Makalah Fotosintesis, Respirasi, dan Karateristik Tanaman C3, C4 dan CAM

Tugas Makalah

 SILVIKA

” Makalah Proses Fotosintesis, Respirasi, dan Karateristik Tanaman”

C3, C4 dan CAM

Oleh:

TARWIN

D1B512 001

KOSENTRASI KONSERVASI

JURUSAN KEHUTANAN

FAKULTAS KEHUTANAN DAN ILMU LINGKUNGAN

UNIVERSITAS HALU OLEO

2015

KATA PENGANTAR 

           

         Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT. karena hanya dengan rahmat dan karunia-Nya sehingga penyusunan Makalah Rekreasi dan Ekowisata ini dapat terselesaikan dengan baik sesuai dengan harapan.

            Penulis mengharapkan agar dengan adanya Makalah ini para pembaca dapat memperluas wawasan dan menambah pengetahuan baru yang dapat bermanfaat bagi dunia pendidikan pada umumnya.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis membutuhkan kritik dan saran dari para pembaca yang sifanya membangun demi penyempurnaan makalah tersebut.

                                                                                                Kendari,     Maret 2015

                                                                                                      Penulis

 

BAB I

PENDAHULUAN

1.  Latar Belakang

            Berbicara makhluk hidup, maka kita tidak terlepas dari yang namanya proses metabolisme. Metabolisme terjadi pada semua makhluk hidup. Dalam proses metabolisme terjadi berbagai reaksi kimia baik untuk menyusun maupun menguraikan senyawa tertentu. Proses penyusunan tersebut disebut anabolisme, sedang proses penguraiannya disebut katabolisme.

            Salah satu contoh proses metabolisme (anabolisme) adalah fotosintesis. Fotosintesis merupakan suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Fotosintesis juga dapat di artikan proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu.

Selain itu makhluk hidup juga melakukan respirasi. Tumbuhan tingkat tinggi pada umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu makhluk hidup yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang dibutuhkannya. Senyawa organik yang baku adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan hijau dari proses fotosintesis. Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengubahan zat-zat anorganik H₂O dan CO₂ oleh klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan cahaya. Proses fotosintesis hanya bisa dilakukan oleh tumbuhan yang mempunyai klorofil. Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar, yaitu C3, C4 dan CAM (crassulacean acid metabolism). Sekitar 80% tumbuhan menggunakan cara sintesis C3 untuk membentuk glukosa, misalnya tumbuhan leguminosaea, gandum, dan padi. Untuk tanaman C4 contohnya yaitu tanaman tebu, jagung, sorgum, dan berbagai jenis rumput pakan ternak. Struktur daun pada tanaman C4 dikenal juga sebagai daun dengan anatomi kranz.

2.  Tujuan

2.1    Untuk mengetahui pengertian dari fotosintesis serta reaksi-reaksi yang ada di dalamnya.

2.2    Untuk mengetahui pengertian dari respirasi serta mekanismenya pada tumbuhan.

2.3    Untuk mengetahui karateristik tanaman C3, C4 dan CAM

BAB II

PEMBAHASAN

1.    Pengertian Fotosintesis

            Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari juga berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang "rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga 'mengotori udara' pada keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan dikeluarkan dari rumah pada malam hari untuk mencegah kemungkinan dapat meracuni penghuninya. Ingenhousz membuktikan bahwa pada proses fotosintesis dilepaskan gas oksigen. Hal ini dibuktikan dengan percobaan menggunakan tanaman air yaitu Hydrilla verticillata di bawah corong terbalik. Jika tanaman tersebut kena cahaya, timbulah gelembung-gelembung udara yang akhirnya mengumpul di dasar tabung reaksi.
            Pada tahun 1860, Julius Von Sachs membuktikan bahwa pada fotosintesis akan terbentuk karbohidrat atau amillum. Pada tahun 1905, Frederick Blackman menunjukan bahwa pada proses fotosintesis terjadi reaksi gelap yang tidak membutuhkan cahaya. Pada tahun 1937, Robert Hill berhasil mengikuti kegiatan kloroplas yang telah dipisahkan dari sel hidup. Kloroplas itu jika disinari mampu menghasilan oksigen.

