Download - Fotosintesis Kdl
FOTOSINTESIS
I. TUJUAN
1. Mengetahui prinsip kerja kromatografi kertas.
2. Mengetahui jenis klorofil pada tanaman berhijau daun.
3. Mengetahui kadar klorofil secara spektrofotometris.
4. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis.
II. HASIL PENGAMATAN
A. Prinsip Kerja Kromatografi Kertas
Kromatogram yang diperoleh:
80% 20%
1
Keterangan: - Merah = pigmen basic fuchsin (diameter lebih besar).
- Biru = pigmen metylen blue (diameter lebih kecil).
B. Pemisahan Klorofil dengan Kromatografi Kertas
Kromatogram yang diperoleh:
Kuning/orange (karotin)
Kuning/orange (karotin)
Hijau tua (klorofil a)
Hijau muda (klorofil b)
C. Penentuan Kadar klorofil secara Spektrofotometris
Daun yang diamati adalah daun tanaman Amaranthaceae.
OD 663 = 0,68
OD 644 = 0,9
Kadar klorofil a = 1,07 x OD 663 – 0,094 x OD 644 mg/g jaringan
= 1,07 x 0,68 – 0,094 x 0,9
= 0,4922 – 0,0846 = 0,4076 mg/g jaringan
2
Kadar klorofil b = 1,77 x OD 644 – 0,280 x OD 663 mg/g jaringan
= 1,77 x 0,9 – 0,280 x 0,68
= 1,593 – 0,1904 = 1,402 mg/g jaringan
D. Laju Fotosintesis
a. Jumlah gelembung gas tiap 5 menit pada silinder KHCO3:
0,1 % adalah 1 gelembung
0,3 % adalah 1 gelembung
0,5 % adalah 10 gelembung
air adalah 2 gelembung
b. Jumlah gelembung gas (air) tiap 10 menit pada jarak cahaya:
50 cm = 2 gelembung
30 cm = 3 gelembung
20 cm = 3 gelembung
c. Jumlah gelembung gas tiap 5 menit bila silinder diberi:
Filter merah = 1 gelembung
Filter biru = 0 gelembung
3
Filter hijau = 1 gelembung
III. PEMBAHASAN
Sifat fisiologi yang banyak dimiliki oleh tumbuhan secara khusus ialah
kemampuan untuk menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi
bahan organik serta diasimilasikan kedalam tubuh tanaman. Peristiwa
tersebut hanya berlangsung jika ada cukup cahaya. Peristiwa pengubahan
zat-zat anorganik (CO2 dan H2O) menjadi karbohidrat dan oksigen dengan
bantuan cahaya disebut fotosintesis. Fotosintesis merupakan reaksi
anabolisme, yaitu reaksi pembentukan dari senyawa sederhana menjadi
senyawa yang lebih kompleks, dalam hal ini adalah pembentukan karbohidrat
(Dwidjoseputro 1993: 6).
Konsep dasar dalam fotosintesis adalah penangkapan dan
transformasi energi matahari yang selanjutnya diubah menjadi energi kimia
yang disimpan dalam bentuk senyawa organik terutama karbohidrat.
Tanaman berhijau daun, dalam proses fotosintesis, dengan bantuan sinar
matahari mampu mensintesa senyawa organik dari CO2 dan air. CO2 dari
udara berdifusi ke dalam daun terutama melalui stomata sementara air
diangkut dari dalam tanah melalui pembuluh xilem dan akhirnya sampai ke
daun (Nurusman 2005: 33).
4
Peristiwa fotosintesis dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai
berikut:
6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
Peristiwa tersebut berlangsung hanya jika ada klorofil dan cukup cahaya
(Dwidjoseputro 1993: 7).
A. Prinsip Kerja Kromatografi Kertas
Prinsip kerja kromatografi kertas adalah adanya perbedaan daya larut
pigmen dalam suatu pelarut dan perbedaan daya adsorbsi kertas saring
terhadap pigmen tersebut (Nurusman 2005: 34),.
