fotosintesis

MAKALAH

EKOLOGI TANAMAN

FOTOSINTESIS

 

OLEH :

DEWI SANTARI

13.01.04.0.005-01

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SAMAWA (UNSA)

SUMBAWA BESAR

2014

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. PENGERTIAN FOTOSINTESIS

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.

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.

2.2.  PROSES FOTOSINTESIS

Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis. Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya memengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya. Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut. Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.

Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari.

2.3.  REAKSI FOTOSINTESIS

Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).

Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O₂). Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO₂ dan energi (ATP dan NADPH). Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang. Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula. Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm). Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet (< 400 nm). Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah. Klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang. Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron. Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.

A.    REAKSI TERANG

Reaksi terang dari fotosintesis pada membran tilakoid. Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH₂. Reaksi ini memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.

Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II. Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm.

2H₂O + 4 foton + 2PQ + 4H^- → 4H⁺ + O₂ + 2PQH₂

Sitokrom b₆-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan mengoksidasi PQH₂ dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan mengandung tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC). Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa H⁺ dari stroma ke membran tilakoid. Reaksi yang terjadi pada sitokrom b₆-f kompleks adalah:

2PQH₂ + 4PC(Cu²⁺) → 2PQ + 4PC(Cu⁺) + 4 H⁺ (lumen)

Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP⁺ dan membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP⁺ reduktase. Reaksinya adalah:

4Fd (Fe²⁺) + 2NADP⁺ + 2H⁺ → 4Fd (Fe³⁺) + 2NADPH

B.    REAKSI GELAP

Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack. Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat. Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3. Penambatan CO₂ sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco.

Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO₂ adalah oksaloasetat yang memiliki empat atom karbon. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase.

Siklus Calvin-Benson

Siklus Calvin-Benson

Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO₂ oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat. RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatan pH. Jika kloroplas diberi cahaya, ion H⁺ ditranspor dari stroma ke dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak di permukaan luar membran tilakoid. Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg²⁺, yang memasuki stroma daun sebagai ion H⁺, jika kloroplas diberi cahaya. Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.

2.4.        FAKTOR PENENTU 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.^[1] Proses fotosintesis sebenarnya peka terhadap beberapa kondisi lingkungan meliputi kehadiran cahaya matahari, suhu lingkungan, konsentrasi karbondioksida (CO₂).^[1] Faktor lingkungan tersebut dikenal juga sebagai

Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis :

1.    Intensitas cahaya Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.

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.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A.; Jane B. Reece and Lawrence G.Mitchell. 1999. Biology. Addison-Wesley,          California

Edwards,Gerry and David Walker. 1983. C3, C4 : Mechanisms and cellular and environmental

regulation, of photosynthesis. Blackwell Sci. Publ. Melbourne.

Salisbury,Frank B. and Cleon W.Ross. 1985. Plant Physiology. Wadsworth Publ.Comp. Inc. USA

faktor faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman

MAKALAH

EKOLOGI TANAMAN

FAKTOR - FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN TANAMAN

 

OLEH :

DEWI SANTARI

13.01.04.0.005-01

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SAMAWA (UNSA)

SUMBAWA BESAR

2014

BAB II

PEMBAHASAN

Pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan yang Anda lihat,merupakan hasil interaksi antara faktor dalam (internal) dan faktor luar(eksternal).

Faktor yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan yang berasal dari dalam tumbuhan disebut faktor internal.

