Kamis,
22 Oktober 2012
Rekan
kerja:
1.
Umi Trimukti (G74110034)
2.
Ni Kadek (G74110048)
3.
Lusia Anita (G74110019)
LAPORAN BIOFISIKA UMUM
“KELAJUAN FOTOSINTESIS TUMBUHAN AIR”
ANA FITRIANA
G74110018
Asisten:
1. Ajeng Widy Roslia (G74090029)
2.
Feby Rahmawati.F (G74090032)
3.
Budi Setiadi (G74090037)
4.
Andri Hanyansyah (G74090039)
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
1. Tujuan
Menentukan
kelajuan fotosintesis tumbuhan air di bawah kondisi terang cahaya yang berbeda.
2. Alat
Dan Bahan
a) PASPORT
Xplorer GLX
b) PASPORT
Disolved Oxygen Sensor
c) Tangki
fotosintesis
d) Penghalang
cahaya
e) Tanaman
air (Hydrilla)
f) Lampu
berkekuatan 100 watt
g) Penutup
karet
h) Air
kolam dan air keran
3.
Teori Singkat
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atau klorofil. Selain tumbuhan berklorofil, makhluk hidup non-klorofil lain yang
berfotosintesis adalah alga dan beberapa jenis bakteri. Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon
dioksida, dan air serta bantuan energi cahaya matahari.
Organisme fotosintesis disebut fotoautotrof karena mereka dapat membuat makanannya sendiri. Pada tanaman,
alga, dan cyanobacteria,
fotosintesis dilakukan dengan memanfaatkan karbondioksida dan air serta menghasilkan produk buangan oksigen. Fotosintesis sangat penting bagi semua kehidupan
aerobik di Bumi karena selain
untuk menjaga tingkat normal oksigen di atmosfer, fotosintesis juga merupakan sumber energi bagi hampir semua
kehidupan di Bumi, baik secara langsung (melalui produksi
primer) maupun tidak langsung (sebagai
sumber utama energi dalam makanan mereka), kecuali pada organisme kemoautotrof yang hidup di bebatuan atau di lubang
angin hidrotermal di laut yang
dalam. Tingkat penyerapan energi oleh fotosintesis sangat tinggi, yaitu sekitar
100 terawatt, atau kira-kira enam kali lebih besar daripada konsumsi
energi peradaban manusia. Selain
energi, fotosintesis juga menjadi sumber karbon bagi semua senyawa
organik dalam tubuh organisme. Fotosintesis
mengubah sekitar 100–115 petagram karbon menjadi biomassa setiap tahunnya (Wikipedia.org).
4. Prosedur
Percobaan
a) Set-up
Instrumen GLX
1) Sambung
ujung kabel pengukur Oksigen Terlarut dengan bagian atas sensor PASPORT oksigen
tersebut.
2) Sambung
sensor Oksigen Terlarut ke dalam port 1 instrumen Xplorer GLX.
3) Tekan
knop “ON” untuk menyalakan instrument Xplorer GLX hingga sinar LED berwarna
hijau. Layar grafik otomatis akan menunjukkan grafik konsentasi Oksigen
Terlarut yaitu (mg/L) terhadap waktu (s).
b) Set-Up
Peralatan
1) Isi
bagian dalam tangki fotosisntesis dengan air kolam.
2) Isi
air keran ke dalam wadah luar (air ini berfungsi sebagai penjaga kestabilan
suhu bagian dalam).
3) Tutup
tangki bagian dalam dengan penutup pengukur Oksigen Terlarut dan masukkan ujung
pengukur dengan hati-hati.
4) Pastikan
bahwa pita logam pengukur Oksigen Terlarut berada di bawah pemukaan air.
5) Letakkan
lampu pada jarak yang cukup dekat dengan tangki fotosintesis sehingga lampu
tepat menyinari tanaman air. Tetapi jangan nyalakan lampu terlebih dahulu.
c) Pengambilan
Data
1) Hydrilla dalam air kolam dan Hydrilla
dalam air keran.
2) Data
pengamatan: konsentrasi oksigen vs. waktu (mg/L vs. detik).
3) Tekan
tombol Start pada instrumen GLX.
4) Setelah
60 detik, nyalakaan lampu, set pada penerangan maksimum.
5) Ambil
data dalam waktu 15 menit.
6) Matikan
lampu dan tutup wadah dengan kain atau aluminium foil hingga tanaman tak
terkena cahaya sama sekali.
7) Ambil
data dalam kondisi tanpa cahaya selama 15 menit.
8) Setelah
pengambilan data selesai, rapikan peralatan.
5.
Data
Tabel
1.
Data Reaksi Terang
|
Waktu
|
Oksigen Terlarut
|
mg/L
|
%
|
0
|
2.8
|
14
|
30
|
2.7
|
13
|
60
|
2.6
|
13
|
90
|
2.5
|
13
|
120
|
2.5
|
12
|
150
|
2.4
|
12
|
180
|
2.4
|
12
|
210
|
2.3
|
12
|
240
|
2.3
|
11
|
270
|
2.2
|
11
|
300
|
2.2
|
11
|
330
|
2.2
|
11
|
360
|
2.2
|
11
|
390
|
2.1
|
11
|
420
|
2.1
|
11
|
450
|
2.1
|
11
|
480
|
2.1
|
11
|
510
|
2.1
|
11
|
540
|
2.1
|
11
|
570
|
2.1
|
10
|
600
|
2.1
|
10
|
630
|
2.1
|
10
|
660
|
2.1
|
10
|
690
|
2.1
|
10
|
720
|
2.1
|
10
|
750
|
2.1
|
10
|
780
|
2
|
10
|
810
|
2.1
|
10
|
840
|
2.1
|
10
|
870
|
2.1
|
10
|
900
|
2
|
10
|
Tabel
2.
Data Reaksi Gelap
|
Waktu
|
Oksigen Terlarut
|
mg/L
|
%
|
0
|
2.1
|
10
|
30
|
2
|
10
|
60
|
2
|
10
|
90
|
2
|
10
|
120
|
2
|
10
|
150
|
2
|
10
|
180
|
2
|
10
|
210
|
2
|
10
|
240
|
2
|
10
|
270
|
1.9
|
10
|
300
|
1.9
|
10
|
330
|
1.9
|
10
|
360
|
1.9
|
10
|
390
|
1.9
|
10
|
420
|
1.9
|
10
|
450
|
1.9
|
10
|
480
|
1.9
|
10
|
510
|
1.9
|
10
|
540
|
1.9
|
10
|
570
|
1.9
|
10
|
600
|
1.9
|
10
|
630
|
1.9
|
10
|
660
|
1.9
|
10
|
690
|
1.9
|
9
|
720
|
1.9
|
9
|
750
|
1.9
|
9
|
780
|
1.9
|
9
|
810
|
1.9
|
9
|
840
|
1.9
|
9
|
870
|
1.9
|
9
|
900
|
1.9
|
9
|
6. Pengolahan
Data
Grafik 1.
Hubungan antara Konsentrai Oksigen
(mg/L) dan Waktu (s) pada Reaksi Terang
Grafik 2.
Hubungan antara Konsentrai Oksigen
(mg/L) dan Waktu (s) pada Reaksi Gelap
Grafik 3.
Hubungan antara
Konsentrai Oksigen (mg/L) dan Waktu (s) pada Reaksi Gelap dan Reaksi Terang
7.
Pembahasan
Fotosintesis
adalah proses kimiawi yang terjadi dalam semua tumbuhan tingkat tinggi,
sebagian protista dan monera. Secara sederhana, fotosintesis dapat diartikan
pula sebagai proses dasar pada tumbuhan untuk menghasilkan makanan. Makanan
yang dihasilkan akan menentukan ketersediaan energi untuk pertumbuhan dan
perkembangan tumbuhan. Fotosintesis memiliki dua tahap reaksi, yaitu reaksi
terang dan reaksi gelap.
Reaksi
terang merupakan tahapan awal dari sistem fotosintesis yang memerlukan bahan utama
molekul air (H2O). Reaksi ini sangat bergantung kepada ketersediaan
energi dari sinar matahari, yaitu sinar merah dan sinar ungu. Sedangkan, cahaya
hijau akan dipantulkan oleh daun dan ditangkap oleh mata kita sehingga
menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul
klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Reaksi ini melibatkan
beberapa kompleks protein dari membran tilakoid berupa pigmen yang terdiri dari
sistem cahaya yang disebut fotosistem.
