laporan praktikum Fotosintesis Indonesia (1)

PRAKTIKUM II
FOTOSINTESIS
Kegiatan 5 (Fotosintesis mengasilkan oksigen)
A. Judul
Pengaruh intensitas cahaya dan CO2 terhadap laju fotosintesis
B. Tujuan
Untuk mengetahui pengaruh intensitas cahaya

dan CO 2 terhadap laju

fotosintesis dengan mengukur banyaknya O2 yang dikeluarkan
C. Teori Singkat
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. Fotosintesis
merupakan hal yang paling penting bagi tumbuhan hijau dalam memproduksi
karbohidrat yang berupa glukosa. Pada tahun 1964 reaksi fotosintesis pertama kali
dapat digambarkan secara jelas sebagai pertukar gas sebagai berikut : 6CO2 + 6
H2O C6H12O6 + 6O2. 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. Proses
fotosintesis memerlukan cahaya yang ditunjukan dengan adanya pengaruh
intensitas cahaya terhadap laju fotosintesis. Pada intensitas cahaya yang besar
akan mempengaruhi keseluruhan reaksi fotosintesis. Dalam keadaan intensitas
cahaya rendah maka laju fotosintesis juga akan rendah (Thomas, 1965).
Fotosintesis merupakan proses menggabungkan CO2, H2O menjadi gula
dengan menggunakan energi cahaya dengan menggunakan organel yang disebut
kloroplas. Proses fotosintesis dibagi menjadi dua reaksi yaitu:
1. Reaksi Terang
Reaksi terang merupakan langkah-langkah mengubah energi matahari
menjadi energi kimia. Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakkan transport
elektron dan hydrogen dari air ke penerima (aseptor) yang disebut NADP + yang
1

berfungsi sebagai pembawa electron dalam respirasi seluler. Reaksi terang
menggunakan tenaga matahari untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH dengan
cara menambahkan sepasang electron bersama dengan nucleus hydrogen atau H+.
Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan memeberi tenaga bagi penambahan
gugus fosfat yang pada ADP, proses ini disebut fotofosforilasi (Lakitan, 2007).
Reaksi terang terjadi di grana, persisnya di membran tilakoid. Reaksi

terang menggunakan 2 fotosistem yang berhubungan. Fotosistem I menyerap
cahaya dengan panjang gelombang 700 nm maka disebut P700, berfungsi untuk
menghasilkan NADPH. Fotosistem II menyerap cahaya dengan panjang
gelombang 680 nm maka disebut P680, berfungsi untuk membuat potensial
oksidasi cukup tinggi sehingga bisa memecah air. Bila bekerja bersama, 2
fotosistem ini melakukan proses fotofosforilasi non-siklik yang menghasilkan
ATP dan NADPH. Fotosistem I mentransfer elektron ke NADP+ untuk
membentuk NADPH. Kehilangan elektron digantikan oleh elektron dari
fotosistem II. Fotosistem II dengan potensial oksidasinya yang tinggi dapat
memecah air untuk menggantikan elektron yang ditransfer ke fotosistem I. Kedua
fotosistem ini dihubungkan oleh kompleks pembawa elektron yang disebut
sitokrom/komplek b6-f. Kompleks ini menggunakan energi dari pemindahan
elektron untuk memindahakan proton dan mengaktifkan gradien proton yang
digunakan oleh enzim ATP sintase (Lakitan, 2007).
Saat pusat reaksi Fotosistem II menyerap foton, elektron tereksitasi pada
molekul klorofil P680, yang mentransfer elektron ini ke akseptor elektron. P680
teroksidasi melepaskan elektron dari kulit terluar atom Mg. Atom Mg yang
teroksidasi dengan bantuan enzim pemecah air, melepaskan elektron dari atom
oksigen dari 2 molekul air. Proses ini membuat P680 menyerap 4 foton untuk
melengkapi oksidasi 2 molekul air dan mengahsilkan 1 oksigen. Elektron yang

tereksitasi dibawa oleh plastoquinon dan kemudian diterima oleh kompleks b6-f.
Kehadiran elektron menyebabkan kompleks memompa proton ke celah tilakoid,
kemudian elektron dibawa oleh plastosianin ke fotosistem I (Lakitan, 2007).
Pusat reaksi fotosistem I menyerap foton maka elektronnya tereksitasi.
”Lobang” yang ditinggal elektron segera ditempatin olek elektron dari Fotosistem
2

