FOTOSINTESIS

FOTOSINTESIS

A.      Pengertian Fotosintesis

Fotosintesis pada dasarnya merupakan proses penyusunan zat makanan oleh organisme hidup dengan menggunakan energi matahari. Namun tidak semua organisme mampu secara langsung menggunakannya. Hanya golongan tumbuhan dan beberapa jenis bakteri saja yang mampu menangkap energi matahari dan menggunakannya untuk proses penyusunan zat makanan.

Tumbuhan menyerap bahan-bahan baku berupa air dalam tanah melalui akar dan karbon dioksida melalui daun. Bagi tumbuhan yang hidup di dalam air, karbon dioksida diperoleh dari karbon dioksida yang terlarut di dalam air. Air dan karbon dioksida kemudian diolah pada kloroplas di daun dengan bantuan cahaya menjadi zat makanan berupa gula dan amilum.

Pada proses fotosintesis, terjadi sintesis karbohidrat dari bahan-bahan anorganik (CO₂ dan H2O) pada tumbuhan berpigmen dengan bantuan energi cahaya matahari dengan persamaan reaksi kimia berikut ini :

   

Berdasarkan reaksi fotosintesis di atas, CO₂ dan H2O merupakan substrat dalam reaksi fotosintesis dan dengan bantuan cahaya matahari dan pigmen fotosintesis (berupa klorofil dan pigemen-pigmen lainnya) akan menghasilkan karbohidrat dan melepaskan oksigen. Cahaya matahari meliputi semua warna dari spektrum tampak dari merah hingga ungu, tetapi tidak semua panjang gelombang dari spektrum tampak diserap (diabsorpsi) oleh pigmen fotosintesis. Atom O pada karbohidrat berasal dari CO₂ dan atom H pada karbohidrat berasal dari H2O.

B.       Sejarah Penemuan Fotosintesis

Usaha untuk memahami fotointesis telah dilakukan sejak lama oleh para ilmuwan, awalannya seorang ahli botani Inggris bernama Joseph Priestley (1772) menunjukkan bahwa tumbuhan mengeluarkan suatu gas ynag membuat api lilin dapat menyala walaupun dalam tabung gelas yang tertutup. Coba simak prinsip percobaan yang dilalukan oleh Joseph Priestley berikut. Dalam sungkup tabung gelas tanpa tanaman, api lilin yang dinyalakan cepat padam. Namun setelah disusupkan tanaman ke dalamnya, pada beberapa hari kemudian ternyata lilin dapat dinyalakan lagi. Lilin tetap menyala selama “gas” dari tanaman itu masih ada. Pada waktu itu, Joseph Priestley belum mengetahui bahwa gas itu adalah oksigen. 

Beberapa tahun kemudian, banyak peniliti tertarik untuk menggali lebih lanjut dari temuan Priestley tersebut. Jan Ingenhousz (1779), ahli fisiologi dari German melakukan eksperimen dengan menggunakan tumbuhan air (Hydrila verticilata). Dari percobaannya ditunjukkan tiga hal penting yaitu (1) gas yang dikeluarkan oleh tumbuhan itu ternyata gas O₂, (2) cahaya matahari dibutuhkan dalam proses tersebut, (3) bagian yang berhijau daun saja yang mengeluarkan O₂. 

Seorang ahli botani dari Swiss, Jean Senebier menemukan bahwa CO₂ juga dibutuhkan dalam proses fotosintesis. Peneliti lain, ahli kimia dan ahli fisiologi Swiss yaitu Nicholas de Saussure (1804) menunjukkan bahwa tanaman tumbuh dari air dan CO₂ yang diserap olehnya. Sachs (1860) menunjukkan bahwa fotosintesis menghasilkan zat gula atau karbohidrat yang disebut amilum. Berdasarkan temuan-temuan itu maka pemahaman fotosintesis menjadi semakin lengkap. 

Dari manakah gas O₂ yang dilepaskan itu? Semula orang mengira bahwa O₂ yang dikeluarkan adalah berasal dari pemecahan gas CO₂.

