BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangFotosintesis merupakan proses pada tumbuhan hijau untuk menyusun senyawa organik dari karbon dioksida dan air. Proses ini hanya akan terjadi jika ada cahaya dan melalui perantara pigmen hijau klorofil yang terletak pada organel sitoplasma tertentu yang disebut kloroplas. Reaksi keseluruhan dari proses tersebut adalah

6 CO2 + 12 H2O + Energi cahaya klorofil C6H12O6 + 6 O2 + 6H2O

Pada proses fotosintesis energi radiasi cahaya diubah menjadi energi kimia dalam senyawa kimia yang stabil semacam karbohidrat.Pada kebanyakan tumbuhan dikotil maupun monokotil, amilum terkumpul pada daun segera setelah proses fotosintesis yang berjalan cepat.Adanya pati di dalam daun lebih mudah dideteksi dan dapat digunakan sebagai bahan percobaan untuk menunjukkan pentingnya pengaruh faktor-faktor seperti karbon dioksida, cahaya, dan klorofil dalam proses fotosintesis.Untuk mengetahui lebih lanjut,akhirnya kami melakukan percobaan untuk mengetahui proses fotosintesis.1.2 Rumusan MasalahDari latar belakang diatas dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut:1. Bagaimana cara mempelajari pengaruh cahaya dalam proses fotosintesis?2. Bagaimana cara melakukan uji amilum?3. Bagaimana cara menginterprestasikan data hasil eksperimen bahwa cahaya diperlukan dalam proses fotosintesis? 1.3 TujuanAdapun tujuan penulisan laporan praktikum ini sebagai berikut:1. Mahasiswa dapat melaksanakan eksperimen untuk mempelajari pengaruh cahaya dalam proses fotosintesis.2. Mahasiswa dapat melakukan uji amilum.3. Mahasiswa dapat menginterpretasikan data hasil eksperimen bahwa cahaya diperlukan dalam proses fotosintesis.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian dan Definisi FotosintesisSecara etimologi, fotosintesis berasal dari dua kata yaitu foto yang berarti cahaya dan sintesis yang berarti penyusunan atau pembentukan. Fotosintesis merupakan proses yang dilakukan oleh tumbuhan hijau dalam menggunakan energi cahaya untuk mengubah karbondioksida dan air menjadi gula sederhana yaitu glukosa. Dengan kata lain, fotosintesis merupakan proses penyusunan atau pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik dengan memanfaatkan energi cahaya. Peristiwa ini disebut juga anaboisme karbohidrat. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi.Fotosintesis dilakukan oleh tumbuhan hijau, alga dan bakteri. Organisme ini seperti pabrik gula, menghasilkan jutaan glukosa baru perdetik. Tanaman membentuk daun, bunga, buah dan biji. Mereka akan mengubah glukosa menjadi selulosa, mteri dasar yang digunakan untuk membagun dinding sel.2.2 Komponen FotosintesisPeristiwa fotosintesis dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi kimia sebagai berikut:6 CO2 + 12 H2O + Energi cahaya klorofil C6H12O6 + 6 O2 + 6H2OSehingga dalam proses fotosintesis, melibatkan beberapa komponen diantaranya yaitu:2.2.1 Bahan BakuBahan baku dalam reaksi fotosintesis yaitu CO2 dan H2O. H2O digunakan ketika pada tahap reaksi terang, sedangkan CO2 digunakan pada saat reaksi gelap.2.2.2CahayaSpektrum cahaya matahari yaitu infra merah (cahaya tidak tampak), merah, jingga, kuning, hijau, biru, ungu, dan ultra ungu (cahaya tidak tampak). Masing-masing spektrum warna tersebut mempunyai panjang gelombang dan pengaruh terhadap fotosintesis yang berbeda.2.2.3 PigmenPigmen hijau (klorofil) merupakan pigmen utama yang terdapat pada tumbuhan. Pigmen lainnya seperti antosian (merah) pada bunga dan buah fikobilin / fikosianin(biru pada Cyanobacteria), karoten (oranye) pada wortel, fikoeretrin(merah pada Rhodophyta, fikoxantin(coklat pada Phaeophyta), dsb.2.2.4 Suhu2.2.5 Molekul Karier2.3 Kloroplas Tempat Fotosintesis Pada TumbuhanSemua bagian yang berwarna hijau pada tumbuhan, termasuk batang hijau dan buah yang belum matang memiliki kloroplas, tetapi daun merupakan tempat utama berlangsungnya fotosintesis pada sebagian besar tumbuhan. Terdapat kira-kira setengah juta kloroplas tiap millimeter persegi permukaan daun. Kloroplas ditemukan teutama dalam sel mesofil. Gambar 2.1