II, sedangkan elektron yang tereksitasi tersebut ditanggap oleh ferredoxin.
Ferredoxin tereduksi membawa elektron dengan potensial yang tinggi kemudian
ditangkap oleh NADP+ untuk membentuk NADPH.Reaksi ini dikatalisasi oleh
enzim NADPH reduktase. Enzim ATP sintase menggunakan gradien proton yang
tercipta saat tranpor elektron untuk mensintesis ATP dari ADP + Pi (Lakitan,
2007).
H2O

CO2

LIGHT
NADP+
ADP

CALVIN
LIGHT
CYCLE
REACTOR
ATP
NADPH
O
STROMA
[CH2O] (sugar)
Cytochrome
(Low H+ concentration)
Photosystemcomplex
II
Photosystem I
NADP+
Light
reductase 3
2 H+
2

Fd

NADPH+ H+

Pq
H2O

NADP+ + 2H+

Pc
2

⁄ O

1

THYLAKOID SPACE 1 2 2 +
+2 H
(High H+ concentration)

Thylakoid
STROMA
membrane
(Low H+ concentration)

2 H+

To
Calvin
cycle
ATP
synthase

ADP
P

ATP
H+

Gambar 1. Proses Reaksi Terang (Gardner, 1991).
2. Reaksi Gelap
Reaksi gelap adalah reaksi pembentukan gula dari CO2 yang terjadi di
stroma. Berbeda dengan reaksi terang, reaksi gelap atau reaksi tidak bergantung
cahaya bisa terjadi pada saat siang dan malam, namun pada siang hari laju reaksi
gelap tentu lebih rendah dari laju reaksi terang. Reaksi gelap dimulai dengan
pengikatan atau fiksasi 6 molekul CO2 ke 6 molekul gula 5 karbon yaitu ribulosa
1,5 bifosfat, dikatalisis oleh enzim ribulosa bifosfat karboksilase atau oksigenase
(rubisco) yang kemudian membentuk 6 molekul gula 6 karbon. Molekul 6 karbon

3

ini tidak stabil maka pecah menjadi 12 molekul 3 karbon yaitu 3 fosfogliserat. 3
fosfogliserat kemudian difosforilasi oleh 12 ATP membentuk 1,3 bifosfogliserat.
1,3 bifosfogliserat difosforilasi lagi oleh 12 NADPH membentuk 12 molekul
gliseradehida 3 fosfat atau PGAL. 2 PGAL digunakan untuk membentuk 1
molekul glukosa atau jenis gula lainnya, sedangkan 10 molekul lainnya
difosforilasi oleh 6 ATP untuk kembali membentuk 6 molekul Ribulosa 1,5
bifosfat. Proses pengikatan CO2 ke RuBP disebut fiksasi, proses pemecahan
molekul 6 karbon menjadi molekul 3 karbon disebut reduksi dan proses