Percobaan prinsip kerja kromatografi dilakukan dengan menggunakan
campuran methylen blue dan basic fuchsin yang diteteskan pada kertas
saring Whatman no. 1. Hasil percobaan menunjukkan bahwa basic fuchsin
memiliki jarak difusi lebih jauh dibandingkan methylen blue, karena basic
fuchsin mempunyai berat molekul yang lebih ringan dari methylen blue.
Methylen blue diserap lebih kuat oleh kertas saring jika dibandingkan basic
fuchsin, sehingga difusi dari methylen blue bergerak lambat. Pemisahan
komponen-komponen tersebut diidentifikasikan dari warna yang terbentuk.
Kelarutan mengacu pada kemampuan suatu zat untuk melarut dalam suatu
pelarut. Dua macam cairan yang mempengaruhi pemisahan campuran pada
kromatografi kertas adalah pelarut dan air. Pelarut dengan membawa
5
campuran pada kromatografi kertas melalui proses kapiler (Tyner 1993: 173).
Berdasarkan pengamatan, basic fuchsin mempunyai daya larut yang lebih
besar dari methylen blue. Penggunaan aseton pada percobaan berfungsi
sebagai pelarut yang akan menguap atau bergerak ke atas kertas saring
bersama-sama dengan campuran methylen blue dan basic fuchsin.
B. Pemisahan Klorofil dengan Kromatografi Kertas
Cahaya diabsorbsi oleh molekul organik kompleks yang disebut
sebagai pigmen fotosintesis. Pigmen penyerap cahaya bermacam-macam
dengan fungsi yang berbeda-beda. Salah satu pigmen penyerap cahaya
adalah klorofil. Klorofil dibentuk oleh empat cincin (tetrapirol) yang masing-
masing cincin mengikat empat karbon dan satu nitrogen. Keempat cincin
tersebut dihubungkan dengan ikatan atom logam yaitu magnesium (Uno dkk.
2001: 234).
Klorofil itu sendiri merupakan substansi warna yang terlihat hitam pada
kondisi padat, dan terlihat hijau pada bentuk larutan. Klorofil tidak larut dalam
air tetapi larut pada pelarut organik polar. Klorofil yang terdapat di lingkungan
terdiri dari lima jenis yang berbeda dalam membran struktur lipoproteinnya
(Gregory 1976: 37).
Terdapat beberapa jenis klorofil tetapi yang paling penting ada dua
yaitu klorofil a dan klorofil b. Klorofil a menyerap cahaya dengan panjang
6
gelombang maksimal 430 nm dan 662 nm, sedangkan klorofil b menyerap
cahaya dengan panjang gelombang 453nm dan 642 nm. Selain pigmen
klorofil, terdapat juga pigmen asesoris yang disebut karotenoid, yang
menyerap cahaya dengan panjang gelombang antara 460--550 nm. Pigmen
asesoris ini berwarna merah, kuning, atau orange. Pigmen karotenoid yang
paling umum ditemukan pada tumbuhan adalah beta karoten yang berwarna
kuning kemerahan (Uno dkk. 2001: 235).
Hasil percobaan menunjukkan urutan pigmen fotosintesis dari bawah
ke atas adalah sebagai berikut, klorofil b (hijau muda), klorofil a (hijau tua)
dan karoten (kuning). Warna pigmen yang dihasilkan saat percobaan sesuai
dengan literatur (Meyer & Anderson 1968: 297).
Pemisahan klorofil dipengaruhi oleh struktur molekul klorofil dan
konsentrasi pelarut yang digunakan pada proses kromatografi kertas. Pelarut
yang digunakan pada percobaan tersebut adalah petroleum eter dan metil
alkohol dengan perbandingan 50:1. Klorofil a larut dengan baik dalam
alkohol. Besarnya konsentrasi petroleum eter yang digunakan menyebabkan
jarak difusi klorofil a pada kertas saring lebih jauh jika dibandingkan dengan
klorofil b (Dwidjoseputro 1993: 16--17). Klorofil b diadsorbsi lebih kuat
daripada klorofil a, sedangkan karoten tidak diadsorbsi sehingga karoten
akan berkumpul di bagian atas dari kertas saring (Nurusman 2005: 34).
