Minggu, 20 Desember 2009

Tinjauan Pustaka Praktikum Biologi Umum "RESPIRASI"

2.1 Pengertian Respirasi
Respirasi dapat diartikan sebagai proses yang dilakukan oleh organisme untuk menghasilkan energi dari hasil metabolisme. Ada dua macam respirasi, yaitu respirasi eksternal (luar) dan internal (dalam). Respirasi luar (bernapas) meliputi proses pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 dan uap air antara organisme dengan lingkungan. Respirasi internal disebut juga pernapasan seluler karena pernapasan ini terjadi di dalam sitoplasma dan mitokondria. Respirasi seluler melalui tiga tahap, yaitu glikolisis, siklus krebs dan transfer elektron (Pratiwi, 2004).
Respirasi adalah proses katabolisme yang merupakan mekanisme oksidasi zat organik yang dilakukan sel hidup untuk menghasilkan energi. Energi yang dihasilkan dipergunakan untuk berbagai aktifitas hidup, seperti transpor aktif melalui membrane sel, sintesis zat organik, aktifitas syaraf dan gerak (John H, 2004)
Katabolisme adalah penguraian atau pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana untuk menghasilkan energi. Proses katabolisme yang terjadi pada makhluk hidup antara lain respirasi aerob (desimilasi) dan fermentasi atau respirasi anaerob (pernapasan intra molekul). Tahapan respirasi terdiri atas glikolisis, siklus krebs, dan rantai transpor elektron. Glikolisis terjadi di luar mitokondria, yaitu pada matriks sitoplasma (sitosol). Adapun siklus krebs dan rantai transpor elektron terjadi di dalam mitokondria (Karmana, 2007).

2.2 Respirasi Aerob dan Anaerob
2.2.1 Respirasi Aerob
Respirasi aerob adalah penguraian bahan makanan dengan menggunakan oksigen bebas untuk menghasilkan energi. Tahapan respirasi aerob terdiri atas glikolisis, siklus krebs, dan rantai transpor elektron. Respirasi aerob yang membutuhkan oksigen dan udara, sebagai berikut :
C6H12O6+6O2 → 6CO2+6H2O+675 kal
(John H, 1992)

2.2.1.1 Glikolisis
Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energi. Dalam hal ini, yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi senyawa asam piruvat yang memiliki 3 atom C. Proses glikolisis berlangsung dalam sitoplasma secara anaerob. Secara ringkas pada proses glikolisis terjadi reaksi sebagai berikut :
glukosa asam piruvat + energi
(Karmana, 2007)

2.2.1.2 Siklus Krebs
Siklus krebs atau daur krebs merupakan siklus yang terjadi setelah glikolisis. Pada siklus krebs, asam piruvat hasil glikolisis akan memasuki mitokondria. Di dalam mitokondria terjadi rangakaian reaksi seperti pada bagan berikut :
1. Asam piruvat yang berasal dari proses glikolisis masuk ke siklus krebs setelah bereaksi dengan NAD+ dan koenzim A atau KoA. Selanjutnya terbentuk senyawa asetil-KoA. Pada peristiwa ini, CO2 dan NADH dibebaskan sehingga terjadi perubahan jumlah atom C yaitu dari 3C (asam piruvat) menjadi 2C (asetil-KoA).
2. Kemudian, terjadi reaksi antara asetil-KoA (2C) dan oksaloasetat (4C) sehingga terbentuklah asam sitrat (6C). Pada peristiwa ini, KoA dibebaskan kembali.
3. Setelah terjadi dua kali reaksi hidrolisis, terbentuk asam isositrat. Reaksi antara asam sitrat (6C) dan NAD+ menghasilkan asam alfa ketoglutarat (5C) dan membebaskan CO2.
4. Peristiwa berikutnya adalah pembentukan asam suksinat (4C) yang dihasilkan setelah bereaksi dengan NAD+ dan membebaskan NADH serta CO2. Setelah itu, dihasilkan pula ATP setelah terjadi reaksi dengan ADP dan asam fosfat anorganik.
5. Asam suksinat yang terbentuk kemudian bereaksi dengan FAD sehingga terbentuk asam fumarat (4C) dan membebaskan FADH2. Asam fumarat kemudian mengalami reaksi hidrolisis menjadi asam malat.
6. Asam malat kemudian bereaksi dengan NAD+ sehingga terbentuk asam oksaloasetat (4C) dan membebaskan NADH. Setelah asam oksaloasetat akan kembali bereaksi dengan asetil-KoA.
(Karmana, 2007)

