BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang Masalah
Fotosintesis
adalah peristiwa penyusunan (sintesis) zat organik (gula) dari zat anorganik
(air dan karbon dioksida) dengan bantuan energi cahaya (foton) matahari. Dalam
fotosintesis, dihasilkan glukosa (karbohidrat) dan oksigen. Hampir semua
makhluk hidup bergantung pada hasil fotosintesis. Sehingga fotosintesis menjadi
sangat penting bagi kehidupan di bumi. Organisme yang mampu menyusun senyawa
organik dari senyawa anorganik dinamakan
organisme autrotof.
Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz,
dokter kerajaan Austria,
mengulangi eksperimen Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari
berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang
"rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga 'mengotori udara' pada
keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan dikeluarkan dari rumah
pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni penghuninya.
B. Rumusan Masalah
1.
Bagaimana proses terjadinya fotosintesis ?
2.
Bagaimana pengaruh cahaya tampak pada proses
fotosintesis ?
3.
Bagaimana keadaan lingkungan setelah proses
fotosintesis terjadi ?
C. Tujuan Masalah
1.
Untuk mengetahui pengertian
fotosintesis.
2.
Untuk mengetahui bagaimana proses fotosintesis terjadi.
3.
Untuk mengetahui faktor-faktor
pendukung proses fotosistesis.
4.
Untuk mengetahui berapa hasil
Oksigen dari hasil fotosintesis.
D.
Manfaat
1.
Menambah informasi tentang terjadinya proses
fotosintesis
2.
Memberikan informasi tentang bagaimana proses
penelitian tentang fotosintesis
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian Fotosintesis
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia
pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri
dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan
energi cahaya matahari. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang
dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting
bagi kehidupan di bumi.
Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi.
Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti
cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu cara
asimilasi karbon karena dalam
fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat
(difiksasi) menjadi gula
sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk
mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan
oleh sejumlah bakteri belerang.
B.
Sejarah Fotosintesis
Meskipun masih ada langkah-langkah
dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah
diketahui sejak tahun 1800-an. Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli
kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria
(sekarang bagian dari Belgia),
melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan
bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa
massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada
faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan
tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu.
Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.
Pada tahun 1771, Joseph Priestley,
seorang ahli kimia dan pendeta berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa ketika ia
menutup sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum
lilinnya habis terbakar. Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin,
tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan
bahwa nyala lilin telah "merusak" udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya
tikus. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin
tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa tikus
dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat
tumbuhan.
Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz,
dokter kerajaan Austria,
mengulangi eksperimen Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari
berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang
"rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga 'mengotori udara' pada
keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan dikeluarkan dari rumah
pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni penghuninya. Akhirnya di
tahun 1782, Jean Senebier, seorang pastor Perancis,
menunjukkan bahwa udara yang “dipulihkan” dan “merusak” itu adalah karbon
dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis. Tidak lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil menunjukkan
hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan
"pemulihan" udara. Ia
menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon
dioksida, tetapi juga oleh pemberian air. Melalui serangkaian eksperimen inilah
akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang
menghasilkan makanan (seperti glukosa).
C.
Pigmen
Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung
pada setiap sel, tetapi
hanya pada sel yang mengandung pigmen
fotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu
melakukan proses fotosintesis. Pada percobaan Jan Ingenhousz,
dapat diketahui bahwa intensitas
cahaya mempengaruhi
laju fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya. Di samping adanya perbedaan energi
tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya
yang berbeda tersebut. Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai
spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.
Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga
karang dan jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang
mengandung pigmen hijau klorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen
fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari.
D.
Kloroplas
Kloroplas
terdapat pada semua bagian tumbuhan yang
berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum matang. Di dalam
kloroplas terdapat pigmen klorofil yang
berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram
dengan ruang yang disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan
membran. Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar
membran yang disebut lokuli.
Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk
membentuk grana (kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas
membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang
tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid. Bila sebuah granum
disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein,
klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid.Secara keseluruhan, stroma
berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-vitamin,
dan juga ion-ion logam
seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun perak (Cu). Pigmen fotosintetik terdapat
pada membran
tilakoid. Sedangkan, pengubahan energi
cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir
berupa glukosa yang
dibentuk di dalam stroma. Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian
dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.
E.
