Fotosintesis Pada Tumbuhan

A.  Pengertian Fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses yang dilakukan oleh organisme autotrof, dengan menggunakan energi dari cahaya matahari yang diserap oleh klorofil untuk membuat bahan makanan dari molekul sederhana menjadi molkul yang lebih kompleks.

Reaksi Fotosintesis:

                                           

                                                        (Gambar 1 Reaksi Fotosintesis)

Dari reaksi tersebut, maka bahan yang digunakan untuk melakukan fotosintesis yaitu karbondioksida dan air yang kemudian diubah menjadi karbohidrat dan oksigen dengan bantuan foton yang diserap oleh klorofil. Jadi fotosintesis merupakan suatu proses pembentukan atau penyusunan senyawa kompleks dari senyawa sederhana.

 

              (Gambar 2 Proses fotosintesis )

B.  Pigmen fotosintesis

1.     Klorofil a, dapat berperan secara langsung dalam reaksi terang.

2.    klorofil b, . Jika foton cahaya matahari diserap oleh klorofil b, energi kemudian disalurkan ke klorofil a yang beraksi seolah-olah klorofil inilah yang menyerap energi tersebut.

3.    Karotenoid

      Tempat berlangsungnya fotosintesis

                                                (Gambar 3 Fotosintesi pada daun)

Fotosintesis pada umumnya terjadi di organ tumbuhan yaitu daun. Hal ini dikarenakan pada daun terdapat pigmen klorofil yang merupakan salah satu komponen penting dalam fotosintesis. Klorofil terletak di jaringan palisade. Namun pada tumbuhan tertentu yang tidak berdaun seperti bangsa Kaktus, kelengkapan alat fotosintesisnya terdapat pada sel-sel lapisan luar dari batangnya

 

(Gambar  4 Klorofil dalam Kotak Hijau)

Berdasarkan gambar tersebut, klorofil berada didalam kotak hijau yang berbentuk lonjong yang disebut kloroplas. Di dalam kloroplas biasanya terdapat 50 atau lebih klorofil.

  

C.  Kloroplas

Kloroplas merupakan alat atau organela sel yang khas pada sel-sel daging daun. Bentuknya bermacam-macam, tergantuing jenis tumbuhannya. Selain bulat atau lonjong, ad juga yang berbentuk pita. Pada daun Hydrila, kloroplasnya bulat atau lonjong, berukuran cukup besar dan mudah diamati dibawah mikroskop. Organela ini mudah dikenali dengan warnanya yang hijau karena banyak mengandung zat warna atau pigmen hijau daun yan

                                                            

  (Gambar 5 Kloroplas)

Kloroplas tersusun dari tiga bagian, meliputi :

a.    Bangunan seperti tumpukan piring, disebut grana

b.    Bahan yang mengisi di luar grana, disebut matrik

c.    Stroma

                                             

D.  Tahapan reaksi fotosintesis

Secara terperinci reaksi fotosintesa terdiri dua fase

1      Reaksi fotokimia = reaksi cahaya = reaksi Hill = fotolisis air.

Pada tahap pertama ini terjadi proses penangkapan energi surya atau proses-proses yang bergantung pada keberadaan cahaya. Proses ini biasa dinamakan reaksi terang. Reaksi-reaksi cahaya berlangsung pada bagian grana kloroplas. Sebagian energi matahari yang diserap akan diubah menjadi energi kimia, yaitu berupa zat kimia berenergi tinggi. Selanjutnya, zat itu akan digunakan untuk proses penyusunan zat gula. Sebagian energi matahari juga digunakan untuk fotolisis air (H2O) sehingga dihasilkan ion hidrogen (H+) dan O2. Ion hidrogen tersebut akan digabungkan dengan CO2 membentuk zat gula (CH2O)n. Sedangkan O2 -nya akan dikeluarkan.

      

(Gambar 6, Ligh Reactions)

Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2 Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi. Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.

2    2.  Reaksi thermokimia = reaksi gelap = fiksasi CO2.

Tahap II adalah proses-proses yang tidak bergantung langsung pada keberadaan cahaya. Proses-proses atau reaksi-reaksi pada tahap ini disebut reaksi gelap. Reaksi-reaksi gelap terjadi pada bagian matrik stroma kloroplas. Pada bagian ini, terdapat seluruh perangkat untuk reaksi-reaksi penyusunan zat gula. Reaksi tersebut memanfaatkan zat berenergi tinggi yang dihasilkan pada reaksi terang yaitu ATP dan NADPH. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).

