Berserah diri seolah-olah tidak melakukan apa-apa. Tapi seringkali kita menerima pencerahan saat kita tidak berpikir.
Saat dihadapkan pada masalah biasanya kita berusaha sekuat tenaga mencari solusi untuk memecahkan masalah tersebut. Apa yang terjadi? Seringnya kita justru tidak bisa melupakan masalah dan tenggelam pada ketidakberdayaan. Ada teman yang bilang: "Kemana pun saya pergi, masalah selalu mengikuti saya"
Albert Einstein pernah mengatakan, "Kita tidak bisa memecahkan masalah menggunakan pola pikir lama yang menciptakan masalah itu" Artinya kita ingin berhenti berpikir dan diam sesaat untuk "melupakan" masalah. Lantas kita mengizinkan diri kita untuk melihat permasalahan ini dari paradigma yang baru.
Dalam ajaran agama kita mengenal berserah diri atau ikhlas. Saat dihadapkan pada tantangan hidup rasanya banyak dari kita yang kesulitan menerapkan ikhlas ini. Ada yang bilang, "Ya sudah...ikhlaskan saja" Tapi apa benar Anda betul-betul ikhlas? Apa justru memendam kekesalan yang dikemudian hari bisa meledak?
Menurut sains fisika kuantum, isi alam semesta ini 99,9999% kosong. Hanya 0,0001% benda, termasuk manusia, bumi, planet, galaksi, dll. Para ilmuwan menemukan bahwa ruang kosong ini sebetulnya tidaklah kosong, namun mengandung potensi yang tak terhingga. Potensi ini yang kemudian menjadi manifestasi dalam bentuk materi dan keadaan, termasuk manusia dan kehidupannya.
Saat Anda cemas karena dihadapkan pada sebuah masalah. Berserah diri merupakan tindakan bijaksana untuk melepaskan kemelakatan dan mengakses potensi 99,9999% yang ada di alam semesta ini. Caranya dengan diam sejenak dan menghilangkan semua pikiran Anda tentang masalah itu. Ajukan pertanyaan pada diri Anda, "Apa rasanya seandainya saya tidak punya masalah?" Jangan dipikirkan jawabannya. Rasakan dan alihkan perhatian Anda ke pusat hati.
Di pusat hati ini Anda rasakan bagaimana hidup Anda tanpa masalah. Lantas barangkali hati Anda berbicara. Atau Anda merasakan sesuatu. Serahkan apapun yang muncul pada Yang Maha Kuasa yang bekerja melalui potensi kuantum. Seringkali Anda menemukan jawaban atas permasalahan yang Anda hadapi. Moment of englightenment, kata orang.
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.
Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.
Konsep dasar dalam termodinamika
Pengabstrakan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter !
[sunting] Sistem termodinamika
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:
* sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
* sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
o pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
o pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
* sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.
[sunting] Keadaan termodinamika
Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.
Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.
Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.
[sunting] Hukum-hukum Dasar Termodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:
* Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.
* Hukum Pertama Termodinamika
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.
* Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.
* Hukum ketiga Termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.
Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.
Konsep dasar dalam termodinamika
Pengabstrakan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter !
[sunting] Sistem termodinamika
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:
* sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
* sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
o pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
o pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
* sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.
[sunting] Keadaan termodinamika
Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.
Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.
Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.
[sunting] Hukum-hukum Dasar Termodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:
* Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.
* Hukum Pertama Termodinamika
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.
* Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.
* Hukum ketiga Termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.
DESAIN DAN NOTASI DIALOG
Dialog dapat dinotasikan dalam bentuk diagram maupun dalam bentuk tekstual. Dialog terkait dengan semantik atau apa yang dikerjakan oleh sistem dan presentasi atau bagaimana sitem ditampilkan.
Pengertian dialog adalah sebagai berikut :
1. Umum
Dialog adalah proses komunikasi antara dua atau lebih agen. Dalam dialog, makna harus dipertimbangkan agar memenuhi kaidah semantis dan pragmatis
2. IMK
Dialog adalah pertukaran instruksi dan informasi yang mengambil tempat antara user dan sistem komputer
Notasi dialog pada IMK terdiri dari :
1. Diagramatik
Dengan menggunakan teknik State Transtition Network (jaringan transisi kondisi dan status), flowchart (diagram alir) dan diagram JSD (Jackson Structured Design)
2. Tekstual
Dengan menggunakan teknik Formal Grammar (tata bahasa formal), Production Rules (aturan produksi) dan CSP
Pada dasarnya gaya interaksi dan dialog menggunakan menggunakan sistem tanya jawab. Sistem memerlukan input dari user dan sistem akan menjawabapa kebutuhan dari user. Agar user mengerti cara berkomunikasi maka user perlu memahami bahasa komputer.
Bahasa komputer mempunyai tingkatan sebagai berikut :
1. Leksikal
Merupakan tingkat yang paling rendah, misalnya bentuk ikon pada layar atau tombol ditekan. Pada bahasa manusia ekuivalen dengan bunyi atau ejaan suatu kata
2. Sintaktik
Urutan dan struktur input output. Pada bahasa manusia ekuivalen dengan tatabahasa dari suatu kalimat
3. Semantik
Makna dari percakapan yang berhubungan dengan pengaruhnya pada struktur data internal komputer. Kondisi internal berasal dari dialog user dan sistem.
STRUKTUR DIALOG MANUSIA
Dialog antara manusia dan komputer bersifat terstruktur sedangkan dialog manusia dengan manusia tidak terstruktur tetapi formal, misal :
Dosen : Apakah matakuliah kalkulus itu sulit ?
Mahasiswa : Ya, pak !
Dosen : Apakah matakuliah Interaksi Manusia dan Komputer itu sulit ?
Mahasiswa : Ya, pak !
Dosen : Apa pelajaran yang tidak sulit bagi kalian ? (mulai kesal)
Mahasiswa : Semuanya sulit, pak !
Dosen : Semuanya keluarkan kertas, kita ulangan… (dengan nada kesal)
Pelajaran dari dialog di atas :
1. Kuliah adalah suatu pelayanan
2. Skrip dibagi menjadi tiga bagian
3. Pembahasan tentang kesulitan
4. Beberapa kontribusi tetap – Ya, pak !
5. Variabel lain – siapa yang selalu mengatakan Iya
6. Instruksi – Keluarkan kertas
Jika ada yang mengatakan Tidak, pak maka akan timbul dialog alternatif seperti :
Dosen : Apakah matakuliah kalkulus itu sulit ?
Mahasiswa : Ya, pak !
Dosen : Apakah matakuliah Interaksi Manusia dan Komputer itu sulit ?
Mahasiswa : Tidak, pak !
Dosen : Apakah cuma kalkulus yang sulit ?
Mahasiswa : Ya, pak !
Dosen : Baik. Sekarang kita lanjutkan pelajaran
Struktur dialog manusia kadang dipengaruhi oleh emosi, situasi serta berbagai faktor lain. Oleh karena itu struktur dialog manusia mengandung ketidak konsistenan. Dialog dengan komputer biasanya terstruktur dan terbatas.
