MAKALAH TENTANG METABOLISME TUMBUHAN

BIOLOGI UMUM

Meabolisme Tumbuhan

Oleh

DOSEN PENGAMPU

SYARIFAH, S.Si., M. Kes

PROGRAM STUDI TADRIS BIOLOGI

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI (IAIN)

RADEN FATAH PALEMBANG

2013

BAB I
PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Sel yang hidup merupakan pabrik kimiawi mini, tempat terjadinya ribuan reaksi dalam ruang berukuran mikroskopik. Gula dapat diubah menjadi asam-asam amino yang kemudian ditautkan satu sama lain menjadi protein ketika dibutuhkan, dalam organisme multiseluler, banyak sel mengekspor produk kimiawi yang digunakan dibagian lain organisme tersebut. Sel menggunakan energi ini untuk melaksanakan berbagai macam kerja, misalnya transpor zat terlarut melintasi membran plasma. Proses ini dikenal sebagai biolumenesens atau pendaran hayati. Biolumenesens dan semua aktivitas metabolik lain yang dilakukan oleh sel terkoordinasi dan terkontrol secara seksama. Sel sebagai pabrik kimiawi tidak tertandingi dalam hal kompleksitas, efisiensi, integrasi dan responsivitasnya. Fotosintesis memberi makan hampir seluruh dunia kehidupan, secara langsung maupun tidak. Organisme memperoleh senyawa-senyawa organik yang digunakannya untuk mendapatkan energi dan rangka karbon melalui satu dari dua mede utamayaitu, nutrisi autotrofik atau nutrisi heeterotrofik. Autotrof adalah pemberi makan sendiri, autotrof mempertahankan hidupnya sendiri tanpa memakan apapun yang berasal dari makhluk hidup lain.

1.2  Tujuan

1.      Memahmi faktor-faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis

2.      Membuktikan dalam fotosintesis dihasilkan oksigen

3.      Menguji terbentuknya amilum di daun

4.      Mengetahui hasil proses respirasi

5.      Menghitung konsumsi oksigen kecambah

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Cahaya, sifat-sifat serta pengaruhnya terhadap fotosintesis

Isaac  Newton  (1642-1727) dikatakan bahwa cahaya itu terdiri atas

benda-benda kecil (partikel), sedang Haygens (1629-1695) mengatakan, bahwa cahaya adalah gelombang dari eter-dunia. Teori Huygens yang terkenal pula sebagai teori undulasi atau teori gelembang berlaku benar di dalam menerangkan kejadian-kejadian yang berhubungan dengan optika, sedang teori Newton berlaku sekali di dalam menerangkan proses-proses dalam fotokimia (Beyamin, 1993).

Planck dan Einstein menganggap cahaya itu terdiri atas partikel-partikel kecil yang disebut foton dan foton ini mempunyai sifat-sifat materi dan gelombang. Foton juga memiliki energi yang dinyatakan dengan kuantum. Berapa banyak energi yang dimiliki oleh cahaya itu bergantung kepada panjang-pendeknya gelombang. Sinar ungu yang lebih pendek gelombangnya daripada sinar merah, mempunyai kuantum lebih banyak dari pada sinar merah. Kuantum arti sebenarnya ialah “berapa banyak” energi yang dihasilkan oleh suatu sinar bergantung juga pada frekuensi, yaitu banyaknya getaran per detik, sehingga banyaknya energi suatu kuantum dapat dihitung dengan menggunakan persamaan e = h v . Dimana e adalah energi, h adalah ketetapan Planck (6,52 x 10^-27 erg per detik, dan v adalah frekuensi (Beyamin, 1993).

Energi yang diberikan oleh sinar itu bergantung kepada kualitas (berapa panjang gelombang) intensitas(banyaknya sinar per 1 cm² per detik) dan juga kepada waktu (sebentar atau lama) (Beyamin, 1993).