2.4 Struktur KloroplasKloroplas sel tumbuhan, adalah struktur yang memipih dengan panjang rata-rata 7m. Secara umum suatu sel mesofil daun mengandung 30 sampai 500 butir kloroplas yang berbentuk cakram atau gelendong. Bentuk kloroplas beraneka ragam ditemukan pada ganggang, misalnya bentuk bintang ataupun pita spiral. Gambar 2.2Kloroplas dibatasi oleh membran rangkap yang bersifat diferensial permeabel dan mengatur lalu lintas molekul keluar masuk kloroplas. Di dalam kloroplas terdapat matriks fluida yang disebut stroma. Stroma bersifat amorf, seperti gel dan kaya akan enzim. Enzim pada stroma dapat mengubah CO2 menjadi karbohidrat, khususnya pati.Di dalam stroma terdapat tilakoid yang mengandung pigmen (tilakoid berasal dari bahasa Yunani tylakos yang berarti kantung). Tilakoid memiliki bentuk seperti cakram, beberapa tilakoid membentuk tumpukan seperti tumpukan koin yang disebut grana, sehingga setiap tilakoidnya disebut tilakoid grana. Bagian dalam tilakoid disebut lokulus atau lumen tilakoid. Daerah satu tilakoid grana berhubungan dengan tilakoid grana yang lain dinamakan daerah pinggir. Sedangkan antara satu grana dengan grana yang laindihubungkan oleh tilakoid yang lebih panjang yang disebut tilakoid stroma. Di antaradua membran tilakoid stroma terdapat lumen yang berisi garam dan air terlarut dan berperan khusus dalam fotosintesis.Tilakoid grana merupakan tempat dimana energi dari cahaya digunakan untuk mengoksidasi H2O dan membentuk ATP serta NADPH yang kaya energi, yang diperlukan stroma untuk mengubah CO2 menjadi karbohidrat. Dengan demikian reaksi cahaya (reaksi terang) berlangsung di stroma. Dalam kloroplas terdapat pigmen-pigmen, senyawa-senyawa dan enzim yang diperlukan untuk fotosintesis. Selain itu terdapat DNA, RNA, ribosom, protein dan fosfolipid.2.5 Pigmen KloroplasPigmen dalam membran tilakoid, sebagian besar terdiri dari dua jenis klorofil yaitu klorofil a(menyerap cahaya merah dan biru violet) dan klorofil b (menyerap cahaya biru dan oranye). Kebanyakan klorofil a dan klorofil b terdapat pada semua tumbuhan tingkat rendah tertentu. Jenis klorofil yaitu klorofil c dan klorofil d hanya terdapat pada golongan tumbuhan tingkat rendah, misalnya alga.Struktur molekul klorofil, terdiri atas porfin dan rantai hidrokarbon yang panjang, yaitu rantai fitol. Klorofil merupakan pigmen penyerap cahaya berupa radiasi elektromgnetik pada spektrum kasat mata. Klorofil a dan klorofil b paling kuat menyerap spektrum cahaya ungu, biru, jingga, dan merah. Panjang gelombang hijau paling sedikit diserap oleh klorofil daun. Setiap cahaya putih yang menyinari struktur-struktur yang mengandung klorofil, maka sebagian besar akan dipantulkan kembali. Sehingga karena itulah daun atau struktur-truktur tersebut tampak berwarna hijau.Selain pigmen klorofil, pada tilakoid juga terdapat pigmen kuning sampai jingga yang digolongkan sebagai karotenoid. Ada dua jenis karotenoid yaitu karoten da xantofil. Sebagian besar karitenoid, yaitu -karoten dan xantofil secara efisien memindahkan energi eksitasinya ke pusat reaksi, sebagaimana yang dilakukan klorofil sehingga mereka berperan dalam fotosintesis. Energi cahaya yang ditangkap karotenoid akan dipindahkan ke molekul klorofil sebelum digunakan dalam proses fotosintesis, sehingga karotenoid membantu klorofil dalam menangkap dan mentransfer cahaya. Di samping fungsinya sebagai pigmen permanen cahaya yang membantu fotosintesis, karotenid juga berfungsi melindungi klorofil dari kerusakan akibat oksidasi oleh O2 (foto oksidasi) saat tingkat penyinaran tinggi atau terlalu kuat.Dalam klorofil, pigmen-pigmen mengelompok membentuk unit yang dinamakan fotosistem. Fotosistem memiliki kompleks antena pengumpul cahaya yang tersusun atas suatu kumpulan dari beberapa ratus klorofil a, klorofil b dan molekul karotenoid. Jumlah dan keragaman molekul pigmen membuat fotosistem dapat mengumpulkan cahaya pada permukaan yang lebih luas dan spektrum yang lebih lebar daripada yang dapat dikumpulkan molekul pigmen tunggal. Ketika setiap molekul antena menyerap foton, energinya disalurkan dari molekul pigmen ke molekul pigmen lain hingga energi itu menemukan klorofil a yang terdapat di pusat reaksi dari fotosistemFotosistem pada kloroplas digolongkan menjadi dua fotosistem yaitu fotosistem I dan fotosistem II yang saling bekerha sama dalam penangkapan cahaya oleh fotosistem I dan II terjadi efek fotokimia, yaitu penangkapan kuantum cahaya oleh molekul molekul pigmen yang kemudian diteruskan pada pusat penangkapan atau pusat reaksi sehingga pusat mampu melepaskan elektron.Fotosisem I meliputi: Klorofil a Klorofil b dan karotenoid (paling utama) Pusat penangkap P 700 mempunyai penyerapan max 703 nm Secara langsung menyediakan elektron untuk NADP Berfungsi mengabsorbsi panjang gelombang merah yg panjangFotosistem II Kloril b (lebih banyak) P 680 ,penyerapan max 682 nm Menerima elektron dari pemecahan molekul lain Mengabsorbsi panjang gelombang lebih pendek dari 680nm

