-->

LAPORAN PRAKTIKUM BIOLOGI / FOTOSINTESIS

LAPORAN PRAKTIKUM

BIOLOGI
FOTOSINTESIS









Oleh :
Nama               :
NIM                 :
Kelompok        :
Rombongan     :
Hari/jam           :
Asisten             :






 


UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN
PURWOKERTO



ACARA V
FOTOSINTESIS
         
A.      PENDAHULUAN
A.1. LATAR BELAKANG
          Pertanian pada dasarnya merupakan sistem pemanfaatan energi matahari melalui proses fotosintesis. Sebagai sumber energi utama bagi manusia, fotosintesis telah memasok energi untuk makanan dan bahan bakar fosil yang memberikan tenaga untuk pembangkit tenaga listrik dan banyak mesin lainnya. Studi mengenai fisiologi tanaman budidaya berlangsung berdasarkan asumsi ini. Karena fotosintesis merupakan batu pijakan produksi pangan, kita perlu memahami tentang energi yang tersedia untuk mengadakan fotosintesis, dan mempelajari bagaimana ciri anatomi dan proses-proses biokimia dalam tubuh tumbuhan berinteraksi untuk menangkap dan menyimpan energi radiasi.
            Dalam fotosintesis diperlukan adanya reaksi terang. Dalam reaksi terang terdapat karoteroid yang berfungsi sebagai pigmen pembantu dalam penyerapan cahaya. Beberapa diantaranya tidak aktif, sebagian yang lain menyerap cahaya dan mentransfer elektron yang tereksitasi ke klorofil maupun mentransfer dari fotosistem yang satu ke fotosistem yang lain, merupakan fenomena yang dikenal sebagai gejala penguatan emerson. Tambahan pula, karotenoid tampaknya mempunyai kapasitas untuk memperlambat laju perusakan klorofil oleh cahaya (Anderson, 1975).
            Fiksasi karbondioksida spesies C3. Jalur yang dilalui karbon dalam fotosintesis, yang menjadikan dasar pengetahuan kita pada masa sekarang, telah diteliti oleh Calvin dan kawan-kawannya (Bassham dan Calvin, 1957). Bagian CO2 dari daur calvin dikatalis oleh enzim ribolosa bis-fosfat (RUBP) karboksilase.
            Fiksasi karbondioksida spesies C4 dari tahun 1954 sampai tahun 1966 daur calvin dianggap satu-satunya jalur fiksasi CO2 pada tumbuhan tinggi. Kemudian Hatch dan Slack (1966), bekerja di Australia, menyajikan bukti mendetail bahwa terjadi jalur fiksasi CO2 dangan menggunakan enzim fosfoenol piruvat (PEP) karboksilase.
            Asam-asam ditraslokasikan ke sel-sel seludang ikatan pembuluh tempat pengubahan menjadi piruvat, sebuah karbon dilepas, yaitu diubah baik dengan cara menambahkan RUBP atau dengan menambahkan kepada suatu molekul yang terdiri atas dua karbon, menjadi SPGA oleh RUBP karboksilase. Setelah terbentuk 3 PGA, daur calvin berlangsung. Spesies dengan jalur Hatch dan Slack disebut spesies C4 karena hasil pertama fotosintesis dalam mesofil berupa satu molekul dengan 4 atom C.
            Peningkatan temperatur itu cukup dapat mempengaruhi pola iklim dunia sehingga mengubah pola curah hujan dan kemampuan dimuka bumi (Williams, 1979). Umur jagung, Peaslee dan Moss (1966) mengukur laju fotosintesis yang lebih rendah pada daun yang lebih bawah. Laju fotosintesis yang lebih rendah ini dihubungkan dengan adanya kandungan kalium fosfor, magnesium dan nitrogen.
       
