KURVA SIGMOID PERTUMBUHAN Juni 28, 2010

1. Tujuan

Meneliti laju tumbuh daun sejak dan embrio dalam biji sampai daun mencapai ukuran tetap pada tanaman kacang jogo.

1. Pendahuluan

Proses pertumbuhan merupakan hal yang mencirikan suatu perkembangan bagi makhluk hidup; baik manusia, hewan, maupun tumbuhan. Dalam proses pertumbuhan terjadi penambahan dan perubahan volume sel secara signifikan seiring dengan berjalannya waktu dan bertambahnya umur tanaman. Proses pertumbuhan menunjukkan suatu perubahan dan dapat dinyatakan dalam bentuk kurva/diagram pertumbuhan.
Laju pertumbuhan suatu tumbuhan atau bagiannya berubah menurut waktu. Oleh karena itu, bila laju tumbuh digambarkan dengan suatu grafik, dengan laju tumbuh ordinat dan waktu pada absisi, maka grafik itu merupakan suatu kurva berbentuk huruf S atau kurva sigmoid. Kurva sigmoid ini berlaku bagi tumbuhan lengkap, bagian-bagiannya ataupun sel-selnya (Latunra, dkk., 2009).

Suatu hasil pengamatan pertumbuhan tanaman yang paling sering dijumpai khususnya pada tanaman setauun adalah biomassa tanaman yang menunjukkan pertambahan mengikuti bentuk S dengan waktu, yang dikenal dengan model sigmoid. Biomassa tanaman mula-mula (pada awal pertumbuhan) meningkat perlahan, kemudian cepat dan akhirnya perlahan sampai konstan dengan pertambahan umur tanaman. Liku demikian dapat simetris ,yaitu setengah bagian pangkal sebanding dengan setengah bagian ujung jika titik belok terletak diantara dua asimtot. Bentuk kurva sigmoid untuk semua tanaman kurang lebih tetap, tetapi penyimpangan dapat terjadi sebagai akibat variasi-variasi di dalam lingkungan. Ukuran akhir, rupa dan bentuk tumbuhan ditentukan oleh kombinasi pengaruh faktor keturunan dan lingkungan (Tjitrosomo, 1999).

III. Hasil Pengamatan

Tabel Panjang Rata-Rata Daun Kacang Jogo (mm)

Umur Tanaman (hari)	Panjang Rata-Rata Daun (mm)
0	10,67
3	29
5	45,33
7	55
9	76,67
12	108,33
18	120
21	123
24	145,67
28	147

IV. Pembahasan

Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan yang tidak dapat dibalikkan dalam ukuran pada sistem biologi. Secara umum pertumbuhan berarti pertambahan ukuran bukan hanya dalam volume, tapi juga dalam bobot, jumlah sel, banyaknya protoplasma, dan tingkat kerumitan. Pertumbuhan biologis terjadi dengan dua fenomena yang berbeda antara satu sama lain. Pertambahan volume sel dan pertambahan jumlah sel. Pertambahan volume sel merupakan hasil sintesa dan akumulasi protein, sedangkan pertambahan jumlah sel terjadi dengan pembelahan sel (Kaufman, 1975).

Pola pertumbuhan sepanjang suatu generasi secara khas dicirikan oleh suatu fungsi pertumbuhan yang disebut kurva sigmoid. Jangka waktunya mungkin bervariasi kurang dari beberapa hari sampai bertahun-tahun , tergantung pada organisme tetapi pola kumpulan sigmoid tetap merupakan cirri semua organisme, organ, jaringan, bahkan penyusun sel. Apabila massa tumbuhan, volume, luas daun, tinggi atau penimbunan bahan kimia digambarkan dalam kurva berbernuk S atau kurva sigmoid. Misalnya pertumbuhan kecambah, yang pertumbuhannya lambat dinamakan fase eksponensial, fase ini relative pendek dalam tajuk budidaya . Selanjutnya fase linear yaitu massa yang berlangsung cukup lama dan pertumbuhan konstan. Fase yang terahhir adalah fase senescence, yaitu fase pematangan tumbuhan atau fase penuaan ( Gardner.F.P.1999).
Fase pertumbuhan eksponensial juga menunjukkan sel tunggal. Fase ini adalah fase dimana tumbuhan tumbuh secara lambat dan senderung singkat, mengikuti nilai logaritmik dari volume tumbuhan. Pada fase linier, pertambahan ukuran berlangsung secara konstan, biasanya pada waktu maksimum selama beberapa waktu lamanya. Laju pertumbuhan ditunjukkan oleh kemiringan yang konstan pada bagian atas kurva tinggi tanaman oleh bagian mendatar kurva laju tumbuh dibagian bawah. Fase senescence ditunjukkan oleh laju pertumbuhan yang menurun saat tumbuhan sudah mencapai kematangan dan mulai menua (Salisbury.F.B.1995).

Praktikum ini membahas mengenai pertumbuhan tanaman berbentuk kurva sigmoid pada kacang jogo. Praktikan menggunakan 3 tumbuhan kacang jogo yang diberikan kode A, B, dan C. Hasil angka pertumbuhan ketiga tanaman ini kemudian dirata-ratakan sehingga menghasilkan nilai yang tercantum di dalam table dan grafik. Berdasarkan tabel dan grafik di atas, terlihat bahwa kurva pertumbuhan menunjukkan angka yang semakin tinggi setiap pertambahan umur tanaman. Tahap awal pertumbuhan kacang jogo, cenderung lambat tetapi kemudian meningkat. Hal ini merupakan fase pertama dalam pertumbuhan, yaitu fase logaritmik. Fase selanjutnya berlangsung secara konstan pada hari 5-7, disebut sebagai fase linier. Pertumbuhan paling drastis/pesat terjadi ketika tanaman berumur 9-12 hari. Hal tersebut terlihat dari grafik yang semakin curam. Memasuki hari ke 21-23 dan 24-28, pertumbuhan cenderung melambat. Pertambahan panjang daun tidak terlalu besar, hanya sekitar 3 mm saja. Data ini menyatakan bahwa saat itu tumbuhan telah memasuki fase penuaan, yang dicirikan oleh laju pertumbuhan yang cenderung menurun saat tumbuhan sudah mencapai kematangan dan mulai menua.

