MAKALAH BIOLOGI Reaksi Terang dan Reaksi Gelap Fotosintesis
Disusun oleh : Kelompok 7 Umi Kalsum Aryanti Tri Oktaviani XII IPA II
SMA NEGERI 6 PALU Tahun Pelajaran 2015 - 2016
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Makalah yang berjudul “Reaksi Terang dan Reaksi Gelap Fotosintesis”. makalah ini dibuat guna untuk memenuhi tugas pada mata pelajaran Biologi, mengenai Fotosintesis. Pada kesempatan ini tak lupa pula penulis untuk mengucapkan terima kasih kepada Ibu Nurhaeda selaku guru pada mata pelajaran Biologi tersebut yang telah memberikan pelajaran tentang fotosintesis. Penulis menyadari bahwa dalam makalah ini masih terdapat banyak kekurangan maupun kesalahan baik itu dari segi penyusunan, isi pembahasan, serta bahasa yang digunakan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca, guna untuk memberikan kemajuan dan kesempurnaan pada makalah yang akan datang. Semoga dengan adanya makalah ini akan memberikan banyak manfaat bagi kita semua dan Makalah ini bisa dijadikan sebagai referensi untuk Makalah selanjutnya.
Palu, 21 Agustus 2015
Penulis
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang………………………………………………………..1 1.2 Rumusan Masalah ……………………………………………………2 1.3 Tujuan…………………………………………………………………2 BAB III DASAR TEORI……………………………………………………..3-6 BAB II PEMBAHASAN……………………………………...………………7-11 BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan……………………………………...………………..12-13 DAFTAR PUSTAKA
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Fotosintesis sudah akrab kita dengar. Pada dasarnya, fotosintesis merupakan proses penyusunan karbohidrat atau zat gula dengan menggunakan energi matahari. Matahari sebagai sumber energi utama bagi kehidupan di Bumi, Namun tidak semua organisme mampu secara langsung menggunakannya. Hanya golongan tumbuhan dan beberapa jenis bakteri saja yang mampu menyerap energi matahari dan memanfaatkannya untuk fotosintesis. Melalui fotosintesis, tumbuhan menyusun zat makanan yaitu karbohidrat (pati/gula). Karena kemampuan menyusun makanannya sendiri inilah, tumbuhan disebut organisme autotrof. Fotosintesis ternyata berlangsung dalam dua reaksi yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi gelap adalah reaksi yang berlangsung tanpa bantuan cahaya matahari, sedangkan reaksi terang adalah tahap dimana fotosintesis membutuhkan cahaya matahari. Reaksi terang dan reaksi gelap sangat erat kaitannya dalam fotosintesis, karena hasil dari reaksi terang akan digunakan pada reaksi gelap nanti. Dan untuk mengetahui lebih jelas tentang reaksi terang maka dibuatlah makalah ini.
1
1.2 Rumusan Masalah
Dalam laporan praktikum ini penulis telah merumuskan beberapa masalah yang akan dibahas disini, diantaranya yaitu: 1) Apa pengertian dan bagaimana mekanisme reaksi terang dalam fotosintesis ? 2) Apakah reaksi terang dan gelap memilik Perbedaan ? 3) Apa pengertian dan bagaimana mekanisme reaksi gelap dalam fotosintesis ?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan Makalah ini adalah : 1. Untuk mengetahui keterkaitan antara reaksi terang dan reaksi gelap dalam fotosintesis. 2. Untuk mengetahui mekanisme pada reaksi terang dan reaksi gelap dalam fotosintesis.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Fotosintesis Pada Tumbuhan
Fotosintesis berasal dari bahasa Yunani, yakni foto dan synthesis. Foto sendiri diartikan sebagai cahaya sedangkan synthesis merupakan kata yang bermakna menggabungkan atau penggabungan. Secara sederhana, fotosintesis bisa diartikan sebagai proses pembuatan makanan yang dilakukan oleh tumbuhan berwarna hijau dengan melibatkan atau tidak cahaya matahari di dalamnya. Selain matahari, proses fotosintesis ini juga melibatkan beberapa enzim.
3
Proses fotosintesis ini biasa dilakukan oleh tumbuh-tumbuhan, umumnya tumbuhan tingkat tinggi dan beberapa jenis alga juga bakteri dalam rangka menghasilkan energy berupa nutrisi yang akan digunakan dalam berbagai aktifitas. ( FEDERATION STUDENT OF BIOLOGY: Artikel Fotosintesis Pada Tumbuhan Serta Reaksi terang dan reaksi Gelap)
2.2 Penemuan tentang fotosintesis.
Proses fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an. Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont , berkebangsaan Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan
bertambah
dari
waktu
ke
waktu.
Dari
penelitiannya,
membuktikan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. (Jan Van Helmont: 1600) Tapi pada tahun 1720, ahli botani Inggris,
Stephen Hales
berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Factor lain yang berperan dalam fotosintesis selain air yaitu udara (Stephen Hales: 1720). Selain itu ada pendapat lain yaitu Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta, menemukan bahwa ketika ia menutup sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar. Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua
percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah “merusak” udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan. (Joseph Priestley:1720) Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz , dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen Priestley. Ia menemukan bahwa cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat “memulihkan” udara yang “rusak”( jan Ingenhouz: 1778). Akhirnya di tahun 1796, Jean Senebier , seorang pastor Perancis, menunjukkan bahwa udara yang “dipulihkan” dan “merusak” itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis.( Jean Senebier : 1796) Tidak
lama
kemudian,
Theodore
de
Saussure
berhasil
menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan percobaan “pemulihan” udara. Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air (Theodore de Sausare). Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa). Proses fotosintesis terdapat pada tumbuhan hijau yang bersifat autotrof yakni bisa menyusun makanannya sendiri. Melalui daun, tumbuhan menyerap molekul karbondioksida juga air dalam rangka
5
menghasilkan gula dan juga oksigen. Kedua senyawa tersebut kemudian akan digunakan sebagai penyokong pertumbuhannnya. Adapun persamaan reaksi yang terjadi dalam proses fotosintesis adalah sebagai berikut: 6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Tumbuhan yang melakukan proses fotosintesis memerlukan bantuan cahaya matahari. Mereka mampu menyerap cahaya tersebut sebab mereka memiliki zat hijau daun atau klorofil. Klorofil ini sendiri ada di dalam bagian organel bernama kloroplast. Pada bagian daun tumbuhan, terdapat dua lapisan sel yang dinamai dengan mesofil. pada bagian ini terdapat kurang lebih setengah juta kloroplast 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.
