Makalah Fotosintesis
BAB 1
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Fotosintesis adalah proses penyusunan atau nutrisi dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Fotosisntesis terjadi sebgian besar pada tumbuhan dengan mengunakan cahyan matahari dan karbondioksida di udara membentuk sebuah senyawa karbohidrat yang sangat penting bagi setiap makhluk hidup. Dengan demikian perlu dipahami tempat dan proses dari pembuatan nutrisi karbohidrat pada tumbuhan yang disebut fotosintesis.
B. Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan fotosintesis?
2. Dimana tempat terjadinya fotosintesis?
3. Bagaimana reaksi-reaksi yang terjadi pada proses fotosintesis?
4. Bagaimana proses terjadinya fotosintesis?
5. Apa saja faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses forosintesis?
C. Tujuan
1. Untuk mengetahui proses terjadinya fotosintesis
2. Untuk mengidentifikasi factor-faktor yang dapat mempengaruhi fotosintesis.
BAB II
PEMBAHASAN
FOTOSINTESIS DI ALAM
A. Tumbuhan Dan Autotrof Lainya Merupakan Produsen Biosfer
Fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan di dunia baik secara langsung atau tidak langsung. Organisme memperoleh senyawa organik yang digunakanannya untuk energy dan rangka karbon dengan satu atau dua cara utama: nutrisi autotrofik atau heterotrofik. Istilah autrofik berasal dari bahasa yunani, autos, berarti “sendiri”, dan trophos, berarti “memberi makan” tampak bertentangan dengan prinsip bahwa organisme merupakan sistem terbuka yang mengambil sumber daya dari lingkunganya. Akan tetapi outrotrof bukanlah mencukupi diri sendiri secara total, autrotrof itu menyediakan makan bagi diri sendiri hanya dalam pengertian bahwa autrotrof dapat mempertahankan dirinya sendiri tanpa memakan dan menguraikan organisme lain. Sehingga autrotrof disebut sebagai produsen biosfer. Tumbuhan disebut autrotrof karena nutrien satu-satunya yang mereka butuhkan ialah karbon dioksida dari udara, dan air serta mineral dari tanah. Secara khusus tumbuhan merupakan fotoautotrof, yaitu organisme yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi karbohidrat, lipid, protein, dan bahan organik lainya. Materi organik ini diperoleh melalui cara pemenuhan nutrisi kedua. Ketidakmampuan dalam membuat makanan mereka sendiri , menyebabkan heterotrof ini hidup tergantung pada senyawa yang dihasilkan oleh organism lain. Hampir seluruh heterotrof, termasuk manusia, benar-benar tergantung pada fotoautotrof untuk mendapatkan makanan, dan juga untuk mendapatkan oksigen, yang merupakan produk-samping fotosintesis . dengan demikian kita makan dan oksigen yang kita hirup pada kloroplas.
B. Kloroplas merupakan tempat fotosintesis pada tumbuhan
Semua bagian yang berwarna hijau pada tumbuhan, termasuk batang hijau dan buah yang belum matang, memiliki kloroplas, tetapi daun merupakan tempat utama berlangsungnya fotosintesis. Terdapat kira-kira setengah juta kloroplas tiap millimeter persegi permukaan daun. Warna hijau pada dun berasaal dari pigmen warna hijau klorofil. Energy cahaya yang diserap inilah yang menggerakkan sintesis molekul makanan dalam kloroplas, yang ditemukan dalam sel mesofil yaitu jaringan yang terdapat di bagian dalam daun. Karbondioksida masuk ke daun, dan oksigen keluar , melalui pori mikroskopik yang disebut stomata, stomata berasal dari kata yaitu stoma berarti “mulut”. Air yang diserap oleh akar dialirkan ke daaun melalui berkass pembuluh. Daun juga menggunakan berkas pembuluh untuk mengirimkan hasil fotosintesis pada seluruh bagian tubuh yang tidak melakukan fotosintesis. Mesofil merupakan system halus yang berupa membrane tilakoid yang saling terhubung memisahkan stroma dari ruangan lain, yaitu ruang tilakoid (lumen). Kantong tilakid tertumpuk dalam kolom yang disebut grana, klorofil terdapat didalam membrane tilakoid.