Adapun faktor eksternal merupakan faktor yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan yang berasal dari luar tumbuhan

1.    Faktor Internal

Faktor internal yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dapat dibedakan atas faktor intraseluler dan faktor interseluler.Faktor intraseluler adalah faktor dari dalam sel, berupa gen yang memengaruhi sifat tumbuhan dan memberikan potensi bagi tumbuhan untuk tumbuh dan berkembang. Adapun faktor interseluler adalah faktor dari luar sel (tetapi masih dalam tumbuhan tersebut), berupa zat tumbuh atau disebut juga hormon. Kali ini akan dibahas lebih dalam mengenai

faktor interseluler yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan. Adapun faktor intraseluler tidak dibahas lebih dalam karena sudah tercakup dalam bahasan pola pewarisan sifat. Para ahli botani telah lama mengetahui bahwa satu bagian tumbuhan dapat memengaruhi bagian tumbuhan lain. Contohnya, menghilangkan ujung pucuk umumnya merangsang pertumbuhan tunas ketiak daun; biji biasanya berkecambah lebih cepat jika dipisahkan dari buahnya. Pengaruh ini sering dikaitkan dengan hormon tumbuhan atau zat pengatur tumbuh, yaitu molekul organik yang dihasilkan oleh satu bagian tumbuhan dan ditransportasikan ke bagian lain yang dipengaruhinya.Terdapat lima kelompok hormon tumbuhan, yaitu auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat, dan gas etilen.

a.    Auksin

Sekitar tahun 1880, Charles Darwin dan putranya Francis Darwin,melakukan penelitian awal tentang fototropisme. Fototropisme adalah pertumbuhan tumbuhan menuju sumber cahaya. Darwin mencoba mengungkap pertanyaan, mengapa tumbuhan tumbuh menuju sumber cahaya. Mereka meneliti koleoptil rumput kenari (Phalaris canariensis) dan gandum (Avena sativa). Mereka menyimpulkan bahwa pertumbuhan koleoptil menuju cahaya dikendalikan oleh koleoptil.

b.    Giberelin

Setelah penelitian Frits Went dipublikasikan, para ahli botani Jepang pada tahun 1926 mulai melakukan penelitian yang mengungkap adanya hormon tumbuhan baru, giberelin. Ewiti Kurosawa dan rekan-rekannya meneliti tanaman padi (Oryza sativa) yang terkena penyakit foolish seedling. Penyakit ini menyebabkan tanaman pucat dan luar biasa panjang. Diduga

disebabkan infeksi jamur Gibberella fujikuroi. Akhirnya E. Kurosawa berhasil mengisolasi zat yang dihasilkan jamur Gibberella yang menyebabkan penyakit tersebut. Zat ini dinamakan giberelin

c.     Sitokinin

Pada 1940, ahli botani Johannes van Overbeek melakukan penelitian yang menyimpulkan bahwa embrio tanaman tumbuh lebih cepat jika

Sitokinin ditransportasikan melalui xilem, floem, dan sel parenkim.Sitokinin memiliki pengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan, antara lain:

1.    bersama auksin mengatur pembelahan sel, pembentukan sistem tajuk dan sistem akar

2.    merangsang pembelahan sel dan pembesaran kotiledon;

3.    memengaruhi organogenesis (pembentukan organ);

4.    menghambat kerusakan klorofil pada daun gugur;

5.    merangsang pembentukan tunas batang.

d.    Gas Etilen

Etilen merupakan hormon tumbuhan pertama dalam bentuk gas. Jika buah jeruk yang sudah matang disatukan bersama buah pisang, buah pisang tersebut matang lebih cepat karena jeruk mengeluarkan gas etilen

Etilen dibuat tumbuhan dan menyebabkan pematangan yang lebih cepat pada banyak buah, termasuk pisang. Pembentukan gas etilen memerlukan O2 dan dihambat oleh CO2.

Semua bagian tumbuhan angiospermae dapat menghasilkan gas etilen. Pembentukannya terutama terjadi di akar, meristem apikal pucuk, modus, bunga yang gugur, dan buah matang.

e.   Asam Absisat

Penemuan berbagai hormon tumbuhan memberikan jalan baru untuk menjelaskan pertumbuhan dan perkembangan. Para ilmuwan menduga bahwa ada zat atau hormon tumbuhan lain yang tidak hanya merangsang, tetapi menghambat pertumbuhan dan perkembangan. Pada sekitar 1940- an Torsten Hemberg dari Swedia melaporkan adanya zat inhibitor (penghambat) yang mencegah efek IAA terhadap dormansi tunas kentang.

