iv
MAKALAH ILMIAH
Proses Fotosintesis dan Aliran Sitoplasma pada Hydrilla verticillata
DISUSUN OLEH :
DEVI APRISANTI RITONGA
(1405015020)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MULAWARMAN
2014-2015
ABSTRAK
Tumbuhan hijau membuat makanan sendiri dengan melakukan fotosintesis. Umumnya, masih banyak yang belum mengetahui bahwa tumbuhan air Hydrilla verticillata dapat dijadikan indikator untuk mengamati proses fotosintesis secara sederhana dan untuk membuktikan bahwa pada daun tumbuhan hijau terdapat aliran sitoplasma yang membuat klorofil ikut bergerak.
Makalah ilmiah ini bertujuan untuk mengetahui proses fotosintesis yang terjadi pada tanaman Hydrilla verticillata, membuktikan bahwa proses fotosintesis menghasilkan oksigen, dan membuktikan bahwa terdapat aliran sitoplasma yang membuat klorofil ikut bergerak pada Hydrilla verticillata.
Berdasarkan pengamatan, dapat disimpulkan bahwa proses fotosintesis dapat terjadi pada Hydrilla verticillata apabila terdapat beberapa faktor seperti cahaya matahari, adanya klorofil, serta ketersediaan air dan karbondioksida. Gelembung udara yang dihasilkan menandakan bahwa proses fotosintesis pada Hydrilla verticillata menghasilkan oksigen. Aliran sitoplasma pada Hydrilla verticillata terdiri dari dua gerakan yaitu rotasi dan sirkulasi.
Saat pengamatan, gelembung-gelembung yang dihasilkan harus diperhatikan dengan seksama sehingga diperoleh hasil pengamatan yang akurat dan usahakan cahaya matahari yang diterima Hydrilla verticillata optimal.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas berkat, rahmat, dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan makalah ilmiah ini.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang berperan penting dalam proses penulisan makalah ilmiah ini, terutama kepada dosen pembimbing yang sekaligus menjadi dosen mata kuliah Bahasa Indonesia, Bapak M. Rusydi Ahmad, yang telah memberi bimbingan dan arahan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa makalah ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan penulisan makalah ilmiah ini.
Samarinda, Desember 2014
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI iv
BAB I 1
PENDAHULUAN 1
A. Latar Belakang 1
B. Permasalahan 2
C. Tujuan 2
D. Manfaat 2
E. Sistematika Penyajian 3
BAB II 4
DASAR TEORI 4
A. Fotosintesis 4
B. Hydrilla verticillata 7
BAB III 9
METODOLOGI 9
A. Cara Pengumpulan Data 9
B. Cara Analisis Data 9
C. Hasil Pengamatan 11
BAB IV 12
ANALISIS 12
BAB V 14
PENUTUP 14
A. Kesimpulan 14
B. Saran 14
DAFTAR PUSTAKA 15
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Peristiwa Anabolisme dan Katabolisme sering kali terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Contoh nyatanya adalah terjadinya proses fotosintesis yang terjadi pada tumbuhan. Tumbuhan yang melakukan proses fotosintesis memerlukan bantuan cahaya matahari. Tumbuhan mampu menyerap cahaya tersebut karena tumbuhan memiliki zat hijau daun atau klorofil. Klorofil ini sendiri ada di dalam bagian organel bernama kloroplas. Klorofil tersebut mengalami pergerakan menuruti aliran sitoplasma. Aliran sitoplasma tersebut dibagi menjadi aliran secara rotasi dan sirkulasi.
Pada bagian daun tumbuhan, terdapat dua lapisan sel yang dinamai dengan mesofil. pada bagian ini terdapat kurang lebih setengah juta kloroplas yang tersebar di setiap millimeter persegi. Cahaya matahari selanjutnya akan melewati lapisan epidermis yang tanpa warna kemudian melaju menuju mesofil. Pada bagian inilah sebagian besar kegiatan fotosintesis berlangsung.