Pembuatan kurva sigmoid atau laju pertumbuhan ini juga dipengaruhi oleh beberapa faktor tumbuh, yaitu : Faktor eksternal dan faktor internal. Faktor eksternal meliputi : iklim (Cahaya, temperatur, air, panjang hari, angin, dan gas), Edafatik atau tanah (tekstur, struktur, bahan organik, dan kapasitas tukar kation) serta biologis (gulma, serangga, organisme penyebab penyakit, nematoda ,macam-macam tipe herbivora, dan mikroorganisme tanah). Sedangkan faktor internal terdiri dari : (1) Ketahanan terhadap tekanan iklim, tanah dan biologis, (2) Laju fotosintesis, (3) respirasi, (4) Klorofil, karotein, dan kandungan pigmen lainnya, (5) pembagian hasil asimilasi N, (6) tipe dan letak merisitem, (7) kapasitas untuk menyimpan cadangan makanan, (8) Aktivitas enzim, (9) Pengaruh langsung gen ( Heterosis, epistasi ), dan (10) Differensiasi (http://fheeyra.blogspot.com).

1. Kesimpulan

Kurva sigmoid menyatakan laju pertumbuhan tanaman pada tumbuhan lengkap, bagian-bagiannya, maupun sel-selnya. Kurva sigmoid berbentuk huruf S, yang menggambarkan 3 fase dalam pertumbuhan tanaman, yaitu : fase eksponensial (logaritmik),  fase linear (konstan), dan fase penuaan (penurunan). Ketiga fase ini berkorelasi dengan umur dan tahapan pertumbuhan tanaman. Selain tu, pertumbuhan tanaman juga dipengaruhi oleh beberapa faktor, meliputi : faktor eksternal maupun faktor internal.

1. Daftar Pustaka

[Anonim]. 2010. Kurva Sigmoid [terhubung berkala]. http://fheeyra.blogspot.com/kuva-sigmoid-fisiologi-tumbuhan.html (22 Mei 2010)

Gardner, F.P., R.B. Pearce dan R.L. Mitchell, 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. Universitas Indonesia Press: Jakarta.

Kaufman. 1975. Laboratory Experiment in Plant Physiology. New York: Macmillan Publishing Co., Inc.

Latunra. 2007. Penuntun Praktikum Fisiologi Tumbuhan II. Makassar: Universitas Hasanuddin.

Salisbury, F.B dan C.W. Ross., 1992. Fisiologi Tumbuhan Jilid Tiga Edisi Keempat. ITB-Press: Bandung.

Tjitrosomo, G. 1999. Botani umum 2. Angkasa : Bandung

1. Jawaban Pertanyaan
   1. Fase pertumbuhan linier adalah pertambahan ukuran bagian tubuh tumbuhan yang berlangsung secara konstan, pada umumnya pada laju maksimum selama beberapa waktu. Laju pertumbuhan yang konstan ditunjukkan oleh kemiringan yang konstan pada bagian atas kurva tinggi tanaman.
   2. Di seputar kubah apical dari meristem apikal tajuk. Tahapannya adalah : (1) organogenesis; sel-sel diseputar kubah apikal dari meristem apikal tajuk membelah secara cepat, tumbuh mencuat keluar dan menghasilkan primordia daun yang akan berkembang menjadi daun. (2) perkembangan suborgan; beberapa daerah primordia terdiferensiasi menjadi bagian-bagian spesifik daun mengikuti 3 poros. (3) diferensiasi sel dan jaringan; dalam perkembangannya, terjadi diferensiasi jaringan dan sel.
   3. Ya. Diduga jika kurva dinyatakan dalam berat kering maka titik awal tidak dimulai dari nol (0). Berat kering juga akan mengalami penurunan (kondisi biji kering) dan meningkat dengan  cepat pada proses pendewasaan sel. Sehingga kurva yang didapat tidak dapat dipastikan sebagai kurva sigmoid. Berat kering juga bukan merupakan ukuran yang tidak dapat balik yang berubah menurut waktu sehingga tidak menggambarkan laju pertumbuhan dengan baik.

SUPLAI NITROGEN PADA TUMBUHAN

1. Tujuan
2. Mengamati cirri-ciri tanaman yang mengalami defisiensi nitrogen
3. Mengamati pengaruh nitrogen yang diberikan terhadap kandungan nitrat di dalam tumbuhan.

1. Pendahuluan

Nitrogen merupakan salah satu unsur yang paling luas penyebarannya di alam. Sekitar 3,8×10¹⁵ ton N₂-molekuler terdapat di atmosfer, sedangkan pada litosfer terdapat sekitar 4,74 kalinya. Diperkirakan, setiap tahun biosfer menerima tambahan N netto sebesar 9 juta metrik ton, dari selisih total tambahan melelui fiksasi biologis dengan total kehilangan akibat denitrifikasi.

Siklus nitrogen dari fiksasi N₂-atmosfer secara fisik/kimiawi yang menyuplai tanah bersama presipitasi, dan oleh mikroorganisme baik secara simbiotik maupun nonsimbiotik yang menyuplai tanah baik melaliu inangnya maupun setelah mati. Sel-sel mati ini bersama dengan sisa tanaman/hewan akan menjadi bahan organic yang siap didekomposisikan dan melalui serangkaian proses mineralisasi (aminisasi, amonifikasi, dan nitrifikasi) akan melepaskan N-mineral (NH₄⁺ dan NO₃^–) yang kemudian di immobilisasi oleh tanaman atau mikrobia.

