Pengaruh Cahaya terhadap Fotosintesis

Pendahuluan

Latar Belakang :

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari.  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.

Tumbuhan 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:

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

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 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.

Tujuan :

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh intensitas cahaya dan  NaHCO₃ terhadap fotosintesis.

Alat dan Bahan:

1.      Gelas kimia (botol aqua 1,5 L yang telah dipotong)
2.      Corong kaca
3.      Tabung reaksi
4.      Termometer
5.      Air
6.      Tumbuhan Hydrilla
7.      Kawat
8.      NaHCO₃(soda kue)

Langkah Kerja:

1.    Rangkailah alat dan bahan seperti gambar berikut jumlanya 2. Pada permulaan percobaan tabung reaksi penuh berisi air (jangan ada rongga udara).

2.      Letakan alat yang 1 di tempat teduh(tidak terkena cahaya matahari langsung) dan yang satunya lagi di tempat terkena cahaya matahari langsung.

3.      Amati pembentukan gelembung gas untuk setiap perlakuan (lihatlah tabel pengamatan).

Pengamatan :

No.	Perlakuan	Waktu (menit)	Suhu (ºC)	Gelembing Udara
1 2 3 4 5	Tempat teduh Cahaya langsung Cahaya langsung+air hangat Cahaya langsung+es Cahaya langsung+5gr NaHCO3	10 10 5 5 10	27 30 40 10 33	11+++ 41 - - 79++++

Pembahasan

      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 terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O₂). Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO₂ dan energi (ATP dan NADPH).  Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang. Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula.^[18] Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm). Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet (< 400 nm). Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah.  Klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang.  Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron.  Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.

    Intinya dalam percobaan ini yang menandai adanya fotosintesis hydrilla adalah gelembung oksigen yang merupakan salah satu hasil dari fotosintesis itu sendiri. Fotosintesis Hydrilla dapat terjadi karena ada faktor-faktor. Diantara lain, seperti Intensitas cahaya, Konsentrasi karbondioksida, Suhu, Kadar fotosintat (hasil fotosintesis). Maksudnya kadar fotosintat adalah Jika kadar fotosintat(hasil fotosintesis) seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.

Pertanyaan :

1.      Dari kegiatan yang kamu lakukan, tentukan :

            a.Variabel manipulasi/ bebas

            b.Variabel kontrol

            c.Variabel respon

2.      Pada perlakuan manakah antara No.(1) dengan  (2), adakah yang lebih banyak gelembung udara ? Mengapa Demikian ?

3.      Jika dibandingkan antara perlakuan No.(2),(3) dan (4), adakah pengaruh suhu terhadap laju fotosintesis ? Jelaskan!

4.      Apakah tujuan penambahan NaHCO₃ pada perlakuan No.(5)? Jelaskan berdasarkan hasil percobaan setelah dibandingkan dengan perlakuan No.(2)!

5.      Gelembung gas apakah yang dihasilkan dari hasil percobaan tersebut ? Bagaimanakah cara pembuktiannya ?

6.      Faktor apakah yang mempengaruhi kecepatan fotosintesis ?

     Jawaban :

1.a.Variabel manipulasi/ bebas  : Cahaya matahari lansung dan tidak langsung   dan NaHCO₃(soda kue).

b.Variabel kontrol  : Perlakuan cahaya langsung yang tidak diberi  perlakuan apapun dan dibiarkan apa adanya sebagai kontrol untuk membandingkan hasil perlakuan yang  lain.

c.Variabel respon/terikat   : Perbedaan jumlah gelembung .

2.Gelembung Udara yang lebih banyak terdapat pada perlakuan No.(2), karena suhu ideal fotosintesis dilakukan pada suhu 28-30 ºC dan intensitas cahanya optimum, sedangkan No.(1) suhunya 27 ºC.

3.Ada. Fotosintesis merupakan reaksi yang memerlukan enzim, sedang enzim dipengaruhi oleh suhu.

4.Untuk mempercepat fotosintesis di air yang berati hasil fotosintesis lebih cepat, yang ditandai dengan keluarnya gelembung udara, yaitu oksigen yang merupakan salah satu hasil fotosintesis.

5Gelembung gas Oksigen. Hasil fotosintesis salah satunya gas yaitu oksigen, karena H2O dubah kembali menjadi O2.

6.Faktor lingkungan yang terdiri dari suhu, intensitas cahaya matahari dan lama pencahayaan, kandungan air, kandungan NaHCO₃(soda kue).

Kesimpulan

    Fotosintesis dapat berjalan dengan baik jika bahan fotosintesis CO₂ dan H₂O di klorofil diubah dengan bantuan cahaya matahari menjadi C₆H₁₂O₆ (glukosa) dan O_2.Fotosintesis juga dapat berjalan di tempat yang teduh/ tidak terkena langsung cahaya, namun fotosintesis akan berjalan lambat.