Umumnya, masih banyak yang belum mengetahui bahwa tumbuhan air Hydrilla verticillata dapat dijadikan indikator untuk mengamati proses fotosintesis secara sederhana dan untuk membuktikan bahwa terdapat aliran sitoplasma yang membuat klorofil ikut bergerak seperti yang diuraikan pada teori yang diperoleh saat pembelajaran.
Berdasarkan penjelasan diatas mengenai fotosintesis, maka penulis memilih untuk membuat makalah ilmiah ini dengan judul "Proses Fotosintesis dan Aliran Sitoplasma pada Hydrilla verticillata".
Permasalahan
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
Bagaimana proses fotosintesis yang terjadi pada tanaman Hydrilla verticillata?
Apakah fotosintesis menghasilkan oksigen?
Apakah terdapat aliran sitoplasma yang membuat klorofil ikut bergerak pada Hydrilla verticillata?
Tujuan
Tujuan dari makalah ilmiah ini antara lain:
Untuk mengetahui proses fotosintesis yang terjadi pada tanaman Hydrilla verticillata.
Untuk membuktikan bahwa proses fotosintesis menghasilkan oksigen.
Untuk membuktikan bahwa terdapat aliran sitoplasma yang membuat klorofil ikut bergerak pada Hydrilla verticillata.
Manfaat
Adapun manfaat dari laporan ini antara lain:
Agar mengetahui proses fotosintesis yang terjadi pada tanaman Hydrilla verticillata.
Agar dapat membuktikan bahwa proses fotosintesis menghasilkan oksigen.
Agar dapat membuktikan bahwa terdapat aliran sitoplasma yang membuat klorofil ikut bergerak pada Hydrilla verticillata.
Sistematika Penyajian
Makalah ilmiah ini terdiri atas lima bab sebagai berikut:
Bab I, mencakup hal-hal sebagai berikut:
Latar belakang yang merupakan alasan diangkatnya topik yang dibahas.
Permasalahan yang berisi pertanyaan yang akan dijawab dalam analisis dan kesimpulan
Tujuan merupakan target yang akan dicapai
Manfaat yang merupakan hasil dari percobaan atau penelitian.
Sistematika penyajian.
Bab II, yang di dalamnya disajikan dasar teori yang berisi teori yang berkaitan langsung yang dijadikan dasar dan digunakan dalam menganalisis.
Bab III, berisi metodologi yaitu prosedur percobaan atau penelitian yang akan dilakukan.
Bab IV, terdapat analisis yakni memindai data berdasarkan teori sesuai yang diminta pada permasalahan.
Bab V, merupakan penutup yang terdiri atas kesimpulan dan saran.
BAB II
DASAR TEORI
Fotosintesis
Fotosintesis merupakan suatu 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 membran luar dan membran dalam. Membran dalam mengelilingi suatu stroma yang mengandung enzim-enzim tang larut dalam struktur membran yang disebut tilakoid. Proses fotosintesis dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain air (H2O), konsentrasi CO2, suhu, umur daun, translokasi karbohidrat, dan cahaya. Tetapi yang menjadi faktor utama fotosintesis agar dapat berlangsung adalah cahaya, air, dan karbondioksida (Campbell, 2000).
Klorofil adalah pigmen hijau fotosintesis yang terdapat dalam tanaman, algae dan cyanobakteria. Nama klorofil barasal dari bahasa yunani yaitu chlorophyll (choloros = green (hijau) dan phyllon = leaf (daun)). Fungsi klorofil pada tanaman adalah menyerap energy dari sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintesis. Fotosintesis adalah Proses perubahan zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil dengan bantuan cahaya/sinar matahari menjadi zat organik karbohidrat (Campbell, 2000).
Bahan – bahan yang diperlukan oleh tumbuhan untuk melakukan proses fotosintesis yaitu air (H2O), Karbohidrat (CO2) dan sinar matahari. Sedangkan tempat berlangsungnya fotosintesis (katakanlah dapurnya) yaitu daun yang mengandung klorofil (zat hijau daun). Dalam hal ini klorofil selain berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembuatan makanan juga sebagai tempat untuk menyerap energi cahaya matahari. Air diserap oleh akar dari dalam tanah dan dialirkan oleh pembuluh tumbuhan menuju daun. Karbon dioksida diserap dari udara oleh daun melalui mulut daun atau stomata. Melalui fotosintesis, air dan karbon dioksida kemudian diubah menjadi karbohidrat dan oksigen dengan bantuan energi cahaya matahari. Apabila energi cahaya matahari tidak ada, energi cahaya yang lain dapat menggantikannya (Kimball, 1993).
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 (Kimball, 1993).
Reaksi fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut.
Oksigen hasil fotosintesis dikeluarkan oleh tumbuhan melalui mulut daun (stomata) dan digunakan oleh manusia dan hewan pada proses pernapasan, meskipun sebagian digunakannya untuk bernapas.
Menurut Kimball (1993), proses fotosintesis dibagi menjadi dua reaksi yaitu :
Reaksi terang
Reaksi terang merupakan langkah-langkah mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakkan transport elektron dan hydrogen dari air ke penerima (aseptor) yang disebut NADP+ yang berfungsi sebagai pembawa elektron dalam respirasi seluler. Reaksi terang menggunakan tenaga matahari untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH dengan cara menambahkan sepasang elektron bersama dengan nucleus hydrogen atau H+. Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan memeberi tenaga bagi penambahan gugus fosfat yang pada ADP, proses ini disebut fotofosforilasi.
Reaksi gelap
Reaksi gelap adalah reaksi pembentukan gula dari CO2 yang terjadi di stroma. Berbeda dengan reaksi terang, reaksi gelap atau reaksi tidak bergantung cahaya bisa terjadi pada saat siang dan malam, namun pada siang hari laju reaksi gelap tentu lebih rendah dari laju reaksi terang.
Reaksi gelap dimulai dengan pengikatan atau fiksasi 6 molekul CO2 ke 6 molekuk gula 5 karbon yaitu ribulosa 1,5 bifosfat, dikatalisis oleh enzim ribulosa bifosfat karboksilase/oksigenase(rubisco) yang kemudian membentuk 6 molekul gula 6 karbon. Molekul 6 karbon ini tidak stabil maka pecah menjadi 12 molekul 3 karbon yaitu 3 fosfogliserat. 3 fosfogliserat kemudian difosforilasi oleh 12 ATP membentuk 1,3 bifosfogliserat. 1,3 bifosfogliserat difosforilasi lagi oleh 12 NADPH membentuk 12 molekul gliseradehida 3 fosfat/PGAL. 2 PGAL digunakan untuk membentuk 1 molekul glukosa atau jenis gula lainnya, sedangkan 10 molekul lainnya difosforilasi oleh 6 ATP untuk kembali membentuk 6 molekul Ribulosa 1,5 bifosfat. Proses pengikatan CO2 ke RuBP disebut fiksasi, proses pemecahan molekul 6 karbon menjadi molekul 3 karbon disebut reduksi dan proses pembentukan kembali RuBP dari PGAL disebut regenerasi. Fotosintesis ini disebut mekanisme C3, karena molekul yang pertama kali terbentuk setelah fiksasi karbon adalah molekul berkarbon 3. Kebanyakan tumbuhan menggunakan fotosintesis C3 disebut tumbuhan C3.