Seperti telah diketahui sinar matahari itu terdiri atas berbagai sinar yang berlainan gelombangnya. Sinar-sinar yang nampak pada mata kita bergelombang 390 m sampai 750 m (1 m = 10 Angstrom). Diurutkan dari yang bergelombang panjang, maka sinar-sinar itu ialah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Sinar-sinar yang bergelombang lebih pendek lagi dari pada sinar ungu ialah sinar ultra-ungu, sinar X, sinar gama, dan sinar kosmik. Baik sinar-sinar ini maupun sinar-sinar yang lebih panjang gelombangnya daripada sinar merah (sinar infra-merah), semuanya tidak mempunyai kepentingan dalam fotosintesis (Beyamin, 1993).

Metabolisme secara keseluruhan mengelola sumber daya materi dan energi bagi sel. Beberapa jalur metabolik melepaskan energi melalui penguraian molekul kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana . proses degradasi disebut jalur katabolik (metatabolic pathway), atau jalur penguraian. Slah satu jalur utama katabolisme adalah respirasi seluler, ketika gula glukosa dan bahan bakar organik lain diuraikan menjadi karon dioksida dan air dengan kehadiran oksigen. Sebaliknya jalur anabolitik (anabolitic pathway) mengonsumsi energi untuk membangun molekul kompleks dari molekul-molekul  yang lebih sederhana. Jalur anabolitik terkadang disebut jalur biosintik.

2.2 Fotosintesis mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dalam makanan

Kemampuan organisme yang luar biasa untuk menangkap energi cahaya dan menggunakannya untuk menggerakkan sintesis senyawa-senyawa organik berasal dari organisasi struktual dalam sel. Ensim-enzim fotosintetik dan molekul-molekul lain dikelompokkan bersama dalam membran biologis, memungkinkan terlaksananya serangkaian reaksi kimia yang dibutuhkan dengan efisien.

2.3 Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses pembentukkan bahan organik dari bahan organik dengan bantuan cahaya dan kloroplas. Proses fotosintesis terjadi pada kloroplas dengan dua tahap reaksi, yaitu:

1. Reaksi Terang

• terjadi pada tilakoid (grana) kloroplas,
• terjadi proses fotolisis air sehingga dihasilkan oksigen. Jadi, oksigen dihasilkan dari H2O,
• reaksi tergantung pada cahaya untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia berupa ATP dan NADPH.

2. Reaksi Gelap

• terjadi pada stroma kloroplas,
• reaksi yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang,
• menggunakan daur Calvin (daur reduksi karbon, daur C-3) yang terdiri atas tiga bagian utama, yaitu:

1. karboksilasi adalah penambahan CO2 ke RuBp (Ribulosa Bi Pospat) membentuk dua molekul APG (Asam Pospo Gliserat) dengan bantuan enzim karboksilase,
2. reduksi adalah perubahan gugus karboksil dalam APG menjadi gugus aldehid dalam PGAL (Pospo Gliserat Aldehid),
3. regenerasi adalah pembentukkan kembali RuBp yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 yang berdifusi ke dalam daun melalui stomata

2.4  Faktor Pembatas Laju Fotosintesis

                      Persamaan 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ menunjukan hubungan antara zat-zat yang dipakai selama dan dihasilkan oleh proses tersebut. Bahwasanya fotosintesis itu melibatkan setidaknya dua proses yang amat berbeda menjadi jelas dari percobaan-percobaan F.F. Blackman. Tumbuhan air yang hijau, Elodea, merupakan organisme uji. Bila sepotong tumbuhan itu ditempatkan terbalik dalam larutan encer NaHCO₃ (yang merupakan sumber CO₂), diterangi dengan lampu senter, maka gelembung oksigen segera dikeluarkan dari bagian potong tangkainya (Kimball, 1983).