2.6 Tahap Tahap FotosinteisProses fotosintesis yang terjadi di kloroplas berlangsung melalui dua tahap reaksi, yaitu reaksi terang (memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya).2.6.1Reaksi TerangMerupakan tahap reaksi fotosintesis yang membutuhkan cahaya matahari untuk dirubah menjadi energi kimiawi (ATP dan NADPH). Reaksi terang berlangsung di grana. Selama reaksi terang terdapat 2 kemungkinan rute untuk aliran elektron yitu aliran elektron nonsiklik dan siklik.Komponen yang dibutuhkan: Cahaya Air sebagai sumber energi (H2O) Pigmen fotosintesis (Klorofil) pada membran tilakoid sebagai reseptor cahaya. Klorofil a, b dan karotenoid tersusun bersama protein dan molekul organik kecil lainnya membentuk fotosistem.Terdapat 2 jenis fotosistem yang bekerja sama dalam reaksi terang fotosintesis : Fotosistem I (P 700) Fotosistem II (P 680) Akseptor elektron Primer Plastokinon (Pq), Kompleks Sitokrom, Plastosianin, Feredoksin (Fd) Enzim NADPH reduktase

1. Aliran elektron non siklikAliran elektron nonsiklik merupakan rute fosforilasi yang utama. Aliran Elektron Non Siklik menghasilkan O2, ATP dan NADPH.a. Pada saat fotosistem menyerap cahaya, suatu elektron yang dieksitasi ketingkat energi yang lebih tinggi dalam klorofil pusat reaksi (P680) ditangkap oleh akseptor elektron primer. Klorofil yang dioksidasi sekarang menjadi agen pengoksidasi yang sangat kuat, kekurangan elektron harus diisi.b. Suatu enzim mengekstraksi elektron dari air dan mengirimnya ke P680, menggantikan setiap elektron yang keluar dari molekul klorofil ketika molekul ini menyerap energi cahaya.Reaksi ini menguraikan 2 molekul air menjadi 4 ion Hidrogen dan 2 atom Oksigen. Ini merupakan langkah penguraian air pada fotosintesis yang melepaskan O2.c. Setiap elektron terfotoeksitasi mengalir dari akseptor elektron primer fotosistem II ke fotosistem I melalui transport elektron. Rantai transport elektron ini terdiri atas satu pembawa elektron yang disebut plastokinon (Pq) dan kompleks yang terdiri dari 2 sitokrom, dan protein mengandung tembaga yang disebut plastosianin (Pc).d. Begitu elektron menuruni rantai tersebut, aksergoniknya jatuh ketingkat energi yang lebih rendah dimanfaatkan oleh membran tilakoid untuk menghasilkan ATP. Sintesis ATP disebut fosforilasi karena sintesis ini digerakkan oleh cahaya. ATP yang dihasilkan oleh reaksi terang ini akan menyediakan energi kimiawi untuk sintesis gula dalam siklus Calvin.e. Ketika rantai transport elektron berakhir, elektron ini mengisi kekurangan elektron di P700, molekul klorofil a dalam pusat reaksi fotosistem I. Lubang ini tercipta ketika energi cahaya menggerakkan elektron dari P700 ke akseptor elektron