2.2.1.3 Rantai Transpor Elektron
Rantai transpor elektron terjadi dalam ruang intermembran mitokondria. Sistem ini berperan membentuk energi selama oksidasi dari enzim pereduksi. Rantai transpor elektron merupakan sistem yang kompleks dan melibatkan NADH,FAD dan molekul-molekul lainnya. Berikut penguraian sistemnya :
1. Enzim dehidrogenase mengambil hidogren dari NADH yang merupakan substrat dan hidogren mengalami ionisasi sebagai berikut : 2H→2H+ + 2e
Proton hidogren mereduksi koenzim
NAD + H+ → NADH
NADH dari matriks mitokondria masuk ke ruang intermembran melewati membran dalam, kemudian masuk ke dalam sistem rantai transpor elektron.
2. NADH dioksidasi menjadi NAD+ dengan memindahkan ion hidogren kepada flaro protein (FP) atau flarin mononukleotida (FMN) atau FAD yang bertindak sebagai pembawa ion hidogren. Dari flaro protein atau FAD, setiap proton atau hidogren dikeluarkan ke matriks sitoplasma untuk membentuk H2O.
3. Elektron akan berpindah dari ubiquinon (Q) ke sitokrom b→sitokrom c1→sitokrom c→sitokrom a→sitokrom a3 dan terakhir oleh molekul oksigen untuk membentuk molekul H2O.
(Karmana, 2007)

2.2.2 Respirasi Anaerob
Merupakan pemecahan molekul komplek/senyawa organic menjadi senyawa sederhana tanpa menggunakan oksigen. Merupakan respirasi yang tidak menggunakan oksigen sebagai penerima ion hidogren. Berdasarkan hasil akhir, fermentasi dibedakan menjadi :
2.2.2.1 Fermentasi Alkohol
Piruvat diubah menjadi etanol (etil alkohol) dalam dua langkah. Langkah pertama melepaskan karbondioksida dari piruvat, yang diubah menjadi senyawa asetaldehida berkarbon dua. Dalam langkah kedua, asetaldehida direduksi oleh NADH menjadi etanol. Ini meregenerasi pasokan NAD+ yang dibutuhkan untuk glikolisis. Fermentasi alkohol oleh ragi, suatu jamur (fungus), digunakan dalam pembuatan bird an anggur. Banyak bakteri yang melakukan fermentasi alkohol dalam kondisi anaerobik (Campbell, 1999)
2.2.2.2 Fermentasi Asam Laktat
Piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat sebagi produk limbahnya tanpa melepas CO2(laktat merupakan bentuk terionisasi dari asam laktat). Fermentasi asam laktat oleh fungi dan bakteri tertentu digunakan dalam industri susu untuk membuat keju, yoghurt. Aseton dan methanol (metil alkohol) merupakan beberapa produk sampingan fermentasi mikroba jenis lain yang penting secara komersial (Campbell, 1999).

Tinjaun Pustaka Praktikum Biologi Umum "GENETIKA"

2.1 Gen
Gen adalah segmen-segmen DNA. DNA adalah suatu polimer yang terdiri dari empat jenis monomer yang berbeda yang dinamakan nukleotida. Informasi yang diberikan dalam bentuk urutan nukleotida spesifik yang dimiliki oleh masing-masing gen, kurang lebih bagaikan informasi tertulis yang dikomunikasikan dalam bentuk urutan huruf-huruf yang membentuk arti. Bahasa bersifat simbolik. Sebagian besar gem memprogram sel-sel untuk mensintesis enzim yang spesifik dan protein lain, ini merupakan aksi kumulatif dari protein tersebut yang menghasilkan sifat-sifat turunan suatu organisme. Pemrograman sifta-sifat ini dalam bentuk DNA adalah salah satu pemersatu biologi (Campbell, 2000).
Kehidupan tergantung pada kemampuan sel unuk menyimpan, mengaktifkan dan mentranslasi intruksi genetik yang diperlukan untuk membuat dan menjaga suatu organisme. Informasi genetik diturunkan dari suatu sel ke sel anak pada pembelahan sel dan dari generasi ke generasi lain melalui sel reproduktif. Semua intruksi ini disimpan dalam setiap sel hidup sebagai gen, elemen yang mengandung informasi yang menentukan karakteristik dari suatu spesies secara keseluruhan dan untuk setiap individu (Natalia, 2005).