pembentukan kembali RuBP dari PGAL disebut regenerasi (Salisbury, 1995).
Fotosintesis ini disebut mekanisme C3, karena molekul yang pertama kali
terbentuk setelah fiksasi karbon adalah molekul berkarbon 3. Kebanyakan
tumbuhan menggunakan fotosintesis C3 disebut tumbuhan C3. Untuk beberapa
tumbuhan, mereka terpaksa melakukan fotosintesis dengan cara yang sedikit
berbeda karena kondisi lingkungan. RuBP, alih-alih mengikat CO2, justru
mengikat O2 sehingga berubah menjadi glikolat dan terurai. Proses ini disebut
fotorespirasi. Saat fiksasi karbon, CO2 dan O2 berkompetisi untuk berikatan
dengan RuBP. Pada kondisi normal bersuhu 25 C, 20% fiksasi karbon untuk
fotosintesis hilang karena fotorespirasi. Kemungkinan makin meningkat saat
kondisi panas, kering dan stomata menutup di siang hari untuk menyimpan air.
Kondisi ini menyebabkan CO2 tidak bisa masuk dan O2 tidak bisa keluar
sehingga terjadi fotorespirasi. Untuk menanggulangi hal tersebut, maka tanaman
mengikatkan CO2 ke fosfoenolpiruvat (PEP), dikatalisis oleh PEP karboksilase
dan membentuk senyawa 4 karbon, biasanya oksaloasetat. Mekanisme ini disebut
mekanisme C4. Pengikatan ini terjadi disel mesofil. Oksaloasetat kemudian
berubah menhadi malat yang memasuki sel seludang dan disanalah malat
melepaskan CO2 untuk memulai siklus Calvin. Mala berubah menjadi piruvat
yang

keluar

menuju

sel

mesofil,

berikatan lagi dengan CO2 (Salisbury, 1995).

4

berubah

menjadi

PEP

untuk

Gambar 2. Proses Reaksi Gelap (Gardner, 1991).
Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi laju fotosintesis, yakni
sebagai berikut:
1. Faktor Genetik
a. Perbedaan antara spesies
Tumbuhan C4 secara umum mempunyai laju fotosintesis yang
tertinggi; sementara tumbuhan CAM

memiliki laju fotosintesis terendah.

Tumbuhan C3 berada di antara kedua ekstrem tersebut.
b. Pengaruh umur daun
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.
c. Pengaruh laju Translokasi fotosintat
Laju translokasi hasil fotosintesis (fotosintat, dalam bentuk sukrosa)

dari daun ke organ-organ penampung yang berfungsi sebagai limbung (sink)

5

dapat mempengaruhi laju fotosintesis.

Contoh, pemotongan organ seperti

umbi, biji atau buah yang sedang membesar dapat menghambat laju
fotosintesis untuk beberapa hari, terutama untuk daun yang berdekatan dengan
organ yang dibuang tersebut.
2. Faktor Lingkungan
a. Ketersediaan air
Kekurangan air dapat menghambat laju fotosintesis, terutama karena
pengaruhnya terhadap turgiditas sel penjaga stomata. Jika kekurangan air,
maka turgiditas sel penjaga stomata akan menurun. Hal ini menyebabkan
stomata menutup. Penutupan stomata ini akan menghambat serapan CO 2 yang
dibutuhkan untuk sintesis karbohidrat.
b. Ketersediaan CO2
CO2 merupakan bahan baku sintesis karbohidrat.

Kekurangan CO2

tentu akan menyebabkan penurunan laju fotosintesis.
c.

Pengaruh cahaya
Cahaya sebagai sumber energi untuk reaksi anabolik fotosintesis jelas

akan berpengaruh terhadap laju fotosintesis tersebut. Secara umum, fiksasi
CO2 maksimum terjadi sekitar tengah hari, yakni pada saat intensitas cahaya
mencapai puncaknya.

Penutupan cahaya matahari oleh awan juga akan

mengurangi laju fotosintesis.
d.

Pengaruh suhu
Pengaruh suhu terhadap fotosintesis tergantung pada spesies dan

kondisi lingkungan tempat tumbuhnya. Walaupun ada beberapa pengecualian,
umumnya tumbuhan C4

mempunyai suhu optimum yang lebih tinggi

dibandingkan dengan tumbuhan C3, di mana perbedaan ini terutama
disebabkan oleh rendahnya fotorespirasi pada tumbuhan C4 (Salisbury, 1995).
D. Rumusan Masalah
1. Apakah terdapat pengaruh intensitas cahaya terhadap jumlah oksigen yang
dihasilkan oleh tanaman Hydrilla sp ?
2. Apakah terdapat pengaruh penambahan NaHCO3 terhadap jumlah oksigen
yang dihasilkan oleh tanaman Hydrilla sp ?
6