Fotosintesis pada
Alga dan Bakteri
Alga terdiri dari alga multiseluler seperti
ganggang hingga alga mikroskopik yang hanya
terdiri dari satu sel. Meskipun
alga tidak memiliki struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada
keduanya terjadi dengan cara yang sama. Hanya saja karena alga memiliki
berbagai jenis pigmen dalam
kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang
diserapnya pun lebih bervariasi. Semua alga menghasilkan oksigen dan
kebanyakan bersifat autotrof.
Hanya sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof yang
berarti bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme lain.
F.
Cahaya tampak
Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang
paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum
gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang
gelombang cahaya tampak bervariasi, bergantung pada warnanya. Meskipun spektrum
optik tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya,
berikut perkiraan batas warna-warna spektrum : Ungu: 380–450 nm, Biru: 450–500 nm, Hijau: 500–550 nm, Kuning: 550–600
nm, Jingga: 600–650 nm, Merah: 650–750 nm
G. Proses Fotosintesis
Fotosintesis merupakan proses menggabungkan CO2, H2O
menjadi gula dengan menggunakan energi cahaya dengan menggunakan organel yang
disebut kloroplas.
Proses fotosintesis dibagi menjadi dua reaksi yaitu :
1.
Reaksi Terang
Reaksi terang merupakan langkah-langkah mengubah energy
matahari menjadi energy kimia. Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakkan
transport electron dan hydrogen dari air ke penerima ( aseptor ) yang disebut
NADP+ yang berfungsi sebagai pembawa electron dalam respirasi
seluler. Reaksi terang menggunakan tenaga matahari untuk mereduksi NADP+
menjadi NADPH dengan cara menambahkan sepasang electron bersama dengan
nucleus hydrogen atau H+. Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan
memeberi tenaga bagi penambahan gugus fosfat yang pada ADP, proses ini disebut
fotofosforilasi.
Reaksi terang terjadi di grana, persisnya di membran
tilakoid. Reaksi terang menggunakan 2 fotosistem yang berhubungan. Fotosistem I
menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm maka disebut P700, berfungsi
untuk menghasilkan NADPH. Fotosistem II menyerap cahaya dengan panjang
gelombang 680 nm maka disebut P680, berfungsi untuk membuat potensial oksidasi
cukup tinggi sehingga bisa memecah air. Bila bekerja bersama, 2 fotosistem ini
melakukan proses fotofosforilasi non-siklik yang menghasilkan ATP dan NADPH.
Fotosistem I mentransfer elektron ke NADP+ untuk membentuk NADPH. Kehilangan
elektron digantikan oleh elektron dari fotosistem II. Fotosistem II dengan
potensial oksidasinya yang tinggi dapat memecah air untuk menggantikan elektron
yang ditransfer ke fotosistem I. Kedua fotosistem ini dihubungkan oleh kompleks
pembawa elektron yang disebut sitokrom/komplek b6-f. Kompleks ini menggunakan
energi dari pemindahan elektron untuk memindahakan proton dan mengaktifkan
gradien proton yang digunakan oleh enzim ATP sintase.
Saat pusat reaksi Fotosistem II menyerap foton, elektron
tereksitasi pada molekul klorofil P680, yang mentransfer elektron ini ke
akseptor elektron. P680 teroksidasi melepaskan elektron dari kulit terluar atom
Mg. Atom Mg yang teroksidasi dengan bantuan enzim pemecah air, melepaskan
elektron dari atom oksigen dari 2 molekul air. Proses ini membuat P680 menyerap
4 foton untuk melengkapi oksidasi 2 molekul air dan mengahsilkan 1 oksigen.
Elektron yang tereksitasi dibawa oleh plastoquinon dan kemudian diterima oleh
kompleks b6-f. Kehadiran elektron menyebabkan kompleks memompa proton ke celah
tilakoid, kemudian elektron dibawa oleh plastosianin ke fotosistem I.
Pusat reaksi fotosistem I menyerap foton maka elektronnya
tereksitasi. ”Lobang” yang ditinggal elektron segera ditempatin olek elektron
dari Fotosistem II, sedangkan elektron yang tereksitasi tersebut ditanggap oleh
ferredoxin. Ferredoxin tereduksi membawa elektron dengan potensial yang tinggi
kemudian ditangkap oleh NADP+ untuk membentuk NADPH.Reaksi ini dikatalisasi
oleh enzim NADPH reduktase. Enzim ATP sintase menggunakan gradien proton yang
tercipta saat tranpor elektron untuk mensintesis ATP dari ADP + Pi.