Beberapa karakteristik yang ditemukan pada sebuah dialog manusia dengan komputer diantaranya adalah :
1. Partisipan harus menyebutkan dialognya dalam urutan tertentu
2. Beberapa dialog diantaranya telah ditetapkan sebelumnya
3. Beberapa bagian tertentu dari dialog dilakukan secara bersamaan (concurrently)
4. Dialog berikutnya pada umumnya tergantung tergantung pada respon dari partisipan
5. Dialog dengan komputer mungkin saja tidak mengakomodasi semua kejadian yang mungkin
6. Deskripsi dialog biasanya tidak langsung menuju pada arti kata-katanya (semantik) tetapi pada level sintaksis
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan dialog, yaitu :
1. Rangkaian dialog menggambarkan struktur tugas
2. Beberapa rangkaian dialog tambahan digunakan untuk user support misal help system atau tutorial sub-system
3. Rangkaian dialog diurutkan sesuai struktur tugas
Prinsip yang digunakan dalam desain dialog adalah membagi sistem menjadi beberapa bagian yang disebut dengan modul, misalnya pembagian modul dalam sebuah sistem pemesanan buku di perpustakaan seperti gambar berikut :
Ada empat alasan utama penggunaan deskripsi pemisahan dialog, yaitu :
1. Mudah dianalisis
2. Pemisahan elemen interface dari semantik
3. Dapat dilakukan sebelum program ditulis dan memberi dampak pada desain program
4. Kadang menggunakan prototipe tool
Kondisi merupakan sesuatu pada saat sekarang yang berhubungan dengan masa lalu dan mempengaruhi masa yang akan datang.
Ada dua masalah pada kondisi, yaitu :
1. Terlalu sedikit kondisi
Ada beberapa elemen yang hilang dari spesifikasi sehingga perlu diwaspadai, misal dialog pada tingkat spekulasi
2. Terlalu banyak state (keadaan)
Bila state terlalu kompleks mungkin akan terjadi redudansi dan ekstensibilitas
NOTASI DIAGRAMATIK
Merupakan bentuk yang sering digunakan dalam notasi dialog. Kelebihannya adalah memungkinkan desainer untuk melihat secara sekilas struktur dialog. Kelemahannya adalah sulit untuk menjelaskan struktur dialog yang lebih luas dan kompleks.
Metode yang digunakan dalam notasi ini adalah :
1. State Transition Network (STN)
2. Petri Net
3. Heral’s State Chart
4. Flowchart
5. Jackson Structured Design (JSD) Diagram
STATE TRANSITION NETWORK (STN)
STN atau kondisi transisi jaringan digunakan sejak tahun 1940-an. Metode ini menggunakan circle atau state yang dihubungkan satu dengan yang lain dengan anak panah yang menandakan suatu aksi atau kejadian.
Aturan dalan STN adalah :
1. Dimulai dari START state
2. State tengan berhubungan dengan arah panah
3. State kadang berputar (iterasi)
4. State mungkin meliputi pilihan user
5. Diakhiri dengan FINISH state
Contoh :
Dari gambar di atas dapat disimpulkan bahwa STN dapat merepresentasikan beberapa hal yang terkait dengan dialog, yaitu :
1. Urutan (sequence) dari aksi yang dilakukan user dan respon yang diberikan oleh sistem
2. Pilihan bagi user (choice)
Dari kondisi menu, user dapat memilih circle sehingga sistem berpindah ke circle-1 dan pilihan circle pada menu di-highlight. Alternatif lain, user dapat memilih line sehingga sistem berpindah ke kondisi line-1
3. Iterasi (iteration)
Pada kondisi line-2, transisi dapat kembali ke line-2 jika user menambahkan titik baru pada polyline dan akan berpindah ke kondisi finish hingga user melakukan double-click
Setiap lingkaran menandakan kondisi dari sistem, misalnya menu adalah kondisi sistem yang menunggu user untuk memilih circle atau line. Circle-2 adalah kondisi setelah user memilih sebuah titik sebagai pusat lingkaran dan menunggu user menentukan titik akhir lingkaran. Diantara kondisi tersebut terdapat tanda panah yang disebut transisi. Tanda panah diberi label yang menjelaskan tentang tindakan user yag menyebabkan transisi perpindahan kondisi dan respon dari sistem.
Kondisi circle-1 adalah kondisi sistem menunggu user untuk memilih pusat lingkaran. Jika user telah meng-klik pusat lingkaran maka kondisi sistem akan berpindah ke circle-2 dan direspon oleh sistem dengan menggambar rubber band.
Struktur hirarki STN dapat digunakan untuk sistem yang besar dan memiliki tambahan berupa gabungan kondisi (composite state) yang digambarkan persegi panjang dengan gambar struktur STN berukuran kecil didalamnya. Masing-masing persegi panjang ini menggambarkan submenu yang berkaitan.
STN sangat baik untuk merepresentasikan percontohan, pilihan dan bagian alternatif dari suatu desain namun sangat buruk dalam menangani dialog yang terdiri dari bagian yang sama, misalnya bentuk teks bold, underline, italic dan kombinasi lainnya.
Masalah yang timbul terjadi pada interface manipulasi langsung (direct manipulation interface) misalnya :
Dialog berbarengan 1 : Dialog sederhana dengan tiga penukar kondisi (toggle)
Dialog berbarengan 2 : STN individual untuk bold, italic dan underline
Dialog berbarengan 3 : STN kombinasi untuk bold dan italic
Dialog berbarengan 4 : STN kombinasi untuk bold, italic dan underline. Disebut juga dengan ledakan kombinatorial yang terdiri dari N toggle dan 2n state.
Tombol ESC pada keyboard berfungsi sebagai tombol pembatalan (cancelling key) atau dalam lingkungan web sering menggunakan back. Usahakan menghindari pemisahan panah ESC di setiap submenu.
Tombol ESC mempunyai persamaan dengan menu HELP yang merupakan suatu subdialog ekstra pada STN.
PETRI NET
Merupakan salah satu formulasi lama pada ilmu komputer yang menggambarkan suatu penalaran tentang kesamaan aktivitas. Sistem dapat mempunyai lebih dari satu kondisi pada waktu yang sama dan sering digunakan untuk menggambarkan interaksi berbasis web client.
Petri Net menggambarkan suatu interaksi dengan diagram alir yang berhubungan dengan :
1. Place : suatu bit seperti state STN
2. Transition : suatu bit seperti panah STN
3. Counter : berada pada place dan dapat berbarengan pada state dialog
HERAL’S STATE CHART
Diagram dibangun untuk menspesifikasikan secara visual, sistem reaktif yang komplek dan mampu mengakomodasi masalah seperti concurrency dan escape. Diagram ini memiliki struktur hirarki dengan karakter diagram tunggal dan membagi elemen yang merepresentasikan kondisi alternatif serta aktivitas konkuren.
Gambar di atas merupakan diagram kondisi dari panel kendali televisi yang terdiri dari lima tombol ON, OFF, MUTE, SEL dan RESET. Televisi tersebut hanya berada pada kondisi ON atau standby. Misal kita mulai dengan posisi standby, menekan tombol ON atau RESET akan menyebabkan TV menyala dan tombol OFF akan menyebabkan TV kembali ke posisi standby.
Pada saat TV menyala, user dapat mengendalikan suara dengan tombol MUTE yang mengatur suara menjadi ON atau OFF dan saluran TV (channel) dengan tombol SEL untuk memilih salah satu dari empat saluran yang ada.
Garis putus-putus dan AND menyatakan bahwa kedua subdialog dapat dijalankan bersama-sama dalam urutan bebas. Subdialog SOUND mempunyai lingkaran kecil hitam dengan garis lengkung yang menunjukkan kondisi awal dan nilai default yaitu ON.
Subdialog CHANNEL mempunyai tanda H (history) yang mengindikasikan akan mengingat posisi channel terakhir yang diaktifkan user dan pada saat TV dihidupkan akan dimulai pada channel 1. RESET akan mengembalikan kondisi ke default awal dan tombol OFF berfungsi sebagai escape.