Gas amoniak hasil proses aminisasi apabila tidak segera mengalami amonifikasi akan segera tervolatilisasi ke udara, begitu pula dengan gas N₂ hasil denitrifikasi nitrat, keduanya merupakan sumber utama N₂-atmosfer. Kehilangan nitrat dan ammonium melalui mekanisme pelindingan (leaching) merupakan salah satu penyebab penurunan kadar N di dalam tanah.

Unsur nitrogen di dalam tanaman dijumpai dalam bentuk anorganik atau organik yang bergabung denagn C, H, O dan kadangkala dengan S untuk membentuk asam amino , asam nukleat, klorofil, alkanoid, dan basa purin. Unsur N tersebut berkorelasi sangat erat dengan perkembangan jaringan meristem, sehingga sangat menentukan pertumbuhan dan perkembangan tanaman (Hanafiah, 2007).

III. Hasil Pengamatan

Perlakuan	Hasil Uji Terhadap Nitrat dari (+++ sampai -)
Sesudah 7 Hari
Tanaman 1  (+NO3–)	+++
Tanaman 2  (+NH4–)	+
Tanaman 3  (-NO3–)	–
Sesudah 14 Hari
Tanaman 1  (+NO3–)	+++
Tanaman 2  (+NH4–)	+
Tanaman 3  (-NO3–)	–

IV. Pembahasan

Nitrogen adalah unsur yang diperlukan untuk membentuk senyawa penting di dalam sel, termasuk protein, DNA dan RNA.  Setiap makhluk hidup memerlukan nitrogen sebagai komponen penyusun tubuhnya, tak terkecuali tanaman. Nitrogen di dalam tanah terdapat dalam tiga bentuk, yaitu: senyawa nitrogen organic, ammonium, dan nitrat. Nitrogen organic meliputi hasil deposisi hewan maupun tumbuhan yang sebagian besar tidak tersedia bagi tanaman. Sedangan sebagaian kecil yang tersedia telah berubah bentuk menjadi urea. Bentuk nitrogen yang tersedia bagi tanaman didominasi oleh mineral anorganik, baik pada kompleks pertukaran ion maupun larutan tanah. Selain itu, tanaman juga memperoleh nitrogen sebagai bentuk dari hasil fiksasi bakteri penambat nitrogen yang hidup di daerah rhizosfer (Campbell, 2003).

Praktikum ini membahas mengenai pengaruh defisiensi nitrogen pada tanaman tomat.  Selama 2 minggu tanaman tomat diberikan perlakuan dengan penyiraman larutan Hoagland ( ¼) yang bebas nitrogen selama 2 minggu. Setelah 2 minggu, batang tanaman diambil untuk diuji dengan difenilamin sulfat. Praktikan menemukan bahwa setelah 2 minggu tanaman tersebut belum terbebas dari nitrat. Hal ini  ditunjukkan oleh masih adanya warna biru pada sample batang tanaman tomat. Perlakuan penyiraman dengan hoagland dilanjutkan hingga minggu berikutnya atau sampai indikator difenilamin sulfat tetap berwarna kuning kehijauan.

Setelah tanaman bebas nitrat, teramati bahwa tanaman menunjukkan gejala defisiansi nitrogen; daun yang menguning dan cenderung untuk kering dan layu. Percobaan selanjutnya adalah memberikan sample tanaman tomat bebas nitrat tersebut dengan tiga jenis larutan yang berbeda, yakni : Ca(NO₃)₂ 0,01 M, (NH₄)₂ SO4 0,01 M, dan larutan hoagland (1/4) bebas nitrogen. Setelah satu minggu disiram dan di uji dengan indikator kembali, tanaman tomat yang diberikan larutan Ca(NO₃)₂ menunjukkan warna biru yang lebih pekat karena akumulasi nitrat yang lebih banyak. Larutan Ca(NO₃)₂ merupakan bentuk nitrat terlarut yang mampu digunakan dan tersedia bagi tanaman. Sedangkan pada penyiraman dengan larutan (NH₄)₂SO₄ tidak  terjadi akumulasi nitrat yang terlalu besar untuk diserap oleh tanaman. Tanaman akan lebih mudah menyerap nitrogen tersedian dalam bentuk nitrat langsung. Lain halnya denagn ammonium, tumbuhan memerlukan mekanisme khusus untuk menyerapnya, terutama apabila ammonium tersebut terikat pada struktur mineral tanah. Nitrat yang mayoritas terdapat dalam larutan tanah, akan lebih mudah diambil oleh perakaran. Selain itu, ammonium harus segera digunakan oleh tanaman dalam sintesis protein karena berpotensi untuk menghambat produksi ATP dan dinitrogenase. Oleh sebab itu, akumulasinya harus dibatasi. Tanaman yang tetap diberikan perlakuan Hoagland tidak menunjukkan warna biru. Hal ini menandakan bahwa tidak terjadi akumulasi nitrat pada tanaman tomat. Tanaman dengan perlakuan ini juga mengalami defisiensi nitrogen yang parah, dengan sebagian besar daunnya layu serta menguning dan pertumbuhan akar yang terbatas (Miftahudin, 2008).

1. Kesimpulan

Nitrogen merupakan salah satu unsure makro esensial yang dibutuhkan oleh tanaman. Tanaman menggunakan nitrogen dalam proses pembentukan DNA, RNA, maupun protein sebagai pembangun jaringan tubuh tumbuhan. Nitrogen dapat diserap tanaman dalam bentuk nitrat dan ammonium. Amonium adalah salah satu bentuk senyawa nitrogen yang tidak dapat diakumulasikan dalam jaringan tumbuhan dalam jangka waktu yang lama Senyawa ini dapat menghambat produksi ATP. Gejala defisiensi nitrogen adalah tanaman tumbuh kerdil dan daunnya menjadi kekuningan (klorosis).

VI.  Daftar Pustaka

Campbell, N.A, J.B Reece, L.G.Mitchell. 2003. Biologi Edisi Kelima jilid II. Jakarta:Erlangga.

Hanafiah, Kemas Ali. 2007. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Jakarta: Rajawali Press.