2.5 Percobaan Tentang Fotosintesa dan Respirasi

1. Ingenhouz       

• tujuan: membuktikan pada fotosintesis dilepaskan oksigen,
• obyek: tanaman air Hydrilla verticillata,
• hasil: tanaman air yang ditutup dengan corong terbalik dan ditempatkan di bawah sinar matahari maka timbullah gelembung-gelembung gas (oksigen)

2. Engelmann

• tujuan: membuktikan pada fotosintesis mutlak diperlukan klorofil,
• obyek: ganggang Spyrogira dan bakteri oksigen,
• hasil: hanya kloroplas yang terkena sinar yang melepaskan oksigen, hal ini terbukti dengan berkerumunnya bakteri oksigen di sekitar tempat yang terkena sinar.

3. Sachs

• tujuan: membuktikan bahwa pada fotosintesis dihasilkan amilum,
• obyek: daun yang sebagian ditutup dan reagent Yodium,
• hasil: daun yang menjadi obyek dimasukkan ke air panas kemudian ke alkohol dan kemudian ke reagent Yodium. Hasilnya adalah daun yang tidak ditutup berwarna hitam dan yang ditutup tidak berwarna.

4. Percobaan Respirasi pada Hewan

• tujuan: mempelajari respirasi pada hewan, melihatfaktor-faktor yang mempengaruhi jumlah kebutuhan oksigen pada hewan saat bernafas.

2.6 Prinsip Penyerapan Cahaya Oleh Tumbuhan 

                      Untuk   mengetahui   bagaimana  cahaya  menyebabkan terjadinya fotosintesis, perlu diketahui terlebih dahulu sifat-sifat cahaya. Cahaya memiliki sifat gelombang (wave nature) dan sifat partikel (particle nature). Cahaya mencakup bagian dari energi matahari dengan panjang gelombang antara 390 nm sampai 760 nm dan tergolong cahaya tampak. Kisaran ini merupakan porsi kecil dari kisaran spektrum elektromagnetik (Dwidjoseputro, 1980).    

Prinsip dasar penyerapan cahaya adalah bahwa setiap molekul hanya dapat menyerap satu foton pada waktu tertentu dan foton ini menyebabkan terjadinya eksitasi pada satu elektron dalam suatu molekul. Prinsip ini disebut Hukum Stark-Einstein. Molekul-molekul pigmen yang telah menangkap foton akan berada pada kondisi tereksitasi. Energi eksitasi inilah yang dimanfaatkan untuk fotosintesis (Dwidjoseputro, 1980).

BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada hari Jum’at 27 Desember 2013, Pukul 13.30 WIB. Dilaboratorium Biologi Institut Agama Islam Negeri (IAIN) Raden Fatah Palembang.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah gelas beaker yang berfungsi sebagai wadah air dalam percobaan, kemudian corong gelas, tabung reaksi, kawat penyangga, respirometer, timbangan analitik, spuit, dan kertas timah.

3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah aquades, alkohol 70, yodium, Hydrila verticillata, KOH 10%, larutan eosin, vaselin, kapas, kain kasa, dan kecambah.

3.3 Cara Kerja

3.3.1 Percobaan Ingenhousz

1.    Taruhlah 1 individu Hydrila verticillata pada corong gelas dengan posisi pangkal menghadap ke atas.

2.    Pasangkan kawat penyangga pada bibir gelas beaker.

3.    Letakkan corong gelas dengan posisi terbalik di kawat tersebut.

4.    Masukkan tabung reaksi pada ujung gelas beaker, lakukan dengan hati-hati, sehingga tidak terdapat gelembung udara pada tabung reaksi (perangkaian dilakukan d dalam air)

5.    Berilah tanda perangkat A dan B

6.    Perangkat A di letakkan di tempat gelap dan B diletakkan di tempat terang yang terkena sinar matahari

7.    Amati dan hitunglah gelembung yang timbul pada masing-masing perangkat setiap 3 menit

8.    Catatlah hasilpengamatan dalam tabel berikut ini:

Tabel 1. Pengamatan Gelembung Hydrila verticillata

Perangkat	Jumlah gelembung dalam menit ke:									Rata- rata gelembung
	3	6	9	12	15	18	21	24	27
A
B

