FOTOSINTESIS

Laporan Praktikum Fisiologi Tumbuhan

FOTOSINTESIS

Muhammad Ali Subhan, Ratna Lestyana Dewi

Program Studi Biologi

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Juni 2016

Abstrak

Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengubahan zat-zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan cahaya. 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. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk membuktikan pentingnya karbondioksida dalam fotosintesis dan membuktikan pentingnya klorofil dan cahaya dalam fotosintesis melalui uji pati pada daun. pada praktikum ini adalah tumbuhan dengan daun kombinasi warna selain hijau, alkohol 70%, larutan lugol (IKI), kertas saring, pensil warna, kertas dan pensil, tumbuhan air  Hydrilla verticillata, indikator bromthymol blue, larutan NaOH, tumbuhan kacang hijau (Phaseolus radiatus) dalam pot, dan kertas karbon.  Karbon dioksida, klorofil dan cahaya merupakan komponen penting bagi proses fotosintesis. Karbon dioksida bersama cahaya membentuk gula atau amilum dikloroplas.

Kata kunci : cahaya, CO­², fotosintesis, klorofil.

Pendahuluan

Suatu ciri hidup yang hanya dimiliki khusus oleh tumbuhan hijau adalah kemampuan dalam menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan. Tumbuhan tingkat tinggi pada umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu makhluk hidup yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang dibutuhkannya. Senyawa organik yang baku adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan hijau dari proses fotosintesis. Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengubahan zat-zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan cahaya (Lakitan, 1996).

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. Kalau fotosintesis adalah suatu proses penyusunan (anabolisme atau asimilasi) di mana energi diperoleh dari sumber cahaya dan disimpan sebagai zat kimia, maka proses respirasi adalah suatu proses pembongkaran (katabolisme atau disimilasi) dimana energi yang tersimpan dibongkar kembali untuk menyelenggarakan proses–proses kehidupan. Fotosintesis sendiri berlangsung dengan dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti intensitas cahaya (laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya), konsentrasi karbon dioksida (semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis), suhu (enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim), kadar air (kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis), kadar fotosintat (hasil fotosintesis) (jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang), dan tahap pertumbuhan (Lakitan, 1996).

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  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 (Dwidjoseputro, 1996).

Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang (Campbell, 2002).

Fotosintesis dipengaruhi oleh faktor internal maupun faktor eksternal. Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis adalah sebagai berikut:

·        a.  Konsentrasi karbon dioksida (CO2) di udara. Semakin tinggi konsentrasi CO2 di udara, maka laju fotosintesis semakin meningkat.

·         b. Klorofil, semakin banyak jumlah klorofil dalam daun maka proses fotosintesis berlangsung semakin cepat. Pembentukan klorofil memerlukan cahaya matahari. Kecambah yang ditumbuhkan di tempat gelap tidak dapat membuat klorofil dengan sempurna. Kecambah ini dikatakan mengalami etiolasi, yaitu tumbuh sangat cepat (lebih tinggi/panjang dari seharusnya) dan batang dan daunnya tampak bewarna pucat karena tidak mengandung klorofil. Umur daun juga mempengaruhi laju fotosintesis. Semakin tua daun, kemampuan berfotosintesis semakin berkurang karena adanya perombakan klorofil dan berkurangnya fungsi kloroplas.

c. Cahaya, intensitas cahaya yang cukup diperlukan agar fotosintesis berlangsung dengan efisien.

d. Air, ketersediaan air mempengaruhi laju fotosintesis karena air merupakan bahan baku dalam proses ini.

e. Suhu, umumnya semakin tinggi suhunya, laju fotosintesis akan meningkat, demikian juga sebaliknya. Namun bila suhu terlalu tinggi, fotosintesis akan berhenti karena enzim enzim yang berperan dalam fotosintesis rusak. Oleh karena itu tumbuhan menghendaki suhu optimum (tidak terlalu rendah atau terlalu tinggi) agar fotosintesis berjalan secara efisien (Gardner, 1990).

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk membuktikan pentingnya karbondioksida dalam fotosintesis dan membuktikan pentingnya klorofil dan cahaya dalam fotosintesis melalui uji pati pada daun.

Metodologi

Praktikum ini dilaksanakan pada 19 Mei 2016 di laboratorium Fisiologi, Pusat Laboratorium Terpadu (PLT) Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah    tabung reaksi, pipet tetes, sedotan, hotplate, beaker glass, pinset, cawan petri, botol pencuci, klip kertas, dan gunting kertas.

Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah tumbuhan dengan daun kombinasi warna selain hijau, alkohol 70%, larutan lugol (IKI), kertas saring, pensil warna, kertas dan pensil, tumbuhan air  Hydrilla verticillata, indikator bromthymol blue, larutan NaOH, tumbuhan kacang hijau (Phaseolus radiatus) dalam pot, dan kertas karbon.

a.       Perlunya Karbondioksida dalam Fotosintesis

Pertama dipanaskan air 100 ml dalam gelas beaker untuk membuang udara yang terlarut di dalamnya, kemudian dibiarkan dingin pada temperatur ruang sambil ditutup. Lalu diisi 3 buah tabung reaksi yang telah diberi label 1,2, dan 3 dengan air tadi sebanyak setengah volume tabung. Kemudian diberi beberapa tetes phenol red pada setiap tabung. Phenol red adalah indikator keberadaan karbondioksida. Lalu ditiupkan napas pendek-pendek dengan menggunakan sedotan, ke dalam larutan tabung 1 dan 2 sampai larutan berubah menjadi warna kuning. Tabung 3 digunakan sebagai kontrol tanpa karbondioksida di dalamnya. Lalu diletakkan setangkai tumbuhan percobaan pada tabung 1. Lalu diletakkan ketiga tabung pada cahaya sangat terang selama setengah jam, dan diamati warna larutan pada ketiga tabung.

b.       Perlunya Klorofil dalam Fotosintesis

Sebelum praktikum dimulai, tumbuhan percobaan harus diletakkan selama beberapa jam pada sinar matahari atau cahaya terang lampu. Lalu dipetik sehelai daun, diletakkan di atas secarik kertas, dibuat kopi daun erupa sketsa, dengan cara menelusuri garis tepi daun dengan pensil, ditandai dan diwarnai pula daerah yang berwarna hijau dan daerah yang tidak berwarna hijau. Lalu dididihkan air dalam gelas beaker di atas hot plate. Lalu dicelupkan daun tadi ke dalam air mendidih selama 2 menit untuk mematikan jaringan-jaringannya dan membuang pigmen lain selain hijau. Kemudian dipanaskan 10 ml alkohol 70% dalam gelas beaker kecil dengan memasukkannya ke dalam gelas beaker besar berisi air mendidih. Lalu dicelupkan daun tadi ke dalam alkohol panas selama 10 menit, lalu dibuang alkohol yang tadi telah berwarna kehijauan. Kemudian diulangi pencelupan dengan menggunakan 10 ml alkohol panas yang baru sehingga warna hijau lebih luntur lagi. Kemudian diangkat daun dengan menggunakan pinset dan dipindahkan ke dalam cawan petri berisi air hangat lalu dicuci daun dengan air hangat itu, lalu dibuang air cuciannya. Kemudian diberi tetesan larutan lugol pada daun dalam cawan petri, hingga semua bagian daun tertutupi larutan lugol, dan dibiarkan selama 2 menit atau sampai muncul warna coklat kebiruan. Kemudian diangkat daun dengan menggunakan pinset dan dipindahkan ke dalam cawan petri kosong. Daun kemudian dicuci dengan air mengalir dari botol pencuci, lalu ditiriskan daun di atas kertas saring untuk menyerap sisa air, dan kemudian dibandingkan pembentukan warna coklat kebiruan pada daun percobaan dengan sketsa daun yang diwarnai tadi.

c.       Perlunya Cahaya dalam Fotosintesis

Pertama-tama dibuat beberapa guntingan kertas hitam sesuai dengan ukuran umum daun tumbuhan percobaan. Lalu ditutup separuh jumlah daun yang ada pada tumbuhan dalam pot dengan guntingan kertas hitam dan diberi klip kertas hitam tetap menutupi daun. Lalu dibiarkan separuh jumlah daun yang lain tidak ditutupi kertas lain.  Lalu diletakkan tumbuhan di dalam ruang gelap selama 3 hari. Kemudian dipindahkan tumbuhan ke luar ruangan dengan cahaya matahari dan dibiarkan selama 12 jam. Lalu separuh jumlah daun tetap ditutupi kertas hitam. Kemudian daun dipetik dengan kertas hitam, lalu dibuang kertas hitam penutupnya, dan dilakukan prosedur uji pati seperti pada percobaan 1.