2.2 Mendel
Mendel menemukan prinsip dasar hereditas dengan menbudidayakan kacang ercis dalam suatu percobaan yang terencana dan teliti. Pada saat menelusuri pekerjaan Mendel, maka akan lebih tahu apa yang didapatkan mendel dari percobaan itu (Natalia, 2005).
Mendel memilih untuk menelusuri hanya karakter-karakter yang bervariasi dengan pendekatan apakah karakter tersebut ”ada atau tidak” dan bukan dengan apakah karakter tersebut ”lebih banyak atau lebih sedikit”. Sebagai contoh tanaman Mendel mempunyai bunga yang ungu saja atau putih saja, tidak ada karakter antara pada kedua varietas tersebut. Seandainya Mendel ternyata memfokuskan penelitiannya pada karakter-karakter yang terus berubah-ubah pada individu. Individu-contohnya berat biji. Mendel tidak hanya akan pernah menemukan sifat partikular pada penurunan sifat (Campbell, 2000).
Mendel membuat percobaan ini dan menemukan bahwa semua bunga dari hibrid adalah merah. Yang putih tidak membuat bungasebuah merah yang lebih terang, intermediet antara merah dan putih. Itu juga adalah kacang hibrid, tapi tidak kelihatan; berarti tertutup, tersembunyi. Mendel menyebut yang merah sebuah karakter dominan karena dia mendominasi yang putih. Yang putih dia menyebutnya resesif (Ritchie, 1948).
Di dalam genetika yakni ilmu yang mempelajari pewarisan gen dengan segala variasi yang mungkin terjadi, teori Mendel sangat penting bahkan dijadikan dasar dalam memahami genetika dan melakukan analisis atas pola-pola pewarisan sifat genetik. Dan melahirkan Hukum Mendel dan terdiri dari dua rumusan (Weisz, 1963).
Dalam sebuah percobaan pengembangbiakan yang biasa dilakukan, Mendel biasanya akan melakukan penyerbukan silang terhadap dua varietas ercis galur murni yang kontras, contohnya tanaman berbunga ungu dan tanaman berbunga putih. (gambar di bawah)
Generasi P Bunga ungu x bunga putih
(Induk galur murni)


Generasi F1 semua tanaman berbunga ungu
(hibrid)



Generasi F2
Rasio 3:1 705 tanaman 224 tanaman
berbunga ungu berbunga putih

Penyilangan dua varietas ini disebut hibridisasi. Contoh yang dijelaskan disini lebih spesifik yaitu penyilangan monohibrid, istilah untuk penyilangan yang menulusuri penurunan sifat sebuah karakter pada kasus ini adalah warna bunga. Induk galur murni disebut generasi P (parental) dst. Mendel biasanya mengikuti sifat-sifat bawaan paling sedikit untuk tiga generasi P, F1, dan F2. Analisis kuantitatif Mendel pada tanaman F2 inilah terutama mengungkapkan dua prinsip dasar yang sekarang dikenal hukum segregasi dan pemilahan bebas (Campbell, 2000).

2.2.1 Hukum Mendel I (Segregasi)
Hukum segregasi adalah kaidah pemisahan alel pada waktu pembentukan gamet. Hukum segregasi menyatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet terjadi segregasi atau pemisahan alel-alel secara bebas dari diploid menjadi haploid (Weisz, 1963).
Persilangan monohibrid adalah perkawinan antara yang mewariskan satu karakter dengan dua sifat berbeda. Persilangan monohibrid adalah bentuk dari Hukum Segregasi. Contohnya warna bunga (Ritchie, 1948).

2.2.2 Hukum Mendel II (Penggabungan Bebas)
Hukum penggabungan bebas (The Mendelian Law of Independent Assortment) mengenai ketentuan penggabungan bebas yang harus menyertai terbentuknya gamet pada perkawinan dihibrid. Pada perkawinan dihibrid, misalnya suatu individu memiliki genotip AaBb maka A dan a serta B dan b akan memisah kemudian kedua pasangan tersebut akan bergabung ecara bebas sehingga kemungkinan gamet yang terbentuk akan memiliki sifat AB, Ab,aB,ab (Campbell, 2000).
Persilangan dihibrid adalah perkawinan yang menghassilkan pewarisan dua karakter yang berlainan. Misalnya perkawinan antara tanaman kacang kapri berbiji keriput dan berwarna hijau. Ternyata, hasil persilangan adalah 100% anakan berbiji bulat dan berwarna kuning. Selanjutnya, apabila tanaman hasil ini dikawinkan sesamanya, terjadilah hasil perkawinan sebagai berikut : 9/16 bagian = biji bulat kuning, 3/16 bagian =biji bulat hijau, 3/16 bagian = biji keriput kuning, 1/16 bagian = biji keriput hijau (Ritchie, 1948).

2.2.3 Testcross (Uji Silang), Backcross (Silang balik) dan Persilangan Resiprok
Testcross merupakan persilangan antara suatu individu yang tidak diketahui genotipnya dengan induk yang genotipnya homozigot resesif (Weisz, 1963).
Backcross adalah persilangan antara anakan F1 yang homozigot dengan induknya yang homozigot dominan (Ritchie, 1948).
Persilangan resiprok yaitu persilangan ulang dengan jenis kelamin yang dipertukarkan (Campbell, 2000).

2.2.4 Penyimpanan Semu Hukum Mendel
Pada kenyataanya, perkawinan atau persilangan banyak yang menghasilkan rasio berbeda dengan cara Mendel yang sederhana sebelum didapatkan persilangan monohibrid heterozigot menghasilkan rasio fenotip 3:1 sedangkan dihibrid heterozigot menghasilkan rasio fenotip 9:3:3:1. Hasil yang dihasilkan dan tidak sama dengan Mendel, misalnya dihasilkan persilangan monohibrid dengan rasio fenotip 1:2:1 dan dihibrid menghassilkan rasio fenotip 12:3:1:9:7 atau 15:1. Penyimpangan ini terjadi karena interaksi antar sel dan genetik (Campbell, 2000).
2.2.4.1 Interaksi Alel
Interaksi Alel selain interaksi yang menunjukkan hubungan dominan-resesif, yaitu interaksi dominansi tidak sempurna, kodominan, variasi dua atau lebih gel sealel (alel ganda), dan alel letal (Weisz, 1963).
2.2.4.2 Interaksi Genetik
Interaksi Genetik terjadi bila dua atau lebih gen mengekspresikan protein enzim yang mengkatalis langkah dalam jalur bersama (Campbell, 2000).