C. Proses Fotosinttesis pada Tumbuhan
a. Reaksi yang terjadi pada fotosintesis
Fotosintesis, melibatkan beberapa koponen pendukung yaitu karbondioksida, air dan cahaya matahari sehingga menghasilkan karbohidrat, oksigen, dan air. Sehingga proses ini dapat ditulis :
6CO2 + 12H2O + Energi cahaya C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Air muncul pada kedua sisi persamaa itu karena 12 molekul dikonumsi dan 6 molekul terbentuk lagi selama fotosintesis. Maka persamman tersebut menjadi lebih sederhana :
6CO2 + 6H2O + Energi cahaya C6H12O6 + 6O2
Dengan demikian perubahan kimiawi secara keseluruhan selama fotosintesis merupakan kebalikan perubahan kimiawi yang terjadi selama respirasi seluler. Akan tetapi, tumbuhan membuat makanan hanya dengan membalik langkah itu.
Bentuk sesederhana mungkin fotosintesis:
CO2 + H2O CH2O + O2
Pada persamaan diatas CH2O bukan merupakan glukosa hnya sebgai gambaran umum rumus karbohidrat. Sehingga kita dapat membayangkan sintesis molekul gula berkarbon-satu dalam satu kali reaksi. Jika diulangi sebanyak enam kali akan menghasilkan molekul glukosa.
Dengan melakukan penguraian air, dan adanya penemuan bahwa oksigen yang dikeluarkan oleh tumbuhan berasal dari air dan bukan dari karbondioksida, yaitu kloroplas menguraikan air menjadi hydrogen dan oksigen. Sebelumnya hipotesis yang ada ialah bahwa fotosintesis memisahkan karbon kemudian menambahkan air pada karbon.
Langkah 1 : CO2 C + O2
Langkah 2 : C + H2O CH2O
Suatu penelitian yang dilakukan oleh C. B. Van Niel dari Standford University 1930-an. Van Niel menyelidiki fotosintesis pada bakteri yang membuat karbohidratnya dari CO2 tetapi tidak melepaskan O2. Van Niel menyimpulkan , setidaknya pada bakteri ini, CO2 menggunakan hidrogen sulfida (H2S) dan bukannya air untuk fotosintesis, yang menghasilkan titik-titik sulfur yang berwarna kuning sebgai produk limbah. Dengan persamaan kimiawinya :
CO2 + 2 H2S CH2O + H2O + 2 S
Van Niel beralasan bahwa bakteri ini menghasilkan H2S dan menggunakan hydrogen untuk membuat gula. Ia kemudian mengungumumkan gagasan itu, dan mengusulkan bahwa semua organisme fotosintetik membutuhkan sumber hydrogen, tetapi sumber itu bermacam – macam :
Umum : CO2 + 2 H2X CH2O + H2O + 2 X
Bakteri Sulfur : CO2 + 2 H2S CH2O + H2O + 2 S
Tumbuhan : CO2 + 2 H2O CH2O + H2O + O2
Dengan demikian Van Niel menduga bahwa tumbuhan menguraikan air sebagai sumber hydrogen, den melepas oksigen sebgai produk-samping.
b. Proses Fotosintesis
Fotosintesis bukan merupakan proses tunggal, tetapi terdiri dari dua proses yaitureaksi terang dan siklus calvin. Reaksi terang merupakan langkah-langkah fotosintesis yang mengubah energy matahari menjadi energy kimiawi. Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakan transfer electron dan hydrogen dari air ke penerima akseptor yng disebut NADP+ (nikotinamida adenin dinukletida fosfat), yang menyimpan electron berenergi ini untuk sementara. Air terurai dalam proses ini, sehingga reaksi terang fotosintesislah yang melepas O2 sebagai produk-samping. Akseptor electron reaksi terang, NADP+, merupakan sepupu pertama NAD+, yang berfungsi sebagai pembawa electron dalam respirai seluler, kedua molekul tersebut berbeda hanya karena adanya gugus fosfat tambahan dalam molekul NADP+. Reaksi terang menggunakan tenaga sinar matahari untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH dengan cara menambahkan sepasang electron bersama dengan nucleus hydrogen, atau H+. reaksi terang juga menghasilkan ATPdengan memberi tenaga bagi penambahan gugus fosfat pada ADP, suatu proses yang disebut fotofosforilasi. Reaksi terang tidak menghasilkan gula, reaksi yang menghasilkan gula yaitu reaksi pada reaksi gelap atau tahap 2 fotosintesis.