FLOWCHART
Diagram alir sangat baik untuk menjelaskan dialog yang sederhana dan menggunakan berbagai jenis kotak untuk merepresentasikan berbagai jenis aktivitas yang berbeda, namun lebih merefleksikan sudut pandang pemrogram dibanding user.
Pada umumnya flowchart sangat akrab dengan pemrograman dan digunakan untuk dialog tetapi tidak untuk algoritma internal, misalnya untuk suatu proses penghapusan entitas dalam database dapat dibuat flowchart sebagai berikut :
Perbedaan utama antara menggunakan flowchart untuk perancangan dialog dengan pemrograman adalah tingkat detail pada sisi program.
JACKSON STRUCTURED DESIGN (JSD)
Digunakan untuk berbagai aspek dari analisis tugas dan notasi dialog, misal :
Diagram JSD di atas terbagi menjadi tiga bagian yaitu LOGIN, TRANSACTION dan LOGOUT. Urutan pengoperasiannya berjalan dari kiri ke kanan. Tanda asterik (*) merepresentasikan iterasi atau pengulangan. Tanda (o) merepresentasikan pilihan atau opsional.
NOTASI TEKSTUAL
Pada notasi tekstual terdapat tiga metode yang menjelaskan suatu dialog, yaitu :
1. Grammars (tata bahasa)
2. Production Rules (aturan produksi)
3. CSP (Communicating Sequential Processes) dan proses aljabar
TATA BAHASA (GRAMMAR)
Mempunyai arti sebagai aturan dalam menggunakan suatu bahasa. Pada IMK, tata bahasa merupakan suatu ekspresi reguler yang menjelaskan suatu maksud dari suatu kalimat. Salah satu bentuk formal yang sering digunakan untuk notasi dialog tekstual adalah BNF (Backus Naur Form) dan ekspresi reguler.
BNF dan ekspresi reguler berfokus pada aksi yang dilakukan user dimana ekspresi reguler lebih sering digunakan untuk mendeskripsikan kriteria pencarian tekstual yang lebih komplek dan analisis leksikal bahasa pemrograman.
BNF diperluas untuk dialog desain yang meliputi urutan seperti pembuatan polyline pada STN yang direpresentasikan dengan SELECT-LINE CLICK CLICK* DOUBLE-CLICK. BNF tidak baik untuk menangani interface berbasis grafik dan tidak bisa menangani dialog berbarengan atau escape
ATURAN PRODUKSI
Aturan ini menggunakan kondisi IF kondisi THEN aksi. Bila semua aturan aktif dan sistem cocok dengan bagian dari kondisi maka kondisi selanjutnya tidak akan diperiksa. Atruran produksi sangat baik digunakan untuk tugas yang berbarengan tetapi tidak baik digunakan untuk tugas berurutan.
Atruran produksi memiliki dua tipe, yaitu :
1. Event-oriented Rule
Pada event ini terdapat tiga tipe yaitu USER EVENT (begin in upper case), INTERNAL EVENT (begin in lower case) dan system response event (shown in angle brackets), contoh :
2. State-oriented Rule
Merupakan aturan yang hanya berorientasi pada setiap kondisi. Misalnya :
Pada deskripsi di atas digunakan beberapa simbol operator, seperti :
Simbol ? adalah event yang berupa aksi mouse yang dilakukan user. Event lain yang tidak diberi simbol merupakan even internal sistem.
Simbol = digunakan untuk membangun deskripsi yang berarti “didefinisikan sebagai”
Simbol → berarti urutan (sequence)
Simbol ; menunjukkan urutan proses
Simbol [ ] untuk menunjukkan pilihan
Semua nama event pada dialog ditulis dalam huruf kecil, sedangkan nama proses dengan huruf besar
Selain itu terdapat operator | | yang mengindikasikan kondisi paralel dan dapat dijalankan bergantian
DIALOG SEMANTIK
Pada dialog semantik terdapat dua aspek dialog, yaitu aplikasi dan user. Pendekatan yang dilakukan untuk menghubungkan dialog semantik adalah :
1. Spesifikasi notasi semantik merupakan bentuk semantik dengan tujuan khusus yang didesain sebagai bagian dari notasi dialog
2. Berhubungan dengan bahasa pemrograman dengan menyertakan sebagian pengkodean bahasa pemrograman ke dalam notasi dialog
3. Berhubungan dengan spesifikasi notasi formal
Dialog semantik mempunyai bentuk sebagai berikut :
1. Spesifikasi Notasi Semantik
Bentuk ini didesain sebagai bagian dari notasi dialog, misalnya adalah Augmented Transmission Networks (ATN), contoh :
2. Berhubungan dengan Bahasa Pemrograman
Notasi dialog sering melampirkan bahasa pemrograman konvensional. Input tool merupakan suatu ekspresi berbasis notasi yang menggunakan bahasa C dalam mengekspresikan dialog semantik. Penandaan dengan menggunakan notasi ; , pilihan menggunakan notasi + dan kondisi dengan notasi :|, contoh :
3. Berhubungan dengan Spesifikasi Notasi Normal
SPI (Specifying and Prototyping Interactioni) dibagi menjadi dua bagian :
a. EventCSP yang merupakan suatu urutan dialog murni, contoh :
b. EventISL yang merupakan suatu semantik bebas target, contoh :
DESAIN DAN ANALISIS DIALOG
Terdapat tiga isu yang berkaitan dengan analisis properti dialog, yaitu :
1. Berfokus pada aksi yang dilakukan oleh user, apakah dispesifikasikan dengan cukup konsisten
2. Memperhatikan kondisi dialog, menyangkut kondisi yang diinginkan dan yag ingin dihilangkan
3. Isu presentasi dan leksikal, bagaimana tampilan dan fungsi sebuah tombol
PROPERTI AKSI
Ada tiga aksi dasar yaitu :
1. Select from menu
2. Click on a point
3. Double-click on a point
Ada tiga karakteristik dialog yang berhubungan dengan properti aksi yaitu :
1. Kelengkapan
Berupa antisipasi bagaimana perilaku sistem pada kondisi yang tidak diperkirakan atau pada setiap kondisi khusus, misal dengan peringatan atau pembatalan proses yang sedang dilakukan
2. Determinasi
Aturan dasar untuk mengatasi dua aturan yang diaktifkan oleh sebuah kejadian.
3. Konsistensi
Aksi yang sama pada situasi yang berbeda akan melakukan hal yang sama pula.
PRESENTASI DAN PROPERTI LEKSIKAL
Perancangan dialog harus terpisah (independent) dari perancangan detail dari presentasi dan interface leksikal. Seorang desainer harus menentukan fungsi sistem terlebih dulu baru kemudian menggunakan model kognitif. Desain dialog harus tidak terikat pada detail presentasi dialog, oleh karena itu perlu dihindari :
1. "Tekanan" (suara atau pesan) keran menyalahkan user
2. Pesan terlalu generik, misalnya WHAT? Atau SYNTAX ERROR
3. Pesan yang sulit dimengerti, misal FAC RJCT 004004400400
Kesalahan diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Mistakes
Merupakan suatu aksi yang diambil berdasarkan keputusan yang salah, misal menggeser icon harddisk ke recycle bin yang berarti menghapus semua file dari harddisk
2. Slips
Suatu kesalahan yangtidak disengaja
3. Capture error
Kesalahan karena terlalu sering atau kebiasaan, misal pada editor vi, perintah save (w) menjadi save&quit (wq)
4. Description error
Kesalahan dalam melakukan aksi pada objek yang salah, misal klik tanda x untuk menutup editor tetapi yang di-klik adalah jendela aplikasi
5. Data-driven error
Kesalahan karena pengaruh data dari area edit, misal menyimpan file dengan sesuatu yang terbaca di sekitar window bukan yang diinginkan
6. Assosiative-activation error
Kesalahan karena pengaruh data yang ada di dalam pikiran user saat itu, misal misal menyimpan file dengan sesuatu yang ada di pikiran kita saat itu
7. Loss-of-activation error
Kesalahan karena lupa apa yang harus dilakukan, misal lupa apa yang ingin di-search
8. Mode error
Kesalahan akibat lupa ada di ‘dunia’ mana, misal mengetik perintah padahal sedang berada di dalam ruang pengeditan teks
9. Keliru
Aksi salah diambil berdasarkan keputusan yang salah
DESAIN NON ANTROPOMORFIK
Merupakan suatu dialog singkat dan praktis yang digunakan pada interface untuk mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :
1. Atribut ‘bebas’ dapat membingungkan atau ‘menyesatkan’ user
2. Pentingnya perbedaan yang jelas antara orang dan komputer
3. Walaupun menarik bagi beberapa orang, suatu interface antropomorfik dapat menimbulkan keragu-raguan
Antropomorfik artinya memanusiakan mesin, misalnya pesan “Saya akan menunggu Anda memasukkan input” berubah menjadi “Masukkan input!”