2.3 Chi-square
Dalam statistik, distribusi chi-square (dilambangkan dengan x2 ) termasuk dalam statistik nonparametik. Distribusi nonparametik adalah distribusi dimana besaran-besaran populasi tidak diketahui. Chi-square bermanfaat dalam melaksanakan analisis statistik jika kita tidak memiliki informasi tentang populasi. Beberapa hal yang perlu diketahui berkenaan dengan distribusi chi-square adalah derajad bebas, nilai chi-square dimulai dari 0 sebelah kiri, probabilitas dari sebelah kanan, luas daerah di bawah kurva adalah 1 (Natalia, 2005).
Chi-square digunakan untuk pengujian data multinom, kesamaan rata-rata Posinom serta pengujian hipotesis dan rumus chi-square itu sendiri adalah sebagai berikut X2 = Σ d2 /e dengan keterangan d = o-e. d adalah data hasil penyimpangan, o adalah hasil percobaan, e adalah data yang diharapkan (Natalia, 2005).

2.4 Golongan Darah Manusia
Sudah diketahui bahwa golongan darah manusia itu berbeda satu sama lain, contohnya saja saat transfusi darah maka harus dites darahnya antara resipien dan donor agar tidak terjadi adanya penggumpalan darah atau reaksi serologis pada tubuh penerima. Akibatnya, resipien dapat meninggal dunia (Natalia, 2005).
Adapun reaksi antara reaksi molekul asing dengan suatu molekul dari resipien. Molekul asing disebut antigen dan molekul resipien disebut antibodi. Antigen merupakan glikoprotein yang terdapat pada permukaan sel darah merah. Antobodi adalah mlekul protein yang dihasilkan oleh sel-B (limfosit-B) untuk merespon adanya antigen. Antibodi terdapat pada serum atau cairan darah. Perbedaan darah pada setiap orang dikarenakan adanya perbedaan jenis glikoprotein (antigen). Perbedaan pada glokoprotein ini merupakan faktor genetik yang diwariskan secara turun temurun (Ritchie, 1948).

2.4.1 Golongan darah sistem ABO
Pada sistem ini terdapat dua macam antigen yaitu antigen A dan antigen B serta dua macam antibodi yaitu anti-A dan anti-B. Agar tidak terjadi penggumpalan darah akibat reaksi internal antara antigen dan antibodi sejenis, tiap individu dibekali kombinasi antigen dan antibodi yang berbeda. Kombinasi antigen dengan antibodi yang berbeda akan menentukan golongan darah seseorang yaitu golongan A,B,AB, dan O (Natalia, 2005).

2.4.2 Golongan darah sistem MN
Berdasarkan adanya perbedaan salah satu jenis antigen glikoprotein sehingga ada Glikoforin M dan Glikoforin N. Kombinasi kedua alel menghasilkan fenotip dan genotip golongan darah sistem MN sebagai berikut :





Fenotip (Golongan darah) Genotip Membran Macam Glokoforin Membran Reaksi dengan
Anti-M Anti-N
M LMLM Glikoforin M + -
N LNLN Glikoforin N - +
MN LMLN Glikoforin M dan N + -


2.4.3 Golongan darah sistem Rh
Antigen lain yang paling penting adalah golongn darah faktor Rh (rhesus). Antigen rhesus ini juga berupa glikoprotein tertentu pada membran plasma sel-sel darah merah. Sistem Rh membagi golongan darah manusia menjadi duakelompok berdasarkan reaksi penggumpalan antara antigen sel darah merah dengan anti serum Rh. Hasilnya berupa individu golongan Rh positif, dengan genotip RhRh atau Rhrh, memiliki antigen faktor rhsus di dalam sel-sel darah merahnya. Sebaliknya, individu golongan Rh negatif, dengan genotip rhrh, tidak memiliki anti gen faktor rhesus di dalam sel-sel darah merahnya (Ritchie, 1948).
Penyakit dalam darah juga memerlukan pembelajaran genetika. Sehingga golongan darah pada manusia banyak dipelajari dalam genetika (Bauder, 2005).

2.4.4 Peta silsilah keluarga berdasarkan golongan darah
Sistem penggolongan darah yang sering digunakan adalah sistem ABO. Berikut ini salah satu contoh peta silsilah keluarga :






















Keterangan :

: AB

: A heterozigot

: A homozigot

: B heterozigot

: B homozigot

: O
(Natalia, 2005).