pada siklus calvin. Penamaan calvin yaitu untuk sebgai penghargaan Melvin Calvin. Siklus ini berawal dari pemasukan CO2 dari udara dalam molekul organikyang telah disiapkan dalam kloroplas. Pemasukan awal karbon ini ke daalam senyawa organic disebut fiksasi karbon. Siklus calvin kemudian mereduksi karbonterfiksasi ini menjadi karbohidrat melalui penambahan electron. Tenaga pereduksian ini berasal dari NADPH, yang memperoleh electron berenergi dalam reaksi terang. Untuk mengubah CO2 menjadi karbohidrat, siklus calvin juga membutuhkan energy kimiawi dalam bentuk ATP, yang juga dihasilkan oleh reaksi terang. Dengan demikian, siklus Calvin inilah yang membuuat gula, tetapi siklus ini dapat melakukanya dengan bantuan NADPH dan ATP yang dihasilkan oleh reaksi terang. Langkah-langkah metabolisme siklus Calvin kadang-kadang disebut sebagai reaksi gelap, aau reaksi tak-tergantung-cahaya, karena tidak satupun langkah dalam siklus tersebut membutuhkan cahaya secra langsung. Walaupun demikian, siklus Calvin pada sebagian besar tumbuhan terjadi selama siang hari, sebab hanya karena itulah reaksi terang dapat menghasilkan kembali (meregenerasi) NADPH dan ATP yang digunakan dalam reduksi CO2 menjadi gula. Pada dasarnya, kloroplas menggunakan energy cahaya untuk membuat gula dengan mengkoordinasikan kedua langkah fotosintesis tersebut.
Pada reaksi terang penyerapan cahaya dikenal dengan nama fotosistem yaitu pigmen yang dimiliki setiap tumbuhan sebgai pusat reaksi, ada dua fotosistem yaitu fotosistem I dan fotosistem II.
Fotosistem I dan Fotosistem II
Reaksi terang cahaya dalam proses fotosintesis penyerapan energy matahari oleh klorofil dimana dilepaskan O2, terdiri dari dua bagian. Bagian pertama disebut fotosistem I yang menyangkut penyerapan energy matahari pada panjang gelombang di sekitar 700nm dan tidak melibatkan proses pelepasan O2. Bagian kedua yang menyangkut penyerapan energy matahari pada panjang gelombang di sekitar 680nm, disebut fotosistem II yang melibatkan pembentukan O2.
Fotosistem I disusun oleh sekitar kurang lebih 200 molekul klorofil dan karotenoid. Klorofil a terdapat di dalam kloroplas semua sel tumbuhan hijau tetapi sel fotosintesis yang tidak menghasilkan O2 tidak mengandung klorofil a tetapi mengandung bakterioklorofil a atau bakterioklorofil b. Klorofil b adalah klorofil kedua yang terdapat dalam tumbuhan hijau yang fungsinya menyerap cahaya lalu mentransfernya ke klorofil a. Klorofil a dan b murni dapat diisolasi dari ekstrak daun, walaupun keduanya berwarna hijau, spectra penyerapannya sedikit berbeda. Kebanyakan tumbuhan tingkat tinggi mengandung kurang lebih dua kali lebih banyak klorofil a dibanding klorofil b. Ditemukan pula klorofil c yang terdapat dalam ganggang coklat, diatom dan dinoflagelata. Seperti juga klorofil, karotenoid mempunyai kemampuan untuk menangkap energy matahari. Golongan pigmen ini berperan dalam menyerap energy matahari pada bagian daerah panjang gelombang sinar tampak yang tidak tercakup oleh pigmen klorofil, jadi berperan sebagai pelengkap penerima cahaya. Energy matahari yang ditangkap oleh pigmen pelengkap harus dipindahkan terlebih dahulu ke molekul klorofil sebelum digunakan selanjutnya untuk poses fotosintesis.