A.2. TUJUAN PRAKTIKUM
1.      Mengamati/mengukur laju fotosintesis secara kualitatif pada suatu tumbuhan.
2.      Mengamati hubungan antara intensitas cahaya dengan laju fotosintesis suatu tumbuhan.
1.     
A.3. TEORI DASAR
          Fotosintesis merupakan salah satu proses metabolisme yang terjadi dalam tumbuhan, yaitu proses anabolisme atau biosintesis senyawa organik (glukosa) yang berasal dari senyawa organik (air dan karbon dioksida) dengan menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Pada proses fotosintesis ini akan terbentuk pula gas oksigen sebagai hasil samping, pada tumbuhan air seperti hidrila gas oksigen ini akan tampak sebagai gelembung-gelembung yang muncul ke permukaan air.
            Beberapa faktor luar (lingkungan) seperti cahaya, suhu serta karbon udara seperti konsentrasi CO2 dan O2 udara serta ada atau tidaknya polutan akan berpengaruh terhadap laju fotosintesis. Semakin tinggi intensitasnya cahaya sampai batas-batas tertentu akan meningkat konsentrasi CO2 disekitar daun tumbuhan sampai batas tertentu, maka laju fotosintesis akan semakin meningkat pula. Proses fotosintesis dapat ditulis reaksi.
6CO2 + 6H2O ----------> C6H12O6 + 6O2
            Laju dari reaksi ini dapat diketahui dengan mengukur jumlah karbondioksida dan air yang digunakan atau dengan mengukur jumlah gula dan oksigen yang terbentuk.

B.   TINJAUAN PUSTAKA
Energi radiasi yang tersedia untuk fotosintesis di bumi berasal dari matahari. Setiap energi yang digunakan oleh manusia, secara langsung atau tidak langsung, berasal dari radiasi matahari, kecuali energi atom dan mungkin juga energi panas bumi. Untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman budidaya, matahari merupakan suatu pemancaran bertubuh hitam, dan menurut hukum Wein, panjang gelombang maksimum berbanding berbalik dengan batang tubuh.
Tetapan matahari merupakan jumlah energi yang diterima oleh suatu permukaan datar yang tegak lurus dengan sinar matahari dan tepat di sebelah luar atmosfer bumi. Tingkat radiasi matahari itu makin menurun setelah melewati bumi karena adanya penyerapan dan pemancaran. Radiasi marahari pada permukaan bumi, apabila permukaan tersebut tegak lurus terhadap sinar matahari yang cerah.
Faktor-faktor yang mempengaruhi jumlah radiasi yang diterima suatu hari:
1.      Sudut yang dibentuk sinar matahari yang menuju titik tersebut. Apabila sinar matahari jatuh dengan sudut yang makin kecil dari sudut.
2.      Jumlah partikel (yaitu debu atau partikel air yang mengembun, misalnya kabut atau awan) di dalam atmosfer. Pada banyak daerah tropis, cahaya yang mengenai permukaan bumi selama musim penghujan yang berlawanan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan musim kemarau yang tidak berlawanan.
3.      Faktor lain sepeti fluktuasi pancaran matahari, jarak antara bumi untuk memantulkan cahaya.
Dari radiasi matahari yang diserap selama siang hari oleh permukaan tanaman budidaya, 75% sampai 85% digunakan untuk menguapkan air, 5 sampai 10% darinya menjadi cadangan bahan pertukaran bahan dengan atmosfer bumi melalui proses konveksasi, dan 1 sampai 5% dalam fotosintesis.
Pertanian berdasarkan atas panenan atau berat hasil tumbuhan budidaya. Oleh karena berat penen itu biasanya diukur pada kandungan kelembaban tertentu, panenan disamakan dengan hasil berat kering tumbuhan, yaitu keseimbangan antara pengambilan CO2 (fotosintesis) dan pengeluaran CO2 (respirasi). Apabila respirasi lebih besar dibandingkan dengan fotosintesis, tumbuhan itu berkurang berat keringnya, yang dapat ditunjukkan dengan menempatkan tumbuhan dalam ruang gelap, yaitu dengan memecah fotosintesis.
Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia antara, yaitu NADPH dan ADP. Senyawa-senyawa ini kemudian digunakan untuk mereduksi CO2 menjadi senyawa organik yang mantap dan yang akan menghasilkan berat kering tanaman.

C.   MATERI PRAKTIKUM
C.1 BAHAN
1.      Tumbuhan Hibrilla
2.      NaHCO3
3.      Tanaman jagung dan kedelai

C.2 ALAT   
1.      Plant Leaf Chamber (PLC): tipe broad dan narrow leaf PLC
2.      Leaf Chamber Analyse: alat pengukur dan data logger
3.      Battery & baterry charger
4.      Khemikalia: soda lime
5.      SRAMMemory Car & Internal RAM

D.   PROSEDUR KERJA
1.      Check batteray apakah dalam kondisi terisi penuh atau tidak,
2.      Check tabung khemikalia,
3.      Pasang pipa PLC warna merah pada tempat berwarna merah dan warna hitam pada pasangan yang berwarna hitam serta kabel PLC pada Leaf Chamber Cabie Connection,
4.      Hidupkan alat LCA4 degan menekan tombol on dan tunggu beberapa menit (±5 menit) hingga Cref  =Can atau AC=0 (warning up)

E.   HASIL PENGAMATAN
LAPORAN PRAKTIKUM BIOLOGI / FOTOSINTESIS

Keterangan
C: Date
D: CO2 analysis in vpm
E: CO2 anl, dilutioncorrected vpm
F: CO2 differential r-a, in vpm
G: CO2 reference in pvm
H: record label text
I: energy conversion factor
J: H2O analysis as % RH
K: H2O anl, dilution corrected, %RH
L: H2O differential a-r, in %RH
M: H2O refference in %RH
N: leaf area in cm2
O: leaf area in cm2
P: leaf surface temp in oC
Q: stomatal conductance, mol m-2s-1
R: P.A.R. incident on LC, umol m-2s-1
S: P.A.R. at leaf surface, umol m-2s-1
T: leaf chamber temp in oC
U: date
V: photosynthetic rate, umol m-2s-1



F.   PEMBAHASAN
Cahaya tampak (visible), sebagai sumber energi yang digunakan tumbuhan untuk fotosintesis, merupakan bagian spektrum energi radiasi. Energi radiasi mempunyai karakteristik yang unik, yang dapat dijelaskan dengan menggunakan dua macam teori yang berhubungan, yaitu teori gelombang elektromagnet dan teori kuantum. Teori gelombang elektromagnet menyatakan bahwa cahaya merambat melalui ruangan sebagai suatu gelombang. Jumlah gelombang yang merambat melewati titik tertentu dalam interval tertentu menyatakan sebagai frekuensi.
Teori kuantum menyatakan bahwa cahaya merambat dalam bentuk aliran partikel disebut foton. Energi yang terkandung dalam suatu foton disebut satu kuantum. Karena energi yang terkandung dalm suatu foton itu berbanding lurus dengan frekuensi, maka kuantum dapat dinyatakan dalam bentuk panjang gelombang, dan energi tiap foton berbanding terbalik dengan panjang gelombang.
Reaksi cahaya dalam fotosintesis merupakan akibat langsung menyerap foton oleh molekul-molekul pigmen seperti klorofil. Tidak seluruh foton mempunyai tingkat energi yang cocok untuk meningkatkan pigmen daun. Karena pengikatan pigmen merupakan akibat langsung interaksi antara foton dan pigmen, pengukuran cahaya yang digunakan dalam fotosintesis sering kali berdasarkan densitas aliran foton, dan bukan berdasarkan energi. Densitas aliran foton ialah jumlah foton yang menumbuk suatu luas permukaan tertentu per satuan waktu. Karena panjang gelombang efisiensi digunakan dalam fotosintesis, pengukuran cahaya untuk fotosintesis biasanya didasarkan pada densitas aliran foton.
Melalui proses adaptasi, spektrum cahaya yang diserap oleh klorofil dan pigmen-pigmen daun yang lain sama dengan rentangan spektrum cahaya yang nampak oleh mata manusia. Penyerapan cahaya oleh daun itu sangat berbeda dari penyerapan cahaya oleh klorofil yang dilarutkan dalam eter.
Perbedaan anatomi (anatomi daur spesies C4 disebut anatomi Kranz):
a.       Spesies C4 mempunyai kloroplas dalam sel-sel seludang ikatan pembuluhnya, spesies C3 tidak.
b.      Kloroplas dalm mesofil spesies C3 dan C4 tampak serupa (mereka biasanya mempunyai membran eksternal ganda dan grana yang berkembang baik) tetapi secara biokimia keduanya sangat berbeda.
c.       Kloroplas dalam sel-sel seludang ikatan pembuluh pada spesies C4 berbeda secara anatomi.
Yang menguntungkan untuk kondisi cahaya kurang terang dan temperatur sejuk harus digunakan tehnik khusus untuk mengukur fotorespirasi:
a.       Udara tanpa CO2 dilewatkan suatu daun yang disinari. Bila dihasilkan CO2, hasil CO2 ini berarti ukuran fotorespirasinya.
b.      Tumbuhan atau daun didalam sungkup dengan penyinaran akan menurunkan konsentrasi CO2 di udara sampai mencapai suatu keseimbangan (konsentrasi kompensasi) yang merupakan ukuran fotorespirasinya.
c.       Bila sebuah daun tiba-tiba diletakkan dalam gelap, fotosintesis akan terhenti, namun fotorespirasinya akan dilanjutkan sebentar untuk menghabiskan asam glikolatnya. Hal ini menyebabkan suatu pengeluaran CO2 setelah penyinaran yang jauh lebuh banyak dibandingkan keseimbangan pengeluaran CO2 dalam respirasi biasa.
d.      Oksigen (O2) dibutuhkan untuk mengubah asam glikolat menjadi asam glioksilat. Bila O2 di udara mereduksi dari 21% menjadi 1% atau kurang dari itu, fotorespirasi berhenti. Oleh karenanya, perbedaan fotosintesis pada konsentrasi 21% dan 1% merupakan ukuran fotorespirasi.
Dalam kondisi kelembaban rendah, stomata terbuka pada malam hari untuk menyerap CO2, dan tertutup pada siang hari untuk mengurangi beban transpirasi tumbuhan. Hanya ada beberapa tumbuhan CAM yang termasuk tanaman budidaya, antara lain nanas, Agave (sisal, henequen dan lain-lain), dan buah pir berduri.
Radiasi matahari menyebabkan penutupan stomata dan penyinaran daun; energi cahaya ini digunakan untuk menjalankan daur calvin, yaitu dengan mengambil CO2 dari asam beratom C-4 seperti pada reaksi di dalam sel-sel seludang ikatan pembuluh spesies C4. Kloroplas tumbuhan CAM lebih mirip dengan kloroplas spesies C3. Dalam kondisi kelembaban yang menguntungkan, banyak spesies CAM berubah fungsi stomatanya dan karboksilasinya serupa dengan pada spesies C3.
Daun berfungsi sebagai organ utama fotosintesis pada tumbuhan tingkat tinggi. Evolusi daun telah mengembangkan suatu struktur yang akan menahan kekerasan lingkungan namun juga efektif dalam penyerapan cahaya dan cepat dalam pengambilan CO2 untuk fotosintesis. Kebanyakan daun tanaman budidaya mempunyai (1) permukaan luar yang luas dan datar; (2) lapisan pelindung permukaan atas dan bawah; (3) banyak stomata persatuan luas; (4) permukaan dalam yang luas dan rongga udara yang saling berhubungan; (5) sejumlah besar kloroplas dalam setiap sel; dan (6) hubungan yang erat antara ikatan pembuluh dan sel-sel fotosintesis. Sehelai daun yang ideal untuk pertukaran gas dan penangkapan cahaya hanyalah setebal satu sel, tetapi kekerasan lingkungan alami menurut beberapa lapisan sel dan pelindung permukaan agar dapat lestari.
Permukaan luar daun yang luas dan datar memungkinkannya menangkap cahaya semaksimal mungkin persatuan volume dan meminimalkan jarak yang harus ditempuh oleh CO2 dari permukaan daun ke kloroplas, yaitu jarak sekitar 0,1 mm pada daun-daun kebanyakan tanaman budidaya.
Kebanyakan spesies tanaman budidaya ditanam di tempat yang mendapat radiasi matahari penuh dan memiliki stomata pada kedua permukaan daun. Spesies yang tumbuh di tempat teduh kebanyakan hanya mempunyai stomata pada epidermis bawahnya (abaxial). Di dalam daun terdapat banyak sel mesofil dan ruang-ruang antar sel. Tipe dikotil dan tipe rumput-rumputan mempunyai anatomi daun yang berbeda, tetapi tidak ada petunjuk bahwa salah satu dari kedua struktur tersebut lebih efisien dalam menangkap cahaya atau dalam difusi CO2. Namun, perbedaan anatomi antara spesies-spesies C3, C4 dan CAM benar-benar mempengaruhi efisiensi fotosintesis.
Sel-sel daun tidak berada jauh dari jaringan pembuluh; hal ini memungkinkan pergerakan cepat air dan mineral-mineral ke sel-sel fotosintesis dan perpindahan hasil-hasil fotosintesis dari sel ke sel dan dari daun. Pengurangan pergerakan-pergerakan bahan-bahan baku ke kloroplas atau pergerakan hasil-hasil fotosintesis dari kloroplas dapat mengurangi laju fotosintesis.
Faktor-faktor penting untuk fotosintesis yaitu :
1.      Cahaya
Bila tidak ada cahaya, terjadi respirasi dalam gelap, yang biasanya sehelai daun mengambil 5 sampai 10% dari pengambilan CO2 dalam cahaya terang. Dengan peningkatan cahaya secara berangsur-angsur, fotosintesis juga akan meningkat sampai tingkat kompensisi cahaya, yaitu tingkat cahaya pada saat pengambilan CO2 sama dengan pengeluaran CO2 (laju pertukaran karbon atau CER=0).
Perlu diperhatikan bahwa walaupun spesies C2 sering kali tidak mencapai tingkat kejenuhan cahaya dan dapat memanfaatkan tingkat cahaya tinggi lebih baik dari pada spesies C3, tumbuhan itu juga memanfaatkan cahaya remang-remang secara lebih efesien (pengambilan CO2 per satuan cahaya) dibandingkan pada cahaya terang.
2.      Tahanan Daun Terhadap Asimilasi CO2
Tahanan stomata adalah tahanan terhadap difusi CO2 dari luar ke daun melalui stomata. Daun tanaman budidaya pada umumnya mempunyai jumlah stomata yang cukup untuk difusi CO2 yang efisiensi.
3.      Temperatur
Fotosintesis harus dipisahkan menjadi bagian-bagian penyusunnya untuk menetapkan responnya terhadap temperatur.
4.      Air
Merupakan subtrat fotosintesis,tetapi hanya sekitar 0,1 % dari jumlah air total digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis.
5.      Umur Daun dan Keadaan Mineral
Umur daun mempengaruhi fotosintesis: prosespenuaan menyebabkan kelembaban proses fotosintesis. Faktor utama yang mempengaruhi laju penuaan ialah kandungan nutrisi mineral daun. Nutrisi lain yang kurang bergerak pada tumbuhan (misalnya, kalium dan besi) dapat mengurangi fotosintesis pada daun-daun muda sedangkan pada daun-daun tua meningkatkan fotosintesis.