2.
Reaksi Gelap
Reaksi gelap adalah reaksi pembentukan gula dari CO2 yang
terjadi di stroma. Berbeda dengan reaksi terang, reaksi gelap atau reaksi tidak
bergantung cahaya bisa terjadi pada saat siang dan malam, namun pada siang hari
laju reaksi gelap tentu lebih rendah dari laju reaksi terang.
Reaksi gelap dimulai dengan pengikatan atau fiksasi 6 molekul
CO2 ke 6 molekuk gula 5 karbon yaitu ribulosa 1,5 bifosfat, dikatalisis oleh
enzim ribulosa bifosfat karboksilase/oksigenase(rubisco) yang kemudian
membentuk 6 molekul gula 6 karbon. Molekul 6 karbon ini tidak stabil maka pecah
menjadi 12 molekul 3 karbon yaitu 3 fosfogliserat. 3 fosfogliserat kemudian
difosforilasi oleh 12 ATP membentuk 1,3 bifosfogliserat. 1,3 bifosfogliserat
difosforilasi lagi oleh 12 NADPH membentuk 12 molekul gliseradehida 3
fosfat/PGAL. 2 PGAL digunakan untuk membentuk 1 molekul glukosa atau jenis gula
lainnya, sedangkan 10 molekul lainnya difosforilasi oleh 6 ATP untuk kembali
membentuk 6 molekul Ribulosa 1,5 bifosfat. Proses pengikatan CO2 ke RuBP disebut
fiksasi, proses pemecahan molekul 6 karbon menjadi molekul 3 karbon disebut
reduksi dan proses pembentukan kembali RuBP dari PGAL disebut regenerasi.
Fotosintesis ini disebut mekanisme C3, karena molekul yang
pertama kali terbentuk setelah fiksasi karbon adalah molekul berkarbon 3.
Kebanyakan tumbuhan menggunakan fotosintesis C3 disebut tumbuhan C3.
Untuk beberapa tumbuhan, mereka terpaksa melakukan
fotosintesis dengan cara yang sedikit berbeda karena kondisi lingkungan. RuBP,
alih-alih mengikat CO2, justru mengikat O2 sehingga berubah menjadi glikolat
dan terurai. Proses ini disebut fotorespirasi. Saat fiksasi karbon, CO2 dan O2
berkompetisi untuk berikatan dengan RuBP. Pada kondisi normal bersuhu 25 C, 20%
fiksasi karbon untuk fotosintesis hilang karena fotorespirasi. Kemungkinan
makin meningkat saat kondisi panas, kering dan stomata menutup di siang hari
untuk menyimpan air. Kondisi ini menyebabkan CO2 tidak bisa masuk dan O2 tidak
bisa keluar sehingga terjadi fotorespirasi. Untuk menanggulangi hal tersebut,
maka tanaman mengikatkan CO2 ke fosfoenolpiruvat(PEP), dikatalisis oleh PEP
karboksilase dan membentuk senyawa 4 karbon, biasanya oksaloasetat. Mekanisme
ini disebut mekanisme C4. Pengikatan ini terjadi disel mesofil. Oksaloasetat
kemudian berubah menhadi malat yang memasuki sel seludang dan disanalah malat
melepaskan CO2 untuk memulai siklus Calvin. Mala berubah menjadi piruvat yang
keluar menuju sel mesofil, berubah menjadi PEP untuk berikatan lagi dengan CO2.
H.
Faktor – Faktor
yang Mempengaruhi Fotosintesis
1.
Intensitas Cahaya
Laju
fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.
2.
Konsentrasi karbon dioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak
jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
3.
Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya
dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat
seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
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 naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai
jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
6.
Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh
lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa.
Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi
dan makanan untuk tumbuh.
BAB III
PENUTUP
3.2
Saran
Dari Penulisan dan
penelitian makalah ini penulis menyadari terdapat banyak kekurangan. Oleh
karena itu penulis berharap agar pembaca dapat memberikan kritik dan saran agar
makalah ini menjadi lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Zaifbio.Wordpress.Com,
Fotosintesis, diakses melalui: https://zaifbio.wordpress. com/
2011/10/28/fotosintesis.
Rizkiero10.Blogspot.Com, Makalah Fotosintesis, http://rizkiero10.blogspot.com/ 2012 /03/makalah-fotosintesis.html
No comments:
Post a Comment