E. Hipotesis
Terdapat gelembung oksigen yang berbeda ketika tumbuhan Hydrilla sp
ditempatkan pada lingkungan dengan intensitas cahaya dan kadar CO 2 yang
berbeda. Hal ini terjadi karena adanya faktor yang dapat mempengaruhi laju
fotosintesis.
F. Variabel
1. Varibael bebas

: Intensitas cahaya dan CO2

2. Variabel Terikat

: Laju fotosintesis

3. Variabel Kontrol : Waktu
G. Definisi Operasional
Intensitas cahaya dan CO2 merupakan faktor yang mempengaruhi jumlah
oksigen yang dihasilkan oleh tanaman Hydrilla sp. Laju fotosintesis merupakan
waktu yang dibutuhkan Hydrilla sp untuk meghasilkan atau mengeluarkan
oksigen.
H. Alat dan Bahan
a. Alat
1. Gelas kimia
2. Corong
3. Kawat
4. Tabung reaksi
5. Analitik
6. Thermometer
7. Lux meter
b. Bahan
1. Hydrilla sp
2. NaHCO3
3. Air

7

I. Prosedur Kerja
Daun Hydrilla sp.

Menyusun
fotosintesis
gambar.

4
perangkat
seperti
pada

Meletakkan masing-masing 2
perangkat di bawah sinar
matahari, dan 2 di dalam
ruangan. 1 perangkat pada
masing-masing lingkungan
ditambahkan NaHCO3 1
gram.

Mengamati perubahan jumlah
gelembung gas setiap 5 menit
hingga menit yang ke 30.

Mencatat hasil pengamatan
pada tabel

Hasil Pengamatan

8

J. Hasil Pengamatan
1. Gambar Hasil Pengamatan
Perlakuandidalamruangan

Perangkattanpapemberian
NaHCO3

PerangkatdenganpemberianN
aHCO3
Perlakuandiluarruangan
PerangkatdenganpemberianN
aHCO3

PerangkattanpapemberianNa
HCO3

9

2. Tabel Hasil Pengamatan
5

5

5

5

5

Total

menit

menit

menit

menit menit

menit

gelemb

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(5)

ung

Dalam

-

-

-

-

-

2

2

0,33

Dalam

-

-

-

-

-

-

-

0

Luar

41

110

48

84

55

39

239

62,67

Luar

21

9

43

44

27

307

451

75,17

Perangk

Kondisiling

at

kungan

NaHCO3
Tanpa
NaHCO3
NaHCO3
Tanpa
NaHCO3

5

3. Grafik Hasil Pengamatan
350
300
250
NaHCO3 Dalam ruangan
Tanpa NaHCO3 Dalam ruangan
NaHCO3 Luar ruangan
Tanpa NaHCO3 Luar ruangan

200
150
100
50
0
5

it
en
m

10

it
en
m

15

it
en
m

20

it
en
m

25

it
en
m

30

it
en
m

Waktu

4. Interprestasi Data

10

Ratarata

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan, perangkat yang ditempatkan di
dalam ruangan dengan perlakuan tanpa NaHCO3 dalam waktu 5 menit pertama
sampai 5 menit terakhir tidak dihasilkan gelembung udara. Sementara yang
diberikan NaHCO3 pada 5 menit pertama sampai 5 menit ke 5 tidak menghasilkan
gelembung udara, akan tetapi pada menit terakhir menghasilkan 2 gelembung
udara. Jadi pada perangkat yang diletakkan di dalam ruangan tanpa pemberian
NaHCO3 tidak menghasilkan gelembung udara dan jumlah total gelembung udara
yang dihasilkan pada perangkat dengan pemberian NaHCO 3 sebanyak 2
gelembung udara.
Sedangkan perangkat yang ditempatkan di luar ruangan dengan perlakuan
tanpa pemberian NaHCO3 5 menit pertama menghasilkan 21 gelembung udara, 5
menit kedua menghasilkan sebanyak 9 gelembung udara, 5 menit ketiga
menghasilkan sebanyak 43 gelembung udara, 5 menit keempat menghasilkan
sebanyak 44 gelembung udara, 5 menit kelima menghasilkan 27 gelembung udara
dan pada 5 menit terakhir menghasilkan 307 gelembung udara. Sementara yang
diberikan NaHCO3 pada 5 menit menghasilkan 41 gelembung udara, 5 menit
kedua menghasilkan 110 gelembung udara, 5 menit ketiga menghasilkan 48
gelembung udara, 5 menit keempat menghasilkan 84 gelembung udara, 5 menit
kelima menghasilkan 55 gelembung udara dan pada menit terakhir menghasilkan
39 gelembung udara. Jadi jumlah total gelembung udara yang dihasilkan pada
perangkat tanpa pemberian NaHCO3 adalah sebanyak 451 gelembung udara
sedangkan jumlah total gelembung udara yang dihasilkan pada perangkat dengan
pemberian NaHCO3 adalah sebanyak 239 gelembung udara.