2.5 Buta Warna
Buta warna merupakan kelainan pada individu yang tidak mampu membedakan seluruh atau sebagian beberapa warna (misalnya hijau dan merah). Individu yang buta terhadap warna hijau dan merah dikarenakan individu tersebut tidak memiliki reseptor yang dapat mendeteksi cahaya pada panjang gelombang hijau dan merah (Campbell,2000).
P1 : ♀ XCXc x ♂ XCY
(Normal karier) (Normal)

F2 :

♀ XC Y
XC XCXC XCY
Xc XCXc XcY
25% perempuan normal(XCXC)
25% perempuan karier buta warna (XCXc)
25% laki-laki normal (XCY)
25% laki-laki buta warna (XcY)

Tinjauan Pustaka Praktikum Biologi Umum "JARINGAN"

Fotosintesis adalah proses pembentukan molekul-molekul makanan yang kompleks dan berenergi tinggi dari komponen-komponen yang lebih sederhana oleh tumbuhan hijau dan organisme autotrofik lainnya dengan keberadaan energi cahaya (Fried, 2005).
Tumbuhan merupakan fotoautotrof, yaitu organisme yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi untuk mensintesis lipid, karbohidrat, protein, dan bahan organic lainnya (Campbell,2000).
Fotosintesis adalah sebagai dasar dimana tumbuhan hijau teleh membuat kelanjutan hidupnya (Marsland, 1964).
Saat cahaya dengan panjang gelombang tertentu diserap oleh kloroplas yang membutuhkan gas karbondioksida hingga menghasilkan oksigen dan karbohidrat disebut fotosintesis (Ritchie, 1948).
Tumbuhan hijau membuat makanannya sendiri dengan mengambil karbondioksida, air, dan mineral. Dari bahan-bahan ini, tumbuhan hijau membuat makanannya yang akan mereka gunakan untuk pertumbuhannya (Ritchie, 1948).
Sinar matahari dapa menyebabkan karbondioksida dan air akan berkombinasi untuk membentuk karbohidrat. Proses kombinasi yang luar biasa ini disebut fotosintesis, yakni proses kimiawi kompleks dengan peran dari kloroplas (Weisz, 1959).
Fotosintesis adalah proses yng dilakukan oleh organisme hidup untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dari molekul organik. Fotosintesis menyediakan energi untuk segala kehidupan di dunia. Formula proses fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:
CO2 + H2O + energi cahaya (CH2O) + O2 + energi kimia
(Rosenberg, 1965)
Pengubahan CO2 menjadi komponen organik adalah transformsi yang mebutuhkan energi yang didapat dari cahaya matahari. Dapat disimpulkan bahwa fotosintesis adalah proses dari penyerapan cahaya matahari oleh tumbuhan, pen-tranformasi-an dan penyimpanan di dalam bentuk komponen karbon berenergi tinggi. Komponen karbon tersebut kemudian berguna sebagai sumber energi bagi tumbuhan itu sendiri dan berguna bagi organisme lainyang menggunakan energi cahaya untuk mensintesis subtansinya (Banner, 1952).
Fotosintesis adalah reaksi endergonik utama dalam kehidupan- sebuah proses dimana kabomdioksida dan airberinteraksi ubtk membentuk karbohidrat berenergi tinggi dan pada akhirnya membentuk lipid dan protein. Reaksi fotosintetik pada dasarnya merupakan pembalikan dari respirasi seluler yang merupakan reaksi eksergonik (Fried, 2005).

2.1 Reaksi terang / fotolisis /reaksi Hill
Reaksi terang mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimiawi berupa ATP dan NADPH (Campbell, 2000).
Generasi dari sebuah akseptor yang tereduksi dan komponen berenergi tinggi, NADPH dan ATP membutuhkan cahaya atau bereaksi (Rosenberg, 1965).
Dalam reaksi terang, sebuah foton dengan panjang gelombang yang sesuai diserap oleh berbagai molekul pigmen (lorofi a dan b, karotenoid) dari fotosistem I dan energinya ditransfer kesebuah molekul klorofil a pada situs reaktif (Fried, 2005).
Sebagian pigmen (termasuk klorofil), selain memancarkan panas juga akan memancarkan cahaya setelah menyerap foton. Elektron melompat ke keadaan energi yang lebih tinggi, dan ketika elektron itu kembali ke kedaan dasarnya,foton dilepas. Pasca- pijar ini disebut fluororesensi (Campbell, 2000).
ATP dibentuk seiring dengan penyerapan cahaya, reaksi tersebut diberi nama fotofosforilasi. Elektron klorofil yang terenergisasi pada akhirnya menyelesaikan satu sirkuit, sehingga jalur itu dikenal dengan fotofosforilasi siklik (Fried, 2005).
Fungsi aliran elektron ini menghasilkan ATP dan NADPH dalam jumlah yang hampir sama (Marsland, 1964).
Elektron yang tereksitasi ketika molekul klorofil fotosistem II menyerap cahaya, akan mengisi kekosongan elektron di fotosistem I tetepi akan meninggalkan kekosongan di fotosistem II, dan kekosongan itu diisi melelui reaksi pemecahan air yang akan melepas oksigen (Campbell, 2000).
ATP yang dihasilkan oleh reaksi terang akan menyediakan energi kimia untuk sintesis gula di dlam siklus Calvin, tahap utama kedua dari fotosintesis (Galston, 1964).
Rangkuman dari reaksi terang ini, aliran elektron nonsiklik mendorong elektron dari air (potensial rendah) ke NADPH dimana elektron disimpan pada keadaan energi potensial tinggi. Arus elektron yang dihasilkan cahaya juga menghasilkan ATP. Dengan demikian, membran tilakoid mengubah energi cahaya menjadi energi kimiawi yang disimpan didalam NADPH dan ATP dengan oksigen merupakan produksi samping (Campbell,2000).
Secara singkat, reaksi Hill dapat ditulis seperti ini:
2H2O + cahaya matahari 2NADP + H2 + O2
Menunjukkan bahwa pada proses fotosintesis membutuhkan cahaya, kloroplas dan air. Pelepasan oksigen membuktikan bahwa air telah dipecah menjadi hidrogen (H2) dan oksigen (O2) serta energi cahaya dan klorofil berperan dan berasosiasi secara spesifik dalam proses pemecahan tersebut (Weisz, 1959).

