Fotosintesis

                                                                     Fotosintesis

                                                                     Maiderawati1)  
                                                                      (8136173012)
                                                 1)    Mahasiswa Pendidikan Biologi

                                                    Program Studi Pendidikan Biologi
                                                             Program Pascasarjana
                                                           Universitas Negeri Medan

ABSTRAK. Tujuan penulisan artikel ini adalah menjelaskan pengertian fotosintesis, tempat terjadi fotosintesis, perangkat fotosintesis, mekanisme fotosintesis dan faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis. Suatu sifat fisiologi yang hanya dimiliki khusus oleh tumbuhan ialah kemampuan untuk menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasikan di dalam tuuh tanaman. Peristiwa ini berlangsung jika ada cukup cahaya. 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.

Kata kunci: Fotosintesis 

Pendahuluan

Fotosintesis berasal dari kata foton cahaya, sintesis penyusunan. Fotosintesis adalah peristiwa penyusunan zat organik (gula) dari zat anorganik (air, karbondioksida) dengan pertolongan energi cahaya matahari (Harahap (2012:105).
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 (Mustahib:2010).
Untuk berlangsungnya proses fotosintesis ada Perangkat fotosintesis, yaitu: Pigmen, Kloroplas, Fotosistem, dan Membran dan organel fotosintesis. Proses fotosintesis terjadi dua tahap yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi
proses fotosintesis, diantaranya: intensitas cahaya, tahap pertumbuhan, suhu, umur jaringan, karbondioksida.
Tujuan
1.    Menjelaskan pengertian fotosintesis
2.    Menjelaskan tempat terjadi fotosintesis
3.    Menjelaskan perangkat fotosintesis
4.    Menjelaskan mekanisme fotosintesis
5.    Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis

Pembahasan
Fotosintesis berasal dari kata foton cahaya, sintesis penyusunan. Fotosintesis adalah peristiwa penyusunan zat organik (gula) dari zat anorganik (air, karbondioksida) dengan pertolongan energi cahaya matahari (Harahap (2012:105).
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 (Mustahib:2010).
Suatu sifat fisiologi yang hanya dimiliki khusus oleh tumbuhan ialah kemampuan untuk menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasikan di dalam tuuh tanaman. Peristiwa ini berlangsung jika ada cukup cahaya, dan oleh karena itu maka asimilasi zat karbon disebut juga fotosintesis (Dwidjoseputro (1985:6).
Pengubahan energi sinar menjadi energi kimia (karbohidrat) dan kemudian pengubahan energi kimia ini menjadi energi kerja pada peristiwa pernapasan pada tubuh tumbuhan, hewan, atau manusia itu merupakan rangkaian proses kehidupan di dunia ini.

                    (http://biologi.blogsome.com/2010/07/18/fotosintesis/)
Tempat terjadi fotosintesis
·    Daun
 
Sebagian besar tumbuhan berdaun hijau. Ini disebabkan tumbuhan berisi pigmen hijau atau zat warna yang disebut zat hijau daun (chlorofil). Hanya di bawah permukaan atas dari daun yang merupakan lapisan-lapisan dari sel-sel khusus, dikenal sebagai sel pagar. Di dalam masing-masing sel terdapat kotak yang sangat kecil berbentuk piringan hitam, disebut chloroplast. Chloroplast ini penuh zat hijau daun.
Perangkat fotosintesis

                                         (http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis)Struktur kloroplas:
1. membran luar
2. ruang antar membran
3. membran dalam (1+2+3: bagian amplop)
4. stroma
5. lumen tilakoid (inside of thylakoid)
6. membran tilakoid
7. granum (kumpulan tilakoid)
8. tilakoid (lamella)
9. pati
10. ribosom
11. DNA plastida
12. plastoglobula
·    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.
·    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. 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.
·    Fotosistem
Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya Matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron. Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.
·    Membran dan organel fotosintesis
Protein yang mengumpulkan cahaya untuk fotosintesis dilengkapi dengan membran sel. Pada Tumbuhan dan alga, fotosintesis terjadi di organel yang disebut kloroplas. Satu sel tumbuhan biasanya memiliki sekitar 10 sampai 100 kloroplas. Kloroplas ditutupi oleh suatu membran. Membran ini tersusun oleh membran dalam fosfolipid, membran luar fosfolipid, dan membran antara kedua membran itu. Di dalam membran terdapat cairan yang disebut stroma. Stroma mengandung tumpukan (grana) tilakoid, yang merupakan tempat berlangsungnya fotosintesis. Tilakoid berbentuk cakram datar, dilapisi oleh membran dengan lumen atau ruang tilakoid di dalamnya. Tempat terjadinya fotosintesis adalah membran tilakoid, yang mengandung kompleks membran integral dan kompleks membran periferal, termasuk membran yang menyerap energi cahaya, yang membentuk fotosistem.
Mekanisme Fotosintesis

