Fotosintesis Tumbuhan

LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN

FOTOSINTESIS TUMBUHAN

Tanggal Praktikum, 12 April 2012

Disusun Oleh :

1.      Alamil Huda                      (081014007)

2.      A. Kharish Fahmi              (081014009)

3.      Cipto Dwi Handono           (080710470)

4.      Eko Prasetyo N.S.W.        (081014066)

5.      Muhammad                      (081014102)

6.      Syaiful Yahya                   (081014072)

1.      TUJUAN

·           Mengetahui pigmen yang berperan dalam proses fotosintesis.

·           Mengukur kadar klorofil pada daun dengan spektrofotometer.

2.      TINJAUAN PUSTAKA

            Fotosintesis berasal dari kata foton yang berarti cahaya, dan sintesis yang berarti menyusun.Jadi fotosintesis dapat diartikan sebagai suatu penyusunan senyawa kimia kompleks yang memerlukan energi cahaya. Sumber energi cahaya alami adalah matahari. Proses ini dapat berlangsung karena adanya suatu pigmen tertentu dengan bahan CO2 dan H2O. Cahaya matahari terdiri atas beberapa spektrum, masing-masing spektrum mempunyai panjang gelombang berbeda, sehingga pengaruhnya terhadap proses fotosintesis juga berbeda (Salisbury, 1995).

            Fotosintesis merupakan suatu proses biologi yang kompleks, proses ini menggunakan energi dan cahaya matahari yang dapat dimanfaatkan oleh klorofil yang terdapat dalam kloroplas. Seperti halnya mitokondria, kloroplas mempunyai membran luar dan membran dalam. Membran dalam mengelilingi suatu stroma yang mengandung enzim-enzim tang larut dalam struktur membran yang disebut tilakoid. Proses fotosintesis dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain air (H2O), konsentrasi CO2, suhu, umur daun, translokasi karbohidrat, dan cahaya. Tetapi yang menjadi faktor utama fotosintesis agar dapat berlangsung adalah cahaya, air, dan karbondioksida (Kimball,1992).

            Fotosintesis sering didefinisikan sebagai suatu proses pembentukan karbohidrat dan karbondioksida serta air yang dilakukan sel-sel yang berklorofil dengan adanya cahaya matahari yang disebabkan oleh oksigen (O2). Ada juga yang mengartikan fotosintesis dengan suatu peristiwa pengolahan atau pemasakan makanan yang terjadi pada daun dengan bantuan cahaya matahari(Kimball,1992).

            Organisasi dan fungsi suatu sel hidup bergantung pada persediaan energi yang tak henti hentinya. Sumber energi ini tersimpan dalam molekul-molekul organik seperti karbohidrat. Organisme heterotrofik, seperti ragi dan kita sendiri, hidup dan tumbuh dengan memasukan molekul-molekul organik ke dalam sel-selnya (Kimball, 1992). Untuk mengetahui ada atau tidaknya amilum yang terdapat dalam proses fotosintesis dapat dilakukan dengan berbagai percobaan, diantaranya dengan memberi perlakuan variasi cahaya matahari yang berbeda pada daun tumbuhan dan mengujinya dengan larutan JKJ untuk memperoleh hasil dan data yang bervariasi

antara daun tumbuhan sampel (Ellis,1986).

Pada proses fotosintesa, terjadi penangkapan energi cahaya oleh zat hijau daun untuk pembentukan bahan organik. Fotosintesa hanya terjadi pada tanaman yang memiliki sel-sel hijau termasuk pada beberapa jenis bakteri. (Darmawan dan Baharsyah, 1983).

Aksi dari cahaya hijau dan kuning yang menyebabkan fotosistem pada tumbuhan tingkat tinggi dan penyerapan panjang gelombang ini oleh daun sebenarnya relatif tinggi, lebih tinggi dari yang ditampakkan pada spektrum serapan klorofil dan karotenoid. Tetapi, bukan berarti bahwaada pigmen lain yang berperan menyerap cahaya tersebut. Alasan utama mengapa spektrum aksi lebih tinggi dari spektrum serapan adalah karena cahaya hijau dan kuning yang tidak segera diserap akan dipantulkan berulang-ulang di dalam sel fotosintetik sampai akhirnya diserap oleh klorofil dan menyumbangkan energi untuk fotosintesis. (Lakitan, 2007).

