SUGENG RAWUH

DUNIA ANAK IPA
Subscribe:

Ads 468x60px

FOTOSINTESIS


FOTOSINTESIS
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting dalam kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis disebut fotoautotrof. 

Karbohidrat merupakan senyawa karbon yang terdapat di alam sebagai molekul yang kompleks dan besar. Karbohidrat sangat beraneka ragam contohnya seperti sukrosa, monosakarida, dan polisakarida. Monosakarida adalah karbohidrat yang paling sederhana. Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer, trimer dan lain-lain. Dimer merupakan gabungan antara dua monosakarida dan trimer terdiri dari tiga monosakarida (John. W Kimball, 1998 :).
Karbohidrat digunakan sebagai sumber energi dan bahan untuk membuat senyawa lain yang dibutuhkan tumbuhan. Sebagian dari karbohidrat ini disimpan sebagai cadangan makanan. Jika tumbuhan dimakan hewan atau manusia, maka terjadi perpindahan energi dari energi matahari menjadi energi kimia dalam tumbuhan kemudian berpindah ke tubuh hewan atau manusia. Jika hewan itu dimakan hewan lain, maka akan disertai pula dengan perpindahan energi. Jadi sumber energi utama bagi kehidupan di bumi ini adalah matahari. Reaksi fotosintesis pada tumbuhan memerlukan klorofil, cahaya, dan karbondioksida. Tanpa adanya cahaya, tumbuhan sukar untuk melakukan fotosintesis. Agar mendapatkan hasil yang optimal tumbuhan memilih cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Dari reaksi tersebut akan dihasilkan energi, air dan oksigen seperti persamaan reaksi berikut :
6CO2           +          6H2O                                                    C6H12O6    +    6O2
karbon dioksida                  air                                                                                             glukosa                             oksigen

Sachs(1860) :sarjana ini membuktikan bahwa pada fotosintesis terbentuk karbohidrat amilum. Adanya amilum dapat dibuktikan dengan pengujian menggunakan yodium. Amilum dengan yodium memberikan warna hitam. Amilum hanya terdapat pada bagian daun yang hijau dan terkena sinar matahari. Menurut percobaan sachs bahwa bagian daun yang tertutup sepanjang hari tidak mengandung amilum. Percobaan sachs ini terkenal dengan uji yodium. Pada tahun 1770, Joseph Priestley seorang ahli kimia Inggris memperlihatkan bahwa tumbuhan mengeluarkan suatu gas yang dibutuhkan dalam pembakaran. Dia mendemonstrasikan hal ini dengan cara membakar lilin dalam suatu wadah tertutup sampai api mati. Lalu ia menyimpan setangkai tumbuhan mint dalam ruang tertutup itu dan dapat mempertahankan nyala api sampai beberapa hari. Meskipun Priestley tidak tahu jenis gas apa yang dikeluarkan tumbuhan, tetapi apa yang dilakukannya memperlihatkan bahwa tumbuhan menghasilkan oksigen ke udara. ( D. Dwidjoseputro.1980:7 )

 Pada tahun 1799, seorang dokter berkebangsaan Inggris bernama Jan Ingenhousz berhasil membuktikan bahwa proses fotosintesis menghasilkan oksigen (O2). la melakukan percobaan dengan tumbuhan air Hydrilla verticillata di bawah corong kaca bening terbalik yang dimasukkan ke dalam gelas kimia berisi air. Jika Hydrilla verticillata terkena cahaya matahari, maka akan timbul gelembung-gelembung gas yang akhirnya mengumpul di dasar tabung reaksi. Ternyata gas tersebut adalah oksigen. Beliau juga membuktikan bahwa cahaya berperan penting dalam proses fotosintesis dan hanya tumbuhan hijau yang dapat melepaskan oksigen. ( D. Dwidjoseputro.1980:7 )
Energi foton yang digunakan untuk menggerakkan elektron melawanan gradient panas di dalam fotosistem I dari sebuah agen dengan tenaga reduksi kuat, yang secara termodinamis mampu mereduksi CO2 di dalam fotosistem II dari air dengan pelepasan O2, jika sebuah molekul pigmen menyerap sebuah foton masuk ke dalam sebuah keadaan tereksitasi, karena satu elektronnya pada keadaan dasar pindah ke orbit. 

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 (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak 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. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor 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. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen.
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.
            (George H. Fried, Ph. D. dan George J. Hademenos, Ph. D. ;2006: 68)

Reaksi gelap  
Reaksi gelap pada fotosintesis sebenarnya merupakan serangkaian reaksi, yang melibatkan pengambilan CO2 oleh tumbuhan dan reduksi CO2 oleh atom hidrogen. Lintasan fiksasi karbondioksida pada fotosintesis reaksi gelap, sering dinamai Siklus Calvin untuk menghormati penemunya. Seluruh reaksi gelap terjadi di dalam stroma kloroplas. ( John W. Kimball.1998:184 )
PENGARUH CAHAYA TERHADAP KLOROFIL
Keterangan untuk fenomena ini ialah bahwa energy cahaya yang diserap ditransfer pada suatu elektron pada molekul klorofil, sehingga mengangkatnya ke tingkat energy yang lebih tinggi. Selama suatu electron menempati tingkat energy tinggi, maka molekul klorofil itu disebut terangsang. Dalam keadaan terangsang itu berlalu dengan cepat electron – elektronnya kembali ke tingkat energy semula. Dengan demikian, electron itu mengeluarkan energy yang telah mengangkatnya pada permulaan. Bila daun utuh disinari cahaya putih tidak tampak adanya fluoresensi. Satu keterangan yang mungkin ialah bahwa sesuatu telah memindahkan electron berenergi tinggi dalm molekul klorofil yang terangsang itu sebelum electron tersebut dapat jatuh kembali. (John.W Kimball ;1998: 187)
FAKTOR PEMBATAS LAJU FOTOSINTESIS
Persamaan fotosintesis menunjukkan hubungan antara zat-zat yang dipakai selama dan dihasilkan oleh proses tersebut. Karena laju fotosintesis tidak meningkat terus secara tak terbatas dengan meningkatnya penyinaran, maka Blackman mengambil kesimpulan bahwa paling tidak ada dua proses berlainan yang terlibat : satu, suatu reaksi yamg memerlukan cahaya dan yang satu lagi, reaksi yang tidak memerlukannya. Yang terakhir ini dinamai reaksi “gelap” walau dapat berlangsung terus dalam terang. Blackman berteori bahwa pada intensitas cahaya sedang, reaksi “terang” membatasi atau “melajukan” seluruh proses. Pada intensitas ini reaksi gelap mampu menangani semua substansi intermediet yang dihasilkan reaksi cahaya. Akan tetapi, dengan meningkatnya intensitas cahaya pada akhirnya akan tercapai suatu titik yang pada saat itu terjadi reaksi gelap berlangsung pada kapasitas maksimum. (John.W. Kimball; 1998 :180)

FAKTOR UTAMA YANG MENENTUKAN LAJU FOTOSINTESIS
1.    Intensitas Cahaya
Laju fotosintesis masimum ketika banyak cahaya.
2.    Konsentrasi Karbondioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis
3.    Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalm proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya.
4.    Kadar Air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
5.    Kadar Fotosintat (Hasil Fotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan baik, dan sebaliknya.
6.    Tahap Pertumbuhan
Laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energy dan makanan untuk tumbuh.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar