Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Widget Atas Posting

Fotosintesis (Proses, Reaksi, Jenis dan Faktor yang Mempengaruhi)

 Apa itu Fotosintesis? 

Fotosintesis adalah proses pengubahan zat-zat anorganik berupa H2O dan CO2 oleh klorofil (zat hijau daun) menjadi zat-zat organik karbohidrat dengan bantuan cahaya matahari (Dwijoseputro, 1980). Proses fotosintesis dinyatakan dengan persamaan reaksi kimia sebagai berikut: 6CO₂ + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2. Fotosintesis hanya dapat terjadi pada tumbuhan yang mempunyai klorofil, yaitu pigmen yang berfungsi sebagai penangkap energi cahaya matahari (Kimball, 1998).

Fotosintesis (Proses, Reaksi, Jenis dan Faktor yang Mempengaruhi)

Istilah fotosintesis berasal dari bahasa Yunani, yaitu foton yang berarti cahaya dan sintesis yang berarti penyusunan atau penggabungan. Fotosintesis merupakan proses pembentukan karbohidrat dari karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari. Fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan dunia baik secara langsung maupun tidak langsung.

Cahaya matahari merupakan sumber energi yang diperlukan tumbuhan untuk proses tersebut. Tanpa adanya cahaya matahari tumbuhan tidak akan mampu melakukan proses fotosintesis, hal ini disebabkan kloropil yang berada di dalam daun tidak dapat menggunakan cahaya matahari karena klorofil hanya akan berfungsi bila ada cahaya matahari. Tumbuhan hijau memiliki kemampuan menggunakan CO2 dari udara yang akan diubah menjadi bahan organik dengan bantuan cahaya matahari.

Penemuan Fotosintesis 

Teori fotosintesis pertama kali disampaikan oleh John Priestley pada tahun 1771 yang menunjukkan bahwa tumbuhan hijau mengeluarkan oksigen. Selanjutnya pada tahun 1779, Jan Ingenhousz menunjukkan bahwa evolusi fotosintetis O2 memerlukan cahaya matahari dan terjadi hanya pada bagian-bagian berwarna hijau dari tanaman. Jan Ingenhosz melakukan percobaan dengan memasukkan tumbuhan Hydrilla verticillata ke dalam bejana yang berisi air. Bejana gelas itu ditutup dengan corong terbalik dan diatasnya diberi tabung reaksi yang diisi air hingga penuh, kemudian bejana itu diletakkan di terik matahari. Tak lama kemudian muncul gelembung udara dari tumbuhan air itu yang menandakan adanya oksigen (Kimball, 1998).

Pada tahun 1860, Sach membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan amilum. Dalam percobaannya tersebut ia menggunakan daun segar yang sebagian dibungkus dengan kertas timah kemudian daun tersebut direbus, dimasukkan kedalam alkohol dan ditetesi dengan iodium. Ia menyimpulkan bahwa warna biru kehitaman pada daun yang tidak ditutupi kertas timah menandakan adanya amilum.

Proses dan Reaksi Fotosintesis 

Fotosintesis adalah proses pemanfaatan energi cahaya yang berasal dari energi matahari oleh kloroplas tumbuhan untuk mengubah menjadi energi kimiawi yang disimpan dalam bentuk gula dan molekul organik lainnya. Tanaman sebagai organisme autotrof membuat molekul organik mereka sendiri dari bahan mentah anorganik yang diperoleh dari lingkungannya (Campbell, 1998).

Proses terjadinya fotosintesis pada daun

Daun adalah tempat utama terjadinya fotosintesis. Energi yang digunakan untuk fotosintesis berasal dari cahaya matahari yang diserap oleh kloroplas di dalam daun. Bahan yang digunakan untuk fotosintesis adalah air dan kabondioksida. Air (H2O) sebagai bahan dalam tanah menyebar dari akar melalui xylem. Karbondioksida (CO2) sebagai bahan di udara masuk melalui stomata. Produk yang dihasilkan dari fotosintesis yaitu glukosa (C6H12O6) merupakan produk fotosintesis berenergi tinggi yang menyebar ke seluruh bagian tanaman lewat floem. Oksigen (O2) adalah produk fotosintesis yang keluar dari daun melalui stomata (Campbell, 1998).

Klorofil adalah pigmen karena menyerap cahaya yaitu radiasi elektromagnetik pada spektrum kasat mata. Energi cahaya yang diserap klorofil inilah yang menggerakkan sinteis molekul makanan dalam kloroplas. Kloroplas ditemukan terutama di dalam sel mesofil yaitu jaringan yang terdapat di bagian dalam daun. Terdapat kira-kira setengah juta kloroplas tiap milimeter persegi permukaan daun. Warna daun berasal dari klorofil yang merupakan pigmen warna hijau yang terdapat di dalam kloroplas (Campbell, 1998).

Persamaan reaksi untuk proses fotosintesis digambarkan seperti di bawah ini: 

Reaksi Fotosintesis

Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama, yaitu reaksi terang (memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida). Adapun penjelasan kedua proses fotosintesis tersebut adalah sebagai berikut:

a. Reaksi Terang 

Reaksi Terang

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 - 650 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa warna daun berwarna hijau.

Fotosintesis akan lebih banyak menghasilkan energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini dikarenakan panjang gelombang yang pendek lebih banyak menyimpan 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.

Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transport elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen. Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida.

b. Reaksi Gelap 

Reaksi Gelap

ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. 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). 

Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis 

Menurut Lakitan (1993), laju fotosistesis dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu sebagai berikut:

a. Intensitas cahaya 

Laju fotosintesis akan mencapai titik maksimum pada saat banyak cahaya. Intensitas cahaya yang sedikit dengan suplai karbondioksida yang cukup akan menyebabkan reaksi fotokimia terbatas dan suhu akan sedikit berpengaruh terhadap laju proses tersebut. Fiksasi karbondioksida maksimum terjadi pada tengah hari, yakni pada saat intensitas cahaya mencapai puncaknya. Adanya penutupan cahaya matahari oleh awan dapat mengurangi laju fotosintesis.

b. Konsentrasi karbondioksida 

Konsentrasi karbondioksida cenderung meningkat secara konsisten. Peningkatan karbondioksida baik secara alami maupun dalam kondisi buatan secara konsisten memacu laju fotosintesis kecuali jika stomata menutup.

c. Suhu 

Pengaruh suhu terhadap fotosintesis tergantung pada jenis tumbuhan dan kondisi lingkungan tempat tumbuhnya. Secara umum, suhu optimum untuk fotosintesis setara dengan suhu siang hari pada habitat asal tumbuhan tersebut.

d. Kadar air 

Rendahnya kadar air akan menyebabkan stomata pada daun menutup, sehingga menghambat dalam penyerapan karbondioksida. Hal ini akan berpengaruh pada berkurangnya laju fotosintesis.

e. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) 

Jika kadar fotosintat ini berkurang, maka akan menyebabkan laju fotosintesis naik. Sebaliknya, jika kadar fotosintat bertambah akan berakibat pada menurunnya laju fotosintesis.

f. Tahap pertumbuhan 

Laju fotosintesis umumnya lebih tinggi pada tahap pertumbuhan kecambah (semai/anakan) dibandingkan pada tumbuhan dewasa. Hal ini dikarenakan pada tahap kecambah, tumbuhan lebih banyak membutuhkan energi dan makanan untuk pertumbuhannya.

Selain itu terdapat faktor genetik yang juga mempengaruhi laju fotosintesis, yaitu: 

Perbedaan Laju Fotosintesis beberapa jenis Tumbuhan

  1. Perbedaan antara spesies. Laju fotosintesis pada tumbuhan C4 (misal tebu, jagung, sorgum dan beberapa jenis rerumputan asal tropis) paling tinggi dibandingkan pada tumbuhan C3 dan CAM. Tumbuhan CAM mempunyai laju fotosintesis terendah. Laju fotosintesis pada jenis pohon dan semak (C3) lebih rendah dibandingkan pada tumbuhan C4. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh daun pada pohon dan semak banyak yang saling menutupi, sehingga intensitas cahaya yang diterima daun-daun yang ternaungi akan lebih rendah. 
  2. Laju translokasi fotosintat. Laju fotosintesis dapat terhambat karena adanya timbunan fotosintat (hasil fosintesis) pada daun. Tumbuhan dengan laju fotosintesis yang tinggi menunjukkan laju translokasi yang tinggi.

Daftar Pustaka

  • Kimball, John W. 1998. Biologi Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
  • Lakitan, B. 1993. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Raja Grafindo Persada.

Posting Komentar untuk "Fotosintesis (Proses, Reaksi, Jenis dan Faktor yang Mempengaruhi)"