Miftahudin, et.al. 2008. Fisiologi Tumbuhan Dasar. Bogor: Departemen Biologi FMIPA IPB.

1. Jawaban Pertanyaan

1.  Pada tanaman yang memperoleh sumber N dari larutan Ca(NO₃)₂ 0,01 M mendapatkan suplai nitrat yang cukup banyak bagi pertumbuhan tanaman tersebut, sedangkan pada tanaman yang memperoleh sumber nitrat dari larutan (NH₄)₂ SO₄ 0,01 M nitrat yang diperoleh sedikit, karena harus segera diubah ke dalam bentuk lain. Tanaman yang diberi larutan hoagland tidak memperoleh nitrat sehingga mengalami defisiensi. Gejala tanaman yang kekurangan N adalah tanaman kerdil, pertumbuhan akar terbatas, dan tanaman mengalami klorosis yaitu daun-daunnya menjadi berwarna kuning serta gugur.

2. Reduksi nitrat menjadi nitrit terjadi di dalam sitosol. Sel tumbuhan lalu mentranspor nitrit dari sitosol ke kloroplas dan plastida akar, agar direduksi menjadi amonium. Nitrat direduksi di akar namun bila suplai nitrat meningkat, nitrat ditranslokasikan ke pucuk untuk segera diasimilasikan.

3.      NO₃^– + NAD(P)H           NAD(P) + NO₂^– + H₂O                                   ……………..(1)

NO₂^– + 6é + 8H⁺ NH₄⁺ + 2H₂O                                                   ……………..(2)

L.Glutamant + NH₃ + ATP     Mg²⁺ 1 Glutamine + ADP + Pi

reduced feredoxin   oxidized ferredoxin

L.Glutamate + 2.oxoglutarate              2 L.Glutamate

NH₃ + CO₂ + ATP                   NH₂COO(P) + ADP

Asam amino arginine

Reduksi nitrat menjadi bentuk amino adalah suatu proses enzimatik dari nitrogen yang dikandung oleh tumbuhan. Nitrogen tersebut berbentuk protein dalam grup amino yang tereduksi.

4. Sumber energi bagi reduksi nitrat adalah NADH dan NADPH, sebagai hasil dari proses respirasi. Cahaya matahari meningkatkan karbohidrat dari NADH yang dibutuhkan dalam reduksi nitrat. Reduksi ini juga dibantu oleh katalisator berupa enzim nitrat reduktase dan beberapa enzim flavoprotein. Aktivitas nitrat reduktase berkurang bila terjadi defisiensi Mo.

5. Nitrogen amonium. Karena nitrogen amonium menghambat produksi ATP dan menghambat dinitrogenase (Nitrogen amonium harus cepat digunakan dalam sintesis protein).

PENGARUH pH TERHADAP AKTIVITAS ENZIM KATALASE

1. Tujuan

Melihat efek pH terhadap aktivitas enzim katalase.

1. Pendahuluan

Enzim adalah protein yang berperan sebagai katalis dalam metabolisme makhluk hidup. Enzim berperan untuk mempercepat reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, tetapi enzim itu sendiri tidak ikut bereaksi. Oleh sebab itu enzim disebut sebagai salah satu katalisator alami. Enzim terdiri dari apoenzim dan gugus prostetik. Apoenzim adalah bagian enzim yang tersusun atas protein. Gugus prostetik adalah bagian enzim yang tidak tersusun atas protein. Gugus prostetik dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu koenzim (tersusun dari bahan organik) dan kofaktor (tersusun dari bahan anorganik).

Enzim tak hanya ditemukan dalam sel-sel manusia dan hewan, namun sel-sel tumbuhan juga memiliki enzim sebagai salah satu komponen metabolismenya. Enzim katalase merupakan salah satu enzim yang terdapat pada tumbuhan. Enzim diproduksi oleh peroksisom dan aktif dalam melakukan reaksi oksidatif bahan-bahan yang dianggap toksik oleh tanaman, seperti hidrogen peroksida (H₂O₂). Enzim katalase termasuk ke dalam golongan desmolase, yaitu enzim yang dapat memecahkan ikatan C-C atau C-N pada substrat yang diikatnya (http://id.wikipedia.org).

Cara kerja enzim dapat dijelaskan dalam dua teori, yaitu: Teori kunci dan gembok (enzim bekerja sangat spesifik. Enzim dan substrat memiliki bentuk geometri komplemen yang sama persis sehingga bisa saling melekat) dan teori ketepatan induksi (enzim tidak merupakan struktur yang spesifik melainkan struktur yang fleksibel. Bentuk sisi aktif enzim hanya menyerupai substrat. Ketika substrat melekat pada sisi aktif enzim, sisi aktif enzim berubah bentuk untuk menyerupai substrat). Namun dalam implementasinya, teori pertama yang dianggap paling sesuai dalam menjelaskan cara kerja enzim (http://fionaangelina.com).

III. Hasil Pengamatan

Volume Oksigen yang Dihasilkan dalam Reaksi

pH	Volume O2 yang dikeluarkan (ml)
3,6	0,1
4,2	0,3
4,8	0,4
5,4	0,2
6,0	0,4
6,6	1,4
7,2	1,6
7,8	4,4
8,4	1,0
9,0	1,4

IV. Pembahasan

Enzim katalase adalah salah satu jenis enzim yang umum ditemui di dalam sel-sel makhluk hidup, salah satunya adalah sel tumbuhan. Enzim katalase adalah enzim perombak hidrogen peroksida yang bersifat racun dan merupakan sisa/hasil sampingan dari metabolism. Apabila H₂O₂ tidak diuraikan oleh enzim ini, maka akan menyebabkan kematian pada sel-sel tumbuhan. Oleh sebab itu, enzim ini bekerja dengan merombak H₂O₂ menjadi substansi yang tidak berbahaya,yaitu berupa air dan oksigen. Selain bekerja secara spesifik pada substrat tertentu, enzim juga bersifat termolabil (rentan terhadap perubahan suhu) serta merupakan suatu senyawa golongan protein. Pengaruh temperatur terlihat sangat jelas, karena dapat merusak enzim dan membuatnya terdenaturasi seperti protein kebanyakan (http://littlefairy8.wordpress.com).

