Reaksi Gelap Siklus Calvin

60 Biologi Kelas XII bisfosfogliserat dan terbentuk 6 molekul gliseraldehid 3-fosfat G3P, yang dikatalisis oleh G3P dehidrogenase. Satu molekul G3P akan ke- luar sebagai molekul gula atau glukosa dan senyawa organik lain yang diperlukan tumbuhan, sedangkan 5 molekul G3P yang lain akan ma- suk ke tahapan regenerasi. 3 Pembentukan kembali regenerasi RuBP Pada tahapan terakhir siklus Calvin ini, RuBP sebagai pengikat CO 2 dibentuk kembali oleh 5 molekul G3P. RuBP siap untuk mengi- kat CO 2 kembali dan siklus Calvin dapat berlanjut kembali. Dengan demikian, molekul gula tidak akan terbentuk hanya dengan reaksi terang atau siklus Calvin saja. Oleh karena itu, kedua proses tersebut merupakan gabungan proses untuk terjadinya fotosintesis. Pada materi sebelumnya, kalian telah mempelajari bahwa fotosintesis menghasilkan molekul gula. Gula yang dibuat dalam klo- roplas tersebut akan digunakan untuk proses respirasi tumbuhan atau menyusun senyawa organik lainnya dalam sel tumbuhan. Gula tersebut akan diedarkan ke seluruh bagian tumbuhan, dalam bentuk gula sederhana se- perti glukosa. Molekul-molekul gula berlebih yang terbentuk selama fotosintesis dan tidak diedarkan, akan menumpuk atau disimpan di dalam plastida sebagai sumber cadangan ener- gi dalam bentuk amilum atau pati polisakarida. Lalu, bagaimanakah kita dapat membuktikan adanya fotosintesis dan respirasi pada tumbuhan? Agar dapat menjawabnya, lakukanlah rubrik Percobaan berikut. Gambar 2.31 Tahapan siklus Calvin Masukan CO 2 ATP ATP 3 Ribulosa bisfosfat RuBP 1,3-Bisfosfogliserat Gliseraldehida 3-fosfat G3P G3P Senyawa intermediate 3-Fosfogliserat Rubisko Glukosa dan senyawa organik lain P e r c o b a a n Mengetahui Adanya Fotosintesis dan Respirasi pada Tumbuhan A. Dasar Teori Fotosintesis dan respirasi merupakan dua reaksi penghasil energi pada tumbuhan. Fotosintesis berlangsung selama siang hari, sedangkan respirasi terjadi pada siang dan malam hari. Untuk melakukan fotosintesis, tumbuhan memerlukan CO 2 , H 2 O air, dan cahaya sehingga dihasilkan karbohidrat senyawa gula. Sementara itu pada respirasi tumbuhan, gula dirombak menjadi CO 2 dan H 2 O dengan bantuan oksigen. B. Tujuan Membuktikan fotosintesis dan respirasi pada tumbuhan. C. Alat dan Bahan 1. Tiga stoples dengan tutupnya 3. Pensil 2. Air suling 4. Dua tanaman air Metabolisme 61 Sebagaimana telah kalian ketahui bahwa proses fotosintesis me- merlukan cahaya dan CO 2 . Oleh karena itu, faktor lingkungan seperti cahaya dan pasokan CO 2 di dalam sel dapat memengaruhi kecepatan fotosintesis. Faktor-faktor tersebut dapat saling berinteraksi dalam me- mengaruhi fotosintesis. Jika intensitas cahaya rendah maka kecepatan fotosintesis akan rendah pula. Pada keadaan ini, cahaya dikatakan seb- agai faktor pembatas. Salah satu cara untuk menentukan kecepatan fo- tosintesis adalah dengan mengamati pembentukan oksigen. Pada saat intensitas cahaya mencapai titik tertentu jenuh cahaya pada kondisi percoban maka tidak akan memengaruhi produksi oksigen. Keadaan tersebut kemungkinan disebabkan CO 2 menjadi faktor pembatas. Nah, jika konsentrasi CO 2 tersebut ditingkatkan maka kecepatan fotosin- tesis akan meningkat dengan meningkatnya intensitas cahaya. Selain cahaya dan CO 2 , suhu juga dapat memengaruhi kecepat an fotosintesis jika cahaya bukan sebagai faktor pembatas. Menurut F.F. Blackman tahun 1905, fotosintesis dapat ber- langsung jika ada cahaya dan akan berhenti jika tidak ada cahaya. Fo- tosintesis terdiri dari reaksi fotokimia dan reaksi enzimatis. Kondisi 5. Indikator brom timol biru 7. Lampu duduk 6. Kertas aluminium berukuran 30 x 30 cm D. Cara Kerja 1. Bilaslah stoples menggunakan air suling. 