Hasil dan Pembahasan

Berdasarkan pada hasil pengamatan maka diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 1. Hasil Percobaan Perlunya CO₂ dalam Fotosintesis

NO	Kondisi	Tabung I	Tabung II	Tabung III
1	Sebelum Perlakuan (BTB + NaOH)	Larutan Berwarna Biru	Larutan Berwarna Biru	Larutan Berwarna Biru
2	Sesudah Perlakuan + diletakkan di bawah sinar matahari	Tidak Berwarna	Berwarna Kuning	Berwarna Biru

Berdasarkan hasil pengamatan, pada percobaan pertama pada tabung pertama setelah perlakuan tidak memiliki warna (bening). Tabung kedua berubah warna menjadi kuning, sedangkan tabung ketiga berguna sebagai kontrol larutan tetap berwarna biru. Tabung pertama berwarna bening dikarenakan karbon dioksida telah diserap oleh tanaman untuk berfotosintesis, sedangkan pada tabung kedua warna air tetap berwarna kuning menandakan masih adanya karbon dioksida yang terlarut didalam air.

Tumbuh-tumbuhan mengurangi kadar karbon dioksida di atomosfer dengan melakukan fotosintesis, disebut juga sebagai asimilasi karbon, yang menggunakan energi cahaya untuk memproduksi materi organik dengan mengkombinasi karbon dioksida dengan air. Oksigen bebas dilepaskan sebagai gas dari penguraian molekul air, sedangkan hidrogen dipisahkan menjadi proton dan elektron, dan digunakan untuk menghasilkan energi kimia via fotofosforilasi Energi ini diperlukan untuk fiksasi karbon dioksida pada siklus Kalvin untuk membentuk gula. Gula ini kemudian digunakan untuk pertumbuhan tumbuhan melalui repirasi. Tumbuh-tumbuhan juga mengeluarkan CO₂ selama pernapasan, sehingga tumbuhan yang berada pada tahap pertumbuhan sajalah yang merupakan penyerap bersih CO₂. Sebagai contoh, hutan tumbuh akan menyerap berton-ton CO₂ setiap tahunnya, namun hutan matang akan menghasilkan CO₂ dari pernapasan dan dekomposisi sel-sel mati sebanyak yang dia gunakan untuk biosintesis tumbuhan (Salisbury, 2002).

Tabel 2. Hasil Uji Perlunya Klorofil dalam Fotosintesis

Objek	Hasil
Daun Miana sp.	-          Terjadi perubahan warna daun yang semula merah menjadi hijau muda, dan yang pada awalnya berwarna hijau menjadi putih -          Timbul warna titik-titik coklat pada tepi daun setelah pemberian lugol

Percobaan kedua setelah diamati didapat adanya perubahan pada daun yang semula berwarna merah menjadi hijau muda, kemudian pada bagian yang berwarna hijau berubah menjadi berwarna putih agak bening, lalu pada setelah pemberian lugol, timbul warna titik-titik berwarna coklat ditepi. Terjadinya bintik-bintik berwarna coklat menandakan sedikitnya amilum pada daun sebagai hasil dari fotositesis dikarenakan tidak adanya klorofil pada daun, lugol merupakan indikator adanya amilum. Fungsi klorofil dalam tanaman adalah untuk menyerap cahaya dan mentransfernya melalui tanaman selama fotosintesis. Klorofil dalam tanaman ditemukan di tilakoid di kloroplas

Klorofil menggunakan sinar matahari untuk membuat gula. Ini adalah substansi utama dalam kloroplas, yang merupakan pusat produksi pangan dari sel tanaman. Sinar matahari menyinari kloroplas pada tanaman diserap oleh klorofil dan kemudian digabungkan dengan karbon dioksida dan air untuk membuat glukosa, atau gula. Proses ini juga menciptakan oksigen, yang digunakan hewan dalam respirasi mereka. Mitokondria kemudian menggunakan gula yang diproduksi oleh klorofil untuk mengubahnya menjadi energi yang dapat digunakan oleh tanaman. Stroma mengatur asupan karbon dioksida dari tanaman, yang sangat penting untuk seluruh proses (Salisbury, 2002).

.

Tabel 3. Hasil Percobaan Perlunya Cahaya dalam Fotosintesis

No	Perlakuan	Perubahan
		Morfologi	Setelah Penambahan Lugol
1	Ditutup Kertas Karbon	Daun berwarna hijau pucat	Berwarna coklat pekat kehitaman
2	Tidak Ditutup Kertas Karbon	Daun berwarna lebih hijau	Berwarna coklat kebiruan

           

Percobaan ketiga didapatkan hasil yaitu pada perlakuan pertama daun yang ditutupi dengan kertas karbon memiliki morfologi dengan warna yang hijau pucat, kemudian pada saat diberi lugol daun berwarna coklat pekat kehitaman. Perlakuan kedua daun tidak titutupi dengan kertas karbon, dengan morfologi daun yang berwarna lebih hijau, kemudian pada saat pemberian lugol daun menjadi berwarna coklat kebiruan. Daun yang berwarna pucat dikarenakan klorofil tidak terkena cahaya sehingga pigmen menjadi sedikit. Cahaya memilik fungsi sebagai sumber energi bagi tumbuhan untuk melakukan fotosintesis serta sebagai pemecah molekul – molekul air. Sehingga tanpa adanya cahaya fotosintesis tidak bisa terjadi.