K. Pembahasan

11

Fotosintesis adalah suatu proses biologi yang kompleks, proses ini
menggunakan energi matahari yang dapat dimanfaatkan oleh klorofil yang
terdapat dalam kloroplas. Fotosintesis selain memerlukan cahaya matahari sebagai
bahan bakar juga memerlukan karbondioksida dan air sebagai bahan anorganik
yang akan diproses untuk menghasilkan karbohidrat dan melepaskan oksigen
(Malcome, 1990).
6 CO2 + 6 H2O --------> C6H12O6 + 6 O2
Berdasarkan reaksi tersebut kita dapat memperkirakan bahwa pada
fotosintesis terbentuk oksigen. Percobaan ini mencoba membuktikan hal tersebut,
dengan menggunakan Hydrilla yang dimasukkan ke dalam gelas beaker yang
terlebih dahulu telah dilengkapi dengan corong penutup dan gelas kimia,
kemudian dimasukkan air dan telah dipastikan pada saat air memenuhi gelas
beaker dan masuk kedalam gelas kimia tidak terdapat gelembung udara dari luar.
Gelas beaker yang berisi air ini diletakkan di 2 tempat yang berbeda kadar cahaya
yang bertujuan untuk memperoleh hasil gelembung yang berbeda pula jumlahnya
sehingga didapatkan hubungan antara jumlah gelembung dengan kadar cahaya
yang ada. Tempat yang dipilih adalah didalam ruangan dan diluar ruangan dengan
cahaya yang maksimum dengan lama pengamatan bervariasi dari 5 menit, 10
menit, dan 15 menit, 20 menit, 25 menit dan 30 menit.
Gelembung udara yang dihasilkan menandakan bahwa proses fotosintesis
pada Hydrilla menghasilkan oksigen. Berdasarkan hasil pengamatan jumlah
gelembung udara yang dihasilkan pada perlakuan A dalam medium air di tempat
gelap dalam ruangan lebih sedikit dan bahkan tidak ada gelembung udara (0)
dibandingkan dengan perlakuan B yang ditempatkan diluar ruangan ditempat
terbuka dengan intensitas cahaya memiliki gelembung udara dengan total 451
gelembung udara, walaupun waktu yang digunakan sama. Hal ini membuktikan
bahwa intensitas cahaya sangat mempengaruhi proses fotosintesis. Intensitas
cahaya yang optimum sangat baik untuk proses fotosintesis, sebaliknya dengan
intensitas cahaya yang terlalu rendah atau terlalu tinggi dapat menghambat
berlangsungnya proses fotosintesis (Malcome, 1990).

12

Perlakuan C yang menggunakan medium air ditambah larutan NaHCO3
yang diletakkan ditempat gelap dalam ruangan menghasilkan gelembung udara
yang lebih sedikit dengan jumlah total gelembung udara 2 dibandingkan dengan
perlakukan D yang diletakkan di luar ruangan (ditempat terbuka) yang
mengunakan medium tambahan yaitu NaHO3 memiliki total gelembung udara
376. Hal ini disebabkan karena intensitas cahaya dan larutan NaHCO3 yang terurai
menjadi NaOH dan CO2 dan larutan NaHCO3 dapat mempercepat laju fotosintesis
(Malcome, 1990).
Sedangakan jika dibandingkan perlakuan yang diberi dengan larutan
NaHC03 yang ditempatkan pada tempat yang terang (diluar ruangan) gelembung
udara yang muncul pada tanaman Hydrilla lebih sedikit dari pada perlakuan yang
diberi air yang ditempatkan di tempat terang (diluar ruangan). Hal ini
menunjukkan terjadinya kesalahan karena tidak sesuai dengan teori yang
mengatakan bahwa larutan NaHCO3 dapat mempercepat laju fotosintesis,
seharusnya gelembung udara yang dihasilkan oleh tanaman Hydrilla di tempat
terang dengan menggunakan larutan NaHCO3 lebih banyak dari pada perlakuan
yang hanya diberi air yang ditempatkan di tempat terang (diluar ruangan).
Kemungkinan kesalahan ini terjadi karena pratikan kurang teliti dalam
menghitung jumlah gelembung udara yang muncul.

13

L. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan dapat disimpulkan bahwa perangkat yang
ditempatkan di dalam ruangan dengan perlakuan tanpa NaHCO3 tidak ada
gelembung udara yang dihasilkan, sedangkan dengan perlakuan memberikan
NaHCO3 menghasilkan

gelembung udara walaupun gelembung yang dihasilkan

hanya 2 gelembung. Hal ini membuktikan selain intensitas cahaya, CO2 juga dapat
mempengaruhi proses fotosintesis.
Sedangkan yang ditempatkan di luar ruangan yang mendapat intensitas
cahaya dengan perlakuan tanpa NaHCO3 total gelembung udara yang dihasilkan
adalah 451 gelembung udara, sedangkan dengan perlakuan memberikan NaHCO3
gelembung udara yang dihasilkan lebih sedikit yaitu 239 gelembung udara. Dapat
dilihat bahwa percobaan yang dilakukan di luar ruangan terjadi kesalahan. Karena
seperti yang kita ketahui bahwa intensitas cahaya dan CO 2 sangat mempengaruhi
proses fotosintesis. Jadi yang seharusnya menghasilkan gelembung udara yang
lebih banyak yaitu dengan pemberian NaHCO3. Karena intensitas cahaya dan
larutan NaHCO3 yang terurai menjadi NaOH dan CO2 dapat mempercepat laju
fotosintesis. Kemungkinan kesalahan ini terjadi karena pratikan kurang teliti
dalam menghitung jumlah gelembung udara yang muncul atau juga dapat
dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diberikan karena percobaan dilakukan
pada sore hari.
M. Jawaban Tugas
1. Apabila konsentrasi CO2 (dalam hal dengan menambahkan NaHCO3)
dalam air ditingkatkan sampai 80% maka laju fotosintesis akan turun
karena kenaikkan karbondioksida harus sesuai dengan intensitas cahaya.
2. Cahaya matahari dengan intensitas terlalu tinggi akan menimbulkan
keruskan pada klorofil. Sedangkan bila suhu terlalu tinggi, justru merusak
enzim.
3. Jika suhu dan intensitas cahaya mengalami kenaikan sedangkan kadar CO 2
mengalami penurunan maka laju fotosintesis akan turun.

14

DAFTAR PUSTAKA
Gardner, F. P., R. B. Pearce, R. L. Mitchell. 1991. Physiology of Crop Plants.
Terjemahan Herawati Susilo. p : 3 – 37. UI-Press, Jakarta.
Lakitan B. 1996. Fisiologi Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman. Jakarta:
PT Raja Grafindo Persada.
Malcome. B. W. 1990. Fisiologi Tanaman. Bandung: Bumi Aksara.
Salisbury F B , Ross C W.1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Bandung: ITB Press.
Thomas J B. 1965. Primary Photoprocesses in Biology. Amesterdam: NortHolland Publishing Company.

15