3.3.2 Percobaan sach

1.    Pilihlahmdaun yang selalu terkena sinar matahari (daun yang tipis dan permukaannya rata)

2.    Tutuplah daun tersebut dengan kertas timah selama 3 hari

3.    Setelah 3 hari, ambilah daun tersebut dan rebus dalam air mendidih selama 1 menit

4.    Selanjutnya rebus dalam alkohol yang mendidih selama 1 menit

5.    Setelah itu masukkan  kedalam larutan yodium selama 1 menit

6.    Keluarkan daun dari larutan yodium dan perhatikan perubahan yang terjadi

3.3.3 Mengukur Volume Konsumsi Oksigen

1.    Timbanglah kecambah seberat 5 g

2.    Ambil 1 butir kristal KOH, bungkus dengan kain kasa dan masukkan ke dalam botol respirometer

3.    Masukkan keambah kedalam botol respirometer

4.    Tutuplah botol dengan tutup berskala yang sebelumnya diolesi dengan vaselin

5.    Teteskan eosin pada ujung pipa beskala, dan amati pergerakan eosin setiap 3 menit selama 30 menit

6.    Hitunglah konsumsi oksigen per gram berta kecambah dalam waktu 1 jam

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

1. Tabel Metabolisme Reaksi terang

Perangkat	Jumlah gelembung dalam menit ke:										Rata- rata gelembung
	3	6	9	12	15	18	21	24	27	30
A	5	2	2	1	2	1	2	1	1	1
B	1	2	5	4	2	5	6	4	3	4

2. Tabel Metabolisme Reaksi Gelap

Perangkat	Jumlah gelembung dalam menit ke:										Rata- rata gelembung
	3	6	9	12	15	18	21	24	27	30
A	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
B	2	0	0	0	0	0	0	0	0	0

4.2 Pembahasan

Pada praktikum ini dapat dibahas jika pada reaksi terang proses metabolisme berjalan dengan baik tanpa ada kesalahan yang nyata, dan pada reaksi terang perangkat A, pada menit ke 3 terdapat 5 gelembung, 6 menit 6 gelembung, 9 menit 2 gelembung, 1 menit 1 gelembung, 15 menit 2 gelembung, 18 menit 1 gelembung, dan pada menit ke 30 ternyata gelembung yang dihasilkan semakin sedikit. Kemudian pada reaksi gelap perangkat B pada menit ke 3 terdapat 1 gelembung, 6 menit 2 gelembung, 9 menit 5 gelembung, 12 menit 4 gelembung, 15 menit 2 gelembung, 18 menit 2 gelembung,  21 menit 6 gelembung, 24 menit 4 gelembung, 27 menit 3 gelembung dan pada menit ke 30 4 gelembung.

Pada reaksi gelap ternyata tidak mendapatkan hasil yang baik yaitu dimanapada perangkat A  pada menit ke 3 sampai 30 tidak terrdapat gelembung satupun atau melainkan nilainya 0, dan pada reaksi gelap perangkat B pada menit ke 3 terdapat 2 gelembung, kemudian pada menit ke 6 sampai 30 menit ternyata tidak ada gelembung juga.

BAB V

PENUTUP

5.1    Kesimpulan

Pada praktikum ini dapat disimpulkan bahwa pada reaksi gelap juga terjadi proses fotosintesis walaupun pada reaksi terang perangkat B telah menghasilkan gelembung,namun itu tetap dikatakan bahwa pada reaksi gelap proses fotosintesis tidak terjadi secara sempurna, tetapi tidak sempurna pada reaksi terang,  dan pada reaksi terang terjadi proses fotosintesis.

5.2    Saran

Seharusnya praktikan harus melkukan praktikum secara teliti agar tidak terjadi keslahan seperti pada praktikum selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA