BAB 1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Selama ini masyarakat kesulitan untuk mengukur suhu di sekitarnya dengan termometer karena harganya yang cukup mahal. Tidak hanya itu, penjelajah hutan pun terkadang ingin mengukur suhu di tempat ia berada saat itu, namun mereka tidak dapat mengukurnya dengan hanya bantuan termometer saja karena kemampuan sebuah termometer jenis apapun terbatas. Apalagi jika para penjelajah tersebut lupa untuk membawa alat termometer, tentunya mereka akan kesulitan bahkan tidak tahu sama sekali bagaimana cara mengukur suhu daerah tersebut. Dari fenomena diatas, kami termotivasi untuk melakukan penelitian mencari alternatif lain sebagai alat pengukur suhu yaitu derik jangkrik sebagai medianya. Pemilihan media ini tidaklah hanya sekedar menebak, kami telah melakukan beberapa pertimbangan agar hasilnya tidak menjadi isapan jempol belaka. Untuk itu kami membutikannya dengan melakukan percobaan yang termuat dalam karya ilmiah ini.

B. Permasalahan Penelitian

Berdasarkan latar belakang di atas masalah yang akan dibahas di makalah ini, yaitu :

Apakah yang dimaksud dengan fotosintesis?

Bagaimana pendapat Jan Ingenhousz mengenai proses fotosintesis? Buktikanlah dengan melakukan percobaan!

Faktor apa saja yang mempengaruhi proses fotosintesis?

Apa saja hasil dari proses fotosintesis tersebut?

C. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan kami dalam membuat laporan ini, yaitu :

Agar dapat memahami pengertian dari fotosintesis.

Agar dapat membuktikan pendapat Jan Ingenhousz mengenai proses fotosintesis.

1

Agar dapat mengetahui faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis.

Agar dapat mengetahui hasil dari proses fotosintesis.

D. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini yaitu:

Sebagai sumber informasi bagi para pelajar mengenai proses fotosintesis .

2

BAB 2

KAJIAN PUSTAKA

Fotosintesis

Daun, tempat berlangsungnya fotosintesis pada tumbuhan.

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.

Fotosintesis pada tumbuhanTumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung. dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:

12H2O + 6CO2 + cahaya C6H12O6 (glukosa) + 6O2 + 6H2O

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

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 yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta

3

kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.

Proses fotosintesisHingga sekarang fotosintesis masih terus dipelajari karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini. Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri.

Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.

Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).

Reaksi terang

Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.

Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.

Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja

4

secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.

Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.

Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen.

Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.

Reaksi gelap

ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).

Faktor penentu laju fotosintesisBerikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis:

1. Intensitas cahayaLaju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.

2. Konsentrasi karbon dioksidaSemakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.

5

3. SuhuEnzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.

4. Kadar airKekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.

5. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.

6. Tahap pertumbuhanPenelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.

PenemuanMeskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an.

Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. Tapi pada tahun 1720, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia berpendapat faktor itu adalah udara.

Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta, menemukan bahwa ketika ia menutup sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar. Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah "merusak" udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah dirusak oleh lilin tersebut dapat dipulihkan oleh tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan.

6

Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen Priestley. Ia menemukan bahwa cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang "rusak".

Akhirnya di tahun 1796, Jean Senebier, seorang pastor Perancis, menunjukkan bahwa udara yang dipulihkan dan merusak itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis. Tidak lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan "pemulihan" udara. Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air. Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa).

7

BAB 3

METODE PENELITIAN

A. Instrumen dan Teknik Pengumpulan Data

Instrumen :

Gelas kimia (4 buah).

Tabung reaksi (4 buah).

Corong (4 buah).

Kawat penyangga (12 batang).

Stopwatch (1 buah).

Termometer (1 buah).

Waskom (1 buah).

Air secukupnya.

Es Batu secukupnya.

NaHCO3

Hydrilla.

Kertas, pensil, penghapus, penggaris, (masing-masing 1 buah).

Kamera (1 buah).

Teknik Pengumpulan Data

1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan.

2. Memasukkan 2 potongan tanaman hydrilla ke dalam corong. Diusahakan agar tanaman hydrilla tidak keluar dari corong.

3. Menutup bagian tabung corong dengan tabung reaksi.

8

4. Memasukkan tiga kawat penyangga ke dalam gelas kimia untuk menjaga keseimbangan dari corong yang telah diisi dengan hydrilla. Sebaiknya, jarak antara bawah corong dengan dasar gelas kimia tidak terlalu jauh, sekitar 0,5 cm.