Fotosistem I menyerap energy cahaya terpisah dari FS II, tapi mengandung kompleks inti terpisah, yang menerima electron yang berasal dari H2O melalui kompleks ini FS II terlebih dahulu. Fotosistem I terletak hanya di tilakoid stroma dan di daerah tengah grana yang menghadap ke stroma. Sebagai system yang bergantung pada cahaya FS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan electron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.
Fotosistem II mengandung sebuah kompleks inti yang terdiri dari 6 polipeptida integral yang saling berhubungan secara nonkovalen, dan berisi pusat reaksi P680. P680 dalam kompleks inti FS II menerima energy cahaya dengan cara resonansi induktif dari sekitas 250 molekul klorofil a dan b (terdapat dalam jumlah yang hamper sama) dan sejumlah xantofil. Sebagian besar FS II hanya terdapat pada kawasan pinggir tilakoid grana. Daerah tengah grana dan tilakoid stroma mempunyai jauh lebih sedikit FS II. Karena adanya kerja sama antara FS II dan FS I, maka terjadi fotofosforilasi. Dalam fotofosforilasi ini terdapat dua macam aliran transfer elektron, yaitu :
Fotofosforilasi Non Siklik
Fotosistem I dan II merupakan komponen penyalur energy dalam rantai pengangkutan electron fotosintesis secara kontinu. Pada aliran elekron nonsiklik, jika suatu molekul klorofil dieksitasi oleh cahaya, tingkat energy electron di dalam strukturnya ditingkatkan oleh sejumlah energy cahaya yang diserap dan klorofil menjadi tereksitasi. Energy eksitasi tersebut ditangkap oleh acceptor primer yang diserahkan kepada plastokuinon atau PQ yang menyerupai ubikuinon pada rantai respirasi mitokondria dan merupakan pembawa electron pertama. Electron yang berasal dari plastokuinon selanjutnya diberikan kepada jenis sitokrom lalu melewatkan electron menuju plastosianin atau PC. Pengangkutan electron dari plastokuinon menuju sitokrom dirangkaikan dengan pembentukan ATP dari ADP + Pi.
Electron berenergi tinggi yang mengalir menurun dari fotosistem II ke fotosistem I, selanjutnya memperoleh energinya kembali dari kuantum cahaya yang diabsorpsi yang menyebabkan tereksitasinya kembali electron. Electron yang telah tereksitasi di fotosistem I ditangkap oleh aseptor primer menuju feredoksin atau Fd. Jika kuanta cahaya diserap oleh fotosistem I, electron kaya energi yang dikeluarkan dari pusat reaksi mengalir di sepanjang rantai pembawa electron menuju NADP+ untuk mereduksinya menjadi NADPH.
Fotofosforilasi Siklik
Fotofosforilasi siklik ini hanya melibatkan satu fotosistem saja, yaitu fotosistem 1. Electron yang terdapat pada pusat reaksi fotosistem 1 tereksitasi dan di tangkap oleh aseptor penerima electron primer P430 oleh pemberian cahaya pada FS 1, karena electron pada siklus ini energinya tidak mencukupi maka dari itu electron kembali menuju ke citokrom melalui jalan pintas kemudian dipindahkan menuju plastosianin dan kembali ke pusat reaksi fotosistem 1. Karena pemberian cahaya pada FS 1 dapat menyebabkan electron berdaur secara terus menerus keluar pusat reaksi FS 1 dan kembali lagi ke dalamnya, tiap electron didorong di sekitar siklus ini energy yang dihasilkan oleh absoapsi satu kuamntum cahaya. Selama aliran electron, tidak terjadi pembentukan NADPH dan pembebasan oksigen. Namun demikian, siklus aliran electron diikuti oleh fosforilasi ADP menjadi ATP, ditunjukan sebagai fotofosforilasi siklik.
