Photosyntesis

Photosynthesis

1. Objective:

To observe the process of photosynthesis.

2. Theory:

Photosynthesis (from the Greek φώτο- [photo-], "light," and σύνθεσις [synthesis], "putting together.", "composition") is a process that converts carbon dioxide into organic compounds, especially sugars, using the energy from sunlight. Photosynthesis occurs in plants, algae, and many species of Bacteria, but not in Archaea. Photosynthetic organisms are called photoautotrophs, since it allows them to create their own food. In plants, algae and cyanobacteria photosynthesis uses carbon dioxide and water, releasing oxygen as a waste product.

Photosynthesis is vital for life on Earth. As well as maintaining the normal level of oxygen in the atmosphere, nearly all life either depends on it directly as a source of energy, or indirectly as the ultimate source of the energy in their food (the exceptions are chemoautotrophs that live in rocks or around deep sea hydrothermal vents). The amount of energy trapped by photosynthesis is immense, approximately 100 terawatts: which is about six times larger than the power consumption of human civilization. As well as energy, photosynthesis is also the source of the carbon in all the organic compounds within organisms' bodies. In all, photosynthetic organisms convert around 100,000,000,000 tonnes of carbon into biomass per year.

Photosynthesis is the process of converting light energy to chemical energy and storing it in the bonds of sugar. This process occurs in plants and some algae (Kingdom Protista). Plants need only light energy, CO₂, and H₂O to make sugar. The process of photosynthesis takes place in the chloroplasts, specifically using chlorophyll, the green pigment involved in photosynthesis.

In photosynthesis, light energy is converted to chemical energy, and carbon is “fixed” into organic compounds. The generalized equation for this reaction is

Sunlight + 6CO₂ + 6H₂O C₆H₁₂O₆ + 6O₂

The first step in photosynthesis is the absorption of light energy by pigment molecules. The pigments involved in photosynthesis include the chlorophyll and carotenoid, which are packed in the thylakoids of chloroplasts as photosynthetic units called photosystem. Light absorbed by pigment molecules boosts their electrons to a higher energy level. Because of the way pigments molecules are arranged in photosystems, they are able to transfer this energy to a special pigment molecule called the reaction center. There are two photosystem, Photosystem I and Photosystem II.

Not all of the photosynthetic reaction requires light. The series of reaction requiring light are referred to as “light reactions” and those not requiring light are called “dark reaction”.

Photosynthesis is biochemical process in green plants. There are two stage of photosynthesis:

1. The light-energy conversion stage.

Sunlight energy is absorbed by chlorophyll electrons, which are in turn used to make ATP. Hydrogen from water molecules are transferred to the electrons carrier molecule NADPH⁺. Thus, water is oxidized to hydrogen and O₂ is released. At the same time, the electrons are returned to chlorophyll molecule.

Sunlight + H₂O + NADP+ + chlorophyll NADPH + O₂ + ATP

2. The carbon dioxide conversion stage.

ATP energy is used to transfer the hydrogen on NADPH to other small organic molecules (reduction), converting them to larger organic molecules such as sugar (C6H12O6).

ATP + NADPH + CO₂ + C₅ molecule larger organic molecule.

During this process, ATP molecules from the light energy conversion stage are used to drive the reactions, which include the incorporation of carbon dioxide molecules and hydrogen atoms into an organic molecule. An important molecule product is phosphoglyceraldehyde (PGAL). This process takes place in the stroma of the chloroplast.

The PGAL that is produced as the end product of photosynthesis is used for a variety of things. PGAL can be converted to glucose molecules which can be converted to glucose molecules, which can be combined to form complex carbohydrates, such as starch for energy and storage or cellulose for cell wall construction. In addition, other simple sugars can be used as building blocks for ATP, RNA, DNA, or other carbohydrate containing material.

3. Tools and materials:

1. Bunsen burner

2. Kaki tiga

3. Wire netting

4. Beaker glass

5. Test tube

6. Test tube clamp

7. Petri dish

8. Paper

9. Pipette

10. Pinset

11. Leave from green plant (that have two colors green and white)

12. Alcohol

13. Fresh water

14. Iodine

15. Scissors

16. Match

4. Method:

1. Make sure that all tools that will use are clean.
2. Boil the leave with fresh water until it withered, then leave it on Petri dish
3. Take a little part of green leave.
4. Take a little part of white leave too.
5. Put fresh water into beaker glass.
6. Put alcohol and two part of leave into test tube.
7. Prepare ‘kaki tiga’ and wire netting.
8. Flame Bunsen burner with match.
9. Pinch test tube with use test tube clamp.
10. Arrange tools and materials based on the picture.
11. Keep the mouth of test tube far from people, and the bottom of test tube not touch the bottom of beaker glass. Both to save observer from unwanted thing such as alcohol burning.
12. Boil the leaves with alcohol until it lost its color (both are white)
13. Take the part of green and white leave, and put it on paper … on Petri dish.
14. Drop the two part of leaves with iodine liquid.
15. Observe the change of leave’s color.