Menurut ilmu biologi, Fotosintesis adalah proses pengubahan energi cahaya matahari menjadi energi kimia kemudian menyimpannya dalam bentuk glukosa. Proses ini terjadi hanya pada tumbuhan dan beberapa ganggang (Kingdom Protista). Tumbuhan hanya memerlukan cahaya, CO2, dan H2O untuk membentuk glukosa. Proses fotosintesis terjadi di kloroplas, lebih khususnya yaitu pigmen hijau yang terlibat dalam fotosintesis.

Fotosintesis terjadi terutama pada daun. Bagian khas dari daun meliputi epidermis atas dan bagian bawah daun, mesofil daun, bundel vaskuler dan stomata. Sel-sel epidermis atas dan bawah tidak memiliki kloroplas sehingga fotosintesis tidak dapat terjadi. Bagian tersebut hanya berfungsi sebagai pelindung bagi daun.

Pada stomata terdapat lubang yang berada terutama pada epidermis bawah dan untuk pertukaran udara, stomata akan membiarkan CO2 masuk dan akan mengeluarkan O2. Bundel vaskuler atau pembuluh darah yang terdapat di daun merupakan bagian dari sistem transportasi tumbuhan, dimana air dan nutrisi bergerak disekitar pabrik yang diperlukan.

2.    Reaksi Reaksi Yang Terjadi Dalam Fotosintesis

Secara sederhana proses fotosintesis di gambarkan sebagai berikut.

Berdasarkan reaksi diatas dapat di jelaskan bahwa tumbuhan bersifat autotrof atau 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. Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

1.1    Reaksi terang

            Reaksi terang berlangsung di dalam membran tilakoid di grana. Grana adalah struktur bentukan membran tilakoid yang terbentuk dalam stroma, yaitu salah satu ruangan dalam kloroplas. Di dalam grana terdapat klorofil, yaitu pigmen yang berperan dalam proses fotosintesis. Dalam reaksi terang ini, klorofil menyerap cahaya nila. Energi yang ditangkap oleh klorofil digunakan untuk memecah molekul air. Reaksi tersebut disebut reaksi fotolisis karena proses penyerapan energi cahaya dan penguraian atau pemecahan molekul air menjadi oksigen dan hidrogen. Reaksi fotolisis dapat ditulis sebagai berikut :

2.2 Reaksi gelap

            Reaksi gelap berlangsung di dalam stroma. Reaksi yang membentuk gula dari bahan dasar CO₂ yang diperoleh dari udara dan energi yang diperoleh dari reaksi terang. Reaksi gelap tidak membutuhkan cahaya matahari, tetapi tidak dapat berlangsung jika belum terjadi siklus terang karena energi yang dipakai berasal dari reaksi terang. Ada dua macam siklus, yaitu siklus Calin-Benson dan siklus hatch-Slack. Pada siklus Calin-Benson, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon tiga, yaitu senyawa 3-fosfogliserat. Siklus ini dibantu oleh enzim rubisco. Pada siklus hatch-Slack, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon empat. Enzim yang berperan adalah pada siklus hatch-Slack adalah enzim phosphoenolpyruvate carboxylase. Produk akhir siklus gelap diperoleh glukosa yang dipakai tumbuhan untuk aktivitasnya atau disimpan sebagai cadangan energi.

1.    Respirasi

3.1 Pengertian respirasi

Respirasi pada tumbuhan menyangkut proses pembebasan energi kimiawi menjadi energi yang diperlukan untuk aktivitas hidup tumbuhan. Energi ini diproleh dengan cara menyadap energi kimia yang terbentuk dalam moleul organik yang disintesis oleh proses fotosintesis. Proses pelepasan energi yang menyediakan energi bagi keperluan sel itu dikenal dengan istilah proses respirasi. Biasanya respirasi sel-sel tumbuhan berupa oksidasi molekul organik oleh oksigen dari udara membentuk karbon dioksida dan air.

 3.2 Jenis-jenis respirasi

a.    Reaksi aerob

Reaksi aerob adalah proses biologi dimana senyawa organik tereduksi dimobilisasi dan kemudian dioksidasi secara terkontrol. Dalam proses ini energi bebas dilepaskan dan kemudian digabungkan dalam bentuk ATP, yang dapat segera digunakan dalam perkembangan tanaman.

