FOTOSINTESIS
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: foton
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2 klorofil
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.
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
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.
(www.sinauer.com) and (www.whfreeman.com) Berdasarkan gambar tersebut, klorofil berada didalam kotak hijau yang berbentuk lonjong yang disebut kloroplas. Di dalam kloroplas biasanya terdapat 50 atau lebih klorofil.
Kloroplas
Kloroplas merupakan alat atau organela sel yang khas pada sel-sel daging daun. Bentuknya bermacam-macam, tergantuing jenis tumbuhannya. Selain bulat atau lonjong, ada 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 yang disebut klorofil. Ada dua macam klorofil pada tumbuhan darat yaitu klorofil a dan klorofil b.
Kloroplas tersusun dari tiga bagian, meliputi : a. Bangunan seperti tumpukan piring, disebut grana b. Bahan yang mengisi di luar grana, disebut matrik c. Stroma
Pada bagian grana, terdapat seluruh perangkat alat penangkap energi matahari. Perangkat alat itu adalah ibarat antena penerima. Alat penerima tersebut berupa kumpulan bermacammacam zat pigmen. Pigmen adalah suatu zat yang berfungsi menangkap atau memantulkan jenis sinar atau warna cahaya tertentu. Pigmen daun paling banyak adalah klorofil. Sekelompok pigmen yang merupakan satu kesatuan alat penerima energi cahaya ini disebut fotosistem. Ada dua fotosistem yang dibutuhkan untuk mendukung satu proses fotosintesis,
yaitu fotosistem I dan II. Komponen utama fotosistem adalah klorofil, khususnya klorofil-a. Selain fotosistem, juga ada komponen lain yang membantu mengalirkan energi matahari. 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.
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 (500600 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. 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. Reaksireaksi 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).
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. Manfaat Hasil Fotosintesis 1. Sebagian gula digunakan sel-sel tumbuhan sebagai zat makanan 2. Molekul-molekul gula diuraikan untuk melepaskan energi 3. Sebagian molekul gula dijadikan cadangan makanan
Faktor yang mempengaruhi laju Fotosintesis Fotosintesis dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor dari dalam maupun faktor dari luar. Faktor dalam antara lain adalah : 1) umur daun 2) keadaan stomata, jika stomata menutup, maka laju fotosintesis berkurang. 3) jenis tumbuhan. Faktor luar antara lain adalah : 1) CO2, dengan semakin banyak karbondioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis. 2) Ketersediaan
air,
kekeringan
menyebabkan
stomata
menutup,
menghambat
penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis. 3) Kelembaban dan suhu udara, berpengaruh pada enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis. Sebab enzim tersebut hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim. 4) Keadaan cahaya, keadaan cahaya yang dimaksud yaitu intensitas (banyaknya cahaya matahari yang diterima) dan kualitas cahaya (panjang gelombang cahaya yang efektif).
Daftar Pustaka •
Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi. Alih bahasa lestari, R. et al. safitri, A., Simarmata, L., Hardani, H.W. (eds). Erlangga, Jakarta.
•
Moore, R., Clark, W.D., Vodopich, D.S. 1998. Botany. McGraw-Hill Companies. USA
•
www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/BioBookPS.html
