Definisi proses fotosintesis.
Frasa ‘foto’ bermaksud cahaya, manakal ‘sintesis’ bermaksud bermaksud menggabungkan. Dapatkah anda memahami maksud ‘fotosintesis’?
Fotosintesis merupakan proses membuat makanan oleh tumbuhan hijau dengan menggunakan cahaya matahari. Daun mempunyai klorofil untuk memerangkap cahaya matahari. Fotosintesis juga memerlukan karbon dioksida dan air. Hasil proses fotosintesis ialah glukosa dan oksigen. Glukosa yang berlebihan disimpan dalam bentuk kanji di pelbagai bahagian tumbuhan.
Fotosintesis merujuk kepada proses penukaran tenaga cahaya daripada matahari kepada tenaga biokimia. Tenaga kimia ini digunakan untuk pengikatan karbon. Proses ini dibantu oleh klorofil untuk menguraikan air kepada oksigen dan hidrogen.
6CO2 + 12H2O + Tenaga Cahaya –> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Klorofil digunakan oleh tumbuh-tumbuhan hijau, alga dan cyanobakteria; klorofil dijumpai dalam membran tylakoid. Elektron-elektron daripada klorofil menembusi rantaian pengangkutan elektron, yang mana ATP terhasil daripada chemiosmosis. Dalam fotofosforilasi cyclic, elektron-elektron balik ke klorofil.
Dalam non-cyclic fotofosforilasi, elektron-elektron digunakan untuk menurunkan NADP, dan elektron-elektron balik kepada klorofil daripada H2O atau H2S. Apabila H2O dioksidakan oleh tumbuh-tumbuhan hijau, alga dan cyanobakteria, O2 dihasilkan.
Oksigen akan dibebaskan sebagai bahan sampingan, sementara hidrogen akan digunakan untuk bertindakbalas dengan CO2 dan karbohidrat untuk menghasilkan menjadi gula (glukosa), hasil akhir fotosintesis.
Proses fotosintesis penting bagi semua kehidupan disebabkan tumbuhan yang bergantung hidup kepada matahari ini akan menjadi makanan kepada haiwan maun yang akan menjadi makanan kepada haiwan maserba atau haiwan maging yang lain.Pengecualian hanyalah kepada masyarakat hidupan di laut dalam berhampiran pinggir plat tektonik yang berasaskan galian yang terpancar keluar daripada perut bumi.
Pengertian fotosintesis dan prosesnya pada tumbuhan – Tumbuhan itu tidak berpindah tempat, tumbuhan selalu memproduksi makanannya sendiri jadi dapat disebut sebagai produsen dan selalu menggantungkan diri terhadap apa yang didapatkannya dari lingkungan tempat dia tumbuh. Tumbuhan menproduksi makanannya dengan cara fotosintesis. Fotosintesis merupakan fungsi utama dari daun pada tumbuhan hijau, proses fotosintesis sangatlah penting untuk kehidupan di bumi ini sebab hampir semua makhluk hidup sangat membutuhkan hasil dari fotosintesis. Salah satu hasil dari fotosintesis yaitu Oksigen, kita tahu bahwa oksigen sangat dibutuhkan oleh manusia dan hewan untuk kelangsungan hidupnya.
A. Penjelasan fotosintesis
Yang dimaksud dengan Fotosintesis adalah proses pembuatan makanan yang dilakukan oleh tumbuhan menggunakan air (H2O), karbondioksida (CO2) dengan bantuan energi cahaya matahari sehingga menghasilkan zat makanan dan Oksigen (O2). Atau definisi Fotosintesis yang lainnya yaitu suatu proses mengolah atau pembentukan bahan organik seperti karbohidrat yang berasal dari air dan karbondioksida dengan bantuan energi cahaya matahari.
Proses fotosintesis dapat dilakukan oleh tumbuhan hijau, alga dan bakteri yang memiliki klorofil (zat hijau daun) pada siang hari. Kenapa terjadi pada siang hari? karena untuk melakukan proses fotosintesis tumbuhan membutuhkan energi cahaya matahari. Tumbuhan dapat menyerap energi cahaya matahari karena memiliki pigmen yang disebut dengan klorofil, pigmen inilah yang memberikan warna hijau pada daun tumbuhan. Klorofil ada dalam organel yang disebut dengan kloroplas. Umumnya energi dari fotosintesis dihasilkan pada daun akan tetapi dapat juga terjadi pada organ atau bagian tumbuhan lainnya yang memiliki zat hijau.
B. Proses fotosintesis pada tumbuhan
Tumbuhan yang memiliki zat hijau daun atau klorofil bersifat autotrof, jadi dapat memasak atau menproduksi makanannya sendiri secara langsung dari senyawa yang bersifat organik. Tumbuhan hijau akan menyerap karbondioksida, air lalu dengan bantuan energi cahaya matahari untuk menghasilkan zat gula dan Oksigen. Berikut di bawah ini gambar yang menjelaskan tentang proses fotosintesis:
Proses fotosintesis pada tumbuhan hijau.
Proses fotosintesis sehingga menghasilkan zat gula dan oksigen.
C. Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis
Adapun faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses fotosintesis, diantaranya seperti di bawah ini:
1. Ketersediaan air
Kekurangan kadar air dapat menyebabkan daun layu dan stomata pada daun menutup, sehingga akan menyebabkan penyerapan karbondioksida berkurang.
2. Konsentrasi karbondioksida
Konsentrasi karbondioksida-pun dapat mempengaruhi proses fotosintesis, kerana semakin tinggi Konsentrasi karbondioksida maka akan semakin meningkatkan laju dari fotosintesis.
3. Intensitas cahaya matahari
Intensitas cahaya matahari dapat berpengaruh pada proses fotosintesis, karena energi cahaya matahari sangat dibutuhkan oleh tumbuhan dalam melakukan proses ini. Karena semakin tinggi intensistas cahaya matahari maka akan semakin banyak energi yang dibentuk sehingga dapat mempercepat proses fotosintesis. Tapi jika intensitas cahaya terlalu tinggi dapat menyebabkan rusaknya klorofil pada tumbuhan.
D. Fungsi atau manfaat fotosintesis
Fungsi utama dari fotosintesis yaitu untuk menproduksi zat makanan yang berupa gulkosa atau gula. Karena gulkosa menjadi bahan yang paling utama dalam pembuatan zat makanan lainnya seperti lemak dan protein pada tumbuhan. Zat tersebut nantinya akan menjadi makanan untuk manusia dan hewan.
Fungsi lain dari fotosintesis yaitu dapat membersihkan udara dari pencemaran dengan cara mengurangi kadar karbondioksidan di udara karena karbondioksida adalah bahan yang dibutuhkan oleh tumbuhan hijau untuk melakukan forosintesis. Dan sebagai hasilnya selain zat makanan akan dihasilkan juga Oksigen yang sangat diperlukan untuk kelangsungan hidup manusia dan hewan di muka bumi.
Kemampuan tumbuhan untuk melakukan fotosintesis selama hidupnya membuat sisa-sisa tumbuhan yang hidup di masa lampau tertimbun oleh tanah selama berjuta-juta tahun dan akan menjadi batubara yang dapat digunakan oleh manusia sebagai sumber enegri.
Fungsi utama fotosintesis yaitu untuk memproduksi zat makanan berupa glukosa. Glukosa menjadi bahan bakar dasar pembangun zat makanan lainnya, yakni lemak dan protein yang ada di dalam tubuh tumbuhan. Zat-zat ini menjadi makanan bagi mahluk hidup seperti hewan maupun manusia.
Oleh sebab itu, kemampuan tumbuhan mengubah energi cahaya (sinar matahari) menjadi energi kimia (zat makanan) dan selalu menjadi mata rantai makanan.
Fotosintesis membantu membersihkan udara, yakni mengurangi kadar CO2 (karbon dioksida) di udara karena CO2 merupakan bahan baku dalam proses fotosintesis. Sebagai hasil akhirnya, selain zat makanan yaitu O2 (Oksigen) yang sangat dibutuhkan untuk kehidupan.
Kemampuan tumbuhan untuk berfotosintesis selama masa hidupnya dapat menyebabkan sisa-sisa tumbuhan yang hidup masa lalu tertimbun di dalam tanah selama berjuta-juta tahun menjadi batubara menjadi salah satu sumber energi saat ini.
Penemuan Fotosintesis
Fotosintesis merupkaan proses di mana tanaman dan beberapa organisme hidup lainnya memperoleh energi dari sumber-biasanya cahaya matahari.
Meskipun proses penting ini telah ada pada sejak awal waktu, semua orang benar-benar menyadari keberadaannya, dan itu tidak ditemukan sampai tahun 1800-an.
Beberapa ilmuwan yang berbeda selama periode lebih dari 200 tahun telah memberikan kontribusi terhadap penemuan fenomena alam tentang fotosintesis ini.