2.2 Reaksi Gelap / Fiksasi CO2 / Reaksi Blackman / Siklus Calvin-Benson
Reaksi gelap adalah jalur dimana terjadi reduksi CO2 menjadi gula. Komponen ini ditemukan pada stroma kloroplas. Reaksi gelap sebenarnya tidak harus terjadi dalam kondisi gelap; hanya saja reaksi gelap tidak bergantung pada cahaya (Fried, 2005).
Untuk memberikan energi pada komponen reaksi kimia dalam fotosintesis dapat diproses tanpa menggunakan cahaya. Yang disebut dengan eaksi gelap, akan tetapi juga dapat memproses dalam kondisi keduanya,menggunakan cahaya dan tidak menggunakan cahaya (Rosenberg, 1965).
Siklus Calvin merupakan jalur metabolisme yang serupa dengan siklus Krebs dalam arti bahwa materi awal diregenerasi setelah molekul memasuki dan meninggalkan siklus ini. Karbon memauki siklus Calvin dalam bentuk CO2 dan keluar dalam bentuk gula (Campbell, 2000).
Siklus ini menggunakan ATP sebagai sumber energi dan mengkonsumsi NADPH sebagai tenega pereduksi untuk penambahan electron berenergi tinggi untuk membuat gula (Marsland, 1964).
Reaksi awal pada reaksi gelap yakni adanya fiksasi CO2 dari udara bebas dengan senyawa 5-karbon yang disebut dengan ribulosa bifosfat (RuBP) yang menghasilkan senyawa 6-karbon yang labil dan peca menjadi dua sehingga terbentuk molekul senyawa 3-karbon asam fosfogliserat (PGA) (Fried, 2005).
Siklus Calvin terbagi menjadi 3 fase. Yakni fase fiksasi karbon, fase reduksi, dan fase regenerasi akseptor CO2 (RuBP) (Weisz, 1959).
Proses pemutan setiap molekul CO2 pada gula berkaitan lima (Ribulosa bifosfat) dengan bantuan enzim RuBP karboksilase (Rubiska) yang menghasilkan produk tidak stabilnya yang akan segera terurai separuhnya untuk membuat molekul 3-fosfogliserat (untuk tiap CO2) (Campbell, 2000).
Pada proses reduksi, tiap molekul 3-fosfogliserat akan menerima gugus fosfat yang menghsilkan 1,3-bifosfogliserat. Dengan adanya sumbangan elektron dari NADPH maka 1,3-bifosfogliserat tereduksi menjadi G3P yang menyimpan banyak energi potensial (Campbell, 2000).
Untuk setiap enem molekul G3P yang dihasilkan, lima molekul akan digunakan untuk membentuk RuBP baru sehingga CO2 dapat terus menerus difiksasi, sedangkan satu molekul yang tersisa akan digunakan oleh sel tumbuhan (dalam bentuk disakarida seperti sukrosa atau yang lebih sering akan terakumulasi pati di tempat berlangsungnya aktifitas fotosintesis). Sel tumbuhan juga mengkonversinya menjadi lipid dan protein yang diperlukannya (Fried, 2005).
Fase ketiga yakni fase regenerasi, yakni rangka karbon yang terdiri atas lima molekul G3P disusun ulang oleh langkah terakhir dalam siklus Calvin menjadi tiga molekul RuBP dengan bantuan energi dari ATP sebanyak tiga molekul. RuBP yang telah diregenasi telah siap untuk memulai fase awalnya kembali untuk menerima CO2 kembali untuk melanjutkan siklus (Campbell, 2000).
Reaksi gelap di dalam fotosintesis dapat dituliskan menjadi:
CO2 + 2NADP + H2 2NADP + CO2 + H2O
Menunjukkan bahwa dengan bantuan CO2 (fiksasi CO2) dengan NADPH menjadi bahannya akan menghasilkan gula / karbohidrat sebagai akhir dari proses fotosintesis (Weisz, 1959).
Reaksi terang dan siklus Calvin bekerjasama mengubah energi cahaya menjadi energi kimiawi berupa makanan dengan reaksi :
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 + 686 kal
Kedua tahap fotosintesis ini dikenal dengan reaksi terang (bagian foto dari fotosintesis) dan siklus Calvin (bagian sintesis) (Campbell, 2000)
Reaksi terang menggunakan energi matahari untuk membuat ATP dan NADPH, yang masing-masing berfungsi sebagai energi kimiawi dan tenaga pereduksi dalam siklus Calvin. Berlawanan dengan ATP yang dihasilkan oleh respirasi seluler, ATP yang diproduksi dalam reaksi terang fotosintesis biasanya digunakan untuk satu jenis kerja seluler ,yakni menggerakkan siklus Calvin. Siklus Calvin memasukkan CO2 ke dalam molekul organik, yang diubah menjadi gula yang merupakan kelipatan dari CH2O. Membran tilakoid, khususnya yang berada di grana, merupakan tempat reaksi terang, sementara siklus Calvin terjadi pada Stroma (Campbell, 2000).


