Kamis, 24 Maret 2011

PERCOBAAN INGEN-HOUSZ




Uji Proses Fotosintesis Pada Tumbuhan oleh de Jan Ingen-Housz i Jean Sénébier (Ingen-Housz)

PERMASALAHAN
  1. Apakah tumbuhan menghasilkan oksigen selama fotosintesis?
  2. Factor apa saja yang mempengaruhi forosintesis?
  3. Zat apakah yang dihasilkan dari perstiwa fotosintesis?

DASAR THEORY

  • Dalam beberapa aspek fisiologi tumbuhan berbeda dengan fisiologi hewan atau fisiologi sel. 
  • Tumbuhan dan hewan pada dasarnya telah berkembang melalui pola atau kebiasaan yang berbeda. 
  • Tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang melalui pola atau kebiasaan yang berbeda. 
  • Tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang sepanjang hidupnya. 
  • Kebanyakan tumbuhan tidak berpindah, memproduksi makanannya sendiri, menggantungkan diri pada apa yang diperolehnya dari lingkungannya sampai batas-batas yang tersedia. 
  • Hewan sebagian besar harus bergerak, harus mencari makan, ukuran tubuhnya terbatas pada ukuran tertentu dan harus menjaga integritas mekaniknya unntuk hidup dan pertumbuhan.
  •  Suatu ciri hidup yang hanya dimiliki khusus oleh tumbuhan hijau adalah kemampuan dalam menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan. 
  • Tumbuhan tingkat tinggi pada umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu makhluk hidup yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang dibutuhkannya. 
  • Senyawa organik yang baku adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan hijau dari proses fotosintesis. 
  • Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengoubahan zat-zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan cahaya. 
  • Proses fotosintesis hanya bisa dilakukan oleh tumbuhan yang mempunyai klorofil. 
  • Proses ini hanya akan terjadi jika ada cahaya dan melalui perantara pigmen hijau daun yaitu klorofil yang terdapat dalam kloroplas.
  •  Kalau fotosintesis adalah suatu proses penyusunan (anabolisme atau asimilasi) di mana energi diperoleh dari sumber cahaya dan disimpan sebagai zat kimia, maka proses respirasi adalah suatu proses pembongkaran (katabolisme atau disasimilasi) di mana energi yang tersimpan dibongkar kembali untuk menyelenggarakan proses – proses kehidupan.
  • Tumbuhan terutama tumbuhan tingkat tinggi, untuk memperoleh makanan sebagai kebutuhan pokoknya agar tetap bertahan hidup, tumbuhan tersebut harus melakukan suatu proses yang dinamakan proses sintesis karbohidrat yang terjadi dibagian daun satu tumbuhan yang memiliki kloropil, dengan menggunakan cahaya matahari. 
  • Cahaya matahari merupakan sumber energi yang diperlukan tumbuhan untuk proses tersebut. \
  • Tanpa adanya cahaya matahari tumbuhan tidak akan mampu melakukan proses fotosintesis, hal ini disebabkan kloropil yang berada didalam daun tidak dapat menggunakan cahaya matahari karena kloropil hanya akan berfungsi bila ada cahaya matahari
  • Karbohidrat merupakan senyawa karbon yang terdapat di alam sebagai molekul yang kompleks dan besar. 
  • Karbohidrat sangat beraneka ragam contohnya seperti sukrosa, monosakarida, dan polisakarida. 
  • Monosakarida adalah karbohidrat yang paling sederhana. 
  • Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer, trimer dan lain-lain. 
  • Dimer merupakan gabungan antara dua monosakarida dan trimer terdiri dari tiga monosakarida 
  • Fotosintesis berasal dari kata foton yang berarti cahaya dan sintesis yang berarti penyusunan. 
  • Jadi fotosintesis adalah proses penyusunan dari zat organic H2O dan CO2 menjadi senyawa organik yang kompleks yang memerlukan cahaya. 
  • Fotosintesis hanya dapat terjadi pada tumbuhan yang mempunyai klorofil, yaitu pigmen yang berfungsi sebagai penangkap energi cahaya matahari
  • Energi foton yang digunakan untuk menggerakkan elektron melawanan gradient panas di dalam fotosistem I dari sebuah agen dengan tenaga reduksi kuat, yang secara termodinamis mampu mereduksi CO2 di dalam fotosistem II dari air dengan pelepasan O2, jika sebuah molekul pigmen menyerap sebuah foton masuk ke dalam sebuah keadaan tereksitasi, karena satu elektronnya pada keadaan dasar pindah ke orbit 