Praktikum ini membahas mengenai pengaruh pH terhadap aktivitas enzim katalase. Aktivitas tersebut dapat diukur berdasarkan volume oksigen yang dihasilkan dari pencampuran suspensi tanaman kacang hijau yang ditambahkan dengan H₂O₂. Oksigen yang dihasilkan ini kemudian ditampung didalam sebuah gelas ukur berisi air sehingga dapat ditentukan volumenya. Melalui tabel hasil pengamatan, terlihat bahwa volume oksigen tertinggi adalah pada Ph 7,8 yakni sebesar 4,4 ml. Hasil tersebut menunjukkan bahwa enzim katalase mampu bekerja secara optimum pada pH yang cenderung basa (basa lemah). Menurut literatur, enzim katalase akan bekerja maksimum pada pH netral, yakni pH 7. Maka pada pH yang asam maupun basa, kapasitas enzim katalase untuk menguraikan H₂O₂ akan berkurang secara signifikan. Bahkan pada pH tertentu enzim akan berhenti bekerja samasekali. Oleh sebab itu, hasil percobaan kali ini dikatakan kurang sesuai dengan literatur yang ada. Ketidak sesuaian hasil yang praktikan dapatkan dapat dipacu oleh beberapa hal, antara lain: suspensi kacang hijau yang tidak hancur sempurna (enzim katalase belum seluruhnya terekstrak dari sel karena penghancuran sel yang tidak optimum), pengocokan tabung reaksi besar yang kurang kuat, kebocoran sumbat karet tabung reaksi besar dan selang plastik, serta udara yang terperangkap di bagian atas gelas ukur sewaktu dibalikkan. Enzim katalase pada tumbuhan terdapat paling banyak di bagian batang dan daun, khususnya pada sel-sel yang telah dewasa dan memiliki peroksisom sebagai penghasil utama enzim tersebut (http://assyifa-faizirah.blogspot.com).

Selain pH, faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi kerja enzim adalah : suhu, konsentrasi substrat, konsentrasi enzim, adanya aktivator serta inhibitor. Semakin tinggi konsentrasi substarat dan konsentrasi enzim, maka kinerja enzim akan meningkat. Namun pada kondisi tertentu (maksimum) kinerja ini tidak dapat dipercepat kembali. Aktivator merupakan zat yang memicu kerja enzim, sedangakan inhibitor justru akan menghambat kerja enzim (http://alvina.blog.uns.ac.id).

1. Kesimpulan

Enzim katalase merupakan salah satu enzim golongan desmolase yang mampu merombak hydrogen peroksida menjadi air dan oksegen yang tidak bersifat toksik bagi tanaman. Enzim tersebut bekerja optimum pada pH 7 atau netral. Selain pH, kinerja enzim akan dipengaruhi oleh suhu, inhibitor, aKtivator, konsentrasi substrat, serta konsentrasi enzim itu sendiri.

VI. Daftar Pustaka

[Anonim]. 2008. Enzim [terhubung berkala]. http://fionaangelina.com/2008/09/14/enzim/ (31 Mei 2010)

[Anonim]. 2010. Percobaan Tentang Enzim [terhubung berkala]. http://littlefairy8.wordpress.com/2010/05/01/percobaan-tentang-enzim/ (31 Mei 2010)

[Anonim]. 2008. Enzim Katalase [terhubung berkala]. http://alvina.blog.uns.ac.id/2008/12/13/enzim-catalase/ (31 Mei 2010)

[Anononim]. 2009. Enzim katalase [terhubung berkala]. http://assyifa-faizirah.blogspot.com/2009/08/enzim-katalase.html (31 Mei 2010)

[Anonim]. 2010. Peroksisom [terhubung berkala]. http://id.wikipedia.org/wiki/Peroksisom (31 Mei 2010)

PENGARUH INTENSITAS CAHAYA DAN SUHU TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS

1. Tujuan

Melihat pengaruh suhu dan intensitas cahaya terhadap laju fotosintesis dengan mengukur banyaknya O₂ yang dikeluarkan.

1. Pendahuluan

Fotosintesis adalah suatu proses yang hanya terjadi pada tumbuhan yang berklorofil dan bakteri fotosintetik, dimana energi matahari (dalam bentuk foton) ditangkap dan diubah menjadi energi kimia (ATP dan NADPH). Energi kimia tersebut akan digunakan sebagai bahan baku pembentukan karbohidrat, yang disusun melalui fiksasi karbondioksida dan air (Devlin, 1975). Fotosintesis dapat diartikan juga sebagai 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. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof (http://en.wikipedia.org).

Proses fotosintesis dipengaruhi beberapa faktor, yaitu: faktor yang dapat mempengaruhi secara langsung maupun faktor yang tidak mempengaruhi secara langsung. Faktor yang memengaruhi langsung adalah kondisi lingkungan, seperti: intensitas cahaya, suhu, konsentrasi karbon dioksida, kadar air, dan kadar fotosintat. Faktor yang memengaruhi secara tidak langsung, yakni: terganggunya beberapa fungsi organ yang penting bagi proses fotosintesis dan tahap pertumbuhan tanaman. Proses fotosintesis sebenarnya peka terhadap beberapa kondisi lingkungan yang memengaruhi secara langsung (direct), sehingga factor-faktor itu dikenal juga sebagai faktor pembatas dalam laju fotosintesis (http://www.tutorvista.com).

III. Hasil Pengamatan

Tabel 1. Jumlah Gas yang Dihasilkan pada Intensitas Cahaya yang Diberikan

Jarak Cahaya (cm)	Intensitas Cahaya Relatif	Jumlah Gas (mm/waktu)
		20°C	30°C
15	100	20	27,75
25	36	27,5	10,5
60	6,25	10	12,25
120	1,5625	2,5	5,5

IV. Pembahasan

Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Selain bahan anorganik tersebut, cahaya matahari juga sangat berperan penting dalam proses fotosintesis, oleh sebab itu tumbuhan disebut juga sebagai organism fotoautotrof. Proses fotosintesis mengikuti persamaan reaksi sebagai berikut :

6H₂O + 6CO₂ + cahaya → C₆H₁₂O₆ (glukosa) + 6O₂

Praktikum ini membahas mengenai pengaruh intensitas cahaya dan suhu terhadap laju fotosintesis dari tumbuhan air, Hydrilla sp. yang diamati dengan menggunakan mikroburet audus. Berdasarkan hasil pengamatan, terjadi perbedaan volume oksigen yang dihasilkan oleh Hydrilla sp. pada jarak sumber cahaya yang berbeda. Semakin dekat dengan sumber cahaya, akan semakin banyak jumlah oksigen yang dihasilkan. Hal tersebut dapat diamati dari semakin banyaknya gelembung-gelembung udara yang terbentuk pada pipa kapiler mikroburet audus. Gelembung-gelembung ini awalnya berukuran kecil, kemudian membesar ketika bergabung dengan gelembung lainnya. Jarak sumber cahaya yang lebih dekat dengan tanaman, mengindikasikan jumlah cahaya/intensitas cahaya yang diterima oleh tanaman akan semakin besar. Diasumsikan pada jarak sebesar 15 cm, intensitas cahayanya adalah 100. Nilai ini akan semakin menurun seiring dengan jarak sumber cahaya yang menjauh.

Tak hanya pengaruh intensitas cahaya, namun suhu air sebagai habitat hydrilla sp. Juga memiliki pengaruh yang cukup signifikan. Terlihat perbedaan yang cukup besar antara perlakuan 20°C dan 30°C, yakni pada suhu yang lebih tinggi laju fotosintesis menjadi meningkat dengan volume gelembung udara (O2) yang semakin membesar. Hasil demikian diperoleh karena enzim yang mengatur proses fotosintesis pada tumbuhan bekerja optimum pada suhu 30°C. Enzim-enzim ini mengkatalis reaksi fotosintesis agar berlangsung secara efisien dan efektif (www.tutorvista.com).

Selain factor intensitas cahaya dan suhu, terdapat beberapa factor lain yang mendorong laju fotosintesis, yaitu : konsentrasi CO2, konsentrasi klorofil, air, aplikasi, dan titik kompensasi. Kenaikan konsentrasi CO2 sebesar 0,1% dan konsentrasi klorofil akan berpengaruh secara signifikan hingga mencapai 2 kali lipat laju fotosintesis semula. Air merupakan salah satu factor pembatas dalam laju fotosintesis, karena membukanya stomata daun untuk memperoleh CO2 akan berdampak bagi transpirasi air oleh tumbuhan. Apabila kondisi transpirasi ini berlebihan, maka akan sangat merugikan tumbuhan. Titik kompensasi yang terlalu kecil juga dapat menghambat fotosintesis untuk mencapai kondisi optimum. Jumlah CO2 yang dilepaskan selama proses respirasi terlalu besar, dan tidak seimbang denagn jumlah CO2 yang diserap untuk fotosintesis. Hal tersebut akan merugikan tumbuhan, karena cadangan makanan terbatas, namun respirasi dalam jumlah besar terus berlangsung (www.neiljohan.com).

Laju fotosintesis yang telah mencapai kapasitas maksimum, akan dibatasai oleh faktor pembatas. Faktor ini akan mencegah laju fotosintesis dari naik di atas tingkat tertentu, bahkan jika kondisi lainnya yang diperlukan untuk fotosintesis ditingkatkan. Setelah kondisi maksimum ini tercapai, laju fotosintesis akan kembali menurun akibat dari factor pembatas ini. Penurunan ini dapat terlihat dari belokan maupun patahan pada grafik. Terlihat dari grafik bahwa factor pembatas pada suhu 20°C ketika intensitas cahaya bernilai 36, dan menurun pada intensitas cahaya 100. Namun demikian, hasil percobaan ini dapat saja terpapar beberapa kesalahan sehingga hasil yang diperoleh kurang tepat. Seperti kesalahan praktikan ketika mengukur panjang gelembung, maupun ketidaktepatan sewaktu memasang alat yang memungkinkan O₂ yang dihasilkan tidak seluruhnya masuk ke dalam mikroburet audus (www.123helpme.com).

1. Kesimpulan

Fotosintesis adalah suatu mekanisme pembentukan zat makanan yang dilakukan oleh organisme fotoautotrof dengan menggunakan CO2, air, dan cahaya matahari. Laju fotosintesis dipengaruhi oleh intensitas cahaya dan suhu, yaitu semakin tinggi intensitas cahaya dan suhu yang berlangsung selama proses tersebut, maka fotosintesis akan berlangsung semakin cepat. Besarnya laju fotosintesis dapat diamati dari jumlah O2 ynag dihasilkan. Selain kedua faktor di atas, fotosintesis juga dipengaruhi oleh : konsentrasi karbon dioksida, konsentrasi klorofil, air, dan titik kompensasi. Laju fotosintesis juga dikontrol oleh suatu faktor pembatas ketika telah mencapai kondisi maksimum.

VI. Daftar Pustaka

[Anonim]. 2010. Photosyntesis [terhubung berkala]. http:// en.wikipedia.org/wiki/Photosynthesis.html (23 Mei 2010)

[Anonim]. 2010. Effect of Temperature on The Rate of Photosynthesis of Elodea [terhubung berkala]. www.123helpme.com/view.asp?id=121718 (23 Mei 2010)

[Anonim]. 2010. Factors Affecting Photosyntesis [terhubung berkala]. www.tutorvista.com/content/biology/…/factors-affecting-photosynthesis.php (23 Mei 20101)

[Anonim]. 2010. Rate of Photosyntesis [terhubung berkala]. www.neiljohan.com/projects/biology/rate-of-photosynthesis.htm (23 Mei 2010)

1. Jawaban Pertanyaan
2. Semakin jauh jarak sumber cahaya, akan semakin sedikit juga O2 yang dihasilkan dikarenakan oleh intensitas cahaya yang akan semakin berkurang (intensitas cahaya berbanding terbalik denagn kuadrat jarak sumber cahaya). Banyaknya jumlah gas yang terbentuk menunjukkan besar laju fotosintesis dan intensitas cahaya berpengaruh pada fotosintesis, bahkan dapat diduga sebagai factor pembatas.
3. Reaksi yang dimaksud adalah reaksi gelap dan terang.

–          Reaksi terang, berlangsung ketika cahaya tersedia. Dalam reaksi ini berlaku semkain jauh jarak dan semakin kecil intensitas cahaya yang diterima tumbuhan akan membuat O2 yang dihasilkan semakin sedikit. Begitu pula hal sebaliknya.

–          Reaksi gelap, yaitu reaksi pada saat kekurangan cahaya dan dibantu oleh enzim. Enzim erat hubungannya dengan suhu. Pada suhu optimum kerja enzim (30°C) O2 yang dihasilkan akan lebih banyak daripada suhu 20°C.

PENETAPAN KUOSIEN RESPIRASI JARINGAN TUMBUHAN

1. Tujuan

Menetapkan laju respirasi dan kuosien respirasi kecambah kacang hijau.

1. Pendahuluan

Respirasi berasal dari bahasa latin. Yaitu respirare yang artinya bernafas. Respirasi merupakan reaksi katabolisme oleh O₂, yang memecahkan molekul-molekul gula dan molekul lainnya menjadi molekul anorganik berupa CO₂, H₂O dan energi. Respirasi adalah suatu reaksi redoks, dimana substrat dioksidasi menjadi CO₂ sedangkan O₂ akan diserap oleh jaringan tumbuhan sebagai agen pengoksidasi (oksidator) yang mengalami reduksi menjadi H₂O. Substrat respirasi meliputi senyawa karbohidrat, glukosa, fruktosa, sukrosa, pati, lipid, asam-asam organik, dan protein. Proses respirasi yang dominan terjadi pada bagian tumbuhan yang sedang aktif tumbuh dan melakukan metabolisme, yaitu: tunas, biji yang berkecambah, ujung tunas, ujung akar, serta kuncup bunga.  Hubungan respirasi dengan lintasan metabolisme lain di dalam tumbuhan dapat dilihat melalui glikolisis, lintasan pentosa fosfat, serta siklus asam sitrat.

Kuosien respirasi adalah angka perbandingan antara volume CO2 yang dibebaskan dengan volume O2 yang diabsorbsi secara simultan oleh jaringan dalam periode waktu, suhu dan tekanan tertentu. Kuosien respirasi memberi petunjuk tentang jenis substrat yang dioksidasikan dan jenis metabolisme yang sedang berlangsung. Kuosien respirasi yang bernilai 1 berada pada titik kompensasi, merupakan suatu titik yang menunjukkan kecepatan fotosintesis yang dilakukan tumbuhan sama dengan kecepatan respirasinya (http://fistum07.wordpress.com).

III. Hasil Pengamatan

Dik :    Da  = 6 mm

Db  = 9 mm

Vt   = 250 ml

Pa                                                             Pb

0,46 mm                                                                  0,69 mm

Va                                                               Vb

3,14 . 0,5² mm . 6 mm                                             3,14 . 0,5² mm . 9 mm

4,71 mm³ 7,065 mm³

4,71 . 10 ^–3 ml                                             7,07 . 10 ^–3 ml

V1                                                  V2

ml                                                              249,76 ml

Va’               Vt – V1                                                Vt – V2

250 – 249,84                                              250 – 249,76

0,16 ml                                                                     0,24 ml

Volume O₂ = Vb’= 0,24 ml

Volume CO₂ = Vb’ – Va’

= 0,24 – 0,16 = 0,08 ml

Maka Kuosien respirasinya =

=

= 0,33

Laju Respirasi  =

=

= 2,2.10^-5 ml/mg/45 menit

Ket :    lama pengamatan 45 menit

Da = Jarak permukaan cairan pipa di atas permukaan cairan dalam gelas piala sebelum NaOH

ditumpahkan

Db =  Jarak permukaan cairan pipa di atas permukaan cairan dalam gelas piala sesudah NaOH

Ditumpahkan

Va = Volume dalam pipa, sebelum NaOH ditumpahkan

Vb = Volume dalam pipa, sesudah NaOH ditumpahkan

Pa = Tekanan gas dalam pipa, sebelum NaOH ditumpahkan

Pb = Tekanan gas dalam pipa, sesudah NaOH ditumpahkan

1. Pembahasan

Kuosien Respirasi merupakan satuan unit yang digunakan dalam perhitungan rata-rata metabolisme dasar, yang diperoleh dari besarnya CO₂ yang dihasilkan dan O₂ yang digunakan (diambil) dalam respirasi. Koefisien respirasi organisme dalam kondisi setimbang biasanya berkisar antara 1 (menunjukkan bahwa substrat yang teroksidasi adalah karbohidrat murni), hingga 0,7 untuk oksidasi lemak. Nilai KR>1 menunjukkan sel yang kekurangan O₂, terjadi respirasi aerob yang dibantu oleh respirasi anaerob untuk menambah energi. Sedangkan nilai KR<1 mengindikasikan bahwa sebagian/seluruh CO₂ yang dihasilkan dalam respirasi digunakan langsung oleh organisme tersebut seperti untuk fotosintesis (http://en.wikipedia.org). Pada praktikum ini, nilai KR untuk kecambah Phaseolus radiatus adalah sebesar 0,33. Nilai KR yang lebih kecil dari 1 dikarenakan produksi CO₂ yang lebih sedikit daripada pengambilan O₂ untuk respirasi dari udara bebas. Oksigen sangat penting dalam perkembangan kecambah, karena kecambah melakukan respirasi aerob untuk memecahkan cadangan makanan dalam endosperma yang kaya akan lemak. Cadangan makanan yang digunakan dalam respirasi ini, berfungsi sebagai substrat yang dapat menghasilkan energi dalam menyokong proses pembelahan sel dan metabolisme sel lainnya (tahap awal pertumbuhan).