5. Memasukkan gelas kimia ke dalam waskom yang berisi air, diikuti dengan memasukkan corong yang di dalamnya berisi tanaman hydrilla ke dalam gelas kimia tersebut. Selanjutnya tutup bagian tabung corong dengan tabung reaksi. Sebaiknya semua bagian tabung reaksi berisi air, sehingga tidak ada ruang udara.

6. Mengulangi langkah 3 sampai 5 untuk 3 corong berikutnya.

7. Menandai masing-masing gelas kimia sebagai gelas kimia 1, 2, 3, dan 4.

8. Meletakkan gelas kimia pertama di tempat yang teduh.

9. Meletakkan gelas kimia kedua, ketiga dan keempat di tempat yang terbuka (terkena sinar matahari langsung).

10.Mengukur suhu awal masing-masing gelas kimia.

11.Menunggu hingga muncul gelembung-gelembung udara yang tampak pada tabung reaksi.

12.Menuangkan larutan NaHCO3 secukupnya pada gelas kimia nomor 3.

13.Menuangkan beberapa bongkahan es batu pada gelas kimia nomor 4.

14.Mengamati dan mencatat banyaknya gelembung yang muncul lalu memasukkan data ke tabel.

15.Setelah banyak rongga udara yang terbentuk di tabung reaksi. Tabung reaksi diangkat

B. Teknik Analisis Data

Setelah mempersiapkan segala alat dan bahan yang diperlukan, kita dapat melakukan percobaan dengan mengarah pada langkah-langkah kerja yang

9

ada. Percobaan akan dilakukan di dua tempat yang berbeda, yaitu tempat teduh dan tempat terbuka (terkena sinar matahari langsung). Kemudian pada gelas kimia 2, 3, dan 4 diberikan perlakuan yang berbeda-beda. Pada gelas kimia kedua hanya diisi dengan air suling. Sementara pada gelas kimia ketiga diisi dengan NaHCO3 dan gelas kimia keempat diisi dengan es batu. Ini dilakukan untuk mendapatkan perbandingan jumlah gelembung udara yang tampak pada masing-masing tabung reaksi.

Pengamatan dilakukan pada masing-masing gelas kimia yang telah diberi perlakuan. Gelas kimia pertama yang berada pada tempat teduh dibandingkan dengan gelas kimia di tempat terbuka. Kemudian diamati banyaknya gelembung udara yang terbentuk pada masing-masing tabung reaksi. Gelas kimia ketiga yang telah diberi NaHCO3 dan gelas kimia keempat yang telah diberi es batu dibandingkan dengan gelas kimia pertama yang hanya berisi air suling. Kemudian diamati banyaknya gelembung udara yang terbentuk pada masing-masing tabung reaksi. Pada gelas kimia yang berisi es batu, diamati sampai suhu berapa gelembung berhenti muncul. Kemudian setelah beberapa menit tabung reaksi yang telah memiliki rongga udara, diuji dengan menggunakan nyala api, untuk mengetahui gas apa yang dihasilkan dari proses fotosintesis.

10

BAB 4

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Hasil Penelitian

Dalam melakukan percobaan ini, kita mengikuti beberapa tahap seperti yang telah dijelaskan dalam langkah kerja. Untuk dapat membandingkan perbedaan banyaknya gelembung yang dihasilkan maka perangkat percobaan di tempatkan pada dua kondisi yang berbeda yaitu tempat teduh dan tempat terbuka (terkena sinar matahari langsung). Selain di tempatkan di dua kondisi yang berbeda, juga diberi perlakuan yang berbeda. Ada yang ditambahkan dengan NaHCO3 dan ada juga yang ditambahkan dengan es batu. Hasil pengamatan yang kami lakukan disajikan dalam tabel sebagai berikut :

No.

Perangkat Banyaknya gelembung (+/-) Nyala api Keterangan

Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa pertumbuhan setiap biji kacang hijau tidaklah sama walaupun sama-sama ditempatkan di kondisi gelap, tanah dan pemberian air yang sama. Seperti yang telah dijelaskan sebelmnya, salah satu faktor yang mempengaruhinya yaitu faktor genetik.

Bila dibandingkan antara pertumbuhan tumbuhan kacang hijau yang berada di tempat terang dan tempat gelap. Maka pertumbuhan tumbuhan kacang hijau di tempat gelap memiliki pertumbuhan lebih pesat dibandingkan tumbuhan kacang hijau yang berada di tempat terang. Mengapa demikian? Masalah ini akan dibahas dalam pembahasan di bawah ini.

Berikut adalah grafik dari hasil pengukuran pada tempat gelap

11

Pembahasan

Pratikum di atas membandingkan pertumbuhan kacang hijau yang diletakkan di dua tempat berbeda, yaitu tempat terang dan gelap. Dari hasil pratikum di atas, kecambah kacang hijau yang paling cepat tumbuh adalah kecambah kacang hijau yang berada di tempat gelap. Tumbuhan kacang hijau di tempat gelap ini dengan begitu cepat tumbuh menjadi tinggi. Ini memunculkan sebuah pertanyaan, mengapa kecambah yang berada di tempat gelap lebih cepat pertumbuhan tingginya, dibandingkan dengan kecambah yang berada di tempat terang?

Faktor yang menyebabkan kecambah kacang hijau di tempat gelap lebih cepat pertumbuhannya dibandingkan kecambah di tempat terang adalah adanya pengaruh dari hormon auksin. Salah satu fungsi yang paling penting dari hormon auksin adalah merangsang pemanjangan sel pada tunas muda yang sedang berkembang. Hormon auksin dihasilkan pada bagian koleoptil (titik tumbuh) pucuk tumbuhan. Jika terkena cahaya matahari, auksin menjadi tidak aktif. Kondisi fisiologis ini mengakibatkan bagian yang tidak terkena cahaya matahari akan tumbuh lebih cepat dari bagian yang terkena cahaya matahari. Akibatnya, tumbuhan akan membengkok ke arah cahaya matahari. Auksin yang diedarkan ke seluruh bagian tumbuhan mempengaruhi pemanjangan, pembelahan dan diferensiasi sel tumbuhan. Auksin yang dihasilkan pada tunas apikal batang dapat menghambat tumbuhnya tunas lateral. Bila tunas apikal batang dipotong maka tunas lateral akan menumbuhkan daun-daun. Peristiwa ini disebut dominansi apikal. Inilah yang menjadi penyebab kecambah yang berada di tempat gelap lebih cepat pertumbuhan tingginya, dibandingkan dengan kecambah yang berada di tempat terang.

12

BAB 5

PENUTUP

A. Kesimpulan

Tumbuhan yang masih kecil, belum lama muncul dari biji dan masih hidup dari persediaan makanan yang terdapat di dalam biji, dinamakan kecambah (plantula). Awal perkecambahan dimulai dengan berakhirnya masa dormansi. Berakhirnya masa dormansi ditandai dengan dengan masuknya air ke dalam biji suatu tumbuhan, yang disebut dengan proses imbibisi.

Biji dapat berkecambah karena di dalamnya terdapat embrio atau lembaga tumbuhan. Embrio atau lembaga tumbuhan mempunyai tiga bagian, yaitu akar lembaga/calon akar (radikula), daun lembaga (kotiledon), dan batang lembaga (kaulikulus).

Dari hasil pengamatan, tumbuhan kacang hijau di tempat gelap memiliki pertumbuhan lebih pesat dibandingkan tumbuhan kacang hijau yang berada di tempat terang. Faktor yang menyebabkan kecambah kacang hijau di tempat gelap lebih cepat pertumbuhannya dibandingkan kecambah di tempat terang adalah adanya pengaruh dari hormon auksin. Jika terkena cahaya matahari, auksin menjadi tidak aktif. Kondisi fisiologis ini mengakibatkan bagian yang tidak terkena cahaya matahari akan tumbuh lebih cepat dari bagian yang terkena cahaya matahari. Tumbuhan yang tumbuh di tempat gelap akan tumbuh lebih cepat, namun dengan kondisi pucat, kurus, dan daunnya tidak berkembang (etiolasi). Keadaan ini terjadi akibat tidak adanya cahaya sehingga dapat memaksimalkan fungsi auksin untuk pemanjangan sel-sel tumbuhan. Sebaliknya, tumbuhan yang tumbuh di tempat terang menyebabkan tumbuhan tumbuh lebih lambat dengan kondisi relatif pendek, daun berkembang baik, dan berwarna hijau.

Faktor intern yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman yaitu faktor genetik, hormon (auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat, gas etilen, kalin, asam traumalin, oligosakarin, brasinosteroid), serta vitamin.

Fartor ekstern yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman yaitu nutrisi, air, ph, oksigen, cahaya, temperatur dan kelembapan.

B. Saran

13

- Untuk penelitian selanjutnya, diharapkan untuk melakukan pengukuran

- Perlu diingatkan kepada masyarakat bahwa jangkrik menyiarkan laporan temperaturnya hanya untuk tempat ia sedang berderik. Jadi kecuali kita berada di pekarangan rumah, temperatur di sekitar kita akan berbeda dengan temperatur jangkrik.

14

DAFTAR PUSTAKA

15

LAMPIRAN

16

Fotosintesis pada tumbuhanProses fotosintesisReaksi terangReaksi gelap

Faktor penentu laju fotosintesisPenemuan