Laju fotosintesis berbagai spesies tumbuhan yang tumbuh pada berbagai daerah yang berbeda seperti gurun kering, puncak gunung, dan hutan hujan tropika, sangat berbeda. Perbedaan ini sebagian disebabkan oleh adanya keragaman cahaya, suhu, dan ketersediaan air, tapi tiap spesies menunjukkan perbedaan yang besar pada kondisi khusus yang optimum bagi mereka. Spesies yang tumbuh pada lingkungan yang kaya sumberdaya mempunyai kapasitas fotosintesis yang jauh lebih tinggi daripada spesies yang tumbuh pada lingkungan dengan persediaan air, hara, dan cahaya yang terbatas. (Salisbury dan Ross, 1995).

Pada saat melakukan fotosintesis makhluk hidup memerlukan sumber cahaya atau energy cahaya, cahaya ini adalah cahaya matahari. Klorofil berfungsi dalam penyerapan energy cahaya ini. Selain itu proses fotosintesis juga membutuhkan bahan lain yaitu gas CO2 (karbondioksida) dan H2O (air). Hasil akhir dari fotosintesis adalah karbohidrat dan oksigen.Karbohidrat yang pertama dibentuk adalah glukosa. Persamaan fotosintesis adalah:

Karbondioksida (6CO2) + air (6H2O) + cahaya à Glukosa (C6H12O6) + oksigen (6O2) + H2O

 Laju fotosintesis dipengaruhi oleh berbagai factor, diantaranya adalah: Suhu, intensitas cahaya, kadar CO2

Fotosintesis adalah suatu proses yang hanya terjadi pada tumbuhan yang berklorofil dan bakteri fotosintetik, dimana energi matahari (dalam bentuk foton) ditangkap dan diubah menjadi energi kimia (ATP dan NADPH). Energi kimia ini akan digunakan untuk fotosintesa karbohidrat dari air dan karbon dioksida. Jadi, seluruh molekul organik lainnya dari tanaman disintesa dari energi dan adanya organisme hidup lainnya tergantung pada kemampuan tumbuhan atau bakteri fotosintetik untuk berfotosintesis. (Devlin, 1975).

Klorofil adalah pigmen hijau fotosintetis yang terdapat dalam tanaman, Algae dan Cynobacteria. nama "chlorophyll" berasal dari bahasa Yunani kuno : choloros= green (hijau), and phyllon= leaf (daun). Fungsi krolofil pada tanaman adalah menyerap energi dari sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintetis yaitu suatu proses biokimia dimana tanaman mensintesis karbohidrat (gula menjadi pati), dari gas karbon dioksida dan air dengan bantuan sinar matahari. (Subandi, 2008).

Klorofil merupakan pigmen hijau tumbuhan dan merupakan pigmen yang paling penting dalam proses fotosintesis. Sekarang ini, klorofil dapat dibedakan dalam 9 tipe : klorofil a, b, c, d, dan e. Bakteri klorofil a dan b, klorofil chlorobium 650 dan 660. klorofil a biasanya untuk sinar hijau biru. Sementara klorofil b untuk sinar kuning dan hijau. Klorofil lain (c, d, e) ditemukan hanya pada alga dan dikombinasikan dengan klorofil a. bakteri klorofil a dan b dan klorofil chlorobium ditemukan pada bakteri fotosintesin. (Devlin, 1975).

Klorofil pada tumbuhan ada dua macam, yaitu klorofil a dan klorofil b. perbedaan kecil antara struktur kedua klorofil pada sel keduanya terikat pada protein. Sedangkan perbedaan utama antar klorofil dan heme ialah karena adanya atom magnesium (sebagai pengganti besi) di tengah cincin profirin, serta samping hidrokarbon yang panjang, yaitu rantai fitol. (Santoso, 2004).