Hydrilla verticillata
Hydrilla verticillata adalah tumbuhan spematophyta yang hidup di air, sehingga memiliki bentuk adaptasi yang berbeda dengan spermatophyta darat. Diding selnya tebal, yang bertujuan untuk mencegah osmosis air yang dapat menyebabkan lisisnya sel. Sel hidrilla berbentuk segiempat beraturan yang tersusun seperti batu bata. Memiliki kloroplas dan klorofil yang terdapat didalamnya (Kimball, 2002)
Pada daun Hydrilla verticillata dapat pula diamati proses aliran sitoplasma yaitu pada bagian sel- sel penyusun ibu tulang daun yang memanjang di tengah- tengah daun. Pada Hydrilla verticillata juga terdapat trikoma yang berfungsi untuk mencegah penguapan yang berlebih. Aliran sitoplasma dalam tumbuhan akan menggerakkan plastid melewati beberapa vakuola ke segala arah yang disebut dengan sirkulasi, aliran ini biasanya terdapat pada tumbuhan yang masih muda, karena dalam tumbuhan muda sel- sel masih dalam tahapan pertumbuhan dan perkembangan, sehingga masih membutuhkan bahan- bahan organik untuk sintesis komponen- komponen sel. Sedang aliran sitoplasma yang mengelilingi vakuola disebut aliran rotasi, terjadi pada sel tua karena sel tua sudah tidak terlalu banyak membutuhkan senyawa organik lagi, maka bahan organik tersebut dibawa ke vakuola untuk disimpan sebagai cadangan makanan, jika suatu saat tumbuhan membutuhkannya, misalnya dalam kondisi kekeringan atau musim kemarau (Kimball, 2002).
BAB III
METODOLOGI
Cara Pengumpulan Data
Waktu
Pengamatan ini dilaksanakan pada hari selasa, 18 November 2014 pukul 16.30 WITA, bertepatan dengan praktikum mata kuliah Biologi Umum mengenai Hydrilla verticillata.
Tempat
Pengamatan ini dilaksanakan di Laboratorium Biologi Dasar Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Mulawarman.
Sampel
Dalam hal ini penulis mengamati sampel Hydrilla verticillata yang digunakan saat praktikum mata kuliah Biologi Umum, sehingga tidak ada dokumentasi dari percobaan dan pengamatan karena kamera handphone tidak diizinkan untuk dioperasikan saat praktikum oleh pihak laboratorium.
Cara Analisis Data
Alat dan Bahan
Pada pengamatan proses fotosintesis
Alat
Gelas ukur
Silet atau cutter
Bahan
Hydrilla verticillata
Akuades
Pada pengamatan aliran sitoplasma
Alat
Mikroskop
Kaca objek dan kaca penutup
Bahan
Hydrilla verticillata
Akuades
Cara Kerja
Pada pengamatan proses fotosintesis
Gelas ukur 100 ml diisi dengan air hingga penuh.
Hydrilla verticillata dimasukkan kedalam gelas ukur.
Dekatkan ke sumber cahaya dan tunggu hingga gelembung keluar dari pangkal tumbuhan telah teratur.
Jumlah gelembung yang keluar permenit dihitung dan dilakukan 5 kali pengulangan.
Nilai rata-rata dari 5 kali pengulangan diambil untuk menentukan laju fotosintesis yang dihitung berdasarkan jumlah gelembung yang dihasilkan.
Pada pengamatan aliran sitoplasma
Selembar daun Hydrilla verticillata diambil.
Daun lalu diletakkan di atas kaca objek yang telah ditetesi sedikit akuades.
Kaca objek ditutup dengan kaca penutup dan diamati di bawah mikroskop dengan perbesaran objektif 10x, 40x, dan 100x.
Perhatikan keadaan sel dan butir-butir klorofilnya serta pergerakan sitoplasma yang ditandai dengan pergerakan klorofil tersebut.
Hasil Pengamatan
No
Perlakuan
Gelembung
1
1 menit
12
2
2 menit
14
3
3 menit
15
4
4 menit
15
5
5 menit
16
Jadi, jumlah semua gelembung dari menit pertama sampai menit kelima dibagi dengan banyak pengulangan (5 kali) sama dengan nilai rata-rata laju fotosintesis yaitu 14.4 gelembung permenit.
BAB IV
ANALISIS
Pada percobaan tersebut telah dibuktikan bahwa dengan adanya cahaya matahari, Hydrilla verticillata dapat melakukan fotosintesis. Ini dibuktikan dengan adanya gelembung-gelembung yang keluar dari ujung batang Hydrilla verticillata.