LATIHAN
1. Buat dialog yang terjadi antara Mesin ATM dengan penggunanya
2. Buat Diagram STN dan Petri Net dari menu berikut :
3. Buat diagram heral’s untuk menggambarkan sebuah DVD player
4. Buat CSP dari menu pilihan berikut :
Dialog dapat dinotasikan dalam bentuk diagram maupun dalam bentuk tekstual. Dialog terkait dengan semantik atau apa yang dikerjakan oleh sistem dan presentasi atau bagaimana sitem ditampilkan.
Pengertian dialog adalah sebagai berikut :
1. Umum
Dialog adalah proses komunikasi antara dua atau lebih agen. Dalam dialog, makna harus dipertimbangkan agar memenuhi kaidah semantis dan pragmatis
2. IMK
Dialog adalah pertukaran instruksi dan informasi yang mengambil tempat antara user dan sistem komputer
Notasi dialog pada IMK terdiri dari :
1. Diagramatik
Dengan menggunakan teknik State Transtition Network (jaringan transisi kondisi dan status), flowchart (diagram alir) dan diagram JSD (Jackson Structured Design)
2. Tekstual
Dengan menggunakan teknik Formal Grammar (tata bahasa formal), Production Rules (aturan produksi) dan CSP
Pada dasarnya gaya interaksi dan dialog menggunakan menggunakan sistem tanya jawab. Sistem memerlukan input dari user dan sistem akan menjawabapa kebutuhan dari user. Agar user mengerti cara berkomunikasi maka user perlu memahami bahasa komputer.
Bahasa komputer mempunyai tingkatan sebagai berikut :
1. Leksikal
Merupakan tingkat yang paling rendah, misalnya bentuk ikon pada layar atau tombol ditekan. Pada bahasa manusia ekuivalen dengan bunyi atau ejaan suatu kata
2. Sintaktik
Urutan dan struktur input output. Pada bahasa manusia ekuivalen dengan tatabahasa dari suatu kalimat
3. Semantik
Makna dari percakapan yang berhubungan dengan pengaruhnya pada struktur data internal komputer. Kondisi internal berasal dari dialog user dan sistem.
STRUKTUR DIALOG MANUSIA
Dialog antara manusia dan komputer bersifat terstruktur sedangkan dialog manusia dengan manusia tidak terstruktur tetapi formal, misal :
Dosen : Apakah matakuliah kalkulus itu sulit ?
Mahasiswa : Ya, pak !
Dosen : Apakah matakuliah Interaksi Manusia dan Komputer itu sulit ?
Mahasiswa : Ya, pak !
Dosen : Apa pelajaran yang tidak sulit bagi kalian ? (mulai kesal)
Mahasiswa : Semuanya sulit, pak !
Dosen : Semuanya keluarkan kertas, kita ulangan… (dengan nada kesal)
Pelajaran dari dialog di atas :
1. Kuliah adalah suatu pelayanan
2. Skrip dibagi menjadi tiga bagian
3. Pembahasan tentang kesulitan
4. Beberapa kontribusi tetap – Ya, pak !
5. Variabel lain – siapa yang selalu mengatakan Iya
6. Instruksi – Keluarkan kertas
Jika ada yang mengatakan Tidak, pak maka akan timbul dialog alternatif seperti :
Dosen : Apakah matakuliah kalkulus itu sulit ?
Mahasiswa : Ya, pak !
Dosen : Apakah matakuliah Interaksi Manusia dan Komputer itu sulit ?
Mahasiswa : Tidak, pak !
Dosen : Apakah cuma kalkulus yang sulit ?
Mahasiswa : Ya, pak !
Dosen : Baik. Sekarang kita lanjutkan pelajaran
Struktur dialog manusia kadang dipengaruhi oleh emosi, situasi serta berbagai faktor lain. Oleh karena itu struktur dialog manusia mengandung ketidak konsistenan. Dialog dengan komputer biasanya terstruktur dan terbatas.
Beberapa karakteristik yang ditemukan pada sebuah dialog manusia dengan komputer diantaranya adalah :
1. Partisipan harus menyebutkan dialognya dalam urutan tertentu
2. Beberapa dialog diantaranya telah ditetapkan sebelumnya
3. Beberapa bagian tertentu dari dialog dilakukan secara bersamaan (concurrently)
4. Dialog berikutnya pada umumnya tergantung tergantung pada respon dari partisipan
5. Dialog dengan komputer mungkin saja tidak mengakomodasi semua kejadian yang mungkin
6. Deskripsi dialog biasanya tidak langsung menuju pada arti kata-katanya (semantik) tetapi pada level sintaksis
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan dialog, yaitu :
1. Rangkaian dialog menggambarkan struktur tugas
2. Beberapa rangkaian dialog tambahan digunakan untuk user support misal help system atau tutorial sub-system
3. Rangkaian dialog diurutkan sesuai struktur tugas
Prinsip yang digunakan dalam desain dialog adalah membagi sistem menjadi beberapa bagian yang disebut dengan modul, misalnya pembagian modul dalam sebuah sistem pemesanan buku di perpustakaan seperti gambar berikut :
Ada empat alasan utama penggunaan deskripsi pemisahan dialog, yaitu :
1. Mudah dianalisis
2. Pemisahan elemen interface dari semantik
3. Dapat dilakukan sebelum program ditulis dan memberi dampak pada desain program
4. Kadang menggunakan prototipe tool
Kondisi merupakan sesuatu pada saat sekarang yang berhubungan dengan masa lalu dan mempengaruhi masa yang akan datang.
Ada dua masalah pada kondisi, yaitu :
1. Terlalu sedikit kondisi
Ada beberapa elemen yang hilang dari spesifikasi sehingga perlu diwaspadai, misal dialog pada tingkat spekulasi
2. Terlalu banyak state (keadaan)
Bila state terlalu kompleks mungkin akan terjadi redudansi dan ekstensibilitas
NOTASI DIAGRAMATIK
Merupakan bentuk yang sering digunakan dalam notasi dialog. Kelebihannya adalah memungkinkan desainer untuk melihat secara sekilas struktur dialog. Kelemahannya adalah sulit untuk menjelaskan struktur dialog yang lebih luas dan kompleks.
Metode yang digunakan dalam notasi ini adalah :
1. State Transition Network (STN)
2. Petri Net
3. Heral’s State Chart
4. Flowchart
5. Jackson Structured Design (JSD) Diagram
STATE TRANSITION NETWORK (STN)
STN atau kondisi transisi jaringan digunakan sejak tahun 1940-an. Metode ini menggunakan circle atau state yang dihubungkan satu dengan yang lain dengan anak panah yang menandakan suatu aksi atau kejadian.