Saat electron diangkut, terjadi pembentukan ATP dari ADP dan fosfat selama transport electron fotosintetik. Sejumlah energy cahaya yang ditangkap oleh system fotosintetik ini diubah menjadi energy ikatan fosfat pada ATP. Proses ini disebut fotofosforilasi fotosintetik atau fotofosforilasi, untuk membedakannya dari fotofosforilasi oksidatif pada respirasi mitokondria. Fotofosforilasi oksidatif ADP menjadi ATP pada mitokondria terjadi dengan memanfaatkan energy bebas dari aliran electron berenergi tinggi yang bergerak menurun di sepanjang rantai transport electron. Pada fotofosforilasi fotosintetik, molekul pemindah electron pada rantai penghubung antara fotosistem II dan menghasilkan I terorientasi ke membrane tilakoid sehingga aliran electron menghasilkan perpindahan ion H+ dari membrane tilakoid luar ke bagian dalam ruangan. Induksi cahaya membangkitkan gradient H+ pada membrane tilakoid sehingga membrane tilakoid bagian dalam lebih bersifat asam. Hal ini menunjukkan kemiosmotik yang memacu mengaktifkan molekul ATP sintetase menjadi aktif mensintesis ATP dari ADP + Pi yang ada di stroma
D. Faktor-Faktor yang mempengaruhi Fotosintesis
Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis pada tumbuhan dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu sebagai berikut :
a. Konsentrasi karbondioksida (CO₂) di udara
Gas CO₂ juga merupakan bahan baku fotosintesis untuk membentuk senyawa karbohidat. Kekurangan CO₂ dapat menyebabkan penurunan laju fotosintesis.
b. Klorofil
Semakin banyak jumlah klorofil dalam daun maka proses fotosintesis berlangsung semakin cepat.
c. Cahaya
Sesuai dengan sifatnya sebagai tumbuhan hijau yang tidak terlepas dari adanya cahaya, factor cahaya berperan sangat penting dalam mengendalikan laju fotosintesis. Cahaya diperlukan sebagai sumber energi reaksi anabolik fotosintesis. Intensitas cahaya yang cukup diperlukan agar fotosintesis berlangsung secara efisien.
d. Ketersediaan Air
Dalam kondisi kekurangan air, turgiditas sel penjaga stomata menurun sehingga stomata menutup. Dengan tertutupnya stomata, serapan CO₂ sebagai bahan sintesis karbohidrat dan bahan baku dalam proses fotosintesis menjadi terhambat.
e. Suhu
Pengaruh suhu terhadap fotosintesis juga bergantung pada spesies dan kondisi lingkungan tempat tumbuhnya. Suhu optimum tumbuhan yang hidup di gurun lebih tinggi dari tumbuhan yag hidup di tempat lain. Tanaman jagung dan kedelai di dataran rendah tropis mempunyai suhu optimum fotosintesis lebih tinggi dibandin tanaman ketang dan kacang kapri di dataran tinggi (pegunungan). Ganggang hijau tertentu dapat berfotosintesis pada suhu 70°C, sementara itu tumbuhan berdau jarum (konifer) dapat berfotosintesis pada suhu ≤6°C. Semakin tinggi suhu, laju fotosintesis akan meningkat demikian juga sebaliknya namun bila suhu terlalu tinggi fotosintesis akan terhenti karena enzim-enzim yang berperan dalam fotosintesis akan rusak. Oleh karena itu tumbuhan membutuhkan suhu optimum agar fotosintesis berjalan efisien.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Fotosintesis adalah proses pembentukan suatu bentuk nutria karbohhidrat pada tumbuhan hijau yang terjadi pada kloroplas daun dengang membutuhkan cahaya matahari dengan reaksi :
6CO2 + 6H2O + Energi cahaya C6H12O6 + 6O2
Proses fotosintesis terbagi atas 2 yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Pada prosess reaksi terang dihasilkan NADPH dan ATP yang dibutuhkan pada reaksi gelap untup mengfiksasi CO2 menjadi gula atau senyawa karbohidrat. Proses fotosintesis dipengaruhi oleh, diantaranya yaitu: konsetrasi karbondioksida, klorofil, cahaya, ketersediaan air dan suhu.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell.,Neil A, Jane B. Reece, Lawrence G. Mitchell. 2002. BIOLOGI edisi kelima-jilid 1. Erlangga. Jakarta.
Novel.,Sinta Sasika,S.Si. 2010. Rangkuman Biologi SMA kelas 1,2,3. Gagas Media. Jakarta Selatan.
Komentar
Posting Komentar