primer fotosistem I.f. Akseptor elektron primer fotosistem I melewatkan elektron terfotoeksitasi kerantai transport elektron kedua, yang menyalurkan ke feredoksin (Fd), protein yang mengandung besi. Enzim yang disebut NADP+ reduktase kemudian menyalurkan elektron dari Fd ke NADP+. Ini merupakan reaksi redoks yang menyimpan elektron berenergi tinggi dalam NADPH, molekul yang akan menyediakan tenaga pereduksi untuk sintesis gula atau senyawa organik lainnya dalam siklus Calvin. Gambar 2.3

2. Aliran Elektron SiklikPada kondisi tertentu, elektron terfotoeksitasi mengambil jalur alternatif yang disebut aliran elektron siklik. Aliran elektron siklik menggunakan fotosistem I, tetapi tidak menggunakan fotosistem II. Siklus elektron kembali dari feredoksin (Fd) kekompleks sitokrom dan berlanjut ke klorofil P700. Tidak ada produksi NADPH dan tidak ada pelepasan Oksigen (O2). Akan tetapi, aliran siklik menghasilkan ATP.

2.6.2 Reaksi GelapMerupakan tahap reaksi fotosintesis yang tidak membutuhakan cahaya. Tempat terjadinya yaitu di stroma.Komponen yang Dibutuhkan dalam Reaksi Gelap (SIKLUS CALVIN): Karbondioksida (CO2) Elektron (H+) dari NADPH Energi dari ATPKarbon (CO2) memesuki siklus Calvin dalam bentuk CO2 dan keluar dalam bentuk senyawa G3P. Siklus ini menggunakan ATP sebagai sumber energi dan mengkonsumsi NADPH sebagai tenaga pereduksi untuk penambahan elektron berenergi tinggi untuk mensintesis gula atau senyawa organik lainnya. Karbohidrat yang dihasilkan lansung dari siklus calvin sebenarnya bukan glukosa, tetapi gula berkarbon tiga yang dinamai gliseraldehid-3-fosfat (G3P). Untuk selisih sintesis satu molekul gula, siklus ini harus terjadi 3 kali, yang memfiksasi (mengikat) 3 molekul CO2. Dalam fase atau langkah yang ada pada gambar, kita sedang mengikuti 3 molekul CO2 melalui reaksi ini.2.7 Faktor Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis2.7.1 Faktor Luar Cahaya: Intensitas, kualitas, lama penyinaran. Temperatur: Temperatur optimum sekitar 350C Air:Pengarunya terhadap membuka dan menutupnya stomata Oksigen:Dalam jumlah besar akan menghambat fotosintesis (reaksi fotorespirasi) Karbondioksida:Sebagai substrat fotosintesis, dalam jumlah besar akan menyebabkan kecepatan fotosintesis berkurang. Unsur Hara:Diperlukan untuk sintesis klorofil dan koenzim berbagai enzim fotosintesis.2.7.2 Faktor dalamKandungan klorofil, morfologi dan anatomi daun serta akumulasi hasil fotosintesis. Jumlah klorofil akan menentukan kecepatan fotosintesis, strutur anatomi dan morfologi daun mempengaruhi fotosintesis terkait kecepatan difusu CO2 dan lewatnya cahaya pada mesofilnya. Kandungan glukosa yang tinggi akan menghambat reaksi fotosintesis.