(Gambar 8 Reaksi Thermokima)

Reaksi penyusunan ini tidak lagi bergantung langsung pada keberadaan cahaya, walaupun prosesnya berlangsung bersamaan dengan proses-proses reaksi cahaya. Karena itulah, reaksi-reaksi pada tahap ini disebut reaksi gelap. Reaksi tersebut dapat terjadi karena adanya enzim-enzim fotosintesis. Sesuai dengan nama penemunya yaitu Benson dan Calvin, maka daur reaksi penyusunan zat gula ini disebut daur Benson – Calvin. Hasil awal fotosintesis adalah berupa zat gula sederhana yang disebut glukosa (C6H12O6). Selanjutnya, sebagian akan diubah menjadi amilum (zat tepung / pati) yang ditimbun di daun, atau organ-organ penimbunan yang lain.

                                                       (Drs. Suyitno Al MS.:2007:5-7)

E.  MANFAAT FOTOSINTESIS

Manfaat Fotosintesis bagi Makhluk Hidup. Fotosintesis sangat penting untuk semua kehidupan di bumi; tumbuhan dan hewan bergantung padanya. Ini adalah satu-satunya proses biologis yang dapat menangkap energi yang berasal dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi senyawa kimia (karbohidrat) yang menggunakan setiap organisme untuk daya metabolismenya. Secara singkat, energi sinar matahari ditangkap dan digunakan untuk energi elektron, yang kemudian disimpan dalam ikatan kovalen dari molekul gula. Berapa tahan lama dan stabil adalah mereka ikatan kovalen? Energi diekstrak hari ini oleh pembakaran batu bara dan minyak bumi merupakan energi sinar matahari ditangkap dan disimpan oleh fotosintesis hampir 200 juta tahun yang lalu.

Tanaman, alga, dan sekelompok bakteri yang disebut cyanobacteria adalah satu-satunya organisme mampu melakukan fotosintesis. Karena mereka menggunakan cahaya untuk memproduksi makanan mereka sendiri, mereka disebut fotoautotrop. Organisme lain, seperti hewan, jamur, dan bakteri lain, yang disebut heterotrof karena mereka harus bergantung pada gula yang dihasilkan oleh organisme fotosintetik untuk kebutuhan energi mereka. Sebuah kelompok yang sangat menarik ketiga bakteri mensintesis gula, bukan dengan menggunakan energi sinar matahari, tapi dengan mengekstraksi energi dari senyawa kimia anorganik; karenanya, mereka disebut sebagai kemoautotrop.

Pentingnya fotosintesis tidak hanya bahwa hal itu dapat menangkap energi sinar matahari itu. Sebuah kadal berjemur diri pada hari yang dingin dapat menggunakan energi matahari untuk pemanasan. Fotosintesis sangat penting karena berkembang sebagai cara untuk menyimpan energi radiasi matahari elektron berenergi tinggi seperti pada ikatan karbon-karbon molekul karbohidrat. Mereka karbohidrat adalah sumber energi yang heterotrophs gunakan untuk daya sintesis ATP melalui respirasi. Oleh karena itu, fotosintesis kekuatan 99 persen ekosistem bumi. Ketika predator puncak, seperti serigala, memangsa rusa, serigala adalah di ujung jalan energi yang pergi dari reaksi nuklir di permukaan matahari, cahaya, fotosintesis, vegetasi, rusa, dan akhirnya serigala.

F.  FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FOTOSINTESIS

     1.  Faktor Internal

Faktror internal adalah faktor yang berasal dari tumbuhan itu sendiri. Artinya, setiap tumbuhan yang berbeda jenis, walaupun hidup dalam keadaan lingkungan yang sama akan berbeda pula reaksi fotosintesisnya, dapat kita katakan faktor internal merupakan faktor hereditas (keturunan).

Pada beberapa jenis tumbuhan, ada yang tidak bisa membentuk klorofil (albino) sehingga akan sangat berpengaruh terhadap raksi fotosintesisnya.

2.  Faktor Eksternal

a. Kandungan Air dan Mineral dalam tanah

      Seperti yang telah kami jelaskan tadi sahabat, air merupakan salah satu bahan baku yang digunakan untuk reaksi fotosintesis jadi semakin banyak air dalam tanah semakin bagus reaksi tersebut. Karena Fotosintesis sangat bergantung dari penyerapan air oleh akar tumbuhan tersebut.

b. Temperatur

      Fotosintesis merupakan reaksi yang tergantung kepada enzim, sedangkan kerja enzim ini dipengaruhi oleh suhu. Enzim tidak bisa bekerja pada suhu kurang dari 5 derajat Celcius dan diatar 50 derajat celcius, jika suhu tidak sesuai maka fotosintesis tidak akan terjadi. Suhu terbaik untuk proses fotosintesis adalah diantara 28 – 30 derajat celcius.

c. Kandungan CO2 di udara

      Kandungan CO2 di udara sekitar 0.03 persen, semakin banyak CO2 akan semakin baik rekasi yang terjadi.

d. Kandungan O2

        Rendahnya kandungan O2 di udara dan di dalam tanah akan menghambat respirasi tumbuhan. Remdajmua respirasi ini juga akan menghambat pembentukan energi oleh tumbuhan tersebut.