Reaksi Gelap Siklus Calvin

Metabolisme 59 klis ini menyebabkan produksi ATP bertambah tetapi tidak terbentuk NADPH serta tidak terjadi pelepasan molekul O 2 . Proses pembentuk- an ATP melalui aliran siklis ini disebut fotofosforilasi siklis. Perhati- kan Gambar 2.29.

b. Reaksi Gelap Siklus Calvin

Bahan-bahan yang dihasilkan dari reaksi terang akan digu- nakan dalam siklus Calvin. ATP digunakan sebagai sumber ener- gi dan NADPH sebagai tenaga pereduksi untuk penambahan elektron berenergi tinggi. Siklus Calvin terjadi pada bagian kloroplas yaitu stroma. Pada reaksi gelap ini, bahan untuk fotosintesis CO 2 nantinya akan dibentuk menjadi molekul gula setelah melalui 3 tahapan, antara lain: 1 Fiksasi Karbon Pada tahap ini, gula berkarbon 5 yang disebut ribulosa 1,5 bis- fosfat RuBP mengikat CO 2 membentuk senyawa interme diate yang tidak stabil, sehingga terbentuk 3-fosfogliserat. Pembentukan tersebut dikatalisis oleh enzim RuBP karboksilase atau rubisko. Sebagian besar tumbuhan dapat melakukan fi ksasi karbon dan meng- hasilkan senyawa produk pertama berkarbon 3, yaitu 3-fos fo gliserat. Oleh karena itu, tumbuhan yang dapat memfi ksasi CO 2 ini disebut tumbuhan C 3 . Contohnya adalah tanaman padi, gandum, dan kedelai. Pada beberapa tumbuhan, fi ksasi karbon mendahului siklus Calvin dengan cara membentuk senyawa berkarbon 4 se ba gai produk pertamanya. Tumbuhan seperti ini disebut tumbuh- an C 4 . Contohnya adalah tebu, jagung, dan anggota rumput-rumputan. Tidak seperti pada tumbuhan C 3 dan C 4 , tum- buhan kaktus dan nanas membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang hari. Pada saat stomata terbuka, tumbuhan mengikatkan CO 2 pada berbagai asam or- ganik. Cara fi ksasi karbon ini pertama kali dtiemukan pada tumbuhan famili Crassulaceae tumbuhan penyimpan air dan disebut metabolisme asam krasulase Crassulacean Acid Metabolism sehingga tumbuh annya disebut tumbuhan CAM. Asam organik senyawa intermediate yang dibuat pada malam hari disimpan dalam vakuola sel mesofi l sampai pagi hari. Pada siang hari stomata tertutup, reaksi terang dapat me- masok ATP dan NADPH untuk siklus Calvin. Pada saat itu, asam organik melepaskan CO 2 dan memasuki molekul gula RuBP dalam kloroplas. Dengan demikian, baik tumbuhan C 3 , C 4 , maupun CAM akan menggunakan siklus Calvin setelah fi ksasi CO 2 , untuk memben- tuk molekul gula dari karbondioksida. 2 Reduksi Setiap molekul 3-PGA menerima gugus fosfat dari ATP sehingga terbentuk 1,3 bisfosfogliserat. Elektron dari NADPH mereduksi 1,3 Gambar 2.29 Aliran siklis reaksi terang Akseptor primer 2e- Kompleks sitokrom Pc Fotosistem I ATP Fd Energi untuk sintesis ATP kemiosmotik Gambar 2.30 Masuknya produk reaksi terang ke siklus Calvin NADPH Reaksi terang Cahaya H 2 O O 2 Siklus Calvin CO 2 CH 2 O gula NADP + ATP ADP Di unduh dari : Bukupaket.com 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 Di unduh dari : Bukupaket.com 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 Di unduh dari : Bukupaket.com 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 Di unduh dari : Bukupaket.com Metabolisme 63

2. Kemosintesis