  • Orang yang pertama kali menemukan fotosintesis adalah Jan Ingenhousz. 
  • Fotosintesis merupakan suatu proses yang penting bagi organisme di bumi, dengan fotosintesis ini tumbuhan menyediakan bagi organisme lain baik secara langsung maupun tidak langsung. Jan Ingenhosz melakukan percobaan dengan memasukkan tumbuhan Hydrilla verticillata ke dalam bejana yang berisi air. Bejana gelas itu ditutup dengan corong terbalik dan diatasnya diberi tabung reaksi yang diisi air hingga penuh, kemudian bejana itu diletakkan di terik matahari. 
  • Tak lama kemudian muncul gelembung udara dari tumbuhan air itu yang menandakan adanya oksigen
  • Pada tahun 1860, Sach membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan amilum. 
  • Dalam percobaannya tersebut ia mengguanakan daun segar yang sebagian dibungkus dengan kertas timah kemudian daun tersebut direbus, dimasukkan kedalam alkoholdan ditetesi dengan iodium.
  • Ia menyimpulkan bahwa warna biru kehitaman pada daun yang tidak ditutupi kertas timah menandakan adanya amilum 
  • Fotosistem ada dua macam, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.
  •  Fotosistem I tersusun oleh klorifil a dan klorifil b dengan perbandingan 12:1 dan tereksitasi secara maksimum oleh cahaya pada panjang gelombang 700 nm. 
  • Pada fotosistem II perbandingan klorofil a dan klorofil b yaitu 1:2 dan tereksitasi secara maksimum oleh cahaya pada panjang gelombang 680 nm 
  • Fotosintesis merupakan proses sintesis senyawa organik (glukosa) dari zat anorganik (CO2 dan H2O) dengan bantuan energi cahaya matahari. 
  • Dalam proses ini energi radiasi diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH + H yang selanjutnya akan digunakan untuk mereduksi CO2 menjadi glukosa.
  • Reaksi terang fotosintesis merupakan reaksi pengikatan energi cahaya oleh klorofil yang berlangsung digrana yang dilaksanakan oleh fotosistem. 
  • Fotosistem merupakan unit yang mampu menangkap energi cahay matahari dalam rantai transfor elektron pada fotosintesis. 
  • Tersusun atas kompleks antene pusat reaksi dan akseptor elektrona 
  • Reaksi gelap fotosintesis merupakan reaksi pengikatan CO2 oleh molekul RBP (Ribolosa Bifosfat) untuk mensintesis gula yang berlangsung distroma, reaksi gelap meliputi 3 hal penting, yaitu:
  1.  Karboksilasi, merupakan pengikatan CO2 oleh RPB untuk membentuk molekul PGA.
  2. Reduksi ; PGA (3C) direduksi oleh NADPH menjadi PGAL (3C).
  3. Regenerasi ; pembentukan kembali RBP.
DETAIL 
  • 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 energ
  • Fotosintesis terjadi perubahan energi cahaya menjadi energi kimia yang nantinya hasil fotosintesis berupa energi kimia itu akan dirubah menjadi energi kinetik
  • Dalam fotosintesis, energi kimia mengubah karbon dioksida menjadi gula dan berlangsung di stroma.
  • Fotosintesis berlangsung di dalam kloroplas sel eukarotik.
  • Di dalam organel tersebut, sekelompok pigmen pengabsorpsi energi cahaya matahari akan menggunakan energi tersebut dalam sintesis glukosa dari karbon dioksida dan air.
  • Glukosa tidak hanya memberikan satu simpanan ikatan energi kimia, tetapi juga memberikan satu dasar molekuler untuk menghasilkan ribuan molekul lain yang diperlukan oleh tumbuhan.
  • Oksigen dilepaskan sebagai hasil samping dari fotosintesis.
  • Keseluruhan proses kimia dalam fotosintesis dapat disederhanakan menjadi persamaan reaksi sebagai berikut:
  • 6CO2 + 12H2O + Energi Cahaya C6H12O6 +6O2
  • Fotosintesis bukan merupakan satu reaksi tunggal sebagaimana persamaan di atas.
  • Lebih kurang 20 reaksi terjadi dalam fotosintesis, termasuk reaksi yang linier dan siklik.
  • Ahli botani mengelompokkan 20 reaksi di dalam fotosintesis menjadi dua tingkatan umum, yaitu reaksi cahaya (reaksi terang) dan siklus Calvin (reaksi sintesis, reksi gelap)

