BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang
Fotosintesis
adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk memproduksi energi
terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Sumber energi cahaya
alami yang digunakan adalah sinar matahari yang memiliki spektrum cahaya infra
merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan
ultra ungu (kelihatan). Fotosintesis juga dapat di artikan proses
penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Fotosintesis
terdiri dari 3 tahap yaitu menangkap energi dari cahaya matahari, menggunakan
energi untuk membuat ATP dan NADPH dan menggunakan ATP dan NADPH untuk membuat
senyawa organik dari CO2. Sesuai dengan fungsinya yaitu mengolah bahan makanan
menjadi energi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar
oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Hampir semua makhluk hidup bergantung
dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Tanpa adanya energy, semua
makhluk hidup tidak dapat melakukan aktivitas.
B. Tujuan
Adapun tujuan di susunnya makalah
ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk
mengetahui apa yang di maksud denan fotosintesis
2. Untuk
mengetahui proses fotosintesis
3. Untuk
mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis
C. Rumusan
masalah
Adapun rumusan masalah dari makalah
ini adalah sebagai berikut :
1. Apa
yang di maksud dengan fotosintesis
2. Bagaimana
proses fotosintesis
3. Apa
faktor-faktor yang mempengaruhi fotosisntesis
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian
Fotosintesis
Fotosintesis merupakan sintesis yang
memerlukan cahaya (fotos = cahaya; sintesis = penyusunan atau membuat bahan
kimia). Fotosintesis adalah proses pembentukan karbohidrat dari karbon
dioksida (CO2) dan air (H2O) dengan bantuan sinar matahari. Tumbuhan mampu
melakukan fotosintesis karena mempunyai sel-sel yang mengandung klorofil (zat
hijau daun). Dalam fotosintesis, energi cahaya matahari diserap oleh klorofil
dan diubah menjadi energi kimia yang disimpan dalam bentuk karbohidrat atau
senyawa organik lainnya. Di dalam tumbuhan karbohidrat diubah menjadi protein,
lemak, vitamin, atau senyawa yang lain. Senyawa-senyawa organik ini selain
dimanfaatkan oleh tumbuhan itu sendiri, juga dimanfaatkan oleh manusia dan
hewan herbivora sebagai bahan makanan. Fotosintesis melibatkan banyak reaksi
kimia yang kompleks.
Secara
sederhana, reaksi kimia yang terjadi pada proses fotosintesis dapat di tuliskan
sebagai berikut :
Glukosa diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan melalui
floem. Hasil fotosintesis ini digunakan tumbuhan untuk pertumbuhan dan
perkembangannya. Apabila kebutuhan glukosa sudah cukup, maka kelebihan glukosa
yang ada akan diubah menjadi karbohidrat dan disimpan sebagai cadangan makanan
di dalam akar, batang, buah, atau biji. Dalam akar misalnya kentang, dalam
batang misalnya tebu, dalam buah seperti durian, rambutan, dan pepaya, dalam
biji misalnya kacang hijau.
B. Proses
Fotosintesis
Proses fotosintesis tidak
berlangsung untuk semua sel tetapi khusus ada sel yang mengandung pigmen
fotosintetik karena proses fotosintesis dipengaruhi oleh kemampuan daun
menyerap spektrum cahaya. Perbedaan ini disebabkan perbedaan pigmen pada
jaringan daun. Kloroplas merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang berperan
penting dalam proses fotosintesis untuk menyerap energi matahari.
Kloroplas
atau zat hijau daun terdapat pada semua tumbuhan berwarna hijau. Kloroplas
mengandung klorofil. Pigmen fotosintesis ini terdapat pada membran tilakoid.
Pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan
produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma.Klorofil sendiri
hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai
fotosistem. Fotosistem adalah unit dari tumbuhan untuk menangkap energi
matahari (klorofil)
Proses
fotosintesis dimulai dengan energi cahaya diserap oleh protein berklorofil yang
biasa disebut pusat reaksi fotosintesis. Pada tumbuhan, protein ini tersimpan
di dalam organel yang disebut kloroplas, sedangkan pada bakteri, protein ini
tersimpan pada membran plasma. Sebagian energi cahaya yang dikumpulkan klorofil
disimpan dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Sisa energi digunakan untuk
memisahkan elektron dari zat seperti air. Elektron ini digunakan dalam reaksi
yang mengubah karbondioksia menjadi senyawa organik. Pada tumbuhan, alga, dan
cyanobacteria, ini dilakukan dalam suatu rangkaian reaksi yang disebut siklus
Calvin, namun rangkaian reaksi yang berbeda ditemukan pada beberapa bakteri,
misalnya siklus Krebs terbalik pada Chlorobium. Banyak organisme fotosintesis
memiliki adaptasi mengonsentrasikan atau menyimpan karbondioksida untuk
membantu mengurangi proses boros yang disebut fotorespirasi yang menghabiskan sebagian
dari gula yang dihasilkan selama fotosintesis.
Proses
fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan
alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri. Pada dasarnya,
rangkaian reaksi fotosintesis dibagi dua bagian utama yaitu reaksi terang
(memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan
karbon dioksida).
1. Reaksi
Terang
Pada reaksi
terang, energi yang berasal dari matahari ( energi cahaya) akan diserap oleh
klorofil dan diubah menjadi energi kimia (untuk mensintesis NADPH dan ATP)
di dalam kloroplas. Reaksi terang terjadi di dalam grana. Salah satu pigmen
yang berperan secara langsung dalam reaksi terang adalah klorofil a. Di dalam
membran tilakoid, klorofil bersama-sama dengan protein dan molekul
organik berukuran kecil lainnya membentuk susunan yang disebut fotosistem.
Beberapa ratus klorofil a, klorofil b, dan karotenoid membentuk suatu kumpulan
sebagai “pengumpul cahaya” yang disebut kompleks antena. Sebelum sampai ke
pusat reaksi, energi dari partikel-partikel cahaya (foton) akan dipindahkan
dari satu molekul pigmen ke molekul pigmen yang lain. Pusat reaksi merupakan molekul
klorofil pada fotosistem, yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi
kimiawi (reaksi cahaya) fotosintesispertama kalinya.
Di dalam
membran tilakoid terdapat 2 macam fotosistem berdasarkan urutan
penemuannya, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Setiap fotosistem tersebut
mempunyai klorofil pusat reaksi yang berbeda, tergantung dari kemampuan
menyerap panjang gelombang cahaya. Klorofil pusat reaksi pada fotosistem I
disebut P700, karena mampu menyerap panjang gelombang cahaya 700 nm (spektrumnya
sangat merah), sedangkan pada fotosistem II disebut P680 (spektrum merah).
Cahaya yang
mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II akan membuatnya melepaskan
elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi 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 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.
Dalam
fotosistem terdapat ratusan antena atau klorofil. Oleh karena itu, aliran
elektron pada reaksi terang akan mengikuti suatu rute tertentu. Ada dua aliran
elektron pada reaksi terang yaitu, aliran elektron Non-siklik dan aliran
elektron siklik.
a. Aliran
elektron Non-siklik
Langkah awal dari reaksi terang
adalah transfer elektron tereksitasi dari klorofil pusat reaksi menuju molekul
khusus yang disebut akseptor elektron primer. Air (H2O) diuraikan menjadi 2 ion
hidrogen dan 1 atom oksigen kemudian melepaskan O2. Elektron
yang berasal dari air (H2O) menggantikan elektron yang hilang pada P680. Sebagaimana
sistem transportasi elektron pada respirasi aerobik, transport electron pada
reaksi terang ini melalui rantai transport elektron menuju fotosistem I (P700).
Secara berturut-turut, rantai elektron tersebut yiatu: plastokuinon
(Pq), merupakan pembawa elektron; kompleks sitokrom dan plastosianin (Pc),
merupakan protein yang mengan dung tembaga. Adanya aliran elektron ini akan
menghasilkan energi-energi yang kemudian tersimpan sebagai ATP. Pembentukan ATP
yang menggunakan energi cahaya melalui aliran elektron non siklis pada reaksi
terang ini disebut fotofosforilasi non siklik.
Setelah elektron mencapai fotosistem
I (P700), elektron ditangkap oleh akseptor primer fotosistem I. Elektron
melalui rantai transport elektron ke-dua, yaitu melalui protein yang mengandung
besi atau feredoksin (Fd). Selanjutnya, enzim NADP+ reduktase mentransfer
elektron ke NADP+ sehingga membentuk NADPH yang menyimpan elektron berenergi
tinggi dan berfungsi dalam sintesis gula dalam siklus berikutnya yaitu siklus
Calvin. Dengan demikian, reaksi terang menghasilkan ATP dan NADPH.
b. Aliran elektron
siklik
Pada aliran elektron siklis ini,
elektron dari akseptor primer fotosistem I dikembalikan ke fotosistem I (P700)
melalui feredoksin, kompleks sitokrom, dan plastosianin. Oleh karena itu, pada
aliran siklis ini menyebabkan produksi ATP bertambah tetapi tidak terbentuk
NADPH serta tidak terjadi pelepasan molekul O2.
2. Reaksi
Gelap (Siklus Calvin)
Bahan-bahan
yang dihasilkan dari reaksi terang akan digunakan dalam siklus Calvin. ATP
digunakan sebagai sumber energy dan NADPH sebagai tenaga pereduksi untuk
penambahan elektron berenergi tinggi. Siklus Calvin terjadi pada bagian
kloroplas yaitu stroma. Pada reaksi gelap ini, bahan untuk fotosintesis CO2 nantinya
akan dibentuk menjadi molekul gula setelah melalui 3 tahapan, antara lain:
a. Fiksasi
Karbom
Pada tahap
ini, gula berkarbon 5 yang disebut ribulosa 1,5 bisfosfat (RuBP) mengikat CO2 membentuk
senyawa interme diate yang tidak stabil, sehingga terbentuk 3-fosfogliserat.
Pembentukan tersebut dikatalisis oleh enzim RuBP karboksilase atau rubisko.
Sebagian besar tumbuhan dapat melakukakan fiksasi karbon dan menghasilkan
senyawa (produk) pertama berkarbon 3, yaitu 3-fosfo gliserat. Oleh karena itu,
tumbuhan yang dapat memfiksasi CO2 ini disebut tumbuhan C3.
Contohnya adalah tanaman padi, gandum, dan kedelai. Pada beberapa tumbuhan,
fiksasi karbon mendahului siklus Calvin dengan cara membentuk senyawa
berkarbon 4 sebagai produk pertamanya. Tumbuhan seperti ini disebut tumbuhan
C4. Contohnya adalah tebu, jagung, dan anggota rumput-rumputan.
Tidak
seperti pada tumbuhan C3 dan C4, tumbuhan kaktus dan nanas membuka stomatanya
pada malam hari dan menutupnya pada siang hari. Pada saat stomata terbuka,
tumbuhan mengikatkan CO2 pada berbagai asam organik.
Cara fiksasi karbon ini pertama kali di temukan pada tumbuhan famili
Crassulaceae (tumbuhan penyimpan air) dan disebut metabolisme asam krasulase
(Crassulacean Acid Metabolism) sehingga tumbuhannya disebut tumbuhan CAM. Asam
organik (senyawa intermediate) yang dibuat pada malam hari disimpan dalam
vakuola sel mesofi l sampai pagi hari. Pada siang hari (stomata tertutup),
reaksi terang dapat memasukkan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin. Pada saat
itu, asam organik melepaskanCO2 dan memasuki molekul gula
(RuBP) dalam kloroplas. Dengan demikian, baik tumbuhan C3, C4, maupun CAM akan
menggunakan siklus Calvin setelah fiksasi CO2 untuk membentuk
molekul gula dari karbondioksida.
b. Reduksi
Setiap
molekul 3-PGA menerima gugus fosfat dari ATP sehingga terbentuk 1,3
bisfosfogliserat. Elektron dari NADPH mereduksi 1,3 bisfosfogliserat dan
terbentuk 6 molekul gliseraldehid 3-fosfat (G3P), yang dikatalisis oleh G3P
dehidrogenase. Satu molekul G3P akan keluar sebagai molekul gula atau glukosa
dan senyawa organik lain yang diperlukan tumbuhan, sedangkan 5 molekul G3P yang
lain akan masuk ke tahapan regenerasi.