Ketika tanaman bertambah besar, nilai Kuosien Respirasinya akan berubah dan cenderung untuk meningkat. Tumbuhan dewasa yang telah mampu melakukan fotosintesis secara mandiri dengan kondisi aerob yang cukup, biasanya akan menggunakan karbohidrat (sukrosa) sebagai substrat respirasi yang langsung didapatkan dari proses fotosintesis. Apabila hal ini terjadi maka nilai KR=1 yang menunjukkan bahwa CO₂ dan O₂ berada dalam kesetimbangan antara pengambilan dan penggunaanya. Keadaan aerob ini tidak selalu terjadi, terkadang tanaman mengalami kondisi anaerob dengan ketersediaan O₂ yang terbatas. Hal tersebut mengakibatkan nilai KR menjadi meningkat diatas 1. Asam malat merupakan substrat yang biasanya direspirasikan dalam keadaan ini (http://fistum07.wordpress.com).

Nilai Kuosien Respirasi kerap kali berubah-ubah, tergantung oleh beberapa faktor maupun kondisi seperti : Suhu ( mempengaruhi pengambilan O₂ dan pembebasan CO₂, dan umumnya juga mempengaruhi laju respirasi sehingga reaksi respirasi akan meningkat untuk kenaikan suhu sebesar 10°C), Umur tumbuhan (perbedaan umur tumbuhan ketika mengalami perkembangan dari biji, kecambah, hingga menjadi tumbuhan dewasa memiliki tingkat metabolism yang berbeda-beda. Tumbuhan muda akan memiliki nilai KR yang relatif lebih kecil daripada tumbuhan dewasa), Jenis substrat ( bila karbohidrat yang dipergunakan oleh tanaman sebagai substrat, maka KR=1. Pada jenis asam organik lainnya seperti : Triolein, Tripalmitin serta Asam Oleat rasio, akan menyebabkan rasio antara CO₂ dan O₂ menurun. Asam-asam lain yaitu Asam Oksalat, Asam Malat, dan Asam Tartat mampu meningkatkan nilai KR>1), Ketersediaan oksigen ( keterbatasan jumlah oksigen akan memicu reaksi anaerob yang membuat nilai KR akan menjadi lebih besar ) (http://www.practicalbiology.org).

1. Kesimpulan

Respirasi adalah proses terbentuknya energi bebas (ATP dan NADPH) yang diperlukan dalam proses sintesis sel dan senyawa-senyawa intermediate. Kuosien respirasi diperoleh dari rasio antara volume CO₂ yang dibebaskan dengan volume O₂ yang diabsorbsi oleh jaringan tumbuhan. Pada praktikum ini diperoleh nilai KR sebesar 0,33/45 menit yang menunjukkan bahwa substrat respirasinya berupa Asam Palmiat (asam lemak) yang biasanya digunakan selama perkecambahan tanaman.

1. Daftar Pustaka

[Anonim]. 2010. Respiratory Quotient [Terhubung berkala]. http://en.wikipedia.org/wiki/Respiratory_quotient?wasRedirected=true (24 April 2010)

[Anonim]. 2007. Respirasi Tumbuhan [Terhubung Berkala]. http://fistum07.wordpress.com/respirasi tumbuhan/ (24 April 2010)

[Anonim]. 2010. Measuring Respiratory Quotient [Terhubung Berkala]. http://www.practicalbiology.org/areas/advanced/energy/gas-balance-in-respiration-and-photosynthesis/measuring-respiratory-quotient,188,EXP.html (24 April 2010)

1. Jawaban Pertanyaan

1. Berdasarkan nilai Kuosien Respirasi (KR) yang diperoleh dari percobaan ini, yaitu KR=0,33 yang berarti KR<1, menunjukkan bahwa substrat respirasi Kacang Hijau tersebut adalah asam Palmitat (asam lemak). Asam Palmitat merupakan salah satu jenis asam lemak yang dapat diubah menjadi sukrosa pada endosperm selama stadium awal perkembangan biji yang kaya akan lemak. Nilai KR yang rendah disebabkan oleh tumbuhan yang menyerap O₂ dalam jumlah yang besar sedangkan CO₂ yang dihasilkan menurun, O₂ lebih banyak dibutuhkan dalam pembakaran lemak daripada gukosa.

2. Kuosien respirasi adalah perbandingan molekul CO₂ yang dilepaskan dengan molekul O₂ yang diserap, sehingga dapat diketahui seberapa besar/tinggi tingkat respirasi dalam jaringan tumbuhan. Tingkat respirasi yang tinggi menunjukkan tingginya aktivitas metabolisme yang terjadi. Kuosien respirasi menunjukkan rata-rata/keseluruhan gas untuk pembakaran dan menunjukkan jenis substrat yang digunakan sebagai bahan respirasi. Kuosien respirasi sangat berperan penting dalam penyimpanan buah, dan sangat terkait denagn kualitas benih, buah dan biji.

3. Jika substratnya C₄H₆O₂,

2 C₄H₆O₂ + 9O₂ —› 8CO₂ + 6H₂O
KR = 8 mol CO₂ / 9 mol O₂

= 0,88 mol

Maka KR < 1

1. Jika substratnya C₁₈H₃₄O₂ ‾

2 C₁₈H₃₄O₂ ‾  +  51O₂ —›  36CO₂ + 34H₂O

KR = 36 mol CO₂ / 51 mol O₂

= 0,71 mol

Maka KR < 1