Struktur klorofil berbeda-beda dari struktur karotenoid, masing-masing terdapat penataan selang-seling ikatan kovalen tunggal dan ganda. Pada klorofil, sistem ikatan yang berseling mengitari cincin porfirin, sedangkan pada karotoid terdapat sepasang rantai hidrokarbon yang menghubungkan struktur cincin terminal. Sifat inilah yang memungkinkan molekul-molekul menyerap cahaya tampak demikian kuatnya, yakni bertindak sebagai pigmen. Sifat ini pulalah yang memungkinkan molekul-molekul menyerap energi cahaya yang dapat digunakan untuk melakukan fotosintesis. Persamaan antara spektrum tindakan fotosintesis dan spektrum absorbsi klorofil menunjukkan bahwa dalam proses itu pigmen yang paling penting ialah klorofil. Akan tetapi kedua spektrum itu tidak sama. Energi diserap oleh karotenoid diteruskan klorofil a, disini energi digunakan dalam fotosintesis. Klorofil b mempunyai fungsi yang sama. (Santoso, 2004).

Klorofil akan memperlihatkan fluoresensi, berwarna merah yang berarti warna larutan tersebut tidak hijau pada cahaya yang diluruskan dan akan merah tua pada cahaya yang dipantulkan. (Noggle dan Fritz, 1979).

3.      ALAT

a)         Pemisahan pigmen fotosintesis

·         Mortar dan penggerusnya

·         Cawan petri

·         Jepitan kertas

·         Statif

·         Silet

·         Benang

b)        Pengukuran kadar klorofil dengan spektrofotometer

·         Mortar dan penggerusnya

·         Labu ukur 100mL

·         Tabung cuvet

·         Saringan buchnes

·         Botol aspirator

·         Pompa vakum

·         Kertas saring

·         Spektrofotometer

·         Tabung konikel

·         Sentrrifuge

4.      BAHAN

a)    Pemisahan pigme fotosintesis

·         Alkohol 95 %

·         Kertas saring (ukuran 3x15 cm)

·         Daun Ixora javanica.

b)   Pengukuran kadar klorofil dengan spektrofotometer

·         Alkohol 95 %

·         Daun Ixora javanica.

5.      PROSEDUR KERJA

A.       Pemisahan pigmen fotosintesis dengan kromatografi kertas

1)      Mengambil 5 gram dan kemudian gerus dalam mortal dengan menuangi 25ml alkohol 95% atau etanol sampai seluruh klorofil terlarut dalam alkohol. Ekstrak akan terlihat berwarna hijau.

2)      Membiarkan ekstrak beberapa menit sampai ampas daunnya mengendap.

3)      Menuangkan cairan ekstrak ke dalam cawan petri dan memberi tanda cawan petri itu sesuai dengan spesies daun yang digerus.

4)      Mengambil kertas saring yang telah disediahkan dan jepit pada benang yang telah diikatkan ke statif.

5)      Celupkan ujung yang lain dari kertas saring tersebut ke dalam larutan gerusan pada cawan petri.

6)      Membiarkan kertas saring tergantung untuk beberapa lama sampai terlihat pemisahan pugmen yang terkandung di dalamnya.

7)      Memperhatikan beberapa macam pigmen diperoleh dalam ekstrak tersebut, gambar dan catat.

B.        Pengukuran kadar klorofil dengan spektrofotometer

a)      Mengambil 1 gram daun yang masih segar dan kemudian dipotong – potong kecil – kecil.potongan daun ini kenudian diekstrak dengan alkohol 95% dengan cara menggerusnya dalam mortar sampai seluruh klorofil terlarut.

b)      Meyakinkan bahwasemua pigmen klorofil dari daun telah keluar seluruhnya. Hal tersebut dapat dilihat dari ampas yang berwarna putih.

c)      Menyaring ekstrak klorofil ini dengan saringan Buchner dan selanjutnya masukkan ke dalam labu ukur 100ml. Penambahan alkohol 95% hanya diperlukan apabila volume ekstrak dalam labu ukur belum mencapai batas 100ml.

d)     Atau memasukkan 15ml ekstrak klorofil ke dalam tabung konikel, kemudian sentrifugasi selama 10 menit 100rpm. Mengambil supernatan dan tuang ke dalam cuvet.

e)      Dengan menggunakan cuvet ukur absorbansi atau “optical density” (%) larutan ekstrak tersebut dengan menggunakan panjang gelombang 649 dan 665 nm,

f)       Kadar klorofil a dan b dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

Klorofil total (mg/l)          = (20,0 x OD₆₄₉) + (6,1 x OD₆₆₅)

Klorofil a (mg/l)   = (13,7 x OD₆₆₅) – (5,76 x OD₆₄₉)

