalu tinggi, justru merusak).
5. Fotosintat
Apabila kadar hasil bentukan fotosintesis sedikit maka tumbuhan akan terangsang untuk melakukan fotosintesis lebih giat daripada ketika kadar fotosintat tinggi.
6. Ketersediaan CO2 dan H2O
Jika kekurangan air, stomata menutup sehingga menghalangi masuknya CO2. Semakin banyak gas CO2 maka proses fotosintesis akan menjadi semakin baik. Demikian juga dengan air yang digunakan untuk fotolisis air.
(Anonymous d, 2011)
2.4 Teknik Pengujian Pati
Teknik uji pati secara kualitatif yang disarankan, yaitu :
1. Uji Molisch
2. Uji Seliwanoff
3. Uji Anthrone
4. Uji Benedict
5. Uji Barfoed
6. Uji Fehlings
Teknik uji pati secara kualitatif yang disarankan yaitu :
1. Uji Luff Schoorl
2. Uji Lane-Eynon
(Anonymous e, 2011)
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, Mikrajuddin dkk. 2007. IPA Terpadu SMP dan MTs Jilid 2A untuk Kelas VII Semester I. Jakarta: Erlangga.
Anonymous a. 2011. Fotosintesis, (online), (http://penelitianarif.blogspot.com/2011/01/lapor-an-praktikum-fisiologi-tumbuhan.html, diakses 9 Oktober 2011).
Anonymous b. 2011. Laporan Fotosintesis, (online), (http://ayosinauonline.blogspot.com/20-10/05/laporan-praktikum-fotosintesis-sachs.html, diakses 8 Oktober 2011).
Anonymous c. 2011. Pengertian Fotosintesis, (online), (http://ibn5sholih.blogspot.com/2011-/05/laporan-praktikum-fisiologi-tumbuhan.html, diakses 8 Oktober 2011).
Anonymous d. 2011. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis, (online), (http://coklat-ungumaniezt.blogspot.com/2010/08/fotosintesis.html, diakses 8 Oktober 2011).
Anonymous e. 2011. Teknik Pengujian Pati, (online), (http://asamcoklat.wordpress.com/ipa-2/fotosistem/, diakses 8 Oktober 2011).
Anonymous f.2011.Fotosintesis,(online), (http://id.wikipedia.org/wiki/fotosintesis, diakses 8 Oktober 2011.)
Loveless, A. R. 1987. Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk Daerah Tropik 1. Jakarta: PT Gramedia.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar