Lapres Fotosintesis - Upn Veteran Jatim - Teknologi Pangan 2020 [PDF]

Citation preview

PRAKTIKUM BIOLOGI LAPORAN RESMI FOTOSINTESIS



Nur Azzatul Amaliyah 20033010047



PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JATIM SURABAYA



BAB I PENDAHULUAN



A.



Latar Belakang Fotosintesis merupakan suatu proses, dimana karbondioksida dan air di bawah pengaruh cahaya diubah ke dalam persenyawaan organik yang berisi karbon dan hanya akan menghasilkan energi. Fotosintesis merupakan suatu rentetan proses yang terintegrasi dan kompleks, yang dapat dinyatakan dalam bentuk singkat dengan reaksi kimia sebagai berikut:



energi cahaya dengan 12 H2O + 6 CO2 + kehadiran klorofil



C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2



Di dalam tumbuh-tumbuhan tingkat tinggi maka proses fotosintesis dapat berlangsung pada prinsipnya bila terdapat gas asam arang (CO2), air (H2O) klorofil dan sinar matahari. Gas asam arang (CO2) ini diambil tanaman dari udara melalui celah yang terdapat pada daun yang disebut stomata. Pada umumnya stomata terdapat pada epidermis bawah dari daun, tetapi kadang-kadang pada epidermis atas juga terdapat meskipun jumlahnya sedikit.



B.



Tujuan Mempelajari hubungan antar stomata dan fotosintesis pada daun.



C. Manfaat Mengetahui hubungan antar stomata dan fotosintesis pada daun.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



Fotosintesis adalah suatu proses yang berlangsung pada tumbuhan hijau untuk mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia dalam bentuk senyawa karbon organik yang berasal dari molekul karbon dioksida dan air (Advinda, 2018). Fotosintesis berlangsung didalam kloroplas, suatu organel yang terletak dalam sel mesofil daun. Kloroplas berukuran kecil, sebanyak 200 tiap sel (Shiddieq, Putu, & Tohari, 2018). Bagian dalam kloroplas mengandung DNA, RNAs, ribosom, stroma (tempat terjadinya reaksi gelap), dan granum. Granum terdiri atas membran tilakoid (tempat terjadinya reaksi terang) dan ruang tilakoid (ruang diantara membran tilakoid) (Sumbono, 2019). Didalam kloroplas juga terdapat molekul khusus yang disebut pigmen. Pigmen tersebut meliputi klorofil a dan b berwarna hijau dan karotenoid kuning-oranye. Pigmen tersebut menyerap sinar terlihat dalam kisaran 400-700 nm. Klorofil paling efektif menyerap sinar pada panjang gelombang biru dan merah dan paling sedikit pada panjang gelombang hijau. Bagian hijau spektrum sinar yang mengenai tanaman dipantulkan. Oleh karena itu, manusia melihat tanaman berwarna hijau. Klorofil mengubah foton energi sinar ke dalam energi kimiawi (Shiddieq, Putu, & Tohari, 2018). Fotosintesis menghasilkan zat makanan berupa amilum dan oksigen dari bahan utama berupa air dan karbondikosida. Air dan mineral diserap oleh tumbuhan melalui ujung-ujung akar dan disalurkan ke daun melalui pembuluh kayu atau xylem. Karbondioksida merupakan sumber unsur karbon atau C yang diserap dari udara bebas melalui stomata dan lentisel (Wardhani, 2019). Stomata adalah bukaan sangat kecil (biasanya lebih pendek dari 40 mikrometer) dalam jaringan epidermis tanaman yang mengatur pertukaran uap air, karbon dioksida, dan oksigen. Daun tanaman dapat memiliki sebanyak 50.000 stomata tiap centimeter persegi. Stomata juga terdapat pada batang tanaman. Stomata terdiri atas pori yang dikelilingi oleh sepasang sel penjaga yang mengatur pembukaan dan penutupan pori melalui perubahan bentuk disebabkan oleh suatu kenaikan tekanan air (turjiditas). Sel penjaga dalam kondisi gembung sempurna sebagian melengkung dan membuka pori. Ketika kondisi sel penjaga kembali seperti semula (datar), pori menutup. Kandungan air sel penjaga dikendalikan oleh kandungan kalium. Akumulasi kalium dalam sel penjaga menyebabkan akumulasi air dan membuka pori. Stomata kebanyakan tanaman menutup selama defisit air untuk mencegah kehilangan air dan pada malam hari ketika fotosintesis tidak berlangsung (Shiddieq, Putu, & Tohari, 2018).



Fotosintesis terdiri dari dua tahap yaitu : 1. Reaksi terang Reaksi terang terjadi di grana (membran tilakoid). Reaksi ini membutuhkan cahaya matahari sebagai sumber energi dan melibatkan dua fotosistem, yakni fotosistem I (p700) dan fotosistem II (p680). Jalur reaksinya dibedakan menjadi dua jenis. a. Jalur elektron siklik Fotofosforilasi siklik menghasilkan ATP, tahapannya antara lain : 1) Energi cahaya matahari (foton) diserap oleh pigmen antenna dan dialirkan ke p700 pada fotsistem I. 2) Elektron di p700 tereksitasi dan diteruskan ke akseptor elektron. 3) Elektron kembali ke p700. b. Jalur elektron nonsiklik Fotofosforilasi nonsiklik menghasilkan NADPH2 yang kemudian bersama ATP dari jalur siklik akan digunakan pada reaksi gelap (siklus Calvin – Benson). Tahapannya antara lain : 1) Energi cahaya matahari (foton) diserap fotosistem II. Energi dibawa ke pusat reaksi p680. 2) Elektron pada fotosistem tereksitasi kemudian digantikan oleh elektron dari hidrolisis air (fotolisis) menghasilkan elektron dan oksigen. 3) Elektron memasuki sistem transfer elektron. 4) Elektron diteruskan ke p700 fotosistem I. 5) Elektron ditranspor ke akseptor elektron kemudian digunakan untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH. 2. Rekasi gelap Rekasi gelap adalah reaksi kedua dari fotosintesis. Disebut reaksi gelap karena tidak memerlukan cahaya. Reaksi gelap berlangsung di stroma, kloroplas. Tahap pada reaksi gelap, yaitu : a. Fase fiksasi, penambatan (fiksasi) CO2 oleh RuBp (Ribula Bifosfat) menjadi 3fosfogliserat (3 PGA). b. Fase reduksi, PGA direduksi menjadi 1, 3-bifosfogliseraldehid (PGAL atau G3P). Fase reduksi memerlukan ATP dan ion H+ dari NADPH2. c. Fase regenerasi, RuBp dibentuk kembali dari PGAL atau G3P. Proses pun berulang lagi dari fiksasi.



Setiap 3 molekul CO2 yyang memasuki siklus Calvin-Benon akan menghasilkan 6 molekul PGAL atau G3P. Setiap 1 molekul G3P akan keluar dari siklus dan digunakan sebagai bahan baku membentuk glukosa, sedangkan 5 molekul G3P akan mengikuti siklus menuju fase regenerasi (Rossalia & dkk, 2018). Laju fotosintesis dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu : 1. Faktor dalam a. Kadar klorofil Semakin banyak jumlah klorofil dalam daun maka proses fotosintesis berlangsung semakin cepat. Umur daun juga mempengaruhi fotosintesis. Semakin tua daun, kemampuan berfotosintesis semakin berkurang karena adanya perombakan klorofil dan berkurangnya fungsi kloroplas b. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau berkurang bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang. c. Tahap pertumbuhan Laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah daripada tumbuhan dewasa. Hal ini dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh . 2. Faktor luar a. Intensitas cahaya Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya matahari. b. Konsentrasi karbon dioksida Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan untuk melangsungkan fotosintesis. c. Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Laju fotosintesis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim. d. Kadar air Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, hal ini menghambat



penyerapan karbon



fotosintesis (Wardhani, 2019).



dioksida sehingga mengurangi



laju



Beberapa percobaan yang membuktikan fotosintesis ; 1. Engelmann, 1883 Percobaan ini menggunakan spirogyra sp dan Bacterium thermos (bakteri aerobic). Yang membuktikan bahwa fotosintesis memerlukan cahaya, memerlukan klorofil, membebaskan oksigen, dan paling efektif terjadi pada warna spectrum tertentu yaitu biru kemudian merah. 2. Gustav Julius Von Sach, 1862 Percobaan ini menggunakan daun yang sudah sehari terkena sinar matahari direbus air panas, kemudian daun dimasukkan alkohol panas dan ditetesi iodin. Hasilnya membuktikan bahwa fotosintesis memerlukan cahaya, memerlukan klorofil, dan menghasilkan amilum (diuji dengan larutan iodin menghasilkan warna biru tua). 3. Jan Ingenhousz, 1779 Percobaan ini menggunakan tumbuhan Hydrilla veticilata dengan perangkat ingenhousz. Hasil percobaan membuktikan bahwa fotosintesis membebaskan oksigen berupa gelembung-gelembung udara pada saat terang, memerlukan cahaya, CO2 sebagai sumber karbon, dan klorofil (Wardhani, 2019)



BAB III METODOLOGI



A.



Alat dan Bahan 1. Alat a. Gunting b. Gelas kaca c. Cawan d. Tempat pemanas e. Kompor 2. Bahan a. Tumbuhan melati b. Alkohol 70 % c. Obat merah (Betadine) d. Aluminium foil e. Kertas putih



B.



Cara Kerja Memilih empat lembar daun tumbuhan melati dan menyimpan selama lima hari tanpa memetic.



Menutup permukaan atas salah satu daun dengan aluminium foil, dan menandai tepinya dengan satu sobekan. Menutup permukaan bawah daun yang kedua dengan aluminium foil dan menandai tepinya dengan dua sobekan. Menutup daun yang ketiga pada permukaan atas dan bawahnya, menandai tepinya dengan tiga sobekan. Tidak melapisi daun yang keempat, dan menandai tepinya dengan empat sobekan.



Memetik keempat daun dari tumbuhannya setelah lima hari dan meletakkan daun tersebut di atas kertas putih.



Melepaskan aluminium foil dari daun dan memasukkan ke dalam gelas kaca yang berisi air mendidih.



Setelah layu memindahkannya ke dalam gelas kaca berisi alkohol. Setelah itu memanaskan alkohol dalam tempat pemanas air dengan kompor selama 10 menit.



Mengambil daun tersebut dari alkohol dan memasukkan ke dalam air dengan temperatur kamar selama 1 menit.



Merentangkan daun-daun tersebut dalam cawan dan menuang obat merah.



Membiarkan obat merah tersebut beberapa menit. Kemudian mengangkat daun-daun tersebut dari obat merah, mencuci dengan air, dan merentangkan dalam cawan berisi air yang diletakkan di atas kertas putih.



Mencatat masing-masing daun dan memperhatikan perbedaan yang terjadi di antara keempat daun tersebut



BAB IV HASIL PENGAMATAN



Jenis Daun



Keadaan Daun



Perubahan Warna Hijau Daun Sebelum ditutup



Melati



Setelah tutup dibuka



Direbus dalam Air



Direbus dalam Alkohol



Perubahan Warna setelah ditetesi



Sobek 1



+++++



++++



++++



+++



Bagian tengah sedikit gelap



Sobek 2



+++++



++++



++++



+++



Bagian tengah sampai bawah gelap



Sobek 3



+++++



+++++



+++++



++++



Sedikit bagian gelap



Sobek 4



+++++



+++++



+++++



++++



Seluruh bagian bewarna gelap



Keterangan : Hijau pekat



: +++++



Hijau



: ++++



Hijau pucat



: +++



Gambar Perubahan Warna Kandungan Amilum



Berikut perbedaan daun-daun setelah ditutup aluminium foil : Keadaa n daun



Daun ditutup aluminum foil



Hari 0 Sobek 1 (tutup bagian atas) Sobek 2 (tutup bagian bawah) Sobek 3 (tutup keduan ya) Sobek 4 (tidak ditutup)



Hari 1



Hari 2



Hari 3



Hari 4



Penutup Dibuka



Hari 5



BAB V PEMBAHASAN



Praktikum fotosintesis ini berpedoman pada teori Sach. Menurut Wardhani (2019) Percobaan ini menggunakan daun yang sudah sehari atau beberapa hari terkena sinar matahari dan direbus air panas, kemudian daun dimasukkan alkohol panas dan ditetesi iodin. Hasilnya membuktikan bahwa fotosintesis memerlukan cahaya, memerlukan klorofil, dan menghasilkan amilum (diuji dengan larutan iodin menghasilkan warna biru tua). Pada percobaan kali ini digunakan empat daun dengan jenis yang sama yaitu daun tumbuhan melati dengan perlakuan yang berbeda. Perlakuan pertama, permukaan atas daun ditutup dengan aluminium foil dan ditandai dengan satu sobekan pada daun. Perlakuan kedua, permukaan bawah daun ditutup dengan aluminium foil dan ditandai dengan dua sobekan pada daun. Perlakuan ketiga, kedua sisi permukaan daun ditutup dengan aluminium foil dan ditandai dengan tiga sobekan pada daun. Perlakuan yang terakhir, permukaan daun dibiarkan terbuka dan ditandai dengan empat sobekan pada daun. Setelah lima hari keempat daun dipetik dari batangnya dan diberi perlakuan yang sama. Keempat daun tersebut dimasukkan kedalam air mendidih, kemudian kedalam alkohol dan setelah itu kedalam air dengan temperatur kamar. Selanjutnya yaitu menguji dengan betadine untuk melihat perubahan yang terjadi. Semua daun sebelum diberi perlakuan berwarna hjau pekat. Pada daun pertama, setelah lima hari ditutup dengan aluminium foil warna daun menjadi hijau biasa, begitupula pada saat dimasukkan pada air mendidih. Namun, warnanya berubah menjadi hijau pucat setelah dimasukkan dalam alkohol. Dan setelah ditetesi dengan betadine bagian tengah daun sedikit gelap sedangkan bagian lainya lebih terang. Pada daun kedua, setelah lima hari warna daun hijau biasa, juga pada saat dimasukkan pada air mendidih. Warnanya berubah menjadi hijau pucat pada saat dimasukkan dalam alkohol. Setelah ditetesi betadine dari bagian tengah hingga pangkal daun berwarna agak gelap dan bagian lainnya lebih terang. Pada daun ketiga, setelah lima hari perlakuan warna daun tetap dan saat dimasukkan dalam air mendidih juga tidak mengalami perubahan. Perubahan terjadi pada saat dimasukkan dalam alkohol, warna daun menjadi hijau biasa. Pada saat ditetesi betadine, hanya terdapat sedikit warna gelap pada daun. Pada daun keempat, warna daun selalu sama hanya pada saat dimasukkan dalam alkohol warnanya sedikit pudar. Namun, ketika ditetesi betadine seluruh permukaan daun berwarna gelap. Daun ketiga menunjukkan aktivitas



fotosintesis yang paling rendah sedangkan daun keempat menunjukkan aktivitas fotosintesis yang paling tinggi. Terjadinya perubahan warna lebih gelap pada sebagian atau seluruh permukaan daun setelah ditetesi betadine ini menunjukkan bahwa fotosintesis menghasilkan amilum. Disini fungsi betadine adalah sebagai pengganti iodin yang biasa digunakan untuk uji kandungan karbohidrat atau amilum. Hal ini sesuai dengan pernyataan Wardhani (2019) yang menyatakan bahwa fotosintesis menghasilkan zat makanan berupa amilum dan oksigen dari bahan utama berupa air dan karbondikosida. Selain itu, hasil dari percobaan fotosintesis ini juga dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya intensitas cahaya matahari, konsentrasi karbon dioksida, kadar air, suhu, tahap pertumbuhan dan kadar klorofil Laju fotosintesis akan maksimum ketika banyak cahaya matahari yang diserap, seperti yang terjadi pada daun keempat. Hal ini dikarenakan fotosintesis terjadi melalui dua tahap yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Pada saat reaksi terang yang terjadi di grana dibutuhkan cahaya matahari yang optimal, menurut Rossalia & dkk (2018) reaksi ini membutuhkan cahaya matahari sebagai sumber energi yang akan diserap oleh fotosistem dan dibawah ke pusat reaksi untuk mengeksitasi elektron agar dapat mereduksi NADP+ menjadi NADPH yang nantinya akan digunakan pada reaksi gelap. Konsentrasi karbon dioksida juga berpengaruh pada laju fotosintesis. Jika letak tumbuhan berada ditengah kota dengan tingkat polusi yang tinggi maka kadar karbondioksida juga tinggi yang menyebabkan laju fotosintesis meningkat. Hal ini sesuai dengan Wardhani (2019) yang menyatakan semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan untuk melangsungkan fotosintesis. Begitupulah dengan kadar air menurut wardhani (2019) Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, hal ini menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis. Air dan mineral tersebut diserap oleh tumbuhan melalui ujung-ujung akar dan disalurkan ke daun melalui pembuluh kayu atau xylem. Suhu juga sangat berpengaruh pada proses fotosintesis, enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Sesuai dengan Wardhani (2019) bahwa laju fotosintesis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim. Pada tumbuhan yang sedang berkecambah laju fotosintesis akan jauh lebih tinggi daripada tumbuhan dewasa. Menurut Wardhani (2019) hal ini dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh



Hal lain yang juga berpengaruh pada proses fotosintesis yaitu kadar klorofil, karena proses fotosintesis terjadi didalam kloroplas yang memiliki pigmen yang disebut klorofil. klorofil ini akan mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimiawi sehingga semakin banyak klorofil maka produk hasil fotosintesis juga semakin tinggi. Hal ini sesuai dengan Wardhani (2019) yang menyatakan bahwa semakin banyak jumlah klorofil dalam daun maka proses fotosintesis berlangsung semakin cepat. Selain itu, semakin tua daun kemampuan berfotosintesis semakin berkurang karena adanya perombakan klorofil dan berkurangnya fungsi kloroplas



BAB VI PENUTUP



A. Kesimpulan Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa fotosintesis menghasilkan amilum yang ditandai dengan adanya warna lebih gelap pada permukaan daun. Laju fotosintesis juga dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti intensitas cahaya, kadar karbondioksida, kadar air, suhu, tahap pertumbuhan dan kadar klorofil. Jika faktor tersebut dapat diperoleh dengan optimal maka hasil dari fotosintesis tersebut juga akan optimal. B. Saran Percobaan ini membutuhkan ketelitian dalam menutup permukaan daun dengan menggunakan aluminium foil agar hasil yang diperoleh lebih optimal. Selain itu juga diperlukan kehati-hatian pada saat memanaskan alkohol agar tidak terjadi kecelakaan dalam praktikum.



DAFTAR PUSTAKA



Advinda, L. 2018. Dasar - Dasar Fisiologi Tumbuhan . Yogyakarta: Deepublish. Rossalia, D., & dkk. 2018. Master Kisi-Kisi UN SMA/MA IPA 2019 SISTEM UNBK + UNKP. Jakarta: Cmedia. Shiddieq, D., Putu, S., & Tohari. 2018. Aspek Dasar Agronomi Berkelanjutan. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Sumbono, A. 2019. Biomolekul. Yogyakarta: Deepublish. Wardhani, S. P. (2019). Intisari Biologi Dasar. Yogyakarta: Diandra Kreatif.



LAMPIRAN



Alat yang digunakan



Pemanasan dalam air mendidih



Pemanasan dalam alkohol



Perendaman dalam air temperatur kamar