Aturan dalan STN adalah :
1. Dimulai dari START state
2. State tengan berhubungan dengan arah panah
3. State kadang berputar (iterasi)
4. State mungkin meliputi pilihan user
5. Diakhiri dengan FINISH state
Contoh :
Dari gambar di atas dapat disimpulkan bahwa STN dapat merepresentasikan beberapa hal yang terkait dengan dialog, yaitu :
1. Urutan (sequence) dari aksi yang dilakukan user dan respon yang diberikan oleh sistem
2. Pilihan bagi user (choice)
Dari kondisi menu, user dapat memilih circle sehingga sistem berpindah ke circle-1 dan pilihan circle pada menu di-highlight. Alternatif lain, user dapat memilih line sehingga sistem berpindah ke kondisi line-1
3. Iterasi (iteration)
Pada kondisi line-2, transisi dapat kembali ke line-2 jika user menambahkan titik baru pada polyline dan akan berpindah ke kondisi finish hingga user melakukan double-click
Setiap lingkaran menandakan kondisi dari sistem, misalnya menu adalah kondisi sistem yang menunggu user untuk memilih circle atau line. Circle-2 adalah kondisi setelah user memilih sebuah titik sebagai pusat lingkaran dan menunggu user menentukan titik akhir lingkaran. Diantara kondisi tersebut terdapat tanda panah yang disebut transisi. Tanda panah diberi label yang menjelaskan tentang tindakan user yag menyebabkan transisi perpindahan kondisi dan respon dari sistem.
Kondisi circle-1 adalah kondisi sistem menunggu user untuk memilih pusat lingkaran. Jika user telah meng-klik pusat lingkaran maka kondisi sistem akan berpindah ke circle-2 dan direspon oleh sistem dengan menggambar rubber band.
Struktur hirarki STN dapat digunakan untuk sistem yang besar dan memiliki tambahan berupa gabungan kondisi (composite state) yang digambarkan persegi panjang dengan gambar struktur STN berukuran kecil didalamnya. Masing-masing persegi panjang ini menggambarkan submenu yang berkaitan.
STN sangat baik untuk merepresentasikan percontohan, pilihan dan bagian alternatif dari suatu desain namun sangat buruk dalam menangani dialog yang terdiri dari bagian yang sama, misalnya bentuk teks bold, underline, italic dan kombinasi lainnya.
Masalah yang timbul terjadi pada interface manipulasi langsung (direct manipulation interface) misalnya :
Dialog berbarengan 1 : Dialog sederhana dengan tiga penukar kondisi (toggle)
Dialog berbarengan 2 : STN individual untuk bold, italic dan underline
Dialog berbarengan 3 : STN kombinasi untuk bold dan italic
Dialog berbarengan 4 : STN kombinasi untuk bold, italic dan underline. Disebut juga dengan ledakan kombinatorial yang terdiri dari N toggle dan 2n state.
Tombol ESC pada keyboard berfungsi sebagai tombol pembatalan (cancelling key) atau dalam lingkungan web sering menggunakan back. Usahakan menghindari pemisahan panah ESC di setiap submenu.
Tombol ESC mempunyai persamaan dengan menu HELP yang merupakan suatu subdialog ekstra pada STN.
PETRI NET
Merupakan salah satu formulasi lama pada ilmu komputer yang menggambarkan suatu penalaran tentang kesamaan aktivitas. Sistem dapat mempunyai lebih dari satu kondisi pada waktu yang sama dan sering digunakan untuk menggambarkan interaksi berbasis web client.
Petri Net menggambarkan suatu interaksi dengan diagram alir yang berhubungan dengan :
1. Place : suatu bit seperti state STN
2. Transition : suatu bit seperti panah STN
3. Counter : berada pada place dan dapat berbarengan pada state dialog
HERAL’S STATE CHART
Diagram dibangun untuk menspesifikasikan secara visual, sistem reaktif yang komplek dan mampu mengakomodasi masalah seperti concurrency dan escape. Diagram ini memiliki struktur hirarki dengan karakter diagram tunggal dan membagi elemen yang merepresentasikan kondisi alternatif serta aktivitas konkuren.
Gambar di atas merupakan diagram kondisi dari panel kendali televisi yang terdiri dari lima tombol ON, OFF, MUTE, SEL dan RESET. Televisi tersebut hanya berada pada kondisi ON atau standby. Misal kita mulai dengan posisi standby, menekan tombol ON atau RESET akan menyebabkan TV menyala dan tombol OFF akan menyebabkan TV kembali ke posisi standby.
Pada saat TV menyala, user dapat mengendalikan suara dengan tombol MUTE yang mengatur suara menjadi ON atau OFF dan saluran TV (channel) dengan tombol SEL untuk memilih salah satu dari empat saluran yang ada.
Garis putus-putus dan AND menyatakan bahwa kedua subdialog dapat dijalankan bersama-sama dalam urutan bebas. Subdialog SOUND mempunyai lingkaran kecil hitam dengan garis lengkung yang menunjukkan kondisi awal dan nilai default yaitu ON.
Subdialog CHANNEL mempunyai tanda H (history) yang mengindikasikan akan mengingat posisi channel terakhir yang diaktifkan user dan pada saat TV dihidupkan akan dimulai pada channel 1. RESET akan mengembalikan kondisi ke default awal dan tombol OFF berfungsi sebagai escape.
FLOWCHART
Diagram alir sangat baik untuk menjelaskan dialog yang sederhana dan menggunakan berbagai jenis kotak untuk merepresentasikan berbagai jenis aktivitas yang berbeda, namun lebih merefleksikan sudut pandang pemrogram dibanding user.
Pada umumnya flowchart sangat akrab dengan pemrograman dan digunakan untuk dialog tetapi tidak untuk algoritma internal, misalnya untuk suatu proses penghapusan entitas dalam database dapat dibuat flowchart sebagai berikut :
Perbedaan utama antara menggunakan flowchart untuk perancangan dialog dengan pemrograman adalah tingkat detail pada sisi program.
JACKSON STRUCTURED DESIGN (JSD)
Digunakan untuk berbagai aspek dari analisis tugas dan notasi dialog, misal :
Diagram JSD di atas terbagi menjadi tiga bagian yaitu LOGIN, TRANSACTION dan LOGOUT. Urutan pengoperasiannya berjalan dari kiri ke kanan. Tanda asterik (*) merepresentasikan iterasi atau pengulangan. Tanda (o) merepresentasikan pilihan atau opsional.
NOTASI TEKSTUAL
Pada notasi tekstual terdapat tiga metode yang menjelaskan suatu dialog, yaitu :
1. Grammars (tata bahasa)
2. Production Rules (aturan produksi)
3. CSP (Communicating Sequential Processes) dan proses aljabar
TATA BAHASA (GRAMMAR)
Mempunyai arti sebagai aturan dalam menggunakan suatu bahasa. Pada IMK, tata bahasa merupakan suatu ekspresi reguler yang menjelaskan suatu maksud dari suatu kalimat. Salah satu bentuk formal yang sering digunakan untuk notasi dialog tekstual adalah BNF (Backus Naur Form) dan ekspresi reguler.
BNF dan ekspresi reguler berfokus pada aksi yang dilakukan user dimana ekspresi reguler lebih sering digunakan untuk mendeskripsikan kriteria pencarian tekstual yang lebih komplek dan analisis leksikal bahasa pemrograman.