Berikut merupakan para tokoh-tokoh yang menemukan proses fotosintesis :
Jan Baptista – Fotosintesis sebagian ditemukan pada tahun 1600-an oleh Jan Baptista van Helmont, seorang ahli kimia Belgia, ahli fisiologi dan dokter. Helmont telah melakukan percobaan 5 tahun yang melibatkan pohon willow yang ia ditanam di pot dengan tanah dan juga ditempatkan dalam lingkungan yang terkendali.
Pohon willow dengan hati-hati dan disiram selama periode 5 tahun. Pada akhir eksperimennya Helmont menyimpulkan bahwa pertumbuhan pohon merupakan hasil dari nutrisi yang telah diterima dari air. Kesimpulan Helmont merupakan akurat tapi eksperimennya membuktikan bahwa air memberikan kontribusi terhadap pertumbuhan tanaman.
Joseph Priestley – Joseph Priestley merupakan ilmuwan lain yang berkontribusi pada penemuan fotosintesis. Dia lahir pada tahun 1733 dan kemudian menjadi seorang ahli kimia, menteri, filsuf alam, pendidik dan ahli teori politik.
Eksperimen dari Joseph Priestley termasuk menempatkan lilin menyala di dalam stoples tertutup. Kemudian pada tahun 1774, hasil eksperimen Priestley diterbitkan dalam buku yang berjudul“Percobaan dan Pengamatan dari jenis yang berbeda dari Air, Volume I.” Meskipun Priestley tidak tahu pada saat itu, eksperimen membuktikan bahwa udara mengandung oksigen.
Jan Ingenhousz – Jan Ingenhousz, ilmuwan lain yang telah berkontribusi pada penemuan fotosintesis. Dia merupakan seorang ahli kimia Belanda, biologi dan fisiologi yang melakukan eksperimen penting di akhir 1770-an yang membuktikan bahwa tanaman menghasilkan oksigen.
Ingenhousz kemudian ditempatkan terendam tanaman di sinar matahari dan kemudian di tempat teduh. Dia menyadari bahwa gelembung kecil yang telah diproduksi oleh tanaman ketika mereka berada di bawah sinar matahari.
Ketika mereka telah dipindahkan ke gelembung warna yang tidak lagi diproduksi oleh tanaman ini. Ingenhousz kemudian menyimpulkan bahwa tanaman dapat menggunakan cahaya dalam menghasilkan oksigen.
Jean Senebier – Pada tahun 1796, Jean Senebier, seorang ahli botani Swiss, pendeta dan juga naturalis menunjukkan bahwa tanaman menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen dengan bantuan sinar matahari.
Pada awal tahun 1800-an Nicolas-Theodore de Saussure menunjukkan bahwa sementara tanaman membutuhkan karbon dioksida, peningkatan massa tanaman yang tumbuh bukanlah hasil dari karbon dioksida saja tetapi juga dari penyerapan air.
Julius Robert Mayer – Pada tahun 1840-an Julius Robert Mayer, seorang dokter asal Jerman dan fisikawan, menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan. Hal ini dikenal dengan hukum pertama termodinamika. Dia mengusulkan bahwa tanaman mengubah energi cahaya menjadi energi kimia.
Julius Sachs – Pada 1862-1864 Julius Sachs menyelidiki bagaimana pati diproduksi di bawah pengaruh cahaya dan dalam hubungannya dengan klorofil. Ini akhirnya dapat menyebabkan dia menulis persamaan umum untuk fotosintesis (6CO2+6H2O2? (dengan energi cahaya) C6H12O6+6O2/).
Proses Fotosintesis pada Tumbuhan
Tumbuhan memiliki sifat autotrof. Autotrof mempunyai arti yaitu dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik.
Tumbuhan dapat menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula danoksigen yang telah diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari proses fotosintesis.
Berikut ini merupakan persamaan reaksi fotosintesis yang menghasilkan glukosa:
Glukosa dapat digunakan untuk dapat membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun pada tumbuhan.
Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan yang ada di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan juga senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk dapat menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.
Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut dengan klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan tersebut. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut dengan kloroplas.klorofil dapat menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.
Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang mempunyai warna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun.
Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut dengan mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya.
Cahaya tersebut kemudian melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis.
Permukaan daun pada umumnya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar Matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.
Fotosintesis pada alga dan bakteri
Alga terdiri dari beberapa alga multiseluler seperti ganggang hingga alga mikroskopik yang hanya terdiri dari satu sel. Meskipun alga tidak mempunyai struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama.
Hanya saja karena alga mempunyai berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang akan diserapnya pun lebih bervariasi.Semua alga dapat menghasilkan oksigen dan kebanyakan bersifat autotrof.
Hanya sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof yang berarti bergantung pada materi yang dapat dihasilkan oleh organisme lain.
Tumbuhan membutuhkan sinar matahari, air, dan juga udara untuk membuat makanannya sendiri. Setiap hari, zat hijau daun pada daun tanaman dapat menyerap cahaya matahari.
Tumbuhan memanfaatkan cahaya matahari menjadi karbon dioksida dari udara, dan air dari tanah menjadi makanan yang telah mengandung gula.
Sebelum proses fotosintesis dilakukan, hanya tumbuhan hijau saja yang dapat melakukannya karena mempunyai klorofil. Selain itu fotosintesis dapat dilakukan pada siang hari saat ada cahaya matahari. Tumbuhan juga memerlukan air dan karbondioksida untuk melakukan reaksi kimia fotosintesis.
Tumbuhan dapat mendapatkan karbondioksida (CO2) di udara yang masuk ke daun tumbuhan lewat stomata atau mulut daun. Sementara air (H2O) hanya bisa didapatkan lewat akar tumbuhan yang kemudian disalurkan ke daun melalui batang tumbuhan.
Pada saat sinar matahari jatuh ke permukaan daun, kemudian klorofil menangkap energi dari cahaya matahari tersebut. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa ada warna atau transparan, kemudian diteruskan menuju mesofil. Di mesofil inilah sebagian besar proses fotosintesis ini terjadi.
Energi tersebut kemudian digunakan untuk mengubah air menjadi gula atau glukosa (C6H12O6) dan oksigen (O2). Setelah itu dari proses fotosintesis akan dpat menghasilkan makanan bagi tumbuhan.
Sementara oksigen yang dihasilkan kemudian dikeluarkan oleh tumbuhan lewat stomata. Oksigen ini kemudian berada di udara bebas untuk dihirup oleh makhluk hidup lain seperti manusia dan juga hewan.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
Ada 4 faktor faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis yang dibutuhkan oleh tumbuhan untuk dapat melakukan proses terjadinya fotosintesis di antaranya yaitu klorofil, cahaya matahari, air dan karbondioksida. Berikut adalah penjelasan komponen fotosintesis dan pengertiannya.
Klorofil
Untuk melakukan proses fotosintesis, tumbuhan harus mempunyai klorofil atau biasa dikenal sebagai zat hijau daun. Pengertian klorofil menurut KBBI yaitu suatu zat penghijau tumbuhan (terutama pada daun) yang terpenting dalam proses fotosintesis.
Organisme atau tumbuhan yang tidak mmepunyai klorofil tidak dapat melakukan proses fotosintesis. Sementara tumbuhan yang mempunyai klorofil bersifat autotrof yakni organisme yang bisa menghasilkan makanan sendiri lewat proses fotosintesis.
Cahaya Matahari
Salah satu faktor fotosintesis yang paling penting yaitu adanya cahaya matahari. Jika tidak ada cahaya matahari maka tumbuhan hijau tidak dapat melakukan proses fotosintesis ini. Hal inilah yang membuat proses fotosintesis hanya dapat terjadi pada waktu siang hari saat matahari bersinar.
Intensitas cahaya matahari akan sangat berpengaruh dalam sebuah proses fotosintesis. Semakin tinggi intensitas cahaya matahari maka energi yang akan dihasilkan semakin banyak sehingga proses fotosintesis akan semakin cepat dan juga sebaliknya.
Air (H2O)
Dalam melakukan reaksi fotosintesis, tumbuhan juga membutuhkan air atau H2O sebagai salah satu bahannya. Jika tidak adanya air dapat menghambat proses fotosintesis yang akan dilakukan oleh tumbuhan. Air hanya didapatkan oleh akar yang menyerap air melalui tanah.
Kekurangan air saat kekeringan dapat menyebabkan stomata pada tumbuhan akan tertutup. Hal ini dapat menyebabkan penyerapan karbondioksida akan menurun dan dapat menghambat proses fotosintesis. Untuk itu air sangat dibutuhkan sekali dalam proses fotosintesis.
Karbondioksida (CO2)
Selain air, tumbuhan juga memerlukan adanya karbondioksida atau CO2 untuk melakukan proses fotosintesis. Karbondioksida menjadi komponen terpenting pada saat proses fotosintesis. Tumbuhan bisa mendapatkan karbondioksida di udara bebas lewat stomata, termasuk dari hasil sisa respirasi oleh manusia maupun hewan.
Semakin banyak karbondioksida di udara, maka semakin banyak jumlah bahan karbondioksida yang dapat digunakan tumbuhan untuk melakukan sebuah proses fotosintesis.
Reaksi Fotosintesis
Secara umum tumbuhan menggunakan karbondioksida dan air untuk menghasilkan glukosa atau gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya dalam sebuah proses fotosintesis dengan bantuan cahaya matahari. Berikut ini merupakan persamaan reaksi fotosintesis.
6H2O + 6CO2 + cahaya ? C6H12O6 + 6O2
Keterangan adalah :
H2O = air
CO2 = karbondioksida
C6H12O6 = gula atau glukosa
O2 = oksigen
Proses atau Reaksi fotosintesis
Di dalam sebuah proses atau reaksi sebuah fotosintetis ada dua macam, berikut ini adalah reaksi dari fotosintetis tersebut:
Reaksi terang
Reaksi terang Berlangsung di dalam membran tilakoid yang ada di grana. Grana merupakan struktur bentukan membran tilakoid yang terbentuk dalam stroma, yakni salah satu ruangan dalam kloroplas. Di dalam grana terdapat klorofil, yaitu pigmen yang berperan dalam sebuahproses fotosintesis. Reaksi terang di sebut dengan fotolisis karena proses penyerapan energi cahaya dan penguraian molekul air menjadi oksigen dan hidrogen.
Reaksi gelap
Reaksi gelap Berlangsung di dalam stroma. Reaksi yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 yang diperoleh dari udara dan energi yang diperoleh dari reaksi terang tersebut.
Tidak lagi membutuhkan cahaya matahari, tetapi tidak dapat berlangsung jika belum terjadi siklus terang karena energi yang digunakan berasal dari reaksi terang.
Di dalam reaksi gelap ada dua macam siklus, yaitu siklus Calin-Benson dan juga siklus hatch-Slack. Pada siklus Calin-Benson, tumbuhan akan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon tiga, yakni senyawa 3-fosfogliserat. Siklus ini sangat dibantu oleh enzim rubisco. Pada siklus hatch-Slack, tumbuhan akan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon empat. Enzim yang berperan yaitu phosphoenolpyruvate carboxylase.
Produk akhir siklus gelap diperoleh glukosa yang digunakan tumbuhan untuk aktivitasnya atau disimpan sebagai cadangan energi.
Ada dua jenis proses fotosintesis yaitu fotosintesis oksigenik dan fotosintesis anoxygenic.
1. Fotosintesis oksigenik – Fotosintesis oksigenik merupakan proses yang paling umum dan terlihat pada tanaman, alga dan cyanobacteria. Selama fotosintesis oksigenik, cahaya akan mentransfer energi elektron dari air (H2O) menjadi karbon dioksida (CO2), yang menghasilkan karbohidrat.
Dalam transfer ini, CO2 yang “berkurang,” atau menerima elektron, dan juga air menjadi “teroksidasi,” atau kehilangan elektron. Pada akhirnya, oksigen akan diproduksi bersama dengan karbohidrat. Fungsi fotosintesis oksigenik yaitu sebagai penyeimbang respirasi, dibutuhkan dalam karbondioksida yang akan dihasilkan oleh semua organisme bernapas dan diberikan kembali dalam bentuk oksigen ke udara.
Dalam artikelnya pada tahun 1998, “Sebuah Pengantar Fotosintesis dan Aplikasi nya,” Wim Vermaas, seorang profesor di Arizona State University menduga, bahwa “tanpa oksigenik fotosintesis, oksigen di udara akan habis dalam waktu beberapa ribu tahun.”
2. Fotosintesis anoxygenic – Di sisi lain, fotosintesis anoxygenic akan menggunakan elektron donor selain air. Proses ini biasanya terjadi pada bakteri seperti bakteri ungu dan jugabakteri belerang hijau. Fotosintesis anoksigenik tidak akan menghasilkan oksigen, maka kata David Baum, profesor botani di University of Wisconsin Madison.
Apa yang akan dihasilkan tergantung pada donor elektron. Sebagai contoh, banyak bakteri menggunakan gas telur berbau yakni hidrogen sulfida dan juga sulfur memproduksi padatan sebagai produk sampingan.
Gambar Fotosintesis
Jadi dapat disimpulkan bahwa sebuah proses fotosintetis dapat berjalan atau bekerja dengan baik apabila ada bantuan dari sinar matahari yang maksimal sehingga segala seluruh kegiatan mahluk hidup dapat bekerja dengan baik.
Bacaan lain tambahan mengenai Fotosintesis.
Leave a Reply