Hemberg memberi nama zat penghambat ini dormin, karena pengaruhnya terhadap dormansi tunas. Pada awal 1960, Philip Woreing meneliti temuan Hemberg. Ia

melaporkan bahwa pemberian dormin dapat menginduksi dormansi. Pada waktu yang sama, F.T. Addicott menemukan zat yang merangsang absisi buah tanaman kapas. Ia memberi nama zat ini abscisin. Para ahli botani terkejut mengetahui bahwa dormin dan abscisin adalah zat yang sama. Zat ini kemudian diberi nama asam absisat atau ABA.

Asam absisat terdapat pada angiospermae, gymnospermae, dan lumut tetapi tidak pada lumut hati. ABA bergerak ke seluruh bagian tumbuhan melalui xilem, floem, dan parenkim. Tidak terdapat ABA sintetik. ABA memiliki beberapa pengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan, di antaranya sebagai berikut.

1.    Mengatur dormansi tunas dan biji

2.     ABA memiliki pengaruh yang berlawanan dengan hormon tumbuhan

lain. Misalnya, ABA menghambat produksi amilase pada biji yang diberi giberelin. ABA juga menghambat pemanjangan dan pertumbuhan sel yang dirangsang oleh IAA.

3.    Menyebabkan penutupan stomata

4.    Meskipun ABA menghambat pertumbuhan, tetapi tidak bersifat racun terhadap tumbuhan.

2.         Faktor Eksternal

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sangat dipengaruhi oleh lingkungan. Terdapat beberapa faktor lingkungan yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan, yaitu nutrisi, air, cahaya, suhu, kelembapan, dan gravitasi.

a.    Nutrisi

Tumbuhan memerlukan setidaknya enam belas elemen penting. Karbon, hidrogen, oksigen, fosfor, potasium, nitrogen, sulfur, kalsium dan magnesium diperlukan dalam jumlah relatif banyak dan disebut makronutrien. Zat besi, klor, tembaga, mangan, seng, boron, dan molybdenum diperlukan dalam jumlah sedikit dan disebut mikronutrien.

Elemen-elemen pentin didapat dari lingkungan dengan jumlah dan bentuk yang berbeda-beda. Setelah diserap, zat-zat tersebut dapat menjadi bagian struktur tumbuhan dan berfungsi dalam metabolisme. Zat-zat

tersebut juga dapat menjadi zat pemacu dan penghambat enzim serta memengaruhi tekanan osmosis sel. Berikut disajikan tabel unsur makro dan mikro bagi tumbuhan dan gejala kekurangan (defisiensi) unsur tersebut. Perhatikan Tabel 1.2.

b.    Cahaya

Tumbuhan memerlukan cahaya sebagai syarat terjadinya fotosintesis. Tanpa fotosintesis, tumbuhan tidak dapat menyintesis makanannya. Hal ini berakibat terganggunya pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.Bukti yang sangat jelas terlihat pada tumbuhan yang hidup di  tempat gelap. Tumbuhan tersebut tumbuh cepat dengan batang yang lebih

panjang, ramping, dan rapuh serta daun yang tidak lebar dan pucat. Pertumbuhan tumbuhan di tempat gelap ini disebut etiolasi. Pada tumbuhan yang tumbuh di tempat terang, tumbuh lebih pendek, batang kokoh, dan daun hijau, lebar, serta lebih tebal. Perhatikan Gambar 1.13.

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan terutama perbungaan juga dipengaruhi oleh lamanya pencahayaan. Pada daerah dengan empat musim, lama siang hari dapat mencapai 16–20 jam sehingga dikenal tiga macam tumbuhan, yaitu tumbuhan berhari pendek, tumbuhan berhari panjang, dan tumbuhan berhari netral. Respons tumbuhan terhadap lamanya pencahayaan ini disebut fotoperiodisme.