BNF diperluas untuk dialog desain yang meliputi urutan seperti pembuatan polyline pada STN yang direpresentasikan dengan SELECT-LINE CLICK CLICK* DOUBLE-CLICK. BNF tidak baik untuk menangani interface berbasis grafik dan tidak bisa menangani dialog berbarengan atau escape
ATURAN PRODUKSI
Aturan ini menggunakan kondisi IF kondisi THEN aksi. Bila semua aturan aktif dan sistem cocok dengan bagian dari kondisi maka kondisi selanjutnya tidak akan diperiksa. Atruran produksi sangat baik digunakan untuk tugas yang berbarengan tetapi tidak baik digunakan untuk tugas berurutan.
Atruran produksi memiliki dua tipe, yaitu :
1. Event-oriented Rule
Pada event ini terdapat tiga tipe yaitu USER EVENT (begin in upper case), INTERNAL EVENT (begin in lower case) dan system response event (shown in angle brackets), contoh :
2. State-oriented Rule
Merupakan aturan yang hanya berorientasi pada setiap kondisi. Misalnya :
Pada deskripsi di atas digunakan beberapa simbol operator, seperti :
Simbol ? adalah event yang berupa aksi mouse yang dilakukan user. Event lain yang tidak diberi simbol merupakan even internal sistem.
Simbol = digunakan untuk membangun deskripsi yang berarti “didefinisikan sebagai”
Simbol → berarti urutan (sequence)
Simbol ; menunjukkan urutan proses
Simbol [ ] untuk menunjukkan pilihan
Semua nama event pada dialog ditulis dalam huruf kecil, sedangkan nama proses dengan huruf besar
Selain itu terdapat operator | | yang mengindikasikan kondisi paralel dan dapat dijalankan bergantian
DIALOG SEMANTIK
Pada dialog semantik terdapat dua aspek dialog, yaitu aplikasi dan user. Pendekatan yang dilakukan untuk menghubungkan dialog semantik adalah :
1. Spesifikasi notasi semantik merupakan bentuk semantik dengan tujuan khusus yang didesain sebagai bagian dari notasi dialog
2. Berhubungan dengan bahasa pemrograman dengan menyertakan sebagian pengkodean bahasa pemrograman ke dalam notasi dialog
3. Berhubungan dengan spesifikasi notasi formal
Dialog semantik mempunyai bentuk sebagai berikut :
1. Spesifikasi Notasi Semantik
Bentuk ini didesain sebagai bagian dari notasi dialog, misalnya adalah Augmented Transmission Networks (ATN), contoh :
2. Berhubungan dengan Bahasa Pemrograman
Notasi dialog sering melampirkan bahasa pemrograman konvensional. Input tool merupakan suatu ekspresi berbasis notasi yang menggunakan bahasa C dalam mengekspresikan dialog semantik. Penandaan dengan menggunakan notasi ; , pilihan menggunakan notasi + dan kondisi dengan notasi :|, contoh :
3. Berhubungan dengan Spesifikasi Notasi Normal
SPI (Specifying and Prototyping Interactioni) dibagi menjadi dua bagian :
a. EventCSP yang merupakan suatu urutan dialog murni, contoh :
b. EventISL yang merupakan suatu semantik bebas target, contoh :
DESAIN DAN ANALISIS DIALOG
Terdapat tiga isu yang berkaitan dengan analisis properti dialog, yaitu :
1. Berfokus pada aksi yang dilakukan oleh user, apakah dispesifikasikan dengan cukup konsisten
2. Memperhatikan kondisi dialog, menyangkut kondisi yang diinginkan dan yag ingin dihilangkan
3. Isu presentasi dan leksikal, bagaimana tampilan dan fungsi sebuah tombol
PROPERTI AKSI
Ada tiga aksi dasar yaitu :
1. Select from menu
2. Click on a point
3. Double-click on a point
Ada tiga karakteristik dialog yang berhubungan dengan properti aksi yaitu :
1. Kelengkapan
Berupa antisipasi bagaimana perilaku sistem pada kondisi yang tidak diperkirakan atau pada setiap kondisi khusus, misal dengan peringatan atau pembatalan proses yang sedang dilakukan
2. Determinasi
Aturan dasar untuk mengatasi dua aturan yang diaktifkan oleh sebuah kejadian.
3. Konsistensi
Aksi yang sama pada situasi yang berbeda akan melakukan hal yang sama pula.
PRESENTASI DAN PROPERTI LEKSIKAL
Perancangan dialog harus terpisah (independent) dari perancangan detail dari presentasi dan interface leksikal. Seorang desainer harus menentukan fungsi sistem terlebih dulu baru kemudian menggunakan model kognitif. Desain dialog harus tidak terikat pada detail presentasi dialog, oleh karena itu perlu dihindari :
1. "Tekanan" (suara atau pesan) keran menyalahkan user
2. Pesan terlalu generik, misalnya WHAT? Atau SYNTAX ERROR
3. Pesan yang sulit dimengerti, misal FAC RJCT 004004400400
Kesalahan diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Mistakes
Merupakan suatu aksi yang diambil berdasarkan keputusan yang salah, misal menggeser icon harddisk ke recycle bin yang berarti menghapus semua file dari harddisk
2. Slips
Suatu kesalahan yangtidak disengaja
3. Capture error
Kesalahan karena terlalu sering atau kebiasaan, misal pada editor vi, perintah save (w) menjadi save&quit (wq)
4. Description error
Kesalahan dalam melakukan aksi pada objek yang salah, misal klik tanda x untuk menutup editor tetapi yang di-klik adalah jendela aplikasi
5. Data-driven error
Kesalahan karena pengaruh data dari area edit, misal menyimpan file dengan sesuatu yang terbaca di sekitar window bukan yang diinginkan
6. Assosiative-activation error
Kesalahan karena pengaruh data yang ada di dalam pikiran user saat itu, misal misal menyimpan file dengan sesuatu yang ada di pikiran kita saat itu
7. Loss-of-activation error
Kesalahan karena lupa apa yang harus dilakukan, misal lupa apa yang ingin di-search
8. Mode error
Kesalahan akibat lupa ada di ‘dunia’ mana, misal mengetik perintah padahal sedang berada di dalam ruang pengeditan teks
9. Keliru
Aksi salah diambil berdasarkan keputusan yang salah
DESAIN NON ANTROPOMORFIK
Merupakan suatu dialog singkat dan praktis yang digunakan pada interface untuk mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :
1. Atribut ‘bebas’ dapat membingungkan atau ‘menyesatkan’ user
2. Pentingnya perbedaan yang jelas antara orang dan komputer
3. Walaupun menarik bagi beberapa orang, suatu interface antropomorfik dapat menimbulkan keragu-raguan
Antropomorfik artinya memanusiakan mesin, misalnya pesan “Saya akan menunggu Anda memasukkan input” berubah menjadi “Masukkan input!”