2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis
2.3.1 Klorofil
Klorofil merupakan bahan essensial dari proses fotosintesis yang biasanya terdapat pada tumbuhan berhijau daun yang di dalamnya mengandung butir-butir kloroplas (Banner, 1952)
Klorofil adalah pigmen biologi yang terpenting dan terlihat berwarna hijau di mata manusia dikarenakan ia menyerap cahaya berwarna hijau dan merah (Rosenberg,1965).
Klorofil dapat diekstrasikan dengan pelarut seperti ester dan aseton untuk molekul lipophilic hanya ditemukan pada membran yag mengandung lipid (Rosenberg, 1965).
Di dalam klorofil terdapat butir-butir kloroplas, didalamnya terdapat stroma (ruang yang tidak terstruktur yang berisi cairan), grana (berupa tupukan cakram-cakram pipih) yang terikat kuat pada membran tilakoid serta dapat dimasuki oleh molekul-molekul yang terdapat di dalam stroma, dimana reaksi Calvin Benson terjadi (Fried, 2005).
Kloroplas merupakan tempat fotosintesis pada tumbuhan yang banyak ditemukan pada sel mesofil, jaringan yang terdapat di bagian dalam daun (Campbell, 2000).
Klorofil a adalah konjugasi molekul macrocyclic (masa 894) dengan kepala planar dan empat cincin pirol yang diposisikan sebagai molekul di dalam membran (Rosenberg, 1965).
Korofil a adalah donor elektron yang baik (potensial keelektronegatifan terbesar) dan disaat reaksi pusat terjadi ia bersifat sebagai substansi oksidasi yang paling kuat yang dapat menerima elektron secara langsung dari air (Marsland,1964).
Klorofil lebih kurang larut di dalam ester petrolum dibandingkan dengan klorofil a tetapi lebih mudah larut dalam metil alkohol misalnya (Rosenberg, 1965).
Perbedaan penyerapan spektra dan molar koefisien membuat klorofil dapat dihitung secara spectrometical di dalam larutan yang tak murni (Galston, 1964).
Bentuk dari klorofil a disebut P700 (P untuk pigmen dan panjang gelombang dari perubahan penyerapan cahaya) dan ia diasumsikan sebagai pusat reaksi fotosistem I (PSI). Dengan panjang gelombang 680 nm yang bersifat equivalen dengan P700 yang akan bekerja secara berasosiasi pada pusat reaksi yang disebut fotosistem II (PSII) atau P680 (rosenberg, 1965).
P700,P680,P870 mengubah energi cahaya menjadi bentuk energi kimia. Tahap ini merupakan fotokimia di dalam fotosintesis yang memiliki cara yang unik dan spesial (Marsland, 1964)

