Pengertian Fotosintesis
Fotosintesis berasal dari bahasa Yunani φώτο- [fó̱to-] yang berarti “cahaya,” dan σύνθεσις [sýnthesis] yang berarti “menggabungkan” , “penggabungan” merupakan proses biokimia pembentukan zat makanan tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau atau klorofil. Selain itu makhluk hidup non-klorofil lainnyayang berfotosintesis adalah alga dan juga beberapa jenis bakteri. Organisme ini berfotosintesis menggunakan zat hara, air serta bantuan energy cahaya matahari dan karbon dioksida.
Sejarah Penemuan Fotosintesis
Fotosisntesis sudah diketahui sejak lama, sekitar tahun 1800-an, jan Van Helmont , seorang dokter ahli kimia pada awal tahun 1600-an melakukan percobaan untuk mengetahui faktor yang menyebabkan masa tumbuhan bertambah dri waktu ke waktu.
Dari penelitiannya itu Jan Van Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah karena adanya pemberin air, akan tetapi pada tahun 1727, Stephen seorang ahli botani dari inggris berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan, ia mengemukakan sebagian makanan tumbuh berasal dari caha yang terlibat dalam proses tertentu dan berasal dari atmosfer.
Fotosintesis Pada Tumbuhan
Tumbuhan bersifat autotroph. Autotroph ialah dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik, tumbuhan menggunakan air dan karbon dioksida untuk menghasilkan gula dan juga oksigen yang diperlukan tumbuhan sebagai makanannya. Energy untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Berikun ini merupakanpersamaan reaksi fotosistesis yang menghasilkan glukosa :
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Glukosa bias dipakai untuk membentuk senywa organic lain misalnya seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Perosen ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan.
Fotosintesis Pada Alga dan Bakteri
Alga terdiri dari alga multiseluler misalnya seperti ganggang hingga alga mikroskopik yang terdiri dari satu sel saja. Walaupun alga tidak mempunyai struktur kompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada keduanya ini terjadi dengan cara yang sama. Hanya saja karena alga ini mempunyai berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya. Maka panjang gelombang cahayanya pun yang diserapnya lebih bervariasi. Semua alga besifat autotroph dan menghasilkan oksigen.
Yang sebagian kecil saja yang bersifat geterotrof ini berarti bersifat heteretrof ini berate bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme lain.
Proses Fotosintesis
Pada dasarnya, fotosintesis terjadi dalam dua tahapan. Kedua tahap itu berlangsung dalam kloroplas, namun pada dua bagian yang berbeda. Tahap I adalah proses penangkapan energi surya atau proses-proses yang bergantung langsung pada keberadaan cahaya. Seluruh proses pada tahap ini disebut reaksi terang. Tahap II adalah proses-proses yang tidak bergantung langsung pada keberadaan cahaya. Proses-proses atau reaksi-reaksi pada tahap ini disebut reaksi gelap.
-
Reaksi Terang
Reaksi teang merupakan proses untuk menghasilkan ATP dan juga reduksi NHDPH2. Reaksi ini memerlukan cahaya matahari dan molekul air. Proses nya diawali dengan penangkapn foton oleh pigmen sebagai antenna.
Reaksi terang melibatkan dua fotosintesis yang saling berja sama, fotosintesis I dan fotosintesis II, fotosistem I (PS I) ini bersisi pusat reaksi p700, ini artinya bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang yaitu 700 nm, sedangkan fotosestem II (PS II) berisi pusat reaksi p680 dan juga optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm.
-
Reaksi Gelap
Reaksi gelalp pada tumbuhan juga dapat terjadi melalui dua jalur, diantaranya yaitu siklus Calvin-Benson dan juga jalur Hatch-slack. Pada suklus calvin-benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa-1,5-bisfosfat (RuBP, senyawa dengan lima atom C) dan juga molekul karbondioksida menjadi dua senyawa 3-fosfogliserat (PGA)
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
Fotosintesis merupakan aktivitas kompleks, dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor internal maupun eksternal. Faktor internal menyangkut kondisi jaringan/organ fotosintetik, kandungan klorofil, umur jaringan, aktivitas fisiologi yang lain seperti transpirasi, respirasi dan adaptasi fisiologis yang lain yang saling kait-mengkait. Faktor eksternal meliputi faktor klimatik seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin, hujan, dan juga faktor cahaya, konsentrasi CO2, O2, kompetitor, dan organisme pathogen.
Selain itu, ada juga factor yang berpengaruh pada fotosintesis yaitu penyebab timbulnya stress seperti ketersediaan air, ada polutan biosida dan zat-zat beracun lain, serta kondisi excess pada berbagai faktor yang dibutuhkan dari lingkungan misalnya logam-logam berat beracun, biosida, SO2 dan juga O2.
Berikut faktor-faktor yang sangat berpengaruh terhadap fotosintesis, yaitu:
-
Respon Fotosintesis Terhadap Intensitas Cahaya
Cahaya mutlak dibutuhkan sebagai energi penggerak fotosintesis, namun demikian tingkat kebutuhan antar kelompok tumbuhan akan berbeda. Tidak pada setiap kondisi meningkatnya intensitas akan diikuti atau menyebabkan meningkatnya laju fotosintesis.
Cahaya matahari merupakan sumber energi utama fotosintesis. Albert Einstein menyebut energi matahari sebagai foton (kuantum). Cahaya mempengaruhi fotosintesis dalam tiga hal, yaitu intensitas cahaya, lama pencahayaan dan warna cahayanya.
Pada intensitas cahaya yang kurang, fotosintesisnya akan lambat. Sebaliknya, pada intensitas yang lebih tinggi, fotosintesis akan lebih cepat. Hal itu terjadi terutama pada tumbuh tumbuhan rumput, seperti jagung, tebu dan golongan rumput yang lain.
Tidak semua warna sinar dapat dimanfaatkan atau diserap secara optimal oleh tumbuhan. Klorofil menyerap semua warna sinar, kecuali sinar hijau. Sinar yang paling banyak diserap untuk fotosintesis adalah sinar merah (± 700 nm) dan biru (± 450nm). Jenis sinar yang lain juga diserap energinya walaupun dalam tingkat yang lebih rendah. Sinar hijau justru dipantulkan oleh klorofil, sehingga daun tampak berwarna hijau.
-
Umur Jaringan Daun
Selain faktor intensitas cahaya, umur daun juga sangat menentukan produktivitas daun dalam aktivitas fotosintesisnya. Kapasistas kemampuan daun melakukan fortosintesis berkembang seiring dengan perkembangan kedewasaan daun mencapai perkembangan dan pertumbuhan optimalnya.
Pada fase awal pertumbuhannya, daun muda masih menggantungkan asimilat dari daun dewasa lainnya (mengimport). Pada saat daun mencapai laju pertumbuhan optimum, produktivitasnya telah jauh meningkat, dan sebagian fotosintatnya telah mulai diekspor ke jaringan lain yang membutuhkan. Kapasitas fotosintesis ini terus meningkat bersamaan dengan pencapaian kedewasaan organ daun. Terdapat hubungan interaktif antara perkembangan struktural daun (anatomi-morfologi) dan intensitas cahaya dengan perkembangan kapasitas fotosintetiknya. Tumbuhan yang tumbuh pada tempat dengan intensitas cahaya tinggi, daun berkembang dengan memadahi, sehingga kapasitas fotosintetiknya juga lebih besar.
-
Kadar CO2 dan O2
Konsentrasi CO2 sebagai salah satu prekursor atau bahan dasar asimilasi karbon tentu akan sangat berpengaruh pada produktivitas fotosintesisnya. Fotosintesis cenderung meningkat bila kadar CO2-nya lebih tinggi. Sebaliknya, keberadaan O2 justru akan menghambat fotosintesis. Tumbuhan menunjukkan kemampuannya dalam memfiksasi CO2 yang berbeda-beda. Ada yang cepat dan ada juga yang lambat sesuai dengan tife tanaman tersebut. Oksigen merupakan salah satu produk samping dari fotosintesis. Namun demikian, kadar oksigen yang tinggi pada jaringan fotosintetik akan menghambat laju fotosintesis. Pada kondisi kadar oksigen yang semakin tinggi, laju fotosintesisnya secara signifikan menjadi semakin rendah.
Tempat Terjadinya Fotosintesis
Kloroplas merupakan alat atau organela sel yang khas pada sel-sel daging daun.
Bentuk kloroplas bermacam-macam, tergantuing jenis tumbuhannya. Selain bulat atau lonjong, ada juga yang berbentuk pita. Sel sebagian besar tumbuhan tinggi umumnya mengandung antara 50 – 200 kloroplas. Kalau dilihat dari samping bentuknya seperti lensa dengan satu sisi/permukaan cembung dan permukaan lain cekung, datar atau cembung. Sumbu panjang kloroplas itu sering berukuran 5–10 μm. Dilihat dari atas kloroplas nampak sebagai elifotosistem.
Pada tumbuhan rendah dan terutama pada beberapa mikroorganisme, bentuknya sangat berbeda dari yang terlihat pada tumbuhan tinggi dan sering jumlahnya sedikit.
Tipe-Tipe Fotosintesis
Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar, yaitu C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering dibandingkan dengan tumbuhan C3. Namun tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian, seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman dari kelompok C3. Tanaman C3 dan C4 dibedakan oleh cara mereka mengikat CO2 dari atmosfir dan produk awal yang dihasilkan dari proses assimilasi.
-
Tipe Tanaman C3
Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP (RuBP merupakan substrat untuk pembentukan karbohidrat dalam proses fotosintesis) dalam proses awal assimilasi, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi ( fotorespirasi adalah respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan hasil samping, yang terjadi pada siang hari) . Jika konsentrasi CO2 di atmosfir ditingkatkan, hasil dari kompetisi antara CO2 dan O2 akan lebih menguntungkan CO2, sehingga fotorespirasi terhambat dan assimilasi akan bertambah besar.
-
Tipe Tanaman C4
Pada tanaman C4, CO2 diikat oleh PEP (enzym pengikat CO2 pada tanaman C4) yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan O2. Lokasi terjadinya assosiasi awal ini adalah di sel-sel mesofil (sekelompok sel-sel yang mempunyai klorofil yang terletak di bawah sel-sel epidermis daun).
CO2 yang sudah terikat oleh PEP kemudian ditransfer ke sel-sel “bundle sheath” (sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan phloem) dimana kemudian pengikatan dengan RuBP terjadi. Karena tingginya konsentasi CO2 pada sel-sel bundle sheath ini, maka O2 tidak mendapat kesempatan untuk bereaksi dengan RuBP, sehingga fotorespirasi sangat kecil and G sangat rendah, PEP mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap CO2, sehingga reaksi fotosintesis terhadap CO2 di bawah 100 m mol m-2 s-1 sangat tinggi.
Laju assimilasi tanaman C4 hanya bertambah sedikit dengan meningkatnya CO2. Sehingga, dengan meningkatnya CO2 di atmosfir, tanaman C3 akan lebih beruntung dari tanaman C4 dalam hal pemanfaatan CO2 yang berlebihan. Contoh tanaman C3 antara lain : kedele, kacang tanah, kentang, sedangkan contoh tanaman C4 adalah : jagung, sorgum dan tebu.
Manfaat Fotosintesis Bagi Tumbuhan dan Kehidupan
-
Bagi Tumbuhan
Zat gula hasil fotosintesis akan digunakan untuk berbagai kepentingan tubuh tumbuhan. Sebagian zat gula akan dirombak untuk menghasilkan energi. Energi sangat dibutuhkan untuk berbagai aktivitas tubuh. Sebagian akan digunakan untuk membangun atau membentuk tubuh tumbuhan. Tumbuhan butuh tumbuh, berkembang, membentuk anakan atau bertunas, membentuk bunga, buah, biji, dsb. Sebagian akan dijadikan bahan baku untuk menyusun zat-zat penting lain yang dibutuhkan. Misalnya, protein, lemak dan vitamin. Sebagian yang lain akan ditimbun dalam jaringan penimbunan, misalnya dalam bentuk ubi, umbi, buah dan biji.
-
Bagi Kehidupan
Salah satu manfaat fotosintesis selain untuk tumbuhan melakukan metabolisme adalah yaitu fotosintesis mengilhami para peneliti untuk membuat sel surya yang menghadapi sistem fotosintesis tersebut.
Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah divais yang mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya melalui sistem solar thermal.
demikian artikel dari duniapendidikan.co.id mengenai Pengertian Fotosintesis : Sejarah Penemuan, Proses, Manfaat, Tipe, Faktor Yang Mempengaruhi, Tempat Terjadinya, semoga artikel ini membantu anda.