C.   KESIMPULAN
1.      Faktor-faktor lingkungan seperti cahaya, CO2, temperatur, kandungan air dan kandungan mineral langsung mempengaruhi laju fotosintesis daun dengan cara mempengaruhi reaksi terang atau mempengaruhi sistem karboksilasi kloroplas,
2.      Laju fotosintesis sangat bervariasi antar spesies dan seringkali berhubungan dengan lingkungan tempat spesies itu beradaptasi. Spesies tanaman budidaya biasanya termasuk di antara spesies-spesies tumbuhan yang paling efisien.
3.      Laju fotosintesis daun dalam spesies juga bervariasi, yang menunjukkan adanya kemungkinan untuk meningkatkan hasil panen dan kualitas tanaman budidaya dengan cara menyeleksi untuk mendapatkan tanaman yang punya laju fotosintesis tinggi.
4.      Produk fotosintesis digunakan untuk cadangan makanan, struktur, respirasi, dan pertumbuhan. Seberapa efisien tumbuhan membagikan hasil fotosintesisnya ke bagian-bagian yang berbeda-beda itu mempunyai pengaruh penting terhadap hasil panen.
5.      Spesies C3 tampaknya kurang efisien melaksanakan fotosintesis dibandingkan dengan spesies C4,terutama karena spesies C3 menunjukkan adanya fotoresperasi.


      DAFTAR PUSTAKA

Franklin, Garden. 1991. Fisiologi tanaman budidaya. Penerbit Universitas Indonesia; Jakarta.

Jayamiharja, Ir. Joni Ahmad. 1976. Fisilogi tumbuhan. Universitas Indonesia; Jakarta.

Tobondo, Mintjen SL. 1994. Biologi. Penerbit Erlangga; jakarta.    

Berlangganan update artikel terbaru via email:

Iklan

Iklan pulsa anita

Sponsorship