2.3.2 Cahaya
Pada tahun 1937,seorng ahli biokimia Inggris yang bernama Robin hill mengisolasi kloroplas fragmen yang dapat meenghasilkan oksigen saat dilakukan pencahayaan dengan bantuan sinar matahari (Rosenberg, 1965).
Cahaya merupakan bentuk energi yang dikenal sebagai energi elektromagnetik, yang disebut juga radiasi. Cahaya yang paling efektif diserap oleh tumbuhan adalah warna biru dan warna merah karena merupakan warna yang paling bermanfaat sebagai energi untuk reaksi terang (Campbell, 2000).
Kita melihat warna hijau saat melihat daun karena pigmen klorofil menyerap cahaya merah dan biru, serta memantulkan kembali warna hijau (Campbell, 2000).
Saat tumbuhan hijau ditempatkan pada suatu tempat dengan kegelepan total, dia tetap dapat memperoleh oksigen dan CO2 (melakukan respirasi). Jika cahaya dengan intensitas yang lemah jatuh pada tanaman tersebut, akan menghasilkan fiksasi CO2 dan evolusi oksigen akan terjadi (Banner, 1952).
Dengan intensitas cahaya yang sangat rendah,reaksi pertukaran gas fotosintetik mungkin masih lebih kecil bila dibandingkan dengan respirasi pertukaran gas. Jadi dengan adanya efek dari pemberian cahaya akan mengurangi produksi O2 dan evolusi CO2 (Banner, 1952).
Sebanding dengan kenaikan intensitas cahaya yang sangat rendah, reaksi pertukaran gas fotosintesis dan respirasi pertukaran gas pada titik kompensasi.Disaat intensitas cahaya meningkat dibawah titik kompensasi maka CO2 diserap dan O2 dihasilkan. Dengan pemberian intensitas yang tinggi, maka tidak akan ada lagi peningkatan pertukara gas seiring meningkatnya intensitas karena kini tanaman telah dalam kondisi dengan cahaya ”jenuh” (Banner, 1952).
Terdapat tiga faktor eksternal menurut Blackman, yakni intensitas cahaya, konsentrasi CO2 dan temperetur-bersama dengan faktor internal sangat berpengaruh pada tumbuhan itu sendiri (Weisz, 1959).

2.3.3 Karbondioksida (CO2)
Laju maksimum fotosintesis pada fiksasi CO2 dimana tumbuhan dapat dipengaruhi oleh intensitas cahaya dan konsentrasi CO2 di udara sekitarnya. Laju fotosintesis meningkat seiring dengan meningkatnya intensitas cahaya pada keadaan CO2 yang memiliki tiga konsentrasi yang berbeda (Banner, 1952).
Saat konsentrasi CO2 paling rendah di atmosfir, laju maksimum fotosintasis didapat dengan intensitas cahaya yang rendah (relatuf). Intensitas cahaya yang lebih tinggi tidak akan meningkatkan pengangkutan CO2 sejak konsentrasi CO2 sekarang dibatasi oleh faktor limit (Banner, 1952).
Setiap peningkatan konsentrasi CO2 membutuhkan intensitas cahaya yang labih tinggi agar tercapai titik keseimbangan cahaya. Jadi laju fotosintesis dapat didefinisikan sebagai fungsi dari konsentrasi CO2 pada intensits cahaya yang berbeda. Sehingga sudah sangat jelas apabila konsentrasi CO2 yang relatif rendah pada suatu sistem akan membuat cahaya mencapai titik seimbang pada intensitas cahaya yang relatif rendah pula. Seariang dengan intensitas cahaya yang meningkat, konsentrasi CO2 yang lebih tinggi dibutuhkan untuk menyeimbangkan suatu sistem tersebut (Banner, 1952).

2.3.4 Temperatur
Pengaruh dari temperatur pada laju fotosintesis bergantung pada cuaca atau proses fotosintesis tersebut cahaya dan CO2-nya terbatas. Saat intensitas cahya yang rendah ( saat laju cahaya dibatasa), laju fotosintesis tidak dipengaruhi oleh temperatur, namun disaat intensitas cahaya lebih tinggi (saat laju CO2 dibatasi), laju fotosintesis meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur (Banner, 1952).
Dapat disimpulkan bahwa proses fotosintesis terbagi menjadi dua komponen proses, proses pertama membutuhkan cahaya sedangkan proses kedua membutuhkan CO2, dan dari kedua proses tersebut berbeda saat memberi respon pada perubahan suhu (Banner, 1952).

2.4 Fotosistem
Klorofi a/b pada fotosistem II mengumpulkan paling banyak energi cahaya di dalam biosfer. Fotosistem II (FSII) adalah termasuk bagian protein membran yang berperan dalam proses fotosintesis dalam pengubahan energi yang berbentuk energi kimia. FSII memegang peranan penting dalam pengorganisasian pada membran tilakoid, regulasi energi antara dua fotosistem dan sebagai pengontrol disipasi dari pengeluaran energi (Science direct, 2009).
Kompleks penangkapan cahaya pada fotosistem II adalah berupa protein membran yang sangat penting di dunia karena mengandung sebanyak 30% protein yang terdapat di membran tilakoid dan sisanya bamyak terdapat di kloroplas (Science direct, 2009).
Seperti namanya, fungsi utama dari fotosistem II adlah untuk membuat proses fotosintesis pada tumbuhan hijau semakin efektif dengan menerima foton cahaya dan mengirimnya sebagai energi pada pusat reaksi (Science direct, 2009).

Hidup Mahasiswa!!!!

Solusi tepat buat mahasiswa cerdas.
Sebuah tawaran menarik untuk memudahkan kerja anda semua, contoh lengkap mengenai praktikum, beserta pembahasan dan laporan resminya.