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan Gelas kimia Pipet tetes Kaki tiga Pembakar spiritus Tabung reaksi besar Cawan petri Kertas karbon (aluminium foil) Paper clip Alkohol 70% KI-I3 Air Betadine Lugol Tanaman dalam pot

3.2 Cara KerjaA. Percobaan 1 :1. Menyiapkan tanaman dalam pot dan tentukan 3 lembar daun yang akan diuji,memberi kode pada masing-masing daun.2. Setiap daun yang akan diuji, sebagian ditutup dengan kertas karbon/aluminium foil dan sebagian dibiarkan terbuka, pembungkusan daun dilakukan sebelum matahari terbit.Mendiamkan tanaman dibawah sinar matahari sampai 4 hari.3. Melakukan seperti gambar 1.

A. Gambar 1. Percobaan untuk membuktikan bahwa cahaya diperlukan dalam proses fotosintesis.B. Percobaan 2 :1. Setelah 4 hari daun dipotong dari tangkainya, kertas penutup dibuka, kemudian memasukkan dalam air mendidih selama satu menit (sampai daun layu).2. Kemudian daun dimasukkan dalam alkohol 70% yang dipanaskan dalam penangas air,sampai alkohol berwarna hijau (sampai seluruh daun hilang warnanya),mengangkat dan mencuci dengan air mengalir.3. Daun diangkat dan ditiriskan, diletakkan dalam cawan petri,menetesi dengan lugol atau betadine pada bagian daun yang ditutup dan yang tidak ditutup.4. Mengamati perubahan yang terjadi pada daun.5. Melakukan seperti gambar 2.

Gambar 2. Cara yang digunakan untuk uji amilum

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tabel Hasil Pengamatan

NoBagian daunHasil Tes Amilum

Hasil pengamatanAda tidaknya amilum

1.- tidak ditutup

- ditutup

2.- tidak ditutup

-ditutup

3.-tidak ditutup

-ditutup

4.2 Analisis Data

BAB VPENUTUP

5.1 Kesimpulan5.2 Saran

LAMPIRAN Jawaban Pertanyaan1. Bagian mana dari daun yang tidak dapat melangsungkan proses fotosintesis? Berikan inferensi kamu. Jawab : Bagian yang tertutup oleh aluminium foil, dikarenakan tidak adanya cahaya yang masuk, sehingga tidak dapat berfotosintesis.1. Nyatakan perubahan energi yang terjadi selama proses fotosintesis.Jawab : 1. Mengapa pada tahap kedua dari uji amilum dilakukan perebusan daun dalam air mendidih?Jawab :1. Jelaskan mengapa pada waktu daun dipanaskan dalam alkohol terjadi perubahan warna pada alkohol tersebut.Jawab :1. Kesimpulan apa yang dapat ditarik dari percobaan yang telah dilakukan..Jawab : Kesimpulan yang dapat ditarik dari percobaan yang telah dilakukan, yaitu cahaya merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi fotosintesis. Proses fotosintesis memerlukan bahan anorganik (H2O , CO2) menghasilkan bahan organik (amylum , O2).

DOKUMENTASI