Laporan Praktikum Fistum (Fotosintesis)

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia anabolisme, 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.
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui pengertian fotosintesis.
2. Untuk mengetahui tahapan-tahapan dalam fotosintesis.
3. Untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh dalam fotosintesis.
4. Untuk mengetahui manfaat fotosintesis bagi kehidupan.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses pembentukan zat makanan (glukosa) pada tumbuhan yang
menggunakan zat hara, air dan karbondioksida dengan bantuan sinar matahari.
(http://id.shvoong.com, 2011)
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk memproduksi energi
terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya.
( http://www.g-excess.com, 2010)
The process in green plants and certain other organisms by which carbohydrates are
synthesized from carbon dioxide and water using light as an energy source. Most forms of
photosynthesis release oxygen as a byproduct.
( http://www.answers.com, 2011)
The process of constructive metabolism by which carbohydrates are formed from water vapor
and the carbon dioxide of the air in the chlorophyll-containing tissues of plants exposed to the
action of light. It was formerly called assimilation, but this is now commonly used as in animal
physiology.
(http://thinkexist.com, 2009)
2.2 Tahap Fotosintesis + Gambar
Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam
daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast
yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang
mampu menyerap energi cahaya matahari.
Bahan
sederhana
yang
digunakan
oleh
tumbuhan
untuk
fotosintesis
adalah
karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Tumbuhan umumnya mendapatkan CO2 dari udara dan air
dari dalam tanah. Reaksi fotosintesis sebagai berikut:
6 Co2
(Karbondioksida
+ 6 H2O ----------------> C6 H12 O6 + 6O2
+
air
----------------> Karbohidrat + oksigen )
Dalam melakukan proses fotosintesis tumbuhan hijau membutuhkan beberapa komponen,
diantaranya :
a. klorofil (zat hijau daun ), yang umumnya terdapat di daun, yaitu pada jaringan palisade dan
bunga karang. Klorofil adalah organ dalam sel tumbuhan yang
berfungsi untuk
mengabsobsi/menyerap energi sinar matahari dan tempat berlangsungnya reaksi fotosintesis.
b. CO2 (karbondioksida ) yang diambil dari udara oleh daun dan masuk kedalam daun lewat
stomata secara difusi.
c. Air (H20) yang diambil oleh akar tanaman dari dalam tanah.
d. Sinar matahari, merupakan sumber energi.
Sedangkan unsur atau zat yang dihasilkan dari proses fotosintesis diantaranya : Zat
makanan (gluosa/amilum/tepung) dan oksigen. Untuk zat makanan yang dihasilkan proses
fotosintesis biasa disimpan oleh tumbuhan dalam tubuh berupa cadangan makanan sedangkan
untuk oksigen akan dibebaskan oleh tumbuhan ke udara.
1. Tahap-tahap fotosintesis
Secara garis besarnya, tahapan proses fotosintesis dibagi menjadi dua tahap yaitu :
1) Tahap pertama atau Reaksi terang
Disebut reaksi terang sebab dalam tahapan proses fotosintesis ini multak membutuhkan
cahaya. Dalam reaksi ini cahaya dibutuhkan untuk proses Fotolisis (pemecahan air) dan reaksi
kimia lainya seperti pembentukan ATP dan pembebasan oksigen ke udara. Semua proses
reaksi terang terjadi di dalam kloroplas tepatnya di bagian yang disebut Tilakoid.
Proses pada reaksi terang :

Reaksi ini memerlukan molekul air

Reaksi ini sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari.

Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.

Sinar matahari yang berupa foton yang terbaik adalah sinar merah dan ungu

Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna ungu (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

Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid berupa pigmen
yang terdiri dari sistem cahaya yang disebut fotosistem

Dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu
fotosistem II dan fotosistem I.

fotosistem I dan II sebagai sistem pembawa elektron

Fotosistem terdapat perangkat komplek protein pembentuk ATP berupa enzim ATP
sintase.

Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang
gelombang 680 nanometer,

sedangkan fotosistem I 700 nanometer.

Kedua fotosistemini 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(P.680)

Fotosistem II 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

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

Jadi P 700 ( Photosistem I ) menhasilkan NADPH2 , sedang Phoyosistem II (P 680)
menghasilkan Oksigen dan ATP

Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen
dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH2.

ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagaienergi dalam reaksi gelap
Reaksi terang di bagi lagi menjadi dua yaitu reaksi Fotofosforilasi Siklik dan Fotofosforilasi
nonsiklik
1. Fotofosforilasi Siklik
Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu
fotosistem I. Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I dan
berakhir di fotosistem I.

Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari, membuat elektron-elektron di
P700 menjadi aktif karena rangsangan dari luar

elektron yang terbentuk itu kemudian keluar menuju akseptor elektron primer
kemudian menuju rantai transpor elektron.

Karena P700 mentransfer elektronnya ke akseptor elektron, P700 mengalami
defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya.

Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu terjadi
transformasi hidrogen bersama-sama elektron pada fotosistem P 700 itu

Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang memompa ion H+
melewati membran, yang kemudian menghasilkan gradien konsentrasi yang dapat
digunakan untuk menggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yang kemudian
menghasilkan ATP.

Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengan kembalinya elektron
ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya lagi

Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada semua
organisme fotoautotrof.
2. Fotofosforilasi Nonsiklik
Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem
klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II. Dalam fotofosforilasi nonsiklik,
pergerakan elektron dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi ke
fotosistem II.

Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-.

Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II,

Sedang ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain

dan O2 akan dilepaskan ke udara bebas.

Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680 menjadi
tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer.

Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat
dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian air tadi.

Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa mereka
melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan
akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di P700.

Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan "skema Z".

Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan energi
untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan ATP.

Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga yang
cukup besar dari cahaya matahari.

Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan akhirnya
sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh
NADP+ dan H+, yang berasal dari penguraian air.

Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR,
NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu reaksi:

NADP+ + H+ + 2e- —> NADPH

NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi Calvin-Benson,
atau reaksi gelap.
Fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik memiliki perbedaan yang mendasar,
yaitu sebagai berikut
Fotofosforilasi Siklik
Fotofosforilasi Nonsiklik
Hanya melibatkan fotosistem I
Melibatkan fotosistem I dan II
Menghasilkan ATP
Menghasilkan ATP dan NADPH
Tidak terjadi fotolisis air
Terjadi fotolisis air untuk menutupi
kekurangan elektron pada fotosistem II
2. Tahap kedua atau reaksi gelap.
Disebut reaksi gelap sebab dalam tahapan ini tidak dibutuhkan cahaya. Reaksi gelap
terjadi di dalam kloroplas tepatnya di bagian yang disebut Stroma. Pada tahap ini terjadi
pengikatan CO2 oleh senyawa RDP (Ribulosa Diphosphat) untuk membentuk APG (Asam
Phosphat gliserat). Selanjunya hasil reaisi gelap akan bereaksi dengan hasil dari reaksi
terang untuk membentuk glukosa yang selanjutnya akan menjadi tepung (amilum).
Proses terjadinya reaksi gelap:

Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis.

Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang
disebut stroma.

Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan
CO2, yang berasal dari udara bebas.

Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi
katabolisme.

Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap
disebut juga reaksi Calvin-Benson.

Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima
yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat.

Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP).
Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO2 dalam reaksi gelap.

Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi,
reduksi, dan regenerasi.

Pada fase fiksasi, 6 molekul ribulosa difosfat mengikat 6 molekul CO2 dari udara dan
membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil

6 molekul beratom C6 yang tidak stabil itu kemudian pecah menjadi 12 molekul
beratom C3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat (APG/PGA).

Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12 gugus fosfat, dan
membentuk 1,3-bifosfogliserat (PGA 1.3 biphosphat).

Kemudian, 1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini
direduksi oleh H+ dari NADPH, yang kemudian berubah menjadi NADP+, dan
terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom 3C.

Selanjutnya terjadi sintesa , 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan
menyatukan diri menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6C (C6H12O6).

10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi,
yaitu pembentukan kembali ribulosa difosfat.(RDP/RuBP)

Pada fase ini, 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa fosfat.
Jika mendapat tambahan gugus fosfat, maka ribulosa fosfat akan berubah menjadi
ribulosa difosfat (RDP),

RDP/RuBP kemudian kembali akan mengikat CO2 lagi , begitu setrusnya.
 Dalam fotosynthesis kebutuhan karbon dioksida (CO2) pada reaksi gelap , akan
dipenuhi dari udara yang masuk melalui stomata tanaman.
 Pada kebanyakan tanaman, fotosintesis berfluktuasi sepanjang hari sebagai stomata
membuka dan menutup.
 Biasanya, stomata terbuka di pagi hari, menutup pada tengah hari, membuka kembali di
sore hari, dan ditutup untuk baik di malam hari.
 Karbon dioksida yang berlimpah di udara, sehingga tidak menjadi faktor pembatas
dalam pertumbuhan tanaman.
 Pada sistem penanaman tanaman dengan Greenhouse tertutup rapat mungkin tidak
cukup memungkinkan udara luar untuk masuk dan dengan demikian mungkin
kurangnya karbon dioksida yang cukup untuk pertumbuhan tanaman.
 Karbon dioksida generator digunakan untuk menghasilkan CO2 di rumah kaca untuk
tanaman komersial seperti mawar, anyelir, dan tomat.
 Dalam rumah kaca rumah yang lebih kecil, es kering adalah sumber yang efektif dari
CO2.
2.3 Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
1. Konsentrasi karbon dioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat
digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
2. 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.
3. Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan
karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
4. 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.
5. Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang
sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan
berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
2.4 Teknik Pengujian Pati
1. Uji Molisch
Karbohidrat sebenarnya merupakan nama umum senyawa-senyawa kimiawi berupa bentuk
hidrat dari karbon dan secara empiris mempunyai rumus umum Cn(H2O)m
Berdasarkan sifat-sifatnya terhadap zat-zat penghidrolisa karbohidrat dibagi dalam 4 kelompok
utama :
1. Monosakarida
Karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisa menjadi senyawa yang lebih sederhana
2. Oligosakarida
Senyawa yang terbentuk dari gabungan 2 molekul atau lebih monosakarida
3. Glikosida
Senyawa yang terdiri dari gabungan molekul gula dan molekul non gula
4. Polisakarida
Semua jenis karbohidrat baik mono, di maupun polisakarida akan berwarna merah. Apabila
larutannya (dalam air) dicampur dengan beberapa tetes.
Larutan alpha naphtol dan kemudian dialirkan pada asam sulfat pekat dengan hati-hati
sehingga tidak tercampur.
Warna merah akan tampak pada bidang batas antara campuran karbohidrat dengan α
naphtol dan asam sulfat pekat. Sifat ini dipakai sebagai dasar uji kualitatif adanya karbohidrat
dan dikenal sebagai uji Molish.
Alat dan bahan
1. Bahan
 Glukose 1%
 Fruktose 1%
 Maltose 1%
 Sukrose 1%
 Xylose 1%
 Pati 1%
 Laktose 1%
 H2SO4
2. Alat
 Tabung reaksi
 Rak tabung reaksi
 Pipet volume
 Pipet tetes
Prosedur Percobaan
a. Siapkan 7 tabung reaksi
b. Mengisi masing-masing tabung dengan 2 ml Glukose 1%,Fruktose 1%, Maltose 1%,
Sukrose 1%, Xylose 1%, Pati 1% dan Laktose 1%
c. Menambahkan H2SO4 pekat pada masing-masing tabung melalui dinding tabung
pelan-pelan sampai timbil 2 lapisan
d. Ulangi percobaan sekali lagi
e. Amati perubahan yang terjadi
Daftar Pustaka
Anonimous¹. 2011. http://biologigonz.blogspot.com/2010/.../reaksi-terang-gelap-fotosintesis.html .
Diakses pada tanggal 12 Oktober 2011.
Anonimous².2011. http://obstetriginekologi.com/artikel/cara+pengujian+pati+pada+daun.html.
Diakses pada tanggal 12 Oktober 2011.
Anonimous³.2011. www.scribd.com/doc/45360822/FOTOSINTESIS. Diakses pada tanggal 12
Oktober 2011.
Dwidjoseputro, 1984. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. PT Gramedia. Jakarta
FOTOSINTESIS
DI KERJAKAN UNTUK MEMENUHI TUGAS PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN
Oleh:
Muhammad Alfan K.R
NIM: 105040200111139
Kelompok : Selasa jam 14.45 WIB
Asisten : Arik Agus Y
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS PERTANIAN
PROGRAM STUDY AGROEKOTEKNOLOGI
2010