LATIHAN
1. Buat dialog yang terjadi antara Mesin ATM dengan penggunanya
2. Buat Diagram STN dan Petri Net dari menu berikut :
3. Buat diagram heral’s untuk menggambarkan sebuah DVD player
4. Buat CSP dari menu pilihan berikut :
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.[1] Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi.[1] Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi.[1] Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof.[1] Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi.[1] Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.[1]
Sejarah
Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an.[2] Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu.[2] Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air.[2] Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu.[2] Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.[1]
Pada tahun 1771, Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa ketika ia menutup sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar.[3] Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah "merusak" udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus.[3] Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan.[3] Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan.[3]
Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen Priestley.[4] Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang "rusak".[5] 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 meracuni penghuninya.[5]
Akhirnya di tahun 1782, Jean Senebier, seorang pastor Perancis, menunjukkan bahwa udara yang “dipulihkan” dan “merusak” itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis.[1] Tidak lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan "pemulihan" udara.[1] Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air.[1] Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa).[6]
[sunting] Pigmen
Struktur kloroplas:
1. membran luar
2. ruang antar membran
3. membran dalam (1+2+3: bagian amplop)
4. stroma
5. lumen tilakoid (inside of thylakoid)
6. membran tilakoid
7. granum (kumpulan tilakoid)
8. tilakoid (lamella)
9. pati
10. ribosom
11. DNA plastida
12. plastoglobula
Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik.[7] Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis.[7] Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan.[5] Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya.[5] Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut.[5] Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.[5]
Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar.[8] Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil.[8] Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari.[8]
[sunting] Kloroplas
Hasil mikroskop elektron dari kloroplas
Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum matang.[9] Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis.[10] Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma.[9] Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran.[9] Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli.[9] Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana (kumpulan granum).[9] Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid.[9] Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid.[11] Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun perak (Cu).[8] Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid.[8] Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma.[8] Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.[8]
[sunting] Fotosistem
Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron.[8] Di dalam kloroplas terdapat beberapa macam klorofil dan pigmen lain, seperti klorofil a yang berwarna hijau muda, klorofil b berwarna hijau tua, dan karoten yang berwarna kuning sampai jingga.[8] Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting dalam fotosintesis.[12]
Klorofil a berada dalam bagian pusat reaksi.[13] Klorofil ini berperan dalam menyalurkan elektron yang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron.[13] Elektron ini selanjutnya masuk ke sistem siklus elektron.[13] Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energi tinggi sebab memperoleh energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang dikenal dengan kompleks antena.[12]
Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.[12] Pada fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil a disebut juga P700.[14] Energi yang diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena.[14] Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut P680.[15] P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.[15] Dengan potensial redoks yang lebih besar, akan cukup elektron negatif untuk memperoleh elektron dari molekul-molekul air.[8]
[sunting] Fotosintesis pada tumbuhan
Tumbuhan bersifat autotrof.[4] Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik.[4] Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar.[4] Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan.[4] Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas.[4] Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.[4]
Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil.[4] Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas.[4] klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.[4] Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun.[4] Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya.[4] Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis.[4] Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.[4]
[sunting] Fotosintesis pada alga dan bakteri
Alga terdiri dari alga multiseluler seperti ganggang hingga alga mikroskopik yang hanya terdiri dari satu sel.[16] Meskipun alga tidak memiliki struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama.[16] Hanya saja karena alga memiliki berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya pun lebih bervariasi.[16] Semua alga menghasilkan oksigen dan kebanyakan bersifat autotrof.[16] Hanya sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof yang berarti bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme lain.[16]
[sunting] Proses
Hingga sekarang fotosintesis masih terus dipelajari karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini.[17] Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri.[17]
Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun.[17] Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini.[18] Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma.[17] Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.[17]
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).[19]
Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma.[19] Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2).[19] Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH).[19] Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang.[19] Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula.[19] 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).[19] Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet (< 400 nm).[20] Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis.[20] Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis.[20] Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.[20] Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.[20] Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah.[20] 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.[20] Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron.[13] Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.
[sunting] Reaksi terang
Reaksi terang dari fotosintesis pada membran tilakoid
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.[21] Reaksi ini memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.[21]
Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II.[22] 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.[22]
Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil.[22] Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim.[22] Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk PQH2.[22] Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks.[21] Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah[22]:
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).[22] Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid.[22] Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah[22]:
2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.[22] Fotosistem ini menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu.[22] Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.[22] Reaksi keseluruhan pada PS I adalah[22]:
Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)
Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH.[22] Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase.[22] Reaksinya adalah[22]:
4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH
Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase.[1] ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+ melintasi membran tilakoid.[1] Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP.[1] Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut[1]:
Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2
[sunting] Reaksi gelap
Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack.[23] Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat.[23] Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3.[23] Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco.[23] 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.[23]
[sunting] Siklus Calvin-Benson
Siklus Calvin-Benson
Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat.[23] RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatan pH.[23] 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.[23] Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya.[23] Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.[23]
Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas.[13] Fikasasi CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi.[24] Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat(3-PGA).[24] Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosforgliseradehida (3-Pgaldehida).[24] Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP.[24] ATP ini timbul dari fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan.[24] Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron.[24] Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP.[24]
Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam dan melalui stomata.[25] Pada akhir reaksi Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur dimulai lagi.[25]
Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida.[13] Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa keluar.[13] Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol.[13] Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuk sukrosa.[13][25]
[sunting] Siklus Hatch-Slack
Siklus Hatch-Slack
Berdasarkan cara memproduksi glukosa, tumbuhan dapat dibedakan menjadi tumbuhan C3 dan C4.[26] Tumbuhan C3 merupakan tumbuhan yang berasal dari daerah subtropis.[26] Tumbuhan ini menghasilkan glukosa dengan pengolahan CO2 melalui siklus Calvin, yang melibatkan enzim Rubisco sebagai penambat CO2.[26] Tumbuhan C3 memerlukan 3 ATP untuk menghasilkan molekul glukosa.[26] Namun, ATP ini dapat terpakai sia-sia tanpa dihasilkannya glukosa.[27] Hal ini dapat terjadi jika ada fotorespirasi, di mana enzim Rubisco tidak menambat CO2 tetapi menambat O2.[27] Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang umumnya ditemukan di daerah tropis.[27] Tumbuhan ini melibatkan dua enzim di dalam pengolahan CO2 menjadi glukosa.[27] Enzim phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari udara dan kemudian akan menjadi oksaloasetat.[27] Oksaloasetat akan diubah menjadi malat.[27] Malat akan terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2.[27] Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan CO2 akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di sel bundle sheath dan melibatkan enzim RuBP.[27] Proses ini dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di sel mesofil.[28] Dalam keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP.[28]
[sunting] Faktor penentu laju fotosintesis
Proses fotosintesis dipengaruhi beberapa faktor yaitu faktor yang dapat mempengaruhi secara langsung seperti kondisi lingkungan maupun faktor yang tidak mempengaruhi 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 faktor pembatas dan berpengaruh secara langsung bagi laju fotosintesis.[29]
Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis mencapai kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya faktor-faktor pembatas tersebut sangat mempengaruhi laju fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum fotosintesis.[29] Selain itu, faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi mempengaruhi fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak langsung ikut mempengaruhi laju fotosintesis.[30]
Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis[30] :
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.
[sunting] Lihat pula
* Fotorespirasi
* Kloroplas
[sunting] Referensi
1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Salisbury FB, Ross CW. 1992. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Bandung: Institut Teknologi Bandung. Hal. 19-38.
2. ^ a b c d (en) Lacoma T. 2010. Discovery of Photosynthesis. [terhubung berkala] http://www.ehow.com/about_5410325_discovery-photosynthesis.html [14 Mei 2010].
3. ^ a b c d (en) Foyer, Christine H. 1989. Photosynthesis. New York:Chapman and Hall. Hal. 4-9.
4. ^ a b c d e f g h i j k l m n (en) Hopkins WG, Hϋner NPA. 2004. Introduction to Plant Physiology. Hoboken: John Wiley & Sons. Hal. 17-29.
5. ^ a b c d e f (en) Gest H. 2000. Bicentenary homage to Dr Jan Ingen-Housz,MD (1730–1799), pioneer of photosynthesis research. Photosynthesis Research 63: 183–190.
Sejarah
Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an.[2] Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu.[2] Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air.[2] Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu.[2] Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.[1]
Pada tahun 1771, Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa ketika ia menutup sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar.[3] Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah "merusak" udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus.[3] Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan.[3] Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan.[3]
Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen Priestley.[4] Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang "rusak".[5] 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 meracuni penghuninya.[5]
Akhirnya di tahun 1782, Jean Senebier, seorang pastor Perancis, menunjukkan bahwa udara yang “dipulihkan” dan “merusak” itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis.[1] Tidak lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan "pemulihan" udara.[1] Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air.[1] Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa).[6]
[sunting] Pigmen
Struktur kloroplas:
1. membran luar
2. ruang antar membran
3. membran dalam (1+2+3: bagian amplop)
4. stroma
5. lumen tilakoid (inside of thylakoid)
6. membran tilakoid
7. granum (kumpulan tilakoid)
8. tilakoid (lamella)
9. pati
10. ribosom
11. DNA plastida
12. plastoglobula
Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik.[7] Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis.[7] Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan.[5] Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya.[5] Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut.[5] Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.[5]
Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar.[8] Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil.[8] Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari.[8]
[sunting] Kloroplas
Hasil mikroskop elektron dari kloroplas
Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum matang.[9] Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis.[10] Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma.[9] Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran.[9] Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli.[9] Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana (kumpulan granum).[9] Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid.[9] Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid.[11] Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun perak (Cu).[8] Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid.[8] Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma.[8] Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.[8]
[sunting] Fotosistem
Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron.[8] Di dalam kloroplas terdapat beberapa macam klorofil dan pigmen lain, seperti klorofil a yang berwarna hijau muda, klorofil b berwarna hijau tua, dan karoten yang berwarna kuning sampai jingga.[8] Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting dalam fotosintesis.[12]
Klorofil a berada dalam bagian pusat reaksi.[13] Klorofil ini berperan dalam menyalurkan elektron yang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron.[13] Elektron ini selanjutnya masuk ke sistem siklus elektron.[13] Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energi tinggi sebab memperoleh energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang dikenal dengan kompleks antena.[12]
Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.[12] Pada fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil a disebut juga P700.[14] Energi yang diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena.[14] Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut P680.[15] P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.[15] Dengan potensial redoks yang lebih besar, akan cukup elektron negatif untuk memperoleh elektron dari molekul-molekul air.[8]
[sunting] Fotosintesis pada tumbuhan
Tumbuhan bersifat autotrof.[4] Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik.[4] Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar.[4] Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan.[4] Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas.[4] Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.[4]
Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil.[4] Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas.[4] klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.[4] Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun.[4] Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya.[4] Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis.[4] Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.[4]
[sunting] Fotosintesis pada alga dan bakteri
Alga terdiri dari alga multiseluler seperti ganggang hingga alga mikroskopik yang hanya terdiri dari satu sel.[16] Meskipun alga tidak memiliki struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama.[16] Hanya saja karena alga memiliki berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya pun lebih bervariasi.[16] Semua alga menghasilkan oksigen dan kebanyakan bersifat autotrof.[16] Hanya sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof yang berarti bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme lain.[16]
[sunting] Proses
Hingga sekarang fotosintesis masih terus dipelajari karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini.[17] Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri.[17]
Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun.[17] Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini.[18] Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma.[17] Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.[17]
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).[19]
Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma.[19] Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2).[19] Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH).[19] Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang.[19] Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula.[19] 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).[19] Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet (< 400 nm).[20] Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis.[20] Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis.[20] Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.[20] Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.[20] Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah.[20] 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.[20] Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron.[13] Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.
[sunting] Reaksi terang
Reaksi terang dari fotosintesis pada membran tilakoid
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.[21] Reaksi ini memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.[21]
Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II.[22] 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.[22]
Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil.[22] Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim.[22] Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk PQH2.[22] Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks.[21] Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah[22]:
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).[22] Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid.[22] Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah[22]:
2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.[22] Fotosistem ini menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu.[22] Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.[22] Reaksi keseluruhan pada PS I adalah[22]:
Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)
Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH.[22] Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase.[22] Reaksinya adalah[22]:
4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH
Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase.[1] ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+ melintasi membran tilakoid.[1] Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP.[1] Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut[1]:
Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2
[sunting] Reaksi gelap
Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack.[23] Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat.[23] Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3.[23] Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco.[23] 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.[23]
[sunting] Siklus Calvin-Benson
Siklus Calvin-Benson
Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat.[23] RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatan pH.[23] 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.[23] Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya.[23] Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.[23]
Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas.[13] Fikasasi CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi.[24] Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat(3-PGA).[24] Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosforgliseradehida (3-Pgaldehida).[24] Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP.[24] ATP ini timbul dari fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan.[24] Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron.[24] Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP.[24]
Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam dan melalui stomata.[25] Pada akhir reaksi Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur dimulai lagi.[25]
Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida.[13] Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa keluar.[13] Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol.[13] Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuk sukrosa.[13][25]
[sunting] Siklus Hatch-Slack
Siklus Hatch-Slack
Berdasarkan cara memproduksi glukosa, tumbuhan dapat dibedakan menjadi tumbuhan C3 dan C4.[26] Tumbuhan C3 merupakan tumbuhan yang berasal dari daerah subtropis.[26] Tumbuhan ini menghasilkan glukosa dengan pengolahan CO2 melalui siklus Calvin, yang melibatkan enzim Rubisco sebagai penambat CO2.[26] Tumbuhan C3 memerlukan 3 ATP untuk menghasilkan molekul glukosa.[26] Namun, ATP ini dapat terpakai sia-sia tanpa dihasilkannya glukosa.[27] Hal ini dapat terjadi jika ada fotorespirasi, di mana enzim Rubisco tidak menambat CO2 tetapi menambat O2.[27] Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang umumnya ditemukan di daerah tropis.[27] Tumbuhan ini melibatkan dua enzim di dalam pengolahan CO2 menjadi glukosa.[27] Enzim phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari udara dan kemudian akan menjadi oksaloasetat.[27] Oksaloasetat akan diubah menjadi malat.[27] Malat akan terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2.[27] Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan CO2 akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di sel bundle sheath dan melibatkan enzim RuBP.[27] Proses ini dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di sel mesofil.[28] Dalam keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP.[28]
[sunting] Faktor penentu laju fotosintesis
Proses fotosintesis dipengaruhi beberapa faktor yaitu faktor yang dapat mempengaruhi secara langsung seperti kondisi lingkungan maupun faktor yang tidak mempengaruhi 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 faktor pembatas dan berpengaruh secara langsung bagi laju fotosintesis.[29]
Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis mencapai kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya faktor-faktor pembatas tersebut sangat mempengaruhi laju fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum fotosintesis.[29] Selain itu, faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi mempengaruhi fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak langsung ikut mempengaruhi laju fotosintesis.[30]
Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis[30] :
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.
[sunting] Lihat pula
* Fotorespirasi
* Kloroplas
[sunting] Referensi
1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Salisbury FB, Ross CW. 1992. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Bandung: Institut Teknologi Bandung. Hal. 19-38.
2. ^ a b c d (en) Lacoma T. 2010. Discovery of Photosynthesis. [terhubung berkala] http://www.ehow.com/about_5410325_discovery-photosynthesis.html [14 Mei 2010].
3. ^ a b c d (en) Foyer, Christine H. 1989. Photosynthesis. New York:Chapman and Hall. Hal. 4-9.
4. ^ a b c d e f g h i j k l m n (en) Hopkins WG, Hϋner NPA. 2004. Introduction to Plant Physiology. Hoboken: John Wiley & Sons. Hal. 17-29.
5. ^ a b c d e f (en) Gest H. 2000. Bicentenary homage to Dr Jan Ingen-Housz,MD (1730–1799), pioneer of photosynthesis research. Photosynthesis Research 63: 183–190.
Langganan:
Postingan (Atom)
- Follow Us on Twitter!
- "Join Us on Facebook!
- RSS
Contact