Respiarsi aerobik secara umum disebut oksidasi senyawa gula berkarbon 6 (glukosa ). Dengan reaksi dasar:

C₆H₁₂O₆ + O₂ + H₂O                       6 CO₂ + 12 H₂O

Glukosa di oksidasi secara sempurna menjadi CO₂, dan oksigen (akseptor hidrogen terakhir) direduksi menjadi air. Oksidasi glukosa dilakukan secara bertahap dalam beberapa rangkaian reaksi guna menghindari kerusakan struktur seluler ( kebakaran) akibat pelepasan energi yang sangat besar.

b.   Reaksi anaerob

Respirasi anaerob merupakan respirasi tanpa menggunakan oksigen.  Dalam kondisi tidak ada oksigen, tanaman melakukan metabolisme fermentatif. Fermentasi dapat terjadi melalui fermentasi alkohol atau fermentasi asam laktat. Laktat dianggap merupakan produk akhir fermentasi yang relatif lebih berbahaya dibanding alkohol karena akumulasi laktat berdampak pada penurunan pH sitosol.

2.    Karateristik Tanaman C3, C4 dan CAM

4.1 Tumbuhan C3

Tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian, seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman dari kelompok C3. Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP (RuBP merupakan substrat untuk pembentukan karbohidrat dalam proses fotosintesis) dalam proses awal assimilasi, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi ( fotorespirasi adalah respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan hasil samping, yang terjadi pada siang hari) . Jika konsentrasi CO2 di atmosfir ditingkatkan, hasil dari kompetisi antara CO2 dan O2 akan lebih menguntungkan CO2, sehingga fotorespirasi terhambat dan assimilasi akan bertambah besar.

Tumbuhan C3 tumbuh dengan karbon fiksasi C3 biasanya tumbuh dengan baik di area dimana intensitas sinar matahari cenderung sedang, temperature sedang dan dengan konsentrasi CO₂ sekitar 200 ppm atau lebih tinggi, dan juga dengan air tanah yang berlimpah. Tumbuhan C3 harus berada dalam area dengan konsentrasi gas karbondioksida yang tinggi sebab Rubisco sering menyertakan molekul oksigen ke dalam Rubp sebagai pengganti molekul karbondioksida. Konsentrasi gas karbondioksida yang tinggi menurunkan kesempatan Rubisco untuk menyertakan molekul oksigen. Karena bila ada molekul oksigen maka Rubp akan terpecah menjadi molekul 3-karbon yang tinggal dalam siklus Calvin, dan 2 molekul glikolat akan dioksidasi dengan adanya oksigen, menjadi karbondioksida yang akan menghabiskan energi.

Pada tumbuhan C3,CO2 hanya difiksasi RuBP oleh karboksilase RuBP. Karboksilase RuBP hanya bekerja apabila CO2 jumlahnya berlimpah. Contoh tanaman C3 antara lain : kedelai, kacang tanah, kentang, dll.

4.2 Tanaman C4

Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering. Pada tanaman C4, CO2 diikat oleh PEP (enzym pengikat CO2 pada tanaman C4) yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan O2. Lokasi terjadinya assosiasi awal ini adalah di sel-sel mesofil (sekelompok sel-sel yang mempunyai klorofil yang terletak di bawah sel-sel epidermis daun). CO2 yang sudah terikat oleh PEP kemudian ditransfer ke sel-sel “bundle sheath” (sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan phloem) dimana kemudian pengikatan dengan RuBP terjadi. Karena tingginya konsentasi CO2 pada sel-sel bundle sheath ini, maka O2 tidak mendapat kesempatan untuk bereaksi dengan RuBP, sehingga fotorespirasi sangat kecil and G sangat rendah, PEP mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap CO2, sehingga reaksi fotosintesis terhadap CO2 di bawah 100 m mol m-2 s-1 sangat tinggi. , laju assimilasi tanaman C4 hanya bertambah sedikit dengan meningkatnyaCO2. Sehingga, dengan meningkatnya CO2 di atmosfir, tanaman C3 akan lebih beruntung dari tanaman C4 dalam hal pemanfaatan CO2 yang berlebihan. Contoh tanaman C4 adalah jagung, sorgum dan tebu.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Hasil dari Fotosintesis adalah 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.

Semoga Bermanfaat..........................