5. Data:

Leave’s color	After boiling with water	After boiling with alcohol	Before dropped by iodine	After dropped by iodine
Green	Green	Green	Green	Green with blue little dot
White	White brownish	Brown	Brown	Brown

VI. Analysis

Fotosintesis merupakan proses pembuatan makanan yang dilakukan oleh tumbuhan hijau dengan bantuan sinar matahari. Tumbuhan yang dapat melakukan fotosintesis adalah tumbuhan yang memiliki zat hijau daun (klorofil). Organisme yang mampu berfotosintesis disebut organisme autotrof.

Tujuan praktikum ini adalah untuk menyelidiki proses fotosintesis, terutama pada zat yang dihasilkan dalam proses tersebut. Proses fotosintesis terjadi pada bagian tumbuhan yang banyak mengandung klorofil misalnya daun. Proses ini memerlukan cahaya matahari, air (H₂O), dan karbondioksida (CO₂).

Sachs (1860) menyatakan bahwa pada fotosintesis terbentuk karbohidrat amilum Percobaan ini dilakukan untuk membuktikan adanya kandungan amilum pada daun. Daun yang diuji berasal dari satu tumbuhan yang memiliki dua warna daun yaitu putih dan hijau.

Mula-mula, daun direbus hingga layu. Setelah direbus di air bersih, kedua potongan daun kemudian direbus kembali di dalam alkohol. Sebelum direbus, masing-masing potongan daun berwarna hijau dan putih, setelah direbus air, daun yang hijau tetap berwarna hijau, sedangkan daun yang putih berubah arna menjadi agak kecoklatan. Setelah direbus dalam alkohol, daun hijau tetap berwarna hijau, sedangkan daun putih menjadi coklat. Perebusan daun di dalam alkohol bertujuan untuk melarutkan klorofil yang terdapat pada daun hijau. Namun, pada percobaan ini hanya sedikit klorofil yang terlarut, sehingga daun masih berwarna hijau. Hal tersebut kemungkinan disebabkan oleh waktu merebus yang kurang lama, sehingga klorofil belum sepenuhnya terlarut.

Setelah direbus dalam alkohol, kedua potongan daun kemudian ditiriskan di cawan petri dan ditetesi cairan lugol. Lugol merupakan zat yang dapat mengindikasikan kandungan amilum pada suatu bahan. Hasil percobaan di atas menyatakan bahwa di dalam daun terdapat amilum (polisakarida) yang merupakan hasil proses fotosintesis. Adanya amilum dibuktikan dengan munculnya bintik-bintik kecil berwarna biru tua pada daun yang mulanya berwarna hijau setelah daun ditetesi lugol.

Warna biru tua muncul saat daun ditetesi dengan larutan lugol dibentuk oleh ikatan antara amilum yang mampu mengikat iodium sehingga menghasilkan warna biru tua. Amilum merupakan salah satu bentuk karbohidrat hasil fotosintesis. Amilum banyak terdapat pada bagian tempat terjadinya fotosintesis, yaitu di kloroplas. Daun yang berwarna hijau banyak mengandung kloroplas, oleh karena itu timbul titik-titik berwarna biru tua pada daun yang ditetesi lugol. Daun yang berwarna putih tidak menunjukkan adanya titik-titik berwarna biru tua ketika ditetesi lugol. Hal itu disebabkan oleh tidak adanya kloroplas, sehingga tidak memungkinkan untuk terjadinya proses fotosintesis.

Amilum terbentuk dari hasil fotosintesis. Pada proses fotosintesis dibutuhkan cahaya matahari dan klorofil, apabila tidak ada klorofil, maka fotosintesis tidak akan terjadi dan amilum pun tidak akan terbentuk. Hal inilah yang akan menyebabkan tidak adanya warna biru tua (mengindikasikan adanya amilum) pada daun yang berwarna putih. Berdasarkan literatur, proses pembentukan amilum yaitu:

1. Pertama-tama melalui reaksi antara sukrosa dengan air sehingga terbentuk fruktosa

Sukrosa _(s) + H₂O_(l) Glukosa-ADP atau Glukosa-UDP_(s) + Fruktosa_(s)

2. Fruktosa yang dihasilkan dari hidrolisis sukrosa tadi akan mengalami interkonversi menjadi Glukosa-1P. Selanjutnya glukosa-1P akan mengalami dua jalur reaki yang berbeda. Jalur pertama yaitu Glukosa-1P bereaksi dengan ATP atau UTP menghasilkan Glukosa-ADP atau Glukosa-UDP. Jalur ke dua yaitu glukosa-1P akan bereaksi dengan enzim fosforilase dan berubah menjadi amilum.

