(dari bahasa Yu Yunani φ [fó to-], "cahaya," dan σ [sýnthesis], [sýnthesis], ω � τ ο υ � ν θ ε σ ι ς Fotosintesis (dari bahasa "menggabungkan", "penggabungan") adalah suatu proses biokimia proses biokimia pembentukan pembentukan zat makanan seperti karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan tumbuhan,, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atau klorofil klorofil.. Selain tumbuhan berkalori tinggi, makhluk hidup non-klorofil lain yang berfotosintesis adalah alga alga dan dan beberapa jenis bakteri.. rganisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon bakteri dioksida,, dan air serta dioksida serta bantuan energi cahaya matahari matahari..!# rganisme fotosintesis disebut fotoautotrof disebut fotoautotrof karena karena mereka dapat membuat makanannya sendiri. $ada tanaman, alga, dan cyanobacteria cyanobacteria,, fotosintesis dilakukan dengan memanfaatkan karbondioksida dan air serta serta menghasilkan produk buangan oksigen.. %otosintesis sangat penting bagi semua kehidupan aerobik di &umi karena oksigen &umi karena selain untuk menjaga tingkat normal oksigen di atmosfer , fotosintesis juga merupakan sumber energi bagi hampir semua kehidupan di &umi, baik secara langsung (melalui produksi (melalui produksi primer ) maupun tidak langsung (sebagai sumber utama energi dalam makanan mereka),!'# kecuali pada organisme kemoautotrof yang yang hidup di bebatuan atau di lubang angin hidrotermal di hidrotermal di laut yang dalam. dal am. ingkat ingkat penyerapan !+# energi oleh fotosintesis sangat tinggi, yaitu sekitar tera*att tera*att,, atau kira-kira enam kali lebih besar daripada konsumsi energi peradaban manusia. manusia .!# Selain energi, fotosintesis juga menjadi sumber karbon bagi semua senya*a organik dalam organik dalam tubuh organisme. %otosintesis mengubah sekitar petagram petagram karbon karbon menjadi !#!/# !#! /# biomassa setiap biomassa setiap tahunnya. 0eskipun fotosintesis dapat berlangsung dalam berbagai cara pada berbagai spesies, beberapa cirinya selalu sama. 0isalnya, prosesnya selalu dimulai dengan energi cahaya diserap oleh protein oleh protein berklorofil berklorofil yang disebut pusat disebut pusat reaksi fotosintesis. fotosintesis. $ada tumbuhan, protein ini tersimpan di dalam organel organel yang yang disebut kloroplas kloroplas,, sedangkan pada bakteri, protein ini tersimpan pada membran plasma. plasma. Sebagian dari energi cahaya yang dikumpulkan oleh klorofil disimpan dalam bentuk adenosin trifosfat (1$). (1$). Sisa energinya digunakan untuk memisahkan elektron dari zat seperti air. 2lektron ini digunakan dalam reaksi yang mengubah karbondioksia menjadi senya*a organik. $ada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, c yanobacteria, ini dilakukan dalam suatu rangkaian reaksi yang disebut siklus 3al4in, 3al4in, namun rangkaian reaksi yang berbeda ditemukan pada beberapa bakteri, misalnya siklus 5rebs terbalik pada pada Chlorobium.. &anyak organisme fotosintesis memiliki adaptasi Chlorobium adaptasi yang yang mengonsentrasikan atau menyimpan karbondioksida. 6ni membantu mengurangi proses boros yang disebut fotorespirasi fotorespirasi yang yang dapat menghabiskan sebagian dari gula yang dihasilkan selama fotosintesis. rganisme fotosintesis pertama kemungkinan bere4olusi kemungkinan bere4olusi sekitar sekitar +. +. juta juta tahun silam, pada masa a*al sejarah e4olusi kehidupan ketika kehidupan ketika semua bentuk kehidupan di &umi merupakan mikroorganisme mikroorganisme dan dan atmosfer memiliki sejumlah besar karbondioksida. 0akhluk hidup ketika itu sangat mungkin memanfaatkan hidrogen atau hidrogen sulfida 7bukan air7sebagai sumber elektron.!8# 3yanobacteria muncul kemudian, sekitar +. +. juta juta tahun silam, dan secara drastis mengubah &umi ketika mereka mulai mengoksigenkan atmosfer pada pada sekitar '. '. juta juta tahun silam.!9# 1tmosfer baru ini memungkinkan e4olusi kehidupan kompleks seperi kompleks seperi protista protista.. $ada akhirnya, tidak kurang dari satu miliar tahun silam, salah satu protista membentuk hubungan simbiosis dengan simbiosis dengan satu cyanobacteria dan menghasilkan nenek moyang
dari seluruh tumbuhan dan alga. !:# 5loroplas pada umbuhan modern merupakan keturunan dari cyanobacteria yang bersimbiosis ini. !#
Fotosintesis Pada Tumbuhan
%otosintesis berasal dari bahasa Yunani, yakni foto dan synthesis. %oto sendiri diartikan sebagai cahaya sedangkan synthesis merupakan kata yang bermakna menggabungkan atau penggabungan. Secara sederhana, fotosintesis bisa diartikan sebagai proses pembuatan makanan yang dilakukan oleh tumbuhan
ber*arna hijau dengan melibatkan atau tidak cahaya matahari di dalamnya. Selain matahari, proses fotosintesis ini juga melibatkan beberapa enzim. $roses fotosintesis ini biasa dilakukan oleh tumbuh-tumbuhan, umumnya tumbuhan tingkat tinggi dan beberapa jenis alga juga bakteri dalam rangka menghasilkan energy berupa nutrisi yang akan digunakan dalam berbagai aktifitas. Penemuan tentang fotosintesis.
$roses fotosintesis telah diketahui sejak tahun 9-an. $ada a*al tahun /-an, seorang dokter dan ahli kimia, ;an 4an
berperan. 6a berpendapat faktor itu adalah udara. ;oseph $riestley, seorang ahli kimia dan pendeta, menemukan bah*a ketika ia menutup sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar. 6a kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. =ari kedua percobaan itu, $riestley menyimpulkan bah*a nyala lilin telah >merusak? udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus. 6a kemudian menunjukkan bah*a udara yang telah >dirusak? oleh lilin tersebut dapat >dipulihkan? oleh tumbuhan. 6a juga menunjukkan bah*a tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan. $ada tahun 889, ;an 6ngenhousz, dokter kerajaan 1ustria, mengulangi eksperimen $riestley. 6a menemukan bah*a cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat >memulihkan? udara yang >rusak?. 1khirnya di tahun 8:/, ;ean Senebier, seorang pastor $erancis, menunjukkan bah*a udara yang >dipulihkan? dan >merusak? itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis. idak lama kemudian, heodore de Saussure berhasil menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen pemulihan? udara. 6a menemukan bah*a peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air. 0elalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa). $roses fotosintesis terdapat pada tumbuhan hijau yang bersifat autotrof yakni bisa menyusun makanannya
sendiri.
0elalui
daun,
tumbuhan
menyerap
molekul
karbondioksida
juga air dalam rangka menghasilkan gula dan juga oksigen. 5edua senya*a tersebut kemudian akan digunakan sebagai penyokong pertumbuhannnya. 1dapun persamaan rekaksi yang terjadi dalam proses fotosintesis adalah sebagai berikut@ 6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (gluosa! + 6O2
umbuhan yang melakukan proses fotosintesis memerlukan bantuan cahaya matahari. 0ereka mampu menyerap cahaya tersebut sebab mereka memiliki zat hijau daun atau klorofil. 5lorofil ini sendiri ada di dalam bagian organel bernama kloroplast. $ada bagian daun tumbuhan, terdapat dua lapisan sel yang dinamai dengan mesofil. pada bagian ini terdapat kurang lebih setengah juta kloroplast yang tersebar di setiap millimeter persegi. 3ahaya matahari selanjutnya akan mele*ati lapisan epidermis yang tanpa *arna kemudian melaju menuju mesofil. $ada bagian inilah sebagian besar kegiatan fotosintesis berlangsung. %otosintesis terbentuk dari beberapa proses reaksi yakni reaksi terang (dengan bantuan cahaya matahari) dan reaksi gelap (tanpa cahaya matahari).
"easi te#ang
$ada reaksi terang terjadi penguraian air pada klorofil dari cahaya matahari yang disebut fotolisis. 3ahaya matahari dibutuhkan sebagai sumber energi dalam reaksi terang. =i mana sumber energi yang diubah oleh klorofil menjadi energi kimia dan disimpan dalam bentuk 1$ (1denosina trifosfat). 5lorofil berfungsi sebagai pengantar energi cahaya menjadi kimia. Aeaksi terang menghasilkan 1$ dan reduksi B1=$<'. Aeaksi ini memerlukan molekul air. $roses dia*ali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. $igmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada *arna biru ( nanometer) dan merah (/-8 nanometer) dibandingkan hijau (-/ nanometer). 3ahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bah*a daun ber*arna hijau. %otosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu.
$ada reaksi gelap terjadi pengikatan karbondioksida oleh daun. 5emudian karbon dioksida tersebut diubah menjadi glukosa. =alam pembentukan glukosa ini diperlukan 1$ yang dihasilkan melalui proses terang. $ada reaksi ini tidak dibutuhkan sinar matahari, dan terjadi pada bagian stroma pada kloroplas 1$ dan B1=$< yang dihasilkan dalam proses fotosintesis (reaksi terang) memicu berbagai proses biokimia. $ada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus 3al4in yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Aeaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya)
Cambar siklus 3al4in Siklus 3al4in berlangsung melalui + tahap@ ) 5arboksilasi (%iksasi) 3' 3' diikat (fiksasi) oleh senya*a rebulosa bifosfat (Au&$) yang memiliki atom 3 sebanyak (3-), karena hanya mengikat satu atom 3 (3-) maka terbentuk senya*a Au&$ dengan atom 3 sebanyak / (3-/) dalam keadaan yang tidak stabil dan pecah menjadi ' senya*a gliseraldehid +-fosfat (C+$). ') Aeduksi Selanjutnya ' senya*a gliseraldehid +-fosfat (C+$) bereaksi dengan 1$, membentuk asam fosfogliseraldehid yang masih berikatan dengan < 2 berasal dari B1=$<'. Siklus reaksinya harus berjalan + kali, baru terbentuk hasil akhir yaitu / senya*a gliseraldehid +-fosfat (C+$). +) Aegenerasi
Aegenerasi atau pembentukan kembali senya*a rebulosa bifosfat (Au&$) digunakan untuk mengikat 3'. $embentukan kembali senya*a rebulosa bifosfat (Au&$) dan pecah menjadi ' senya*a (C+$) bereaksi dengan 1$ membentuk asam fosfogliseraldehid dan B1=$<'. Siklus reaksinya berjalan + kali, dan kembali regenerasi lagi. ;adi untuk membentuk molekul glukosa maka dibutuhkan sebanyak / kali siklus ( siklus Calvin) dengan menangkap sebanyak / molekul /3', reaksinya sebagai berikut. /3' D /<' 777E 3/<'/ D /
%ebe#a$a fato# yang menentuan ece$atan fotosintesis&
.
Cahaya 5omponen-komponen
cahaya
yang
mempengaruhi
kecepatan
laju
fotosintesis
adalah intensitas, kualitas dan lama penyinaran. 6ntensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis. '.
Konsentrasi karbondioksida Semakin banyak karbondioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
+.
Suhu 2nzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Fmumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
.
Kadar air 5ekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
.
Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) ;ika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. &ila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
/.
Tahap pertumbuhan $enelitian menunjukkan bah*a laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan de*asa.