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 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).
  • Reaksi diawali dengan peristiwa Fiksasi (dibantu enzim Rubisco), dilanjutin Reduksi kemudian Sintesis dan Regenerasi
  • Fiksasi ditandai fiksasi CO2 oleh RuBP menjadi PGA kemudian dilanjutkan pengikatan Phosphat dan ion H+ dari penguraian ATP dan penyedarhanaan NADPH menjadi NADP menjadi PGAL dilanjutkan PGAL sebagian disintesa menjadi Glukosa dan PGAL di regenerasi lagi menjadi RuBP begitu seterusnya
  • FIKSASI

  • REDUKSI

HIPOTESIS

  • Sebagaimana teori yang disampaikan di atas, hasil samping dari fotosintesis adalah oksigen. diyakini dalam percobaan ini oksigen akan dihasilkan selama proses fotosintesis.
VARIABEL VARIABEL

  1. Variabel bebas : Tumbuhan air
  2. Variabel terikat : Gelembung gas
  3. Variabel control : Air

ALAT DAN BAHAN
  1. Lima Gelas kimia besar
  2. Lima Tabung reaksi
  3. Lima Corong kaca
  4. Kawat
  5. Ember
  6. Thermometer
  7. Tumbuhan air (hydrilla)
  8. Air
  9. Es
  10. Air hangat
  11. NaHCO3

LANGKAH KERJA
  1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk percobaan.
  2. Siapkan 5 corong kaca, 5 gelas kimia, 5 tabung reaksi, 15 kawat, tanaman hydrilla dan air.
  3. Rangkailah alat dan bahan seperti ganbar berikut. Pada permulaan percobaan tabung reaksi penuh berisi air (jangan sampai ada rongga udara.
  4. Memasukkan tanaman hydrilla secukupnya ke dalam corong.
  5. Menutup bagian tabung corong dengan tabung reaksi.
  6. Memasukkan empat kawat penyangga ke dalam gelas ukur untuk menjaga keseimbangan dari corong yang telah diisi dengan hydrilla.
  7. Memasukkan corong yang berisi tanaman hydrilla kedalam gelas kimia dengan posisi terbalik, mulut corong berada di bagian bawah.
  8. Mengisi gelas kimia tersebut dengan air.
  9. Pengisiannya dilakukan di dalam ember supaya semua bagian gelas kimia, corong dan tabung reaksi berisi air.
  10. Berilah label pada masing masing alat (A,B,C,D DAN E)


  1. Pada tabung A, letakkan alat pada tempat yang teduh,
  2. pada alat B, letakkan alat pada tembat yang terkena cahaya matahai langsung.
  3. Pada alat C, letakkan alat pada tempat ynag terkena cahaya matahari langsung dan di tambahkan air hangat. .
  4. Pada alat D, letakkan alat pada tempat ynag terkena cahaya matahari langsung dan di tambahkan es. .
  5. Pada alat E, letakkan alat pada tempat ynag terkena cahaya matahari langsung dan di tambahkan 5 gr NaHCO3.
  • Amati pembentukan gelambung gas untuk setiap perlakuan.
  • Catatlah hasil pengamatan pada table pengamatan.
HASIL PERCOBAAN

No Perlakuan Waktu Suhu Gelembung udara*)
  1. Tempat teduh 5 menit 0C ++
  2. Cahaya langsung 5 menit 0C +++
  3. Cahaya langsung + air hangat 5 menit 400C ++++
  4. Cahaya langsung + es 5 menit 100C +++
  5. Cahaya langsung+ 5 gr NaHCO3 5 menit 0C
Berikan tanda + untuk kwantitas gelembung yang keluar