Reaksi
gelap adalah reaksi
lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. Reaksi ini tidak membutuhkan
cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma. Energi
reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan
bahan reaksi gelap adalah CO2. Secara umum, reaksi gelap dapat
dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi. Pada
fase fiksasi, 6 molekul ribulosa difosfat mengikat 6 molekul CO2
dari udara dan membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil.
Lalu, 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil itu kemudian pecah
menjadi 12 molekul beratom C3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat
(APG/PGA). Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12 gugus
fosfat, dan membentuk 1,3-bifosfogliserat (PGA 1.3 biphosphat). Kemudian,
1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini direduksi
oleh H+ dari NADPH, yang kemudian berubah menjadi NADP+,
dan terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom 3C.
Selanjutnya terjadi sintesa , 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan
menyatukan diri menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6C (C6H12O6).
Setelah itu, 10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam
fase regenerasi, yaitu pembentukan kembali ribulosa difosfat. (RDP/RuBP). 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 (RDP), RDP/RuBP kemudian kembali akan mengikat CO2
lagi, begitu seterusnya (Isharmanto, 2010).
Reaksi terang melibatkan beberapa kompleks
protein dari membran tilakoid berupa pigmen yang terdiri dari sistem cahaya
yang disebut fotosistem. Fotosistem terbagi menjadi 2, yaitu fotoistem I dan
fotosistem II. Fotosistem I mampu menangkap dengan baik foton dengan panjang
gelombang 700 nanometer, namun tidak terlibat pada proses pelepasan O2.
Fotosistem I juga merupakan suatu partikel yang disusun sekitar 200 molekul
Klorofil-a, 50 molekul Klorofil-b, 50-200 karotenoid, dan 1 molekul penerima
energi matahari. Fotosistem ini menghasilkan ATP saja. Sedangkan, fotosistem II
terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang
680 nanometer dan melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai
transpor elektron. Kemudian energinya digunakan untuk fotofosforilasi yang
menghasilkan ATP. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau
kekurangan elektron yang harus segera diganti kekurangan elektron ini dipenuhi
oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi
klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen. Pada saat yang
sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I,
melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang
akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH (Isharmanto, 2010).
Faktor-faktor yang
mempengaruhi fotosintesis yaitu: 1) cahaya,
merupakan sumber energi untuk fotosintesis. Intensitas cahaya yang tinggi
akan membuat kegiatan fotosintesis menjadi efektif; 2) Tahap Pertumbuhan, 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 yg
diserap dari tanah; 4) Suhu , mempengaruhi enzim untuk fotosintesis. Jika suhu
naik 10 oC, kerja enzim meningkat 2x lipat; 5) Kadar Hasil
Fotosintesis (Fotosintat), apabila kadar hasil bentukan fotosintesis sedikit
maka tumbuhan akan terangsang untuk melakukan fotosintesis lebih giat daripada
ketika kadar fotosintat yang banyak; 6) ketersediaan CO2 dan air (H2O),
jika kekurangan air stomata menutup sehingga menghalangi masuknya CO2.
Semakin banyak gas karbon dioksida maka proses fotosintesis akan menjadi
semakin baik. Jika faktor-faktor tersebut jumlahnya tak memadai atau tidak ada,
maka proses fotosintesis akan terganggu (Ribka, 2010).
Salah
satu faktor yang mempengaruhi fotosintesis adalah cahaya dan merupakan faktor
utama sebagai energi dalam fotosintesis, untuk menghasilkan energi. Kekurangan
cahaya akan mengganggu proses fotosintesis dan pertumbuhan, meskipun kebutuhan
cahaya tergantung pada jenis tumbuhan. Kekuranagan cahaya pada saat pertumbuhan
berlangsung akan menimbulkan gejala etiolasi,
dimana batang kecambah akan tumbuh lebih cepat namun lemah dan daunnya
berukuran lebih kecil, tipis, pucat.
Pengaruh cahaya bukan hanya tergantung kepada
fotosintesis (kuat penyinaran) saja, namun ada faktor lain yang terdapat pada
cahaya, yaitu berkaitan dengan panjang gelombangnya. Penelitian yang dilakukan
oleh Hendrick dan Berthwick pada tahun 1984, menunjukan cahaya yang berpengaruh
terhadap pertumbuhan adalah pada spektrum merah dengan panjang gelombang 660nm.