                                    (http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis)
Fotosintesis Terjadi Dua Tahap :
1. Reaksi Terang (Reaksi fotokimia atau fotolisis) : Tahap ini energi matahari ditangkap oleh pigmen (Klorofil) diubah menjadi energi kimia (ATP) dan senyawa pereduksi (NADPH2) Tahap ini dikenal dengan REAKSI TERANG atau REAKSI HILL. Pada reaksi ini H2O diurai menjadi 2H+ dan ½O2. Molekul H+ dipakai untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH2
Reaksi ini berlangsung di grana    H2O + NADP ——→ ½O2 + NADPH2 + ATP
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.
2. Reaksi Gelap (Fiksasi CO2) : Pada tahap ini senyawa kimia berenergi tinggi (NADPH2 dan ATP) yang dihasilkan pada reaksi terang digunakan untuk reaksi reduksi CO2 menjadi Amilum. Reaksi ini berlangsung di stroma     CO2 + RuBP —–→ Amilum.
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).
Reaksi gelap harus diawali terlebih dahulu dengan reaksi terang karena semua bahan bauk yang diperlukan dalam reaksi gelap dihasilkan oleh reaksi terang. Reaksi gelap tidak harus berlangsung pada malam hari. Kata "gelap" disini hanya menggambarkan bahwa reaksi gelap ini tidak memerlukan cahaya matahari dalam prosesnya.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis
a.    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. Terdapat perbedaan tingkat kebutuhan cahaya, terutama antara tumbuhan tipe C-3 dan C4.
b.    Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
c.    Suhu
Sifat lain tumbuhan C-4 adalah lebih toleran di lingkungan dengan suhu yang panas. Kisaran suhu optimum untuk fotosintesis tumbuhan C-4 ( lebih tinggi daripada tumbuhan C-3.
d.    Umur jaringan
Selain faktor intensitas cahaya, umur daun sangat menentukan produktivitas
daun dalam aktivitas fotosintesisnya. Kapasistas kemampuan daun melakukan fotosintesis berkembang seiring dengan perkembangan kedewasaan daun mencapai perkembangan dan pertumbuhan optimalnya. Pada fase awal pertumbuhannya, daun muda masih menggatungkan asimilat dari daun dewasa lainnya (mengimport).
e.    Karbondioksida (CO2)
Konsentrasi CO2 sebagai salah satu prekursor atau bahan dasar asimilasi karbon tentu akan sangat berpengaruh pada produktivitas fotosintesisnya. Tumbuhan menunjukkan kemampuan nya dalam memfiksasi CO2 yang berbeda-beda. Perbedaan ini sangat menyolok antara tumbuhan tipe C-3 dengan C-4.
Penutup
Kesimpulan
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.
Untuk berlangsungnya proses fotosintesis ada Perangkat fotosintesis, yaitu: Pigmen, Kloroplas, Fotosistem, dan Membran dan organel fotosintesis. Proses fotosintesis terjadi dua tahap yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis, diantaranya: intensitas cahaya, tahap pertumbuhan, suhu, umur jaringan, karbondioksida.

Referensi
Agrotek Natuna.2012. http://agroteknatuna.blogspot.com/2012/12/perbedaan-reaksi-gelap-dan-reaksi-terang.html
Drs. Suyitno Al. MS2. : Faktor-faktor Fotosintesi.
http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis
http://marwanard.blogspot.com/2011/11/fotosintesis.html
Media belajar biologi dan TIK. http://darmadi.disdikporabna.com/?page_id=155
Mustahib. 2010. http://biologi.blogsome.com/2010/07/18/fotosintesis/