MAKALAH BIOLOGI UMUM REAKSI FOTOSINTESIS

9



BAB I
PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Fotosintesis adalah peristiwa penyusunan (sintesis/anabolisme) zat organik (gula) dari zat anorganik (air dan karbon dioksida) dengan bantuan energi cahaya (foton) matahari. Dalam fotosintesis, dihasilkan glukosa (karbohidrat) dan oksigen. Hampir semua makhluk hidup bergantung pada hasil fotosintesis. Sehingga fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Organisme yang mampu menyusun senyawa organik dari senyawa anorganik dinamakan organisme autrotof.
Kelajuan fotosintesis dipengaruhi oleh beberapa faktor internal dan eksternal. Oleh sebab itu, makalah ini dibuat untuk menjelaskan dan menganalisa video yang telah diberikan yaitu tentang laju fotosintesis pada daun yang dipengaruhi oleh beberapa faktor misalnya intensitas cahaya, klorofil dan unsur karbon.

RUMUSAN

Apa saja faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis pada daun?
Apa inti sari dari hasil analisa video tentang laju fotosintesis pada cakram daun?

TUJUAN

Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis pada daun
Menganalisis inti sari dari video tentang laju fotosintesis pada cakram daun.





BAB II
PEMBAHASAN

DASAR TEORI
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. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi.
Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. 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. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.

Reaksi fotosintesis
Syarat-syarat agar berlangsung proses fotosintesis, yaitu sebagai berikut:
Karbon dioksida (CO2), diambil oleh tumbuhan dari udara bebas melalui stomata (mulut daun).
Air, diambil dari dalam tanah oleh akar dan diangkut ke daun melalui pembuluh kayu (xilem).
Cahaya matahari.
Klorofil (zat hijau daun), sebagai penerima energi dari cahaya matahari untuk melangsungkan proses fotosintesis.
Hasil dari fotosintesis berupa glukosa akan diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan melalui pembuluh tapis (floem) yang disimpan sebagai cadangan makanan, baik disimpan di akar, batang, daun, maupun disimpan dalam bentuk buah. Serta hasil fotosintesis berupa oksigen akan dilepaskan ke lingkungan, dan digunakan oleh hewan dan manusia dalam proses respirasi.
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.
REAKSI
PROSES
KOMPONEN
PRODUK
Reaksi terang
Energi tinggi digunakan untuk memecah air, reduksi NADP dan sintesis ATP
Cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan klorofil p700 dan P680

Reaksi energi cahaya
Elektron dari molekul akseptor pada klorofil dikeluarkan dan diterima oleh aseptor elektron.
Protein, klorofil dan cahaya
Elektron
Transfer Elektron
Setiap elektron diangkut melalui rantai panjang oleh molekul akseptor\ elektron didalam membran tilakoid, reduksi NADP+ , pemecahan air. Beberapa H+ diakumulasikan dalam kompartemen tilakoid.
Elektorn, H2O dan NADP+
NADPH+O2+H++e-

Setiap H+ dipompa menyebrangi membran tilakoid, sementara itu proton tilakoid diangkut melawan gradien konsentrasi ke dalam tilakoid. Energi yang dilepaskan digunakan untuk sintesis ATP
Membran H+ gradien ADP dan P
ATP
Reaksi gelap berenergi
CO2 direduksi emnjadi senyawa karbon kompleks berebergi lebih tinggi
RUBP, CO2, ATP, NADPH
Senyum karbon bernenergi tinggi ADP+


Reaksi terang
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.
Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400 – 450 nanometer) dan merah (650 – 700 nanometer) dibandingkan hijau (500 – 600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.
Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.
Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen.
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.

Reaksi gelap

ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya). (Hardianto, 30: 2004)
Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis mencapai kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya faktor-faktor pembatas tersebut sangat mempengaruhi laju fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum fotosintesis. Selain itu, faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi mempengaruhi fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak langsung ikut mempengaruhi laju fotosintesis.

Faktor yang Mempengaruhi Laju Fotosintesis
Fotosintesis merupakan proses penyusunan senyawa organik dari bahan-bahan anorganik yang terjadi di klorofil daun dengan menggunakan energi utama dari cahaya matahari. Fotosintesis tidak berlangsung konstan. Untuk setiap jenis tanaman, laju fotosintesis tidaklah sama. Bahkan untuk tanaman yang sama, laju fotosintesis dapat berbeda ketika berada di dalam lingkungan yang berbeda. Secara umum, terdapat dua faktor utama yang menyebabkan perbedaan laju fotosintesis. Yang pertama dari faktor tanaman dan dari faktor lingkungan. Faktor tanaman meliputi genetis tanaman, umur daun dan klorofil, serta tahanan stomata daun. Faktor lingkungan yang utama adalah cahaya matahari, karbondioksida, dan air. 
Faktor genetis tanaman 
Secara genetis, tananaman C-4 memiliki laju fotosintesis yang lebih tinggi daripada tanaman C-3 dan CAM. Perbedaan ini dikarenakan perbedaan jalur fiksasi karbon yang dilakukan oleh spesies tanaman C-3, tanaman C-4 dan tanaman CAM. Tanaman C-4 umumnya memiliki laju pertukaran CO2 yang tinggi sehingga laju fotosintesisnya akan berlangsung lebih cepat. 
Umur daun dan kandungan klorofil 
Fotosinteis pada tanaman cenderung meningkat selama masa pembentukan daun tanaman. Pada saat tanaman mengalami pertumbuhan daun, maka klorofil pada daun juga berangsur-angsur meningkat. Peningkatan jumlah klorofil akan meningkatkan kemampuan tanaman dalam menangkap cahaya matahari dan ini akan semakin mempercepat laju fotosintesis. Daun yang sudah tua pada umumnya memiliki klorofil yang jauh lebih sedikit sehingga kemampuan dalam menagkap cahaya dan melakukan fotosintesis juga berkurang. 
Tahanan stomata 
Tahanan stomata merupakan hambatan yang menyebabkan stomata tidak bisa menyerap karbondioksida dari udara secara maksimal. Tidak terserapnya karbondioksida mengurangi kemampuan tanaman dalam melakukan fotosintesis. 
Cahaya matahari
Pengaruh cahaya matahari dapat dikelompokkan menjadi tiga, intensitas cahaya, kualtas cahaya, dan panjang penyinaran cahaya. Untuk tanaman C-4, semakin tinggi intensitas cahaya, maka fotosintesis akan semakin tinggi. Hal ini karena tanaman C-4 jenuh pada cahaya yang lebih tingi (hampir mencapai 100%). Kualitas cahaya adalah panjang gelombang / warna cahaya yang diterima oleh klorofil daun.
Pada dasarnya klorofil menyerap cahaya optimal pada cahaya dengan warna merah dan biru. Ketika cahaya yang diterima klorofil berwarna merah atau biru, maka ftosintesis akan semakin cepat. Panajng penyiaran tidak berpengaruh terhadap laju fotosintesis untuk setiap menit atau jam. Akan tetapi panjang penyinaran berpengaruh terhadap jumlah fotosintat yang dihasilkan dalam satu hari. 
Karbondioksida (CO2)
Pada saat cahaya terik di mana tanaman menerima cahaya sebanyak yang dibutuhkan, peningakatan karbondioksida hingga 1500 ppm akan meningkatkan laju fotosintesis. Hal ini karena karbondioksida merupakan salah satu unsur utama yang digunakan sebagai bahan fotosintesis.