  1. - bila tidak ada
  2. + bila sedikit
  3. ++ bila sedang
  4. +++ bila banyak
  5. ++++ bila banyak sekali
Dari kegiatan yang kamu lakukan , tentukan pula :
  1. Variabel bebas : Suhu / Cahaya
  2. Variabel control : air
  3. Variabel respon : tumbuhan
Pada perlakuan manakah , kemudian bandingkan
  1. antara no (1) dengan (2) yang lebih banyak gelambung udara?
  2. Mengapa demikian?
  3. Jika dibandingkan antara perlakuan (2), (3), dan (4), adakah perngaruh suhu terhadap laju fotosintesis?
  4. Ada, karena fotosintesis juga dipengaruhi oleh enzim yang sangat dipengaruhi oleh suhu.
  5. Apakah tujuan penambahan NaHCO3pada perlakuan no. 5 ?
  6. jelaskan berdasarkan hasil percobaan setelah dibandingkan dengan perlakuan no. 2?
  7. Penambahan NaHCO3 pada percobaan adalah untuk menambah unsur apa
  8. Gelembung gas apakah ynag dihasilkan dari percobaan tersebut? Bagaimanakah cara membuktikannya? Gelembung yang dihasilkan pada percobaan itu merupakan gas oksigen/O2. Gas ini terbentuk karena proses fotolisis dimana air diuraikan menjadi gas oksigen yang akan muncul berupa gelembung-gelembung dengan persamaan reaksi sebagai berikut: 2H2O(l) 4H+(aq) + O2 (g)
  9. Dari persamaan tersebut nampak dihasilkan molekul gas O2 dari penguraian air.

Factor apakah ynag mempengaruhi kecepatan fotosintesis?
  1. Intensitas cahaya Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.
  2. Konsentrasi karbon dioksida Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
  3. Suhu Enzim-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 air Kekurangan 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.
KESIMPULAN

  • 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.
  • Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi.
  • Dalam fotosintesis, energi kimia mengubah karbon dioksida menjadi gula dan berlangsung di stroma.
  • Glukosa tidak hanya memberikan satu simpanan ikatan energi kimia, tetapi juga memberikan satu dasar molekuler untuk menghasilkan ribuan molekul lain yang diperlukan oleh tumbuhan.
  • Oksigen dilepaskan sebagai hasil samping dari fotosintesis.
  • Keseluruhan proses kimia dalam fotosintesis dapat disederhanakan menjadi persamaan reaksi sebagai berikut: 6CO2 + 12H2O + Energi Cahaya C6H12O6 +6O2 +6H2O
Persiapan Experimen
  1. ikat lumut dengan menggunakan tali rapia lalu masukan melewati corong kaca sehingga sekarang posisi lumut berada di tengah corong.
  2. isi toples plastik dengan air caranya tenggelamkan seluruh bagian toples di dalam ember lalu angkat perlahan pastikan corong terisi bagian atasnya oleh air.
  3. lalu angkat perlahan-lahan sekarang dibagian atas corong ada air sesudah itu simpan pada tempat yang memiliki sinar cahaya yang cukup.
  4. untuk melakukan pengujian tentang intensitas cahaya, gunakan paper plastik dengan cara menutupi bagian atas corong lalu di simpan di tempat yang memiliki sinar cahaya cukup tunggu selama 5 menit.
  5. untuk menguji suhu ganti air dengan yang panas,sedang,dingin lalu gunakan termostat tunggu selama 5 menit.
  6. Kesimpulan : Jadi tumbuhan khususnya lumut memerlukan sinar matahari sebagai sumber mikro untuk proses fotosintesis dan suhu tertentu sebagai kombinasi dalam fotosintesisnya
DISKUSI

  • Berdasarkan percobaan terjadi perbedaan yang sangat drastis dari tanpa penambahan larutan dengan penambahan larutan.
  • Perbedaan itu disebabkan perbedaan kadar CO2 yang ada di media tumbuh ganggang,
  • Di mana setelah diberi tambahan larutan dengan kadar CO2 yang tinggi, hasil Oksigen yang dihasilkan jauh lebih banyak daripada tanpa penambahan larutan.
  • Hal ini tentunya sangat masuk akal mengingat reaksi dari fotosintesis adalah
  • 6H2O + 6CO2  C6H12O6 + 6O2

  • Dari reaksi di atas dapat di tentukan bertambahnya kadar CO2, maka akan terjadi penambahan kadar Oksigen yang dihasilkan,
  • Penambahan tersebut tentu ada batasnya, karena bila mol CO2 yang ditambahkan melebihi jumlah mol air / H2O, maka penambahan tersebut akan sia-sia, mengingat bahwa persamaan koefisien tergantung pada jumlah mol/koefisien yang terkecil.
  • Jadi jika dianalisa penambahan CO2pun ada batasnya dan hingga batas tersebut, semakin banyak CO2, maka hasil Oksigen yang dihasilkan pun semakin banyak. OK

Tidak ada komentar: