PENGARUH TEMPERATUR DAN KONSENTRASI CO 2 TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS PADA TANAMAN Disusun guna memenuhi tugas Mata Kuliah Biokimia Disusun oleh : 1. Amalia Nur Husnina M0311004 2. Dewi Aryani M0311019 3. Husna Syaima M0311035 4. Nais Puji Wijayanti M0311050 5. Ozi Adi Saputra M0311052 6. Shanti Astuti M0311062 7. Wiwiek Karina M0311073 8. Wiwing Frimadasi M0311075 JURUSAN KIMIA i
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PENGARUH TEMPERATUR DAN KONSENTRASI CO2
TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS PADA TANAMAN Disusun guna memenuhi tugas Mata Kuliah Biokimia
Disusun oleh :
1. Amalia Nur Husnina M0311004
2. Dewi Aryani M0311019
3. Husna Syaima M0311035
4. Nais Puji Wijayanti M0311050
5. Ozi Adi Saputra M0311052
6. Shanti Astuti M0311062
7. Wiwiek Karina M0311073
8. Wiwing Frimadasi M0311075
JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2013
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas
karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya.
Makalah yang berjudul “Pengaruh Temperatur dan Konsentrasi CO2 Terhadap
Laju Fotosintesis Pada Tanaman” disusun untuk memenuhi tugas Biokimia,
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Secara garis besar tulisan ini mengkaji pengaruh temperatur dan
konsentrasi terhadap fotosintesis pada beberapa tumbuhan yang berbeda.
Atas terselesaikannya makalah ini, penyusun mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. Triana K, selaku dosen pengampu mata kuliah Biokimia, Jurusan
Kimia FMIPA UNS
2. Sahabat seperjuangan Kimia 2011 FMIPA UNS yang telah membantu
memberikan masukan selama penyusunan makalah ini.
3. Semua pihak yang telah membantu hingga dapat diselesaikannya
makalah ini
Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih kurang sempurna, oleh
sebab itu penyusun mengharapkan segala saran dan kritik yang bersifat
membangun dan mendukung penyempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini
dapat menambah wawasan bagi semua pihak.
Surakarta, November 2013
TIM PENYUSUN
ii
DAFTAR ISIKata Pengantar............................................................................................ ii
Daftar Isi...................................................................................................... iii
Daftar Tabel................................................................................................. iv
Daftar Gambar............................................................................................. iv
BAB I PENDAHULUAN.......................................................................... 1
A. Latar Belakang................................................................................. 1
B. Rumusan Masalah............................................................................ 2
C. Batasan Masalah.............................................................................. 2
D. Tujuan.............................................................................................. 2
E. Manfaat............................................................................................ 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................ 3
A. Pengertian Fotosintesis.................................................................... 3
B. Proses dan Mekanisme Fotosintesis................................................ 4
C. Hal-hal yang Mempengaruhi Fotosintesis....................................... 5
BAB III PENGARUH TEMPERATUR DAN
KONSENTRASI CO2 TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS
PADA TANAMAN..................................................................................... 8
A. Pengaruh Temperatur terhadap Fotosintesis.................................... 8
B. Pengaruh CO2 terhadap Fotosintesis............................................... 10
C. Perbedaan Pengaruh Temperatur terhadap Fotosintesis pada
Tumbuhan yang Berbeda (C3 dan C4)............................................. 12
D. Perbedaan Pengaruh Konsentrasi CO2 terhadap
Laju Fotosintesis pada Tumbuhan yang Berbeda (C3 dan C4) 16
BAB IV PENUTUP....................................................................................... 19
A. Kesimpulan....................................................................................... 19
B. Saran................................................................................................. 19
DAFTAR PUSTAKA................................................................................... 20
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Perbandingan Tanaman C3 dan C4 pada Temperatur Berbeda..... 16
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Siklus Calvin.............................................................................. 5
Gambar 2. Grafik Pengaruh Perubahan Temperatur terhadap
Laju Fotosintesis........................................................................ 9
Gambar 3. Pengaruh Temperatur dan Kosentrasi Karbon Dioksida
Terhadap Laju Fotosintesis....................................................... 19
Gambar 4. Grafik Pengaruh Konsentrasi CO2 terhadap Laju Fotosintesis.. 12
Gambar 5. Tumbuhan C3 dan C4................................................................ 13
Gambar 6. Grafik Hubungan CO2 Interseluler Terhadap Laju
Gambar 7. Grafik Hubungan Kenaikan Temperatur Terhadap
Laju Asimilasi CO2.................................................................... 14
Gambar 8. Respon Fotosintesis Tumbuhan Jagung dan Kacang
pada Beberapa Level CO2......................................................... 17
iv
BAB I
PENDAHULUAN
A. 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
Fotosintesis tanaman memberikan manfaat bukan hanya bagi tanaman itu sendiri
untuk bisa tumbuh dan berkembang tetapi juga dimanfaatkan oleh seluruh
makhluk hidup. Maka keberadaan tanaman di bumi ini dianggap menjadi sentral
1
kehidupan. Dalam melakukan fotosintesis banyak sekali faktor yang berpengaruh
bagi tanaman seperti konsentrasi CO2, unsur hara, air dan intensitas cahaya. CO2,
unsur hara dan air diperlukan oleh tanaman sebagai bahan untuk melakukan
fotosintesis, sedangkan energimya didapat dari sinar matahari yang diubah
menjadi energi kimia sehingga bisa dipakai oleh tanaman. Oleh karena itu perlu
untuk mengkaji hal-hal yang mempengaruhi laju fotosintesis khususnya
temperatur dan CO2.
B. Rumusan Masalah
1. Apa pengaruh suhu terhadap laju fotosintesis?
2. Apa pengaruh konsentrasi CO2 terhadap laju fotosintesis?
3. Apakah terdapat perbedaan pengaruh temperatur pada laju fotosintesis pada
jenis tanaman yang berbeda?
4. Apakah terdapat perbedaan pengaruh konsentrasi CO2 pada laju fotosintesis
pada jenis tanaman yang berbeda?
C. Batasan Masalah
1. Tanaman berbeda yang dimaksud adalah tanaman jenis C3 dan C4.
2. Fotosintesis difokuskan pada rekasi gelap (siklus Kelvin).
D. Tujuan
1. Memahami pengaruh suhu terhadap laju fotosintesis.
2. Memahami pengaruh konsentrasi CO2 terhadap laju fotosintesis.
3. Mengetahui perbedaan pengaruh temperatur pada laju fotosintesis pada jenis
tanaman yang berbeda.
4. Mengetahui perbedaan pengaruh konsentrasi CO2 pada laju fotosintesis pada
jenis tanaman yang berbeda.
E. Manfaat
Adapun manfaat tulisan ini adalah sebagai berikut :
1. Menjadi bahan referensi dalam bahan ajar terkait fotosintesis.
2
2. Memberikan kontribusi pengetahun terkait fotosintesis dalam berbagai bidang
disiplin keilmuan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Pengertian Fotosintesis
Fotosintesis adalah suatu proses yang hanya terjadi pada tumbuhan yang
berklorofil dan bakteri fotosintetik, dimana energi matahari (dalam bentuk foton)
ditangkap dan diubah menjadi energi kimia (ATP dan NADPH). Energi kimia ini
akan digunakan untuk fotosintesa karbohidrat dari air dan karbon dioksida. Jadi,
seluruh molekul organik lainnya dari tanaman disintesa dari energi dan adanya
organisme hidup lainnya tergantung pada kemampuan tumbuhan atau bakteri
fotosintetik untuk berfotosintesis (Devlin, 1975).
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 dihsilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting
bagi kehidupan bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar
oksigen yang terdapat diatmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energy
menghasilkan 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
berasal dari kata foton yang berarti cahaya, dan sintesis yang berarti penyusunan.
3
Jadi fotosintesis dapat diartikan sebagai suatu penyusunan senyawa kimia
kompleks yang memerlukan energi cahaya. Sumber energi cahaya alami adalah
matahari. Proses ini dapat berlangsung karena adanya suatu pigmen tertentu
dengan bahan CO2 dan H2O. Cahaya matahari terdiri atas beberapa spectrum,
masing-masing spektrum mempunyai panjang gelombang berbeda, sehingga
pengaruh terhadap fotosintesis juga berbeda (Salibury, 1995).
Fotosintesis merupakan sutu proses biologi yang kompleks, proses ini
menggunakan energi dan cahaya matahari yang dapat dimanfaatkan oleh klorofil,
yang terdapat dalam kloroplas. Seperti halnya mitokondria, kloroplas mempunyai
membrane dalam dan membran luar dan membran dalam. Membran dalam
mngelilingi suatu stroma yang mengandung enzim-enzim yang larut dalam
struktur membrane yang disebut tilakoid. Proses fotosintsis dipengaruhi oleh
beberapa faktor antara lain air (H2O), konsentrasi CO2, suhu, umur daun,
translokasi karbohidrat, dan cahaya. Tetapi yang menjdi faktor utama fotosintesis
agar berlangsung adalah cahaya, air, dan karbondioksida ( Kimball, 1992).
B. Tahapan Fotosintesis
Pada dasarnya, fotosintesis terjadi dalam dua tahapan. Kedua tahap itu
berlangsung dalam kloroplas, namun pada dua bagian yang berbeda. Tahap I
adalah proses penangkapan energi surya atau proses-proses yang bergantung
langsung pada keberadaan cahaya. Seluruh proses pada tahap ini disebut reaksi
cahaya. Tahap II adalah proses-proses yang tidak bergantung langsung pada
keberadaan cahaya. Proses-proses atau reaksi-reaksi pada tahap ini disebut reaksi
gelap.
Reaksi-reaksi cahaya berlangsung pada bagian grana kloroplas. Sebagian
energi matahari yang diserap akan diubah menjadi energi kimia, yaitu berupa zat
kimia berenergi tinggi. Selanjutnya, zat itu akan digunakan untuk proses
penyusunan zat gula. Sebagian energi matahari juga digunakan untuk fotolisis air
(H2O) sehingga dihasilkan ion hidrogen (H+) dan O2. Ion hidrogen tersebut akan
digabungkan dengan CO2 membentuk zat gula (CH2O)n. Sedangkan O2 -nya akan
dikeluarkan. Reaksi-reaksi gelap terjadi pada bagian matrik stroma kloroplas.
Pada bagian ini terdapat seluruh perangkat untuk reaksi-reaksi penyusunan zat
4
gula. Reaksi tersebut memanfaatkan zat berenergi tinggi yang dihasilkan pada
reaksi terang. Reaksi penyusunan ini tidak lagi bergantung langsung pada
keberadaan cahaya, walaupun prosesnya berlangsung bersamaan dengan proses-
proses reaksi cahaya. Karena itulah, reaksi-reaksi pada tahap ini disebut reaksi
gelap. Reaksi tersebut dapat terjadi karena adanya enzim-enzim fotosintesis.
Sesuai dengan nama penemunya yaitu Benson dan Calvin, maka daur reaksi
penyusunan zat gula ini disebut daur Benson – Calvin (gambar 1). Hasil awal
fotosintesis adalah berupa zat gula sederhana yang disebut glukosa (C6H12O6).
Selanjutnya, sebagian akan diubah menjadi amilum (zat tepung = pati) yang
ditimbun di daun, atau organ-organ penimbunan yang lain.
Gambar 1. Siklus Calvin
C. Hal-hal yang Mempengaruhi Fotosintesis
Menurut Noviyanti (2005), faktor utama yang menentukan laju fotosintesis
adalah :
1. Intensitas cahaya. Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.
5
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.
6. Tahap pertumbuhan . Penelitian 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.
7. Umur jaringan dan fotosintesis. Selain faktor intensitas cahaya, umur daun
sangat menentukan produktivitas daun dalam aktivitas fotosintesisnya.
Kapasistas kemampuan daun melakukan fortosintesis berkembang seiring
dengan perkembangan kedewasaan daun mencapai perkembangan dan
pertumbuhan optimalnya. Pada fase awal pertumbuhannya, daun muda masih
menggatungkan asimilat dari daun dewasa lainnya (mengimport). Pada saat
daun mencapai laju pertumbuhan optimum, produktivitasnya telah jauh
meningkat, dan sebagian fotosintatnya telah mulai diekspor ke jaringan lain
yang membutuhkan. Kapasitas fotosintesis ini terus meningkat bersamaan
dengan pencapaian kedewasaan organ daun. Terdapat hubungan interaktif
antara perkembangan struktural daun (anatomi-morfologi) dan intensitas
cahaya dengan perkembangan kapasitas fotosintetiknya. Tumbuhan yang
tumbuh pada tempat dengan intensitas cahaya tinggi, daun berkembang
dengan memadahi, sehingga kapasitas fotosintetiknya juga lebih besar.
8. Oksigen. Oksigen merupakan salah satu produk samping dari fotosintesis,
dari hasil fotolisis air. Namun demikian, akadar oksigen yang tinggi pada
6
jaringan fotosintetik akan menghambat laju fotosintesis. Pada kondisi kadar
oksigen yang semakin tinggi, laju fotosintesisnya secara signifikan menjadi
semakin rendah. Tampak kecenderungan adanya efek interaksi antara
konsentrasi CO2 dan O2 terhadap laju fotosintesisnya. Jika intensitas cahaya
atau konsentrasi CO2 menjadi faktor pembatas fotosintesis maka suhu tidak
akan mempengaruhi fotosintesis atau sangat sedikit sekali mempengaruhi
karena reaksi fotokimia tidak peka terhadap suhu (Q10= 0,1 ) dan difusi
mempunyai Q10=1,5. Laju fotosintesis bersifat bersifat tanggap terhadap
suhu jika cayaha bukan merupakan faktor pembatas. Pada reaksi selanjutnya
yaitu reaksi enzimatik kenaikan suhu akan mempengaruhi laju dan
keseluruhan proses fotosintesis. Selain faktor-faktor luar seperti suhu,
intensitas cahaya dan CO2 yang mempengaruhi fotosintesis, faktor dalam
yang juga penting mempengaruhi faktor ini adalah konsentrasi klorofil, defisit
air dan konsentrasi enzim (Lakitan, 2011).
7
BAB III
PEMBAHASAN
A. Pengaruh Temperatur terhadap Laju Fotosintesis
Proses fotosintesis dipengaruhi beberapa faktor yaitu faktor yang dapat
memengaruhi secara langsung seperti kondisi lingkungan maupun faktor yang
tidak memengaruhi secara langsung seperti terganggunya beberapa fungsi
organ yang penting bagi proses fotosintesis. Proses fotosintesis sebenarnya peka
terhadap beberapa kondisi lingkungan meliputi kehadiran cahaya
matahari, temperatur lingkungan, konsentrasi karbondioksida (CO2) (Salisbury,
1992). Faktor lingkungan tersebut dikenal juga sebagai faktor pembatas dan
berpengaruh secara langsung bagi laju fotosintesis. Faktor pembatas tersebut
dapat mencegah laju fotosintesis mencapai kondisi optimum meskipun kondisi
lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya faktor-faktor pembatas
tersebut sangat memengaruhi laju fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju
optimum fotosintesis (Andrews, 2008). Selain itu, faktor-faktor seperti
translokasi karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi memengaruhi
fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak langsung ikut
memengaruhi laju fotosintesis.
Reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya tidak terpengaruh
terhadap perubahan temperatur, namun reaksi fotosintesis yang tidak bergantung
pada cahaya terpengaruh terhadap perubahan temperatur. Pada reaksi fotosintesis
yang bergantung pada perubahan temperatur dikatalis oleh enzim. Enzim-enzim
yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada temperatur
optimalnya. Umumnya laju fotosintesis meningkat seiring dengan meningkatnya
temperatur hingga batas toleransi enzim. Diperkirakan dua kali lipat untuk setiap