c. Pembentukan
kembali (regenerasi) RuBP
Pada tahapan terakhir siklus Calvin
ini, RuBP sebagai pengikat CO2 dibentuk kembali oleh 5 molekul
G3P. RuBP siap untuk mengikat CO2 kembali dan siklus Calvin
dapat berlanjut kembali. Dengan demikian, molekul gula tidak akan terbentuk
hanya dengan reaksi terang atau siklus Calvin saja. Oleh karena itu, kedua
proses tersebut merupakan gabungan proses untuk terjadinya fotosintesis. Pada
proses fotosintesisjuga menghasilkan molekul gula. Gula yang dibuat
dalam kloroplas tersebut akan digunakan untuk proses respirasi tumbuhan atau
menyusun senyawa organik lainnya dalam sel tumbuhan. Gula tersebut akan
diedarkan ke seluruh bagian tumbuhan, dalam bentuk gula sederhana seperti
glukosa. Molekul-molekul gula berlebih yang terbentuk selama fotosintesis dan
tidak diedarkan, akan menumpuk atau disimpan di dalam plastida sebagai sumber
cadangan energy dalam bentuk amilum atau pati (polisakarida).
C. Faktor-faktor
yang Mempengaruhi Proses Fotosintesis
Fotosintesis
dipengaruhi oleh faktor internal maupun faktor eksternal. Faktor-faktor yang
mempengaruhi fotosintesis adalah sebagai berikut:
1. Konsentrasi
karbon dioksida (CO2) di udara, semakin tinggi konsentrasi CO2 di udara, maka
laju fotosintesis semakin meningkat.
2. Klorofil,
semakin banyak jumlah klorofil dalam daun maka proses fotosintesis berlangsung
semakin cepat. Pembentukan klorofil memerlukan cahaya matahari. Kecambah yang
ditumbuhkan di tempat gelap tidak dapat membuat klorofil dengan sempurna.
Kecambah ini dikatakan mengalami etiolasi, yaitu tumbuh sangat cepat (lebih
tinggi/panjang dari seharusnya) dan batang dan daunnya tampak bewarna pucat
karena tidak mengandung klorofil. Umur daun juga mempengaruhi laju
fotosintesis. Semakin tua daun, kemampuan berfotosintesis semakin berkurang
karena adanya perombakan klorofil dan berkurangnya fungsi kloroplas.
3. Cahaya,
intensitas cahaya yang cukup diperlukan agar fotosintesis berlangsung dengan
efisien.
4. Air,
ketersediaan air mempengaruhi laju fotosintesis karena air merupakan bahan baku
dalam proses ini.
5. Suhu,
umumnya semakin tinggi suhunya, laju fotosintesis akan meningkat, demikian juga
sebaliknya. Namun bila suhu terlalu tinggi, fotosintesis akan berhenti karena
enzimenzim yang berperan dalam fotosintesis rusak. Oleh karena itu tumbuhan
menghendaki suhu optimum (tidak terlalu rendah atau terlalu tinggi) agar
fotosintesis berjalan secara efisien.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat di tarik dari pembahasan
di atas adalah sebagai berikut:
1. Fotosintesis
merupakan proses pembentukan senyawa oganik (gula) dari karbon dioksida dengan
bantkuan energy cahaya di dalam struktur klorofil..
2. Rangkaian
reaksi fotosintesis dibagi dua bagian utama yaitu reaksi terang (memerlukan
cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon
dioksida).
3. Factor-faktor
yang mempengaruhi fotosintesis
- Konsentrasi
karbon dioksida (CO2)
- Klorofil
- Cahaya
- Suhu
- Air
DAFTAR PUSTAKA
http://hasanlombok811.blogspot.com/2012/03/makalah-biologi-umum-i-fotosintesis.html
http://biologigonz.blogspot.com/search/label/FOTOSINTESIS
http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis
Rochmah, S.
N., Sri Widayati, Mazrikhatul Miah. 2009. Biologi. Pusat Perbukuan Departemen
Pendidikan Nasional, Jakarta,
Tidak ada komentar:
Posting Komentar