Meskipun penelitian lebih lanjut menegaskan bahwa fotoperiodisme dipengaruhi lamanya gelap dan bukan lamanya penyinaran. Akan tetapi istilah tumbuhan berdasarkan lamanya penyinaran masih tetap digunakan. Oleh karena itu, tumbuhan berhari pendek sebenarnya adalah tumbuhan bermalam panjang dan tumbuhan berhari panjang sebenarnya adalah tumbuhan bermalam pendek. Gambar berikut memperlihatkan perbedaan pengaruh lama pencahayaan terhadap tumbuhan berhari pendek dan tumbuhan berhari panjang. Perhatikan Gambar 1.14 berikut ini.

Perbungaan pada tumbuhan ini bergantung pada periode kritis gelap. Pada gambar terlihat bahwa tumbuhan berhari pendek tidak akan berbunga jika periode gelapnya tidak melebihi 10 jam gelap. Apa yang terjadi jika periode gelapnya terganggu cahaya?

Pada tumbuhan berhari panjang, tumbuhan akan berbunga jika lama gelap lebih pendek daripada periode kritis gelap (kurang dari 10 jam). Periode kritis ini berbeda-beda pada setiap spesies.

Para petani menggunakan pengetahuan ini untuk memanen bunga di luar musimnya. Tumbuhan berhari pendek contohnya dahlia (Dahlia sp.), stroberi (Fragaria vesca), krisan (Chrisantemum sp.), dan aster (Aster novae-angliae). Adapun tumbuhan berhari panjang contohnya kentang (Solanum tuberosum) dan gandum(Avena sativa). Tumbuhan berhari netral masa perbungaannya tidak bergantung lamanya pemaparan cahaya. Contoh tumbuhan ini yaitu bunga matahari (Helianthus annus), dan mawar (Rosa hibrida).

Setelah penemuan fotoperiodisme pada tumbuhan, para ilmuwan berusaha menjawab pertanyaan baru bagaimana tumbuhan mengetahui fotoperiodisme. Pada tumbuhan terdapat pigmen yang dapat menangkap cahaya, yaitu fitokrom. Fitokrom ini akan berubah bentuk pada malam dan siang hari karena penyerapan cahaya spektrum merah dan infra merah. Arah cahaya juga dapat memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Hal ini berhubungan dengan hormon auksin.

c.     Suhu

Suhu memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Karena suhu berpengaruh terhadap laju metabolisme, fotosintesis, respirasi, dan transpirasi tumbuhan. Suhu tinggi merusakkan enzim sehingga metabolisme tidak berjalan baik. Suhu rendah pun menyebabkan enzim tidak aktif dan metabolisme terhenti. Oleh karena itu, tumbuhan memiliki suhu optimum antara 10–38°C. Adapun tumbuhan tidak akan bertahan pada suhui bawah 0°C dan di atas 40°C.

d.     Gravitasi

 Akar tumbuhan selalu tumbuh mengarah ke bawah. Peristiwa ini disebut gravitropisme. Proses ini dipengaruhi oleh kalsium dan IAA. Hal ini menyebabkan batang tumbuh ke atas dan akar tumbuh ke bawah. IAA pada batang menyebabkan pemanjangan batang, sedangkan pada akar  akan menghambat pertumbuhan akar. Gravitropisme penting bagi tumbuhan karena:

1.    pertumbuhan akar ke bawah meningkatkan kemungkinan akar mendapat air dan mineral;

2.     batang dan daun akan mendapatkan cahaya matahari untuk fotosintesis.

DAFTAR PUSTAKA

Hadi, Wigati.2002.Faktor yang mempengaruhi perkembangan dan pertumbuhan/tanaman .Jakarta:Tira Pustaka

Latifah.2005.Macam-macam pertumbuhan.Jakarta:Gramedia