Cahaya matahariCahaya matahariReaksi yang terjadi saat Hydrilla verticillata berfotosintesis adalah :
Cahaya matahari
Cahaya matahari
klorofilklorofilCO2 + H2O C6H12O6 + O2 + Energi panas
klorofil
klorofil
Gelembung udara yang dihasilkan menandakan bahwa proses fotosintesis pada Hydrilla verticillata menghasilkan oksigen. Gelembung udara yang dihasilkan tidak begitu banyak. Berdasarkan hasil pengamatan, nilai rata-rata semua gelembung dari menit pertama hingga menit kelima hanya 14.4 gelembung permenit. Ini disebabkan karena cahaya yang diterima oleh Hydrilla verticillata tidak optimal karena percobaan dilakukan di dalam ruangan. Hal ini membuktikan teori yang telah dijelaskan bahwa intensitas cahaya sangat mempengaruhi proses fotosintesis. Intensitas cahaya yang optimum sangat baik untuk proses fotosintesis. Sebaliknya, dengan intensitas cahaya yang terlalu rendah atau terlalu tinggi dapat menghambat berlangsungnya proses fotosintesis. Timbul atau munculnya gelembung dari Hydrilla verticillata karena terjadinya proses fotosintesis pada Hydrilla verticillata. Fotosintesis terjadi apabila adanya beberapa faktor seperti cahaya matahari, adanya zat warna (klorofil), serta ketersediaan air dan karbondioksida.
Pada Hydrilla verticillata yang sel-selnya masih hidup, maka hasil pengamatan aliran sitoplasma pada daun akan terlihat. Berdasarkan teori, terdapat dua jenis aliran sitoplasma antara lain sirkulasi yaitu aliran sitoplasma yang melintasi satu sel ke sel lain yang alirannya berbentuk lurus dan rotasi yaitu aliran sitoplasma yang terjadi di dalam satu sel yang alirannya berputar seperti gerakan rotasi. Hasil pengamatan dengan mikroskop menunjukkan hasil yang sama. Saat perbesaran 40x, terlihat terjadi gerak rotasi dimana kloroplas bergerak berputar searah jarum jam di sekitar sel dekat dinding sel. Pada saat perbesaran diubah ke 100 x, terlihat gerak sirkulasi dimana kloroplas bergerak dengan arah lurus. Aliran ini terlihat pada sel ibu tulang daun. Hal ini sesuai dengan pendapat Kimball (1993).
BAB V
PENUTUP
Kesimpulan
Proses fotosintesis dapat terjadi pada Hydrilla verticillata apabila terdapat beberapa faktor seperti cahaya matahari, adanya zat warna (klorofil), serta ketersediaan air dan karbondioksida. Intensitas cahaya yang optimum sangat baik untuk proses fotosintesis, sebaliknya dengan intensitas cahaya yang terlalu rendah atau terlalu tinggi dapat menghambat berlangsungnya proses fotosintesis.
Gelembung udara yang dihasilkan menandakan bahwa proses fotosintesis pada Hydrilla verticillata menghasilkan oksigen.
Aliran sitoplasma pada Hydrilla verticillata terdiri dari dua gerakan yaitu rotasi dan sirkulasi. Kloroplas dalam sitoplasma bergerak memutar mengelilingi sel dan hanya terjadi didalam satu sel adalah gerakan rotasi. Sirkulasi adalah gerakan kloroplas dalam sitoplasma yang bergerak sirkuler dari satu sel ke sel yang lainnya secara teratur dan terjadi di ibu tulang daun.
Saran
Saat melakukan pengamatan, gelembung-gelembung yang dihasilkan harus diperhatikan dengan seksama sehingga diperoleh hasil pengamatan yang akurat. Selain itu, usahakan cahaya matahari yang diterima Hydrilla verticillata lebih optimal.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, 2000. Biologi. Jakarta : Erlangga
Kimball, J. W. 1993. Biologi Umum. Erlangga. Jakarta.
Kimball, J.W. 2002. Fisiologi Tumbuhan. Erlangga. Jakarta.