7
Selain konsentrasi pelarut, jarak difusi pigmen klorofil juga
dipengaruhi oleh berat molekulnya. Klorofil a (C55 H72O5N4Mg) memiliki berat
molekul yang lebih ringan dibandingkan dengan klorofil b (C55H70O6N4Mg),
sehingga jarak klorofil a lebih jauh bila dibandingkan dengan klorofil b (Meyer
& Anderson 1968: 297).
C. Penentuan Kadar Klorofil secara Spektrofotometri
Prinsip dasar metode spektrofotometer adalah adanya hubungan
antara penyerapan cahaya dengan konsentrasi kelarutan (Nurusman 2005:
35). Hasil spektrofotometri dari ekstrak daun menunjukkan bahwa tanaman
tersebut memiliki jumlah kandungan klorofil a lebih banyak dari klorofil b.
Kadar klorofil berbeda-beda untuk setiap tanaman.
Perbandingan jumlah pigmen kloroplas sangat bervariasi, disebabkan
oleh perbedaan faktor genetik, kondisi lingkungan, dan umur daun.
Perbandingan jumlah klorofil a dan b dalam daun juga sangat bervariasi
tergantung pada intensitas cahaya yang mengenai daun. Penelitian
Wilistater & Stell memperlihatkan bahwa perbandingan jumlah klorofil b
terhadap a lebih tinggi pada daun yang tumbuh di tempat teduh dibandingkan
daun yang tumbuh di lingkungan terbuka (Meyer & Anderson 1968: 305--
306).
D. Laju Fotosintesis
8
Untuk mengukur laju fotosintesis dilakukan percobaan Ingenhousz
yang menggunakan tanaman air Hydrilla verticillata yang dimasukkan
kedalam larutan KHCO3 yang berbeda-beda konsentrasinya di bawah corong
terbalik. Jika tanaman tersebut terkena sinar, maka muncullah gelembung-
gelembung gas dan akhirnya mengumpul di dasar tabung reaksi. Gas-gas
tersebut merupakan O2 (Balbach & Bliss 1991: 7).
Laju fotosintesis dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain faktor
genetis dan faktor lingkungan. Faktor-faktor lingkungan yang penting adalah
ketersediaan air, intensitas cahaya, hara mineral, konsentrasi CO2, panjang
gelombang, dan suhu (Meyer & Anderson 1968: 335).
1. Hubungan antara gas CO2 dengan laju fotosintesis
Percobaan untuk mengetahui hubungan antara gas CO2 dengan
laju fotosintesis adalah dengan menggunakan larutan KHCO3 yang berbeda-
beda konsentrasinya. Hasil percobaan menunjukkan jumlah gelembung yang
berfluktuasi. Hasil tersebut kurang sesuai dengan teori yang menyatakan
bahwa laju fotosintesis (jumlah gelembung) akan bertambah besar secara
konstan bersamaan dengan meningkatnya kadar/konsentrasi KHCO3. Hal
tersebut disebabkan karena semakin tingginya kadar KHCO3 , maka semakin
tinggi kadar CO2 dalam larutan yang dapat digunakan untuk proses
fotosintesis. Laju fotosintesis yang semakin besar terlihat dari semakin
9
banyaknya gelembung udara yang terbentuk, yang merupakan gas O2 yang
terbentuk dari hasil fotosintesis (Meyer & Anderson 1968: 312).
Percobaan menggunakan KHCO3 yang merupakan bentuk CO2 yang
terlarut. Konsentrasi KHCO3 yang berbeda-beda menunjukkan
kecenderungan kenaikan laju fotosintesis seiring dengan kenaikan
konsentrasi KHCO3. CO2 merupakan bahan baku sintesis karbohidrat.
Kekurangan CO2 akan menyebabkan penurunan laju fotosintesis.
Peningkatan konsentrasi CO2 (baik secara alami maupun dalam kondisi
buatan) secara konsisten memacu laju fotosintesis, kecuali jika stomata
menutup (Lakitan 1993: 159).
2. Hubungan antara jarak cahaya dengan laju fotosintesis.
Percobaan tersebut hanya dilakukan pada interval jarak 50 cm, 30 cm
dan 20 cm. Hasil percobaan dari ketiga jarak tersebut sesuai dengan teori
yang mgnyatakan bahwa semakin jauh jarak cahaya, maka laju
fotosintesisnya akan semakin kecil. Berdasarkan pengamatan, pada jarak 50
cm hanya muncul 2 gelembung sedangkan pada jarak 30 dan 20 cm muncul
3 gelembung.
3. Hubungan antara panjang gelombang (warna) dengan laju fotosintesis
10
Percobaan untuk mengetahui hubungan antara panjang gelombang
dengan laju fotosintesis adalah dengan menggunakan filter yang berbeda-
beda warnanya yaitu warna merah, hijau, dan biru. Panjang gelombang
cahaya merah adalah 650--760 m, hijau 500--600 m, dan biru 430--470
m. Hasil percobaan menunjukkan bahwa pada silinder yang diberi filter
merah laju fotosintesisnya lebih besar dibandingkan yang diberi filter biru,
sedangkan filter hijau laju fotosintesisnya sama besar dengan filter merah.
Hal tersebut ditunjukkan dengan jumlah gelembung yang terbentuk pada filter
merah dab hijau lebih banyak (1 gelembung) dibandingkan pada filter biru (0
gelembung). Hasil percobaan sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa
semakin besar panjang gelombang cahaya, maka semakin besar laju
fotosintesisnya. Selain itu, fotosintesis maksimum terjadi pada panjang
gelombang 655 m (cahaya merah) dan pada panjang gelombang 440 m
(cahaya biru) (Meyer & Anderson 1968: 352).
Karbon dioksida merupakan salah satu bahan baku untuk
berlangsungnya fotosintesis. Karbon dioksida dengan bantuan cahaya, air,
dan enzim akan diubah menjadi glukosa sebagai sumber energi metabolisme
tumbuhan melalui proses fotosintesis. Dengan meningkatnya kadar CO2,
maka semakin banyak pula jumlah glukosa yang dihasilkan sehingga laju
fotosintesis ikut meningkat (Meyer & Anderson 1968: 343).
11
Intensitas/lama penyinaran serta jarak penyinaran juga memiliki
peranan dalam peningkatan laju fotosintesis. Semakin banyak cahaya yang
diterima dan semakin dekat jarak sumber cahaya, maka laju fotosintesis
semakin tinggi (Meyer & Anderson 1968: 347). Cahaya yang merupakan
sumber energi untuk reaksi anabolik fotosintesis jelas akan berpengaruh
terhadap laju fotosintesis tersebut. Secara umum, fiksasi CO2 maksimum
terjadi di sekitar tengah hari, yakni pada saat intensitas cahaya mencapai
puncaknya (Lakitan 1993: 160).
Selain faktor-faktor di atas, suhu juga merupakan salah satu faktor
yang mempengaruhi laju fotosintesis. Suhu sampai pada batasan tertentu
dapat meningkatkan laju fotosintesis, akan tetapi jika suhu sudah terlalu
tinggi maka dapat merusak protoplasma sel dan mengakibatkan penurunan
laju fotosintesis (Meyer & Anderson 1968: 354).
Kisaran suhu dimana tumbuhan dapat melangsungkan fotosintesis
cukup besar. Bakteri dan ganggang hijau biru tertentu dapat berfotosintesis
pada suhu sampai 70ºC, sementara itu tumbuhan berdaun jarum (conifer)
dapat melakukan fotosintesis pada suhu 6ºC atau lebih rendah. Pada
beberapa tumbuhan yang mendapatkan cahaya penuh, suhu daun dapat
mencapai 35ºC atau lebih tinggi, dan fotosintesis masih dapat berlangsung.
Pengaruh suhu terhadap fotosintesis bergantung pada spesies dan kondisi
lingkungan tempat tumbuhnya. Secara umum suhu optimum untuk
12
fotosintesis setara dengan suhu siang hari pada habitat asal tumbuhan
tersebut (Lakitan 1993: 164--165).
Selain semua faktor fisik yang sudah dikemukakan di atas, umur daun
(stadia perkembangan daun) juga akan mempengaruhi laju fotosintesis.
Kemampuan daun untuk berfotosintesis meningkat pada awal perkembangan
daun, tetapi kemudian mulai turun, kadang sebelum daun tersebut
berkembang penuh. Daun yang mulai mengalami senescene akan berwarna
kuning dan hilang kemampuannya untuk berfotosintesis, karena perombakan
klorofil dan hilangnya fungsi kloroplas (Lakitan 1993: 156--157).
IV. KESIMPULAN
1. Basic fuchsin memiliki jarak difusi lebih jauh jika dibandingkan dengan
methylen blue.
1. Urutan pigmen fotosintesis adalah sebagai berikut, klorofil b (hijau muda),
klorofil a (hijau tua) dan karoten (kuning).
2. Kadar klorofil a pada daun berwarna merah lebih besar jika dibandingkan
dengan kadar klorofil b.
3. Laju fotosintesis dipengaruhi oleh kadar CO2, jarak/intensitas cahaya,
suhu dan panjang gelombang.
V. DAFTAR ACUAN
13
Balbach, M. & L.C. Bliss. 1991. A laboratory manual for botany. Ed. ke-7.
Saunders College Publishing, New York: xi + 413 hlm.
Dwidjoseputro, D. 1994. Pengantar fisiologi tumbuhan. PT Gramedia Pustaka
Utama, Jakarta: xv + 232 hlm.
Gregory, R.P.F. 1976. Biochemistry of photosynthesis. Ed. ke-2. John Wiley
& Sons LTD., Chichester: xiv + 221 hlm.
Lakitan, B. 1993. Dasar-dasar fisiologi tumbuhan. PT Raja Grafindo Persada,
Jakarta: xv + 201 hlm.
Meyer, B.S. & D.B. Anderson. 1968. Plant physiology. Van Nostrand
Company, New Jersey: xvii + 784 hlm.
Nurusman, L.S. 2003. Penuntun praktikum fisiologi tumbuhan. Jurusan
Biologi FMIPA-UI, Depok: 49 hlm.
Tyner, K.L. 1993. Exploring chemistry. Wm. C. Brown Publishers, Dubuque:
viii + 360 hlm.
Uno, G., R. Storey & R. Moore. 2001. Principles of botany. McGraw-Hill, New
York: xvii + 552 hlm.
14
LAMPIRAN
Grafik 1. Hubungan konsentrasi KHCO3 dengan laju fotosintesis
Grafik 2. Hubungan jarak cahaya dengan laju fotosintesis
15
Grafik 3. Hubungan panjang gelombang dengan laju fotosintesis
16
BIO 30263 ATA
Praktikum Fisiologi Tumbuhan 2004/2005
Dra. Lutfah S. Nurusman M. Si. FMIPA UI
Dra. Ratna Yuniati M. Si.
LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN
FOTOSINTESIS
NAMA : Dianing Sri Astuti
NPM : 0302040101
KELOMPOK : VI (Enam)
TANGGAL : 12 Mei 2005
ASISTEN : Roudhotul Wardah
17
UNIVERSITAS INDONESIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
DEPARTEMEN BIOLOGI
DEPOK
2005
18