Klorofil b (mg/l)   = (25,8 x OD₆₄₉) – (7,7 x OD₆₆₅)

Rumus di atas diturunkan oleh (Winstermans & Mots, 1965)

6.      HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

a)      Pemisahan pigmen fotosintesis dengan kromatografi kertas

Spesimen	Keadaan kertas saring
	Sebelum perlakuan	Sesudah perlakuan
Ekstrak daun Ixora javanica	Kertas saring kering, berwarna putih dan bersih	Kertas saring sedikit basah, lama-lama mengering dan terbentuk empat lapisan yaitu lapisan putih, kunijng, hijau muda dan hijau tua

b)      Pegukuran kadar klorofil dengan spektrofotometer

Spesimen	Kadar OD 649	Kadar OD 665
Ekstrak daun Ixora javanica	0,48	0,6

Penghitungan :

Klorofil total (mg/l)    = (20 x OD 649) + (6,1 + OD 665)

                                   = (20,0 x 0,48) + (6,1 x 0,6)

                                   = 9,6 + 3,66

                                   = 13,26

Klorofil a (mg/l)         = (13,7 x OD 665) – (5,76 x OD 649)

                                   = (13,7 x 0,6) - (5,76 x 0,48)

                                   = 8,22 - 2,76

                                   = 5,46

Klorofil b (mg/ I)        = (25,8 x OD 649) – (7,7 x OD 665)

                                   = (25,8 x 0,48)-(7,7 x 0,6)

                                   = 12,38 -4,62

                                   = 7,76

            Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa daun Ixora javanica, memiliki 3 jenis pigmen yang menyusun kloroplasnya yaitu pigmen klorofil berwarna kuning, hijau muda dan hijau tua. Pigmen hijau tua merupakan pigmen dari klorofil a sedangkan pigmen hijau muda atau terang merupakan pigmen dari klorofil b.

            Dalam percobaan ini juga ditemukan pigmen selain pigmen dari klorofil a dan b yaitu pigmen kuning, pigmen kuning ini merupakan pigmen karatenoid      

Dari hasil pengamatan diatas dapat diketahui kandungan klorofil a, b dari daun Ixora javanica berturut-turut adalah ; 5,46 dan 7,76

7.      DISKUSI

A.       Pemisahan pigmen fotosintesis dengan kromatografi kertas

1)      Apakah fungsi dari alkohol 95% atau etanol pada percobaan ini?

Jawab

Sebagai pelarut klorofil yang terkandung pada daun.

2)      Dalam reaksi fotosintesis, dari manakah asal oksigen yang dihasilkan?

Jawab

Gas oksigen dihasilkan dari hidrolisis 2 molekul H2O(air) oleh ion mangan (Mn) menghasilkan 4 ion H+(hidrogen) dan O2 (oksigen) (angka koefisien untuk menyamakan reaksi). Kemudian ion H+ yang bersifat elektrolit (bermuatan) akan masuk ke dalam fotosistem pada tumbuhan dan ikut melakukan serangkaiantahapan fotosintesis sedangkan Oksigen akan dibebaskan ke lingkungan, menjadi udara yang sehari-hari kita hirup. perlu diingat, hidrolisis air ini terjadi pada saat reaksi terang proses fotosintesis

3)      Dari hasil kromatografi daun hijau ternyata ada yang menghasilkan pigmen selain warna hijau, mengapa?

