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