 
Air
Air berpengaruh terhadap turgor tanaman. Semakin banyak kandungan air, turgor tanaman akan semakin baik yang juga diikuti oleh peningkatan pembukaan stomata. Pembukaan stomata meningkatkan difusi CO2 yang juga akan meningkatkan kecepatan fotosintesis. Air juga merupakan bahan fotosintesis yang utama, dengan keberadaan air, tentunya juga meningkatkan kecepatan fotosintesis.
Suhu
umumnya semakin tinggi suhunya, laju fotosintesis akan meningkat, demikian juga sebaliknya. Namun bila suhu terlalu tinggi, fotosintesis akan berhenti karena enzimenzim yang berperan dalam fotosintesis rusak. Oleh karena itu tumbuhan menghendaki suhu optimum (tidak terlalu rendah atau terlalu tinggi) agar fotosintesis berjalan secara efisien.














PERCOBAAN
Percobaan yang ditayangkan dalam video adalah percobaan untuk menguji pengaruh lingkungan terhadap laju fotosintesis. Pengaruh tersebut yaitu cahaya atau sumber karbon.
Laju fotosintesis adalah kecepatan di mana fotosintesis terjadi dari waktu ke waktu. Untuk mengukur laju fotosintesis, kita gunakan oksigen sebagai acuan kelajuan, oksigen yang dihasilkan akan menyebabkan disk jaringan daun mengambang.
Bahan yang digunakan :
Natrium bikarbonat (Baking soda)
Liquid jarum suntik Soap Plastic (10 cc atau lebih besar) tanpa jarum.
Daun bayam
Pembolong daun
kertas
Gelas ukur
Sumber cahaya (lampu)
langkah kerja:
Pertama ambil selembar daun bayam yang telah direndam dalam air, pilihlah warna hijau yang gelap (tua). Karena daun yang lebih berwarna tua menunjukkan banyakknya klorofil yang tersedia.
Kemudian bolongi daun dengan alat pembolong, dan letakkan bulatan-bulatan daun hasil pembolongan tersebut di atas kertas yang telah disediakan.
Masukkan bulatan-bulatan kecil (berupa disk) daun pada Liquid jarum suntik Soap Plastic (10 cc atau lebih besar). Disk diletakkan didasar suntikan. Masukan plunger, dorong dengan hati-hati.
Sebelumnya, buatlah larutan baking soda pada gelas ukur yang telah di sediakan.
Setelah larutan baking soda tersedia, maka tarik plunger jarum suntik agar larutan baking soda dapat masuk mengisi ruang jarum suntik.
Kemudian tutup lubang ujung jarum dengan jari, dan lakukan tarikan dan dorongan perlahan-lahan pada plunger sampai menciptakan ruang hampa. Putar-putar larutan dalam suntikan, ini membantu untuk memastikan semua disk daun berada dalam larutan.
Terus lakukan tarikan pada plunger selama 10 detik. Kemudian perlahan-lahan lepaskan kembali, ulangi langkah ini untuk membuat semua disk tenggelam ke dasar larutan.
Ketika semua disk berada di bawah jarum suntik, dorong plunger agar semua larutan bikarbonat (baking soda) keluar.
Kemudian isi kembali jarum suntik dengan larutan baking soda baru yang tersedia.
Letakkan jarum suntik di atas lampu (sumber cahaya).
Amati proses yang terjadi.

ANALISIS

Dari hasil analisis video ini, dapat di ketahui bahwa tingkat kelajuan fotosintesis pada cakram daun (tilakoid) dipengaruhi oleh beberapa faktor, ada faktor internal dan faktor eksternal. Khusus pada percobaan ini, faktor yang ditekankan adalah intensitas cahaya, kandungan klorofil, dan unsur karbon.
Dalam percobaannya, Natrium bikarbonat (baking soda) di sini bertindak sebagai sumber karbon untuk fotosintesis, karena dalam reaksinya akan menghasilkan gas karbon dioksida. Solusi infiltrasi yang terjadi meliputi sejumlah kecil Natrium bikarbonat yaitu berupa Ion bikarbonat. Cahaya yang diberikanpun hanya berupa cahaya lampu yang intensitasnya dapat diubah-ubah. Daun yang berwarna lebih tua pun akan mempercepat laju fotosintesis karena banyak mengandung klorofil.
Sebelumya, disks daun yang mengapung dalam larutan baking soda menunjukkan keadaan normal. Ketika dilakukannya tarikan dan dorongan pada plunger secara perlahan-lahan, dengan ujung jarum di tutup oleh jari, maka kepadatan seluruh disk daun meningkat dan mengakibatkan disk tenggelam. Hal ini menunjukkan bahwa unsur-unsur karbon telah menyusup ke ruang udara disks daun untuk proses fotosintesis.
Terjadinya fotosintesis ini dapat dibuktikan dengan melayang dan mengapungnya kembali disks daun yang berada dalam larutan baking soda dan diletakkan di atas lampu yang bercahaya. Sebagai hasil fotosintesis, oksigen dilepaskan ke bagian dalam daun yang mengubah daya apung disk meningkat. Karena respirasi selular berlangsung pada saat yang sama dengan dihasilkannya oksigen, maka tingkat kelajuan atau tingkat hasil fotosintesis diukur dari cepat atau tidaknya disks daun melayang.
BAB III
PENUTUP

KESIMPULAN
Fotosintesis adalah peristiwa penyusunan (sintesis/anabolisme) zat organik (gula) dari zat anorganik (air dan karbon dioksida) dengan bantuan energi cahaya (foton) matahari.
Reaksi fotosintesis

Syarat-syarat agar berlangsung proses fotosintesis yaitu sebagai berikut:
Karbon dioksida (CO2), diambil oleh tumbuhan dari udara bebas melalui stomata (mulut daun).
Air, diambil dari dalam tanah oleh akar dan diangkut ke daun melalui pembuluh kayu (xilem).
Cahaya matahari.
Klorofil (zat hijau daun), sebagai penerima energi dari cahaya matahari untuk melangsungkan proses fotosintesis.
Hasil dari fotosintesis berupa glukosa akan diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan melalui pembuluh tapis (floem) yang disimpan sebagai cadangan makanan, baik disimpan di akar, batang, daun, maupun disimpan dalam bentuk buah. Serta hasil fotosintesis berupa oksigen akan dilepaskan ke lingkungan, dan digunakan oleh hewan dan manusia dalam proses respirasi.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
Fotosintesis dipengaruhi oleh faktor internal maupun faktor eksternal. Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis adalah sebagai berikut:
Konsentrasi karbon dioksida (CO2) dan unsur karbon.
Klorofil
Cahaya
Air
Suhu
Peristiwa fotosintesis merupakan suatu karunia dan bukti kekuasaan Tuhan Yang Maha Kuasa. Betapa tidak, karbon dioksida yang ada di udara dapat diikat sehingga menjadi bahan makanan. Selain itu, oksigen yang dihasilkan dari pemecahan air merupakan sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup.

Tanpa fotosintesis sesungguhnya tidak akan ada kehidupan sebab tidak ada makanan dan juga tidak ada oksigen. Kamu tentu mengetahui bahwa makanan tersebut diperlukan oleh makhluk hidup untuk tumbuh dan berkembang. Oksigen juga diperlukan dalam proses respirasi (pernapasan) untuk memperoleh energi, sehingga makhluk hidup dapat beraktivitas dalam kehidupan sehari-hari.


DAFTAR PUSTAKA
Campbell dan Reece. 2002 Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Darmawan dan Baharsjah. 1983. Pengantar Fisiologi Tumbuhan . Jakarta : PT Gramedia.
http://www.elbiology.com/labtools/Leafdisk.html diakses 10 November 2013 pukul: 20:05
http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis diakses 10 November 2013 pukul 20:07
http://emp.byui.edu/wellerg/Photosynthesis%20Lab/Instructions/Photosynthesis%20Lab%20Instructions%2003.html diakses 10 November 2013 pukul: 20:08
http://www.anakagronomy.com/2013/02/faktor-yang-mempengaruhi-laju.html diakses 10 November 2013 pukul 20:10
http://asamcoklat.wordpress.com/ipa-2/faktor-penentu-laju-fotosintesis diakses 10 November 2013 pukul 20:11




LAMPIRAN GAMBAR