Daun yang tidak bisa menangkap cahaya maka tidak bisa melakukan fotosintesis sehingga kandungan amilum yang ada hanya sedikit dibandingkan dengan daun yang melakukan fotosintesis secara normal. Pigmen pada daun ada 4 yaitu klorofil, anthosianin, karoten dan xantophyl. Klorofil sendiri terbagi menjadi dua yaitu klorofil a dan klorofil b. setiap pigmen memberikan warna yang berbeda pada tumbuhan.

Pigmen dalam proses fotosintesis berguna sebagai penangkap cahaya dan mengubahnya dalam bentuk energi kimia yang dapat digunakan dalm fotosinteis. Perbedaan pigmen pada daun memberikan pengaruh yang berbada bagi tumbuhan. Daun dengan klorofil yang banyak maka bisa menangkap cahaya yang banyak sehingga fotosintesis berlangsung cepat. Pada daun yang tidak melakukan fotosintesis, kandungan amilumnya lebih sedikit daripada daun yang melakukan fotosintesis.

Kesimpulan

Karbon dioksida, klorofil dan cahaya merupakan komponen penting bagi proses fotosintesis. Karbon dioksida bersama cahaya membentuk gula atau amilum dikloroplas. Pada intensitas cahaya matahari yang optimum, fotosintesis akan berjalan dengan efektif. Fotosintesis tidak akan terjadi apabila tidak terdapat cahaya. Kemudian Semakin banyak karbon dioksida makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis. Pada larutan NaHCO3 ketika berikatan dengan air akan terurai menjadi NaOH, CO2 dan air. Maka fungsi larutan NaHCO3 untuk memperbanyak kadar CO2 dan sebagai sebagai katalis dalam reaksi fotosintesis.

Daftar Pustaka

Campbell,Neil A., Jane B. Raece and Lawrence G. Mitchell. 2002. Biologi Jilid 2 Edisi Ke Delapan. Erlangga: Jakarta.

Gardner, F. P., Pearce, R. B., dan Mitchell, R. L. 1990. Fisiologi Tanaman Budidaya (Penerjemah: Herawati Susilo). UI Press. Jakarta.

Lakitan, B. 1996. Fisiologi Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman. PT RajaGrafindo Persada, Jakarta.

Malcome. B. W. 1990. Fisiologi Tanaman. Bumi Aksara. Bandung.

Salisbury, Frank B dan Ross, Cleon W. 2002. Fisiologi Tumbuhan Jilid 3. Penerbit ITB: Bandung.

Lampiran

Pertanyaan

1)      Dalam bentuk senyawa apakah karbon yang dibentuk oleh tumbuhan?

2)      Apakah yang terjadi jika tumbuhan percobaan dibiarkan dalam ruang gelap selama beberapa minggu pada temperatur ruang?

3)      Apakah di dasar laut yang dalam terdapat tumbuhan hijau? Jelaskan!

4)      Jelaskan hikmah Allah menciptakan senyawa pati (amilum) yang disimpan di dalam daun, bukan dalam bentuk gula!

Jawaban

1)      Dalam bentuk karbondioksida

2)      Tumbuhan akan mengalami perubahan warna pada daunnya yaitu menjadi kekuningan dan tidak segar, Hal ini disebabkan karena tumbuhan tidak mendapatkan cahaya sehingga proses fotosintesinya terganggu.

3)      Pada dasar laut yang dalam sangat tidak mungkin terdapat tumbuhan hijau, hal ini dikarenakan tidak adanya cahaya yang masuk pada kedalaman tertentu didasar laut. Selain itu salinitas serta unsur hara dan juga kadar oksigen juga mempengaruhi tumbuhan untuk tumbuh

4)      Senyawa pati yang tidak larut dalam air merupakan anugrah tersendiri dari Allah karena pati akan tetap tersimpan dalam daun meskipun sudah dicuci ataupun direbus, sehingga manusia dapat memanfaatkannya.