2. Nomorilah stoples 1, 2, dan 3 menggunakan pensil agar tulisan tidak mudah luntur terkena air. 3. Masukkan tanaman dan air dalam stoples 1 dan 2. Stoples 1 digunakan sebagai kontrol sehingga tana- man tidak dimasukkan ke dalamnya. 4. Isilah ketiga stoples dengan indikator brom timol biru. 5. Tutuplah setiap stoples, kecuali stoples 1 ditutup menggunakan aluminium foil agar cahaya tidak masuk dalam stoples. 6. Letakkan ketiga stoples kira-kira 20 cm di depan lampu duduk lihat Gambar 2.32. 7. Periksalah warna larutan dalam stoples, setiap 1 jam selama 8 jam. Usahakan segera menu- tup kembali stoples 1 menggunakan aluminium foil. 8. Catatlah hasil pengamatan kalian. Catatan: Indikator brom timol biru bisa digunakan untuk menguji adanya CO 2 . Adanya CO 2 menyebabkan warna biru pada larutan cepat berubah menjadi hijau atau kuning, tergantung banyak sedikitnya CO 2 . E. Pembahasan 1. Bagaimanakah perubahan warna larutan dalam stoples 1, 2, dan 3? Jelaskan mengapa demikian. 2. Kapankah fotosintesis berlangsung? Di dalam stoples berapakah terjadinya? 3. Kapankah respirasi berlangsung? Di dalam stoples berapakah terjadinya? 4. Manakah stoples yang mengandung CO 2 paling banyak? Jelaskan. Gambar 2.32 Ketiga stoples diletakkan + 20 cm di depan lampu duduk. 2 3 1 pembungkus dari kertas alumunium tanaman air kontrol 62 Biologi Kelas XII P e r c o b a a n Mengetahui Pengaruh Cahaya terhadap Fotosintesis A. Dasar Teori Fotosintesis dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan faktor dalam. Faktor lingkungan meli- puti CO 2 , suhu, dan intensitas cahaya. Sementara itu, faktor dalam meliputi konsentrasi enzim, kekurangan air, dan konsentrasi klorofil. Fotosintesis dapat berlangsung jika ada cahaya dan akan berhenti jika tidak ada cahaya gelap. Keadaan tanpa cahaya gelap dapat mengham- bat pembentukan O 2 melalui reaksi fotokimia. B. Tujuan Mengamati dan mengetahui pengaruh suhu terhadap fotosintesis den- gan mengukur banyaknya oksigen O 2 yang dihasilkan. C. Alat dan Bahan 1. Tanaman air Hydrilla sp. 2. Air jernih 3. Larutan NaHCO 3 Na-bikarbonat 4. Gelas becker atau bejana gelas 5. Corong kaca 6. Tabung reaksi 7. Hand counter alat penghitung 8. Timer pencatat waktu D. Cara Kerja 1. Siapkan air jernih dalam 2 gelas becker dan tambahkan bebera- pa tetes ½ NaHCO 3 . 2. Potonglah batang tanaman Hydrilla sp. kira-kira 10 cm. 3. Masukkan tanaman tersebut secara terbalik dengan bagian pangkal menghadap ke pipa corong. Pipa corong menghadap ke atas dan diatasnya ditutup tabung reaksi yang telah diisi air. 4. Simpanlah tanaman dalam gelas becker pada 3 tempat yang berbeda, yaitu a di dalam ruangan almari, b di bawah po- hon yang rindang, dan c di lapangan terbuka dengan intensitas cahaya matahari cukup tinggi. 5. Amatilah oksigen O 2 yang terbentuk melalui gelembung-gelembung gas yang dihasilkan. Hitung dan catatlah banyaknya gelembung yang dihasilkan pada masing-masing tana- man dengan hand counter selama 5 menit. 