Jawab

Pigmen adalah zat yang terdapat di permukaan suatu benda sehingga bila disinari dengan cahaya putih sempurna akan memberikan sensasi warna tertentu yang mampu ditangkap mata. Proses secara fisik sangatlah berbeda dengan fluoresent, phosphorescence dan bentuk lain dari luminescence, yang mana materi tersebut dapat mengeluarkan cahaya dengan sendirinya. Berkebalikan dengan teori warna cahaya, di dalam teori pigmen sensasi putih dianggap sebagai absennya seluruh pigmen (Anonim, 2009). Selain menghasilkan metabolit primer, tumbuhan juga menghasilkan metabolit sekunder. Metabolit sekunder dapat berupa zat bioaktif dan pigmen. Pigmen merupakan molekul khusus yang dapat memunculkan warna. Pigmen mampu menyerap cahaya matahari dengan menyerap dan memantulkannya pada panjang gelombangtertentu. Molekul pigmen yang berbeda akan memantulkan warna tertentu pada panjang gelombang tertentu sehingga menyebabkan reaksi kimia yang berbeda. Zat warna alami dapat diperoleh dari tanaman atau hewan dan warna alami ini meliputi pigmen yang terdapat dalam bahan atau terbentuk pada proses pemanasan, penyimpanan atau pemprosesan. Aman dan tak berefek samping jika dikonsumsi, seperti klorofil, karotenoid, antosianin, brazilein, tanin dan lain-lain. Zat warna atau pigmen terdapat secara alami dalam sel makhluk hidup terutama tumbuhan. Pigmen biasanya terdapat dalam vakuola atau organel tertentu dalam sel tumbuhan (Anonim, 2009). Jenis-jenis pigmen yang terdapat pada tumbuhan adalah klorofil, karotenoid, flavonoid, fitosterol, saponin, glukosinolat, polifenol, asam fitat, monoterpen, fitoestrogen, sulfida, inhibitor protease (Anonim, 2009).

4)      Apakah ada perbedaan jumlah dan lebar pita – pita yang dihasilkan dari hasil kromatografi? Mengapa?

Jawab

Ada, hal ini disebabkan oleh hubungan antara jumlah suatu zat terlarut dan ukuran dari pita elusi yang dihasilkan.

B.        Pengukuran kadar klorofil dengan spektrofotometer

1)      Apakah kandungan klorofil dalam tiap daun sama?

Jawab

Tidak, kadar klorifil yang semakin tinggi, berdasrkan pertambahan atau umur daun.Warna hjau daun sangat berkaitan erat dengan kandungan klorofil. Pada umumnya, semakin tua daun maka hijau warna daun akan semakin tinggi kandungan klorofilnya. Selain itu Struktur dan metabolisme daun tua telah lebih sempuran bila dibandingkan dengan daun muda dalam fotosintesis yang tinggi serta berpengaruh pada sintesis protein. Hal ini merupakan indikator pertama yang menunjukkan, bawasanya makin tua umur suatu daun maka akan semakin tinggi kadar klorofil yang dikandungnya.

2)      Apakah daun yang tidak berwarna hijau kandungan klorofilnya sedikit?

Jawab

Tidak, hanya saja perbedaan pigmen yang terkandung pada daun berwarna selain hijau mempengaruhi warna daun saja. Tidak mempengaruhi jumlah klorofil.

3)      Apakahperanan klorofil dan pigmen – pigmen pada daun dalam proses fisiologi?

Jawab

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. Klorofil menyerap cahaya dan kemudian cahaya tersebut akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Fungsi pigmen bagi tumbuhan bermacam-macam. Pigmen pada bunga berfungsi untuk menarik perhatian penyerbuknya selain dengan aromanya. Zat hijau daun atau klorofil berfungsi menangkap energi cahaya dan mengkonversinya menjadi energi kimia. 

8.      KESIMPULAN

·           Pigmentasi daun Ixora javanica adalah 4 lapisan warna yaitu, lapisan warna putih, kuning, hijau muda dan hijau tua

·           Kadar klorofil total pada daun Ixora javanica adalah 13,26

·           Kadar klorofil a pada daun Ixora javanica adalah 5,46

·           Kadar klorofil b pada daun Ixora javanica adalah 7,76

9.      DAFTAR PUSTAKA

Darmawan dan Baharsjah. 1983. Pengantar Fisiologi Tumbuhan . Jakarta : PT Gramedia

Devlin, Robert M. 1975. Plant Physiology Third Edition. New York : D. Van Nostrand.

       Ellis, Nihayati. 1986. Anatomi Tumbuhan. Rajawali Press, Jakarta.

       Kimball, John. W. 1992. Biologi Umum. Erlangga, Jakarta.

Lakitan, Benyamin. 2007. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : PT. Raja Grafindo Persada.

Noggle, Ray, R dan Fritzs, J. George. 1979. Introductor Plant Physiology. New Delhi : Mall of India Private Ilmited.

Salisbury, F. B dan Ross, C. W. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid I. ITB, Bandung.

Santoso. 2004. Fisiologi Tumbuhan. Bengkulu : Universitas Muhammadiyah Bengkulu.