Percobaan dengan menggunakan spektrum infra
merah dengan panjang gelombang 730 nm meberikan pengaruh yang berlawanan.
Substansi yang merespon spektrum cahaya adalah fitakram suatu protein warna
pada tumbuhan yang mengandung susunan atom khusus yang mengabsorpsi cahaya
(Afria, 2009).
Berdasarkan
percobaan didapatkan bahwa grafik yang terjadi pada tumbuhan air yang disinari
cahaya, oksigen yang terurai turun sedikit demi sedikit dan secara kontinu.
Artinya kelajuan fotosintesis tumbuhan terjadi secara terus menerus tanpa jeda.
Sedangkan, pada tumbuhan air yang dikondisikan
tanpa cahaya, oksigen yang terurai tidak terurai secara kontinu, melainkan
putus-putus namun memiliki selisih yang tinggi di setiap penurunannya. Gradient
pada garis linear grafik memiliki nilai yang mendekati nol. Artinya, banyaknya
oksigen yang terurai dapat dikatakan sedikit.
Tumbuhan
air yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah Hydrilla. Tumbuhan air dapat
di sebut juga tumbuhan akuatik atau tumbuhan hidrophytic atau hydrophytes
adalah tumbuhan yang telah disesuaikan untuk tinggal di atau pada lingkungan
perairan. Karena hidup pada atau di bawah air permukaan memerlukan banyak
adaptasi khusus, air tanaman hanya dapat tumbuh dalam air atau selamanya jenuh
tanah (Wikipedia.org). Hydrilla adalah tumbuhan spermatophyta yang
hidup di air, sehingga ia memiliki bentuk adaptasi yang berbeda dengan
spermatophyta darat. Dinding selnya tebal untuk mencegah osmosis air yang dapat
menyebabkan lisisnya sel. Sel hydrilla berbentuk segi empat beraturan yang
tersusun seperti batu bata. Memiliki kloroplas dan klorofil yang terdapat di
dalamnya. Pada daun hydrilla, dapat pula diamati proses aliran sitoplasma,
yaitu pada bagian sel-sel penyusun ibu tulang daun yang memanjang di
tengah-tengah daun. Pada hydrilla juga terdapat trikoma yang berfungsi untuk
mencegah penguapan yang berlebih (Achmad, 2010).
Air yang digunakan dalam pecobaan ini adalah air kolam dan air keran. Air kolam
memiliki banyak mengandung unsur hara yang berguna bagi pertumbuhan
tanaman. Sedangkan air keran mengandung banyak Chlorin sebagai bagian dari
proses pembersihan air sebelum digunakan.
8. Kesimpulan
Dari percobaan
ini dapat disimpulkan bahwa, cahaya memiliki pengaruh terhadap kelajuan
fotosintesis tumbuhan. Saat tumbuhan berada dalam kondisi cukup cahaya, maka
kelajuan fotosintesis cepat dan kontinu. Sedangkan, saat tumbuhan berada dalam
kondisi kekurangan cahaya maka kelajuan fotosintesis menjadi lebih lambat.
DAFTAR
PUSTAKA
Afria. 2009. Pengaruh Cahaya
terhadap Pertumbuhan Tumbuhan Kacang Hijau.
http://afriathinks.blogspot.com/2009/09/pengaruh-cahaya-terhadap-pertumbuhan.html.
Diakses pada 24 November 2012.
Natasyifa, Nayla. 2009. Kondisi Air untuk Kolam Ikan. http://hobiikan.blogspot.com/2009/10/kondisi-air-untuk-kolam-ikan.html.
Diakses pada 24 November 2012.
Wikipedia. 2012. Fotosintesis.
http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis. Diakses pada 24 November 2012.
Wikipedia. 2012. Tumbuhan Akuatik.
http://id.wikipedia.org/wiki/Tumbuhan_akuatik. Diakses pada 24 November 2012.
Isharmanto. 2010. REAKSI TERANG - GELAP FOTOSINTESIS. http://biologigonz.blogspot.com/2010/02/reaksi-terang-gelap-fotosintesis.html.
Diakses pada 24 November 2012.