Fotosintesis terbentuk dari beberapa proses reaksi yakni reaksi terang (dengan bantuan cahaya matahari) dan reaksi gelap (tanpa cahaya matahari). ( Anonim. 2010. Fotosintesis. id.wikipedia.org; 20/09/2010, )
6
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Reaksi terang
Pada reaksi terang terjadi penguraian air pada klorofil dari cahaya matahari yang disebut fotolisis. Cahaya matahari dibutuhkan sebagai sumber energi dalam reaksi terang. Di mana sumber energi yang diubah oleh klorofil menjadi energi kimia dan disimpan dalam bentuk ATP (Adenosina trifosfat).
Klorofil berfungsi sebagai
pengantar energi
cahaya menjadi kimia. Reaksi terang 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.
7
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 (C.B. Van Neil : 1930). 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.
8
3.2 Reaksi gelap
Pada reaksi gelap terjadi pengikatan karbondioksida oleh daun. Kemudian karbon dioksida tersebut diubah menjadi glukosa. Dalam pembentukan glukosa ini diperlukan ATP yang dihasilkan melalui proses terang. Pada reaksi ini tidak dibutuhkan sinar matahari, dan terjadi pada bagian stroma pada kloroplas. ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis (reaksi terang) 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)
Gambar siklus Calvin
9
Siklus Calvin berlangsung melalui 3 tahap: 1.
Karboksilasi (Fiksasi) CO2 CO2 diikat (fiksasi) oleh senyawa rebulosa bifosfat (RuBP) yang memiliki atom C sebanyak 5 (C-5), karena hanya mengikat satu atom C (C-1) maka terbentuk senyawa RuBP dengan atom C sebanyak 6 (C-6) dalam keadaan yang tidak stabil dan pecah menjadi 2 senyawa gliseraldehid 3-fosfat (G3P).
2.
Reduksi Selanjutnya 2 senyawa gliseraldehid 3-fosfat (G3P) bereaksi dengan ATP, membentuk asam fosfogliseraldehid yang masih berikatan dengan H2 berasal dari NADPH2. Siklus reaksinya harus berjalan 3 kali, baru terbentuk hasil akhir yaitu 6 senyawa gliseraldehid 3-fosfat (G3P).
3. Regenerasi Regenerasi atau pembentukan kembali senyawa rebulosa bifosfat (RuBP) digunakan untuk mengikat CO2. Pembentukan kembali senyawa rebulosa bifosfat (RuBP) dan pecah menjadi 2 senyawa (G3P) bereaksi dengan ATP membentuk asam fosfogliseraldehid dan NADPH2. Siklus reaksinya berjalan 3 kali, dan kembali regenerasi lagi. Jadi untuk membentuk 1 molekul glukosa maka dibutuhkan sebanyak 6 kali siklus ( siklus Calvin) dengan menangkap sebanyak 6 molekul 6CO2, reaksinya sebagai berikut. 6CO2 + 6H2O ——— > C6H12O6 + 6O
10
3.3 Perbedaan Reaksi Terang dan Reaksi Gelap Fotosintesis
Reaksi terang
Reaksi gelap
lokasi: Grana dari kloroplas.
Terjadi: stroma dari kloroplas.
Ini adalah proses tergantung cahaya Melibatkan dua fotosistem: PS I dan PS II
Proses ini tidak memerlukan cahaya. Tidak ada fotosistem diperlukan.
Fotolisis air terjadi dan oksigen dibebaskan.
Fotolisis air tidak terjadi. Karbon dioksida diserap.
ATP dan NADPH yang dihasilkan dan Glukosa diproduksi. Mengurangi NADP digunakan untuk mendorong reaksi teroksidasi. gelap.
11
BAB IV PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari makalah yang telah dibuat, didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Fotosintesis mempunyai dua tahap reaksi yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. 2. 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 menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nanometer. 3. Reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi siklik dan fosforilasi nonsiklik. 4. Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut: Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O 5. NADPH dan ATP adalah hasil dari reaksi terang yang akan digunakan saat reaksi gelap. 5. Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis.
12
6. Dari reaksi gelap dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme.Untuk membentuk molekul Glucosa (dengan 6 C) diperlukan 6 molekul CO2 , 12 ATP dan 12 atom H yang diikat oleh koenzim NADP menjadi 12 NADPH 7. Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi dan tentu sintesa untuk membentuk Glukosa.
13
DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2010. Fotosintesis. id.wikipedia.org; 20/09/2010, Luqman. 2010. Reaksi Terang Fotosintesis. luqmanmaniabgt.blogspot.com; 26/07/2012,
FEDERATION STUDENT OF BIOLOGY: Artikel Fotosintesis Pada Tumbuhan Serta Reaksi terang dan reaksi Gelap