6. Buatlah grafik yang menunjukkan hubungan antara cahaya dan laju fotosintesis. E. Pembahasan 1. Pada perlakuan manakah tidak dihasilkan gelembung, paling sedikit gelembungnya, atau paling banyak gelembungnya? 2. Bagaimanakah kesimpulan dari grafik yang kalian peroleh? 3. Apakah manfaat cahaya bagi tanaman Hydrilla sp. tersebut? Gambar 2.33 Percobaan fotosintesis Hydrilla sp. tanpa cahaya gelap dapat menghambat pembentukan O 2 melalui reaksi fotokimia. Selain faktor lingkungan, faktor dalam juga dapat mempengaruhi kecepatan fotosintesis, antara lain: konsentrasi enzim, kekurangan air, dan konsentrasi klorofi l. Untuk mengetahui pengaruh faktor luar terhadap fotositesis, lakukanlah tugas di rubrik Perco- baan berikut ini. Gambar 2.34 Hubungan cahaya Vs laju fotosintesis jumlah gelembung perlakuan cahaya a b c Metabolisme 63

2. Kemosintesis

Tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya untuk membentuk bahan makanan berupa karbohidrat atau glukosa. Hal ini tidak terjadi pada beberapa bakteri, seperti bakteri sulfur dan bakteri besi. Bakteri sufur menggunakan energi dari senyawa kimia yaitu hidro- gen sulfi da H 2 S dan juga CO 2 untuk membentuk karbohidrat. Proses pembentukan bahan makanan dengan menggunakan energi dari bahan- bahan kimia disebut kemosintesis. Bakteri tersebut menguraikan H 2 S menjadi atom hidrogen dan sulfur. Kemudian pada reaksi gelap, atom- atom hidrogen digunakan untuk mereduksi CO 2 dalam membentuk gula atau karbohidrat. Proses tersebut tidak melepaskan oksigen, tetapi menghasilkan sulfur. Persamaan reaksinya sebagai berikut: CO 2 + 2H 2 S CH 2 O + H 2 O + 2S Nah, agar kalian dapat memahami tentang anabolisme dengan baik, lakukanlah rubrik Telisik dan Uji Kompetensi berikut ini. Merancang Kegiatan Fermentasi Tape Ketan Lakukanlah kegiatan ini di rumah kalian masing-masing, agar kalian dapat mempraktekkan proses fer- mentasi sederhana. Langkah-langkahnya sebagai berikut: 1. Tanaklah beras ketan, kemudian dinginkanlah. 2. Setelah dingin, taburkan ragi tape secara merata pada beras ketan. 3. Bungkuslah ketan tersebut dengan daun atau plastik kemudian simpanlah di tempat tertutup selama 48 jam pada suhu kamar. 4. Setelah 48 jam, tentukan rasa dan baunya. 5. Organisme apa yang berperan pada fermentasi tersebut? 6. Ceritakan keseluruhan kegiatan fermentasi kalian dari tahap awal sampai keterangan hasil yang kalian peroleh, di depan kelas. T e l i s i k Kerjakanlah soal-soal berikut ini. 1. Apa yang dimaksud fotosintesis? Tuliskan persamaan reaksi fotosintesis dalam meng- hasilkan karbohidrat. 2. Di manakah tempat terjadinya reaksi terang dan reaksi gelap? 3. Sebutkan 2 kemungkinan tahapan aliran elektron pada reaksi terang dan 3 tahapan pada reaksi gelap. 4. Apa sajakah hasil produk dari reaksi terang dan reaksi gelap? 5. Sebutkan faktor lingkungan dan faktor dalam yang mempengaruhi fotosintesis. 6. Berikan contoh bakteri yang melakukan ke- mosintesis? Apa sajakah hasil yang diperoleh. Uji Kompetensi 64 Biologi Kelas XII I k h t i s a r 1. Metabolisme merupakan suatu rangkaian atau proses yang terarah dan teratur di dalam sel tubuh melalui reaksi-reaksi kimiawi, sehingga diperlukan atau dihasilkan bahan-bahan tertentu seperti unsur, molekul, senyawa, atau energi. 2. Metabolisme dibedakan menjadi katabolisme dan anabolisme. Katabolisme adalah proses perombakan senyawa-senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana melalui reaksi-reaksi kimiawi, sehingga dihasilkan energi. Anabolisme adalah proses pembentukan senyawa-senyawa kompleks dari senyawa-senyawa yang lebih sederhana melalui reaksi-reaksi kimiawi, sehingga diperlukan adanya energi. 