Fruktosa Glukosa-1P

Glukosa-1P + ATP atau UTP Glukosa-ADP atau Glukosa UDP

Glukosa-1P + Fosforilase Amilum

3. Glukosa-ADP atau Glukosa-UDP yang dihasilkan bereaksi dengan enzim amilum sintetase dan berubah menjadi amilum.

Glukosa-ADP atau Glukosa-UDP + Amilum sintetase amilum

Menurut Hopkins, amilum terdiri dari campuran amilosa dan amilopektin. Amilosa bereaksi dengan Iod (I) menghasilkan perubahan warna komplek merah ungu. Warna ini ditimbulkan oleh ikatan lemah diantara molekul pati/amilum dan Iod. Faktor–faktor yang mempengaruhi pembentukan amilum menurut Dwidjoseputro (1990) adalah:

1. Temperatur. Pada umumnya temperatur yang rendah memiliki pengaruh yang baik bagi pengubahan amilum menjadi gula.
2. Pengaruh air. Persediaan air yang agak berlebihan menambah kegiatan penyusunan amilum.
3. Konsentrasi ion-ion H⁺. Perubahan pH membawa perubahan kegiatan enzim. Ada beberapa enzim yang bekerja berlawanan, jika lingkunganya mengalami perubahan pH.
4. Konsentrasi gula. Di dalam sel terdapat suatu keseimbangan antar gula dan persediaan amilum. Pada malam hari, sebagian dari amilum ada yang diubah menjadi gula sekedar untuk menjaga ketetapan konsentrasinya.

Tidak terbentuknya warna biru kehitaman pada daun yang berwarna putih menunjukkan bahwa daun tersebut tidak mengalami fotosintesis. Dari praktikum ini dapat disimpulkan bahwa fotosintesis terjadi pada daun yang mengandung klorofil. Hal itu dibuktikan dengan adanya amilum pada daun yang berwarna hijau. Pemberian larutan lugol berguna sebagai indikator warna, sehingga memudahkan dalam mengamati karbohidrat yang terdapat dalam daun. Amilosa menjadi biru tua apabila diwarnai dengan larutan lugol.

Jawaban pertanyaan:

1. Apa tujuan daun direbus dengan air?

Untuk membuat daun menjadi layu sehingga memudahkan pengamatan.

2. Apa tujuan daun direbus dengan alkohol?

Untuk melarutkan klorofil yang terdapat di dalam daun, sehingga amilum lebih mudah diamati.

3. Adakah perbedaan hasil akhir dari daun yang berwarna hhijau dengan daun yang berwarna selain hijau? Jelaskan !

Ada, pada daun yang berwarna hijau terdapat bintik kecil berwarna biru tua setelah daun tersebut ditetesi lugol, sedangkan pada daun yang berwarna putih tidak ditemukan bintik tersebut. Bintik biru tua mengindikasikan adanya amilum pada daun yang berwarna hijau. Amilum merupakan hasil fotosintesis. Pada daun yang berwarna putih tidak ditemukan bintik biru tua, sebab bagian ini tidak mengandung klorofi, sehingga tidak memungkinkan untuk terjadinya proses fotosintesis. Oleh karena itu, pada daun yang berwarna putih tidak terbentuk amilum

4. Apakah kesimpulan dari penelitian di atas?

Kesimpulannya adalah pada daun yang mengandung klorofil terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan amilum. Hal itu dapat dibuktikan dengan adanya bintik berwarna biru tua pada potongan daun hijau yang ditetesi lugol.

7. Conclusion

Fotosintesis merupakan proses pembuatan makanan yang dilakukan oleh tumbuhan hijau dengan bantuan sinar matahari. Tumbuhan yang dapat melakukan fotosintesis adalah tumbuhan yang memiliki zat hijau daun (klorofil). Organisme yang mampu berfotosintesis disebut organisme autotrof.

Pada langkah percobaan, daun mula-mula direbus dengan air untuk membuat daun menjadi layu sehingga memudahkan pengamatan. Perebusan daun pada alkohol bertujuan untuk melarutkan klorofil yang terdapat di dalam daun, sehingga amilum lebih mudah diamati.

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, pada daun yang berwarna hijau terdapat bintik kecil berwarna biru tua setelah daun tersebut ditetesi lugol, sedangkan pada daun yang berwarna putih tidak ditemukan bintik tersebut. Bintik biru tua mengindikasikan adanya amilum pada daun yang berwarna hijau. Amilum merupakan hasil fotosintesis. Pada daun yang berwarna putih tidak ditemukan bintik biru tua, sebab bagian ini tidak mengandung klorofil, sehingga tidak memungkinkan untuk terjadinya proses fotosintesis. Oleh karena itu, pada daun yang berwarna putih tidak terbentuk amilum

8. References

http://biology.clc.uc.edu/Courses/bio104/photosyn.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Photosynthesis

Dwidjoseputro. 1990. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : Gramedia

Enger, D. Eldon and Frederick C. Ross. 2000. Concepts in Biology. Ninth Edition. USA : The McGraw-Hill Companies, Inc.

Raven, H. Peter, Ray F. Evert, Susan E. Eichhorn. 1986. Biology of Plants. New York : Worth Publishers Inc.

Wilujeng, Insih. 2009. Petunjuk Praktikum IPA 1. Yogyakarta : UNY

Laporan

Praktikum IPA 1

PHOTOSYNTHESIS

Dosen Pembimbing : Purwanti Widi H, M.Pd

Tweet