Van Niel adalah orang pertama yang menyatakan bahwa O₂ itu berasal dari pemecahan air. Hal itu disebabkan dari hasil temuannya tentang fotosintesis bakteri sulfur. Dengan energi matahari, bakteri sulfur juga mampu menyusun zat gula dari CO₂ dan gas belerang (H2S), bukan (H2O) seperti pada tumbuhan. Bakteri ini melepaskan S, yang tentu berasal dari pemecahan H2S. 

Senada dengan hal itu, maka Van Niel menduga bahwa O₂ yang dilepaskan pada fotosintesis tumbuhan adalah berasal dari pemecahan air (H2O).

Tahun 1941, Ruben dan Kamen melakukan percobaan fotosintesis dengan menggunakan air bertanda. Pada air tersebut, komponen O-nya diberi tanda yang mudah dikenali dengan alat tertentu. Dengan cara ini, dia berhasil membuktikan bahwa “gas” yang dilepaskan itu adalah O₂ yang bertanda. Pemecahan air dengan energi cahaya yang diserap oleh sel-sel daun yang berfotosintesis ini disebut fotolisis. 

C.  Tempat Terjadinya Fotosintesis

Proses fotosintesis berlangsung di bagian daun. Sel-sel daun memiliki kelengkapan alat untuk menangkap energi matahari. Pada tumbuhan tertentu yang tdak berdaun seperti kaktus, kelengkapan alat fotosintesisnya terdapat pada sel-sel lapisan luar dari batangnya. Di dalam sel-sel mesofil daun terdapat banyak alat berbentuk bulat atau lonjong yang berwarna hijau yang disebut kloroplas. Kloroplas paling banyak terdapat pada sel-sel jaringan tiangnya. Pada setiap selnya, dapat memiliki 50 atau lebih kloroplas. Pada lapisan epidermisnya tidak ditemukan kloroplas, kecuali pada sel penutup mulut daunnya.

D.      Proses Fotosintesis

Proses fotosintesis berlangsung dalam 2 proses. Proses pertama merupakan proses yang tergatung cahaya matahari (reaksi terang), yaitu reaksi yang membutuhkan energi cahaya matahari langsung dan molekul-molekul energi cahaya tersebut belum dapat digunakan untuk proses berikutnya. Oleh karena itu pada reaksi terang ini, energi cahaya matahari yang belum dapat digunakan tersebut akan dikonversi menjadi molekul-molekul energi yang dapat digunakan yaitu dalam bentuk energi kimia. Konversi energi cahaya menjadi energi kimia dilakukan oleh aktivitas pigmen daun (klorofil). Dalam reaksi terang, cahaya matahari akan membentuk klorofil-a sebagai suatu cara untuk membangkitkan elektron agar menjadi suatu energi dengan tingkatan yang lebih tinggi.

Dua pusat reaksi pada pigmen tersebut yang bekerja secara berantai (PS I dan PS II) mentransfer elektron. Elektron diperoleh dengan memecah air (H2O) sehingga terjadi pelepasan O₂ dan O₂ tersebut yang kemudian mengkonversi enegrti menjadi bentuk ATP dan NADP. Reaksi terang tersebut terjadi dalam grana.

Proses kedua adalah proses yang tidak membutuhkan cahaya (reaksi gelap) yang terjadi ketika produk dari reaksi terang digunakan untuk membentuk ikatan kovalen C-C dari karbohidrat. Pada proses ini. CO₂ atmosfer (atau CO₂ dari air untuk organisme akuatik) ditangkap dan dimodifikasi oleh penambahan hidrogen menjadi bentuk karbohidrat. Reaksi gelap biasanya dapat terjadi dalam gelap apabila energi carrier dari proses terang tersedia. Reaksi gelap ini berlangsung dalam stroma kloroplas. Secara umum berjalannya proses fotosintesis dapat dilihat pada gambar berikut :

E.       Faktor-faktor yang mempengaruhi Fotosintesis

Setelah kita mempelajari materi fotosintesis di atas, ada beberapa faktor yang mempengaruhi fotosintesis yaitu air, karbon dioksida, klorofil dan cahaya. Apabila salah satu dari faktor-faktor tersebut tidak ada maka tentu saja fotosintesis tidak akan terjadi.