3. Sebagian besar enzim tersusun oleh 2 bagian, yaitu bagian yang berupa protein, disebut apoenzim dan bagian non protein yang disebut kofaktor dapat berupa koenzim atau gugus prostetik. 4. Terdapat 2 teori tentang kerja enzim, yaitu model gembok – kunci lock and key dan teori ketepatan induksi induced fit theory. 5. Beberapa sifat enzim, antara lain: enzim sebagai biokatalisator suatu reaksi, bekerja secara khusus, dapat bekerja secara bolak balik reversibel, berwujud sebagai koloid, rusak jika kena panas termolabil, dan dapat diekstraksi dari sel tanpa kehilangan aktivitas katalitiknya. 6. Faktor yang menghambat kerja enzim, antara lain: inhibitor reversibel dan irreversibel, zat-zat pengaktif aktivator, suhu, pH, hasil akhir, konsentrasi enzim, konsentrasi substrat, dan air. 8. Enzim digolongkan berdasarkan apa yang terjadi di dalam reaksi. Enzim digolongkan menjadi oksidoreduktase dehidrogenase, oksidase, dan hidroksilase, transferase, hidrolase peptidase, esterase, glikosidase, dan fosfatase, liase, ligase, dan isomerase. 9. Respirasi merupakan reaksi kimia sel untuk merombak senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana dengan menghasilkan energi. Respirasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu respirasi aerobik dan respirasi anaerobik. 10. Secara umum, reaksi respirasi aerobik dibedakan menjadi 3 tahapan, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif dan daur Krebs, serta rantai transportasi elektron respirasi. 11. Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat senyawa yang memiliki 3 atom C, NADH, dan ATP. Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di sitoplasma sitosol. Glikolisis terjadi melalui 10 tahapan, yang terdiri dari 5 tahapan penggunaan energi dan 5 tahapan pelepasan energi. Hasil akhir glikolisis adalah 2ATP + 2NADH. 12. Pembentukan ATP dapat terjadi dengan cara fosforilasi tingkat substrat dan fosforilasi oksidatif. Respirasi aerobik menghasilkan sebanyak 38 total ATP. 13. Hasil akhir glikolisis 1 molekul glukosa adalah 2 piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Hasil akhir siklus Krebs adalah 6 NADH, 2 FADH, dan 2 ATP. 14. Elektron- elektron yang dibawa oleh NADH dan FADH 2 hasil glikolisis dan siklus Krebs akan masuk ke dalam sistem transportasi elektron pada membran dalam mitokondria untuk membentuk ATP. 15. Fermentasi dibedakan berdasarkan produknya, misalnya fermentasi alkohol produknya alkohol dan fermentasi asam laktat produknya asam laktat. Beberapa organisme bersel satu yang berperan dalam fermentasi alkohol adalah ragi khamir dan bakteri. Saccharomyces cereviceae merupakan khamir yang berperan dalam pembuatan tape. 16. Organisme dibedakan menjadi beberapa kelompok berdasarkan sumber karbon autotrof dan heterotrof, sumber donor elektron organotrof dan litotrof, dan sumber energinya fototrof dan kemotrof. 17. Tumbuhan dan alga hijau dapat melakukan fotosintesis, yaitu menggunakan senyawa anorganik seperti CO 2 dan H 2 O, serta bantuan cahaya matahari untuk mensintesis karbohidrat. 18. Proses pembentukan bahan makanan dengan menggunakan energi dari bahan-bahan kimia disebut kemosintesis. Contohnya pada bakteri sulfur dan bakteri besi.