Home / Biologi / fotosintesis

Fotosintesis

  • 7 min read
Loading...

Penulis : Maratudzzakiyah A, Mahasiswi Biologi IPB

Pengertian Fotosintesis

Istilah fotosintesis adalah sebuah istilah yang menggambarkan proses reduksi CO2 menjadi bahan organik, dengan memanfaatkan cahaya matahari proses ini mungkin terjadi pada tumbuhan maupun makhluk hidup lainnya yang memiliki klorofil.

Istilah ini pertama kali dicetuskan oleh Charles Barnes, Barnes mengusulkan penggunaan kata photosynthesis untuk mengganti penggunaan kata assimilation yang menggambarkan reaksi ini sebelum tahun 1893. Barnes khawatir akan kebingungan yang mungkin didapatkan karena kaitan kata asimilasi dengan proses anabolik pada hewan (Gest 2002).

Charles Barnes
Charles Barnes, sumber wikipedia

Jauh sebelum Barnes mengusulkan nama ini, proses penyerapan sinar matahari dan pelepasan oksigen oleh tanaman telah lama diperbincangkan. Hal ini pertama kali disinggung oleh Joseph Priestley seorang kimiawan yang menemukan bahwa ‘tanaman mampu melepaskan ke udara zat yang dibutuhkan, namun dihancurkan oleh hewan’, konsep ini masih abstrak dan belum cukup menggambarkan

Loading...
fotosintesis, adalah Jan Ingenhousz, seorang ilmuwan kelahiran Jerman yang kemudian menemukan dan membuat landasan dari fotosintesis yang kita kenal saat ini.

Ingenhousz menyatakan dalam bukunya yang diterbitkan pada tahun 1779, bahwa (1) cahaya dibutuhkan dalam proses restorasi ini (fotosintesis) (2) Hanya bagian berwarna hijau dari tanamanlah yang mampu melakukan fotosintesis, dan (3) seluruh bagian tumbuhan “merusak” hasil restorasi ini (seluruh bagian tumbuhan melakukan respirasi), namun hasil restorasi tumbuhan jauh menutupi udara yang digunakan olehnya sendiri (Ingenhousz 1779).

Penelitian mengenai fotosintesis telah berkembang pesat sejak pencetusan dan perubahan nama ini, namun Jan Ingenhousz lah orang yang memberikan dasar atas penelitian-penelitian ini.

Baca juga tulisan lain dari bacaboy

Fungsi Fotosintesis

Fotosintesis memiliki fungsi yang sangat vital, ia merupakan proses awal dari seluruh rantai makanan, dan proses awal mula dari kehidupan di muka bumi.

Tanpa fotosintesis maka tidak akan kehidupan yang kita kenal saat ini, bukan hanya penyedia energi bagi hewan dan makhluk lainnya, fotosintesis juga menjadi penyedia utama oksigen yang dibutuhkan banyak makhluk hidup dalam metabolismenya, dan mendaur ulang karbondioksida yang berbahaya bila menumpuk (Campbell, et. al. 2009). Fotosintesis adalah keajaiban dari Tuhan yang memenuhi kebutuhan kita semua.

Proses Fotosintesis

Reaksi fotosintesis dapat dirangkum dalam reaksi berikut,

CO2 + H2O —> CH2O + O2 + H2O

namun reaksi ini sebenarnya lebih kompleks dan terdiri dari reaksi reaksi kecil yang diatur oleh enzim-enzimnya masing-masing. Umumnya reaksi ini akan menggunakan enam molekul karbondioksida dan dua belas molekul air, untuk menghasilkan satu molekul glukosa, enam molekul oksigen, dan enam molekul air jika dirangkum seperti dibawah ini

6CO2 + 12H2O —-> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Reaksi fotosintesis ini mengambil tempat pada kloroplas sehat yang mengandung klorofil. Reaksi terang mengambil tempat di tilakoid, sementara reaksi gelap berlangsung di stroma (Lambers dan Bassham 2020). Istilah reaksi terang mengacu pada tiga kumpulan reaksi pertama dari fotosintesis, reaksi ini melibatkan pemanenan cahaya langsung, dan menghasilkan NADPH dan ATP yang kemudian akan digunakan dalam reaksi gelap.

Loading...

Reaksi gelap merupakan reaksi pembentukan gula dari CO2, diluar penamaannya, reaksi gelap juga sebenarnya tidak terlepas dari cahaya, karena reaksi gelap tidak akan berlangsung tanpa ATP dan NADPH yang dihasilkan oleh reaksi terang, banyak enzim dari reaksi terang juga diaktivasi oleh cahaya. Kesimpulannya, keseluruhan reaksi fotosintesis tetaplah dikendalikan oleh cahaya.

Loading...

Reaksi terang

Skema organisasi kompleks protein tilakoid
Gambar 1 Skema organisasi kompleks protein tilakoid dalam membran tilakoid (Anderson 1986) .

Pemanenan energi dari cahaya berlangsung di tilakoid karena serupa dengan transfer elektron pada reaksi metabolik hewan, reaksi ini membutuhkan membran sebagai lokasi transpor fotoelektron. Tilakoid memiliki beberapa kompleks yang berperan dalam fotosintesis, yakni PSII (Photosystem II), CYT (Sitokrom), PSI (Photosystem I), dan CF0 – CF1. Kompleks PSII bertanggung jawab dalam proses transpor elektron noncyclic dari molekul air, selanjutnya elektron ini akan dipindahkan melewati kompleks CYT dan PSI, eletron ini akan ditransfer hingga menghasilkan gradien proton.

Kompleks PSI adalah lokasi pembentukan NADPH, gradien proton selanjutnya akan mendorong ATP sintetase membentuk ATP (Anderson 1986). Penjelasan ini adalah penyederhanaan dari proses yang sesungguhnya terjadi. Elektron dipindahkan dalam kompleks harus melalui serangkaian molekul agar dapat menghasilkan gradien proton, reaksi ini digambarkan oleh gambar berikut.

Peran cahaya sendiri adalah mendorong terjadinya reaksi ini secara keseluruhan. Cahaya akan ditangkap oleh antena pada fotosistem 1 dan 2, cahaya ini lalu akan mengeksitasi P680 menjadi P680*. Energi dari cahaya inilah yang kemudian akan mendorong pemecahan molekul air yang tidak terjadi secara spontan, selanjutnya elektron dari pemecahan molekul air ini baru dapat berpindah dan mengalami transfer elektron, P680 adalah agen oksidasi biologis terkuat karena kemampuannya ini.

Cahaya selanjutnya dibutuhkan dalam fotosistem 2, untuk mengeksitasi P700, agen reduksi biologis terkuat, reaksi yang akan di dorong oleh energi dari cahaya pada tahap ini adalah reaksi penambahan Hidrogen pada NADP+ (Blankenship 2014). Reaksi yang terjadi secara singkat adalah:

2H2O + 2NADP+ +3ADP +3Pi —–>O2 + 2NADPH + 3 ATP

Reaksi gelap

Reaksi gelap disebut juga siklus Calvin adalah sebuah siklus dimana tiga molekul karbondioksida ditambahkan pada tiga molekul RuBP menjadi enam molekul tiga-fosfogliserat, kemudian menggunakan ATP dan NADPH lalu akan membentuk 6

Siklus Calvin
Gambar 2 Ilustrasi Siklus Calvin (Campbell et. al. 2009)

molekul Glyceraldehyde 3-phosphate. Salah satu molekul ini lalu akan dikeluarkan dari siklus dan diproses menjadi glukosa oleh tumbuhan diluar siklus Calvin. Lima molekul lainnya lalu diubah kembali menjadi RuBP menggunakan ATP. Siklus ini meliputi reaksi berikut.

3CO2 + 6 NADPH +5H2O +9ATP —>G3P +2H+ + 6 NADP+ +9 ADP +8Pi

Faktor

Terdapat beberapa faktor yang mungkin mempengaruhi fotosintesis, seperti:

  • Intensitas cahaya, semakin tinggi intensitas cahaya maka semakin tinggi pula tingkat fotosintesis.
  • Konsentrasi CO2 juga mendukung fotosintesis, kadar karbondioksida baiknya berkisar 300-400 PPM
  • Temperatur optimum untuk fotosintesis berkisar antara 25-35o C.
  • Air merupakan faktor penting bagi fotosintesis, masing-masing tumbuhan memiliki kadar air optimum, jika kekurangan air dapat mencegah pembukaan stomata.
  • Polusi, polusi dapat menutup permukaan daun dan mencegah masuknya cahaya dan karbondioksida dalam daun.
  • Perlu juga memperhatikan kondisi kesehatan tanaman, dan jenis dari tanaman itu sendiri, kandungan genom tanaman yang berbeda dapat memberi tingkat fotosintesis yang berbeda pula.
Kloroplas
Gambar 3 Kloroplas dari mikroskop elektron C (Kloroplas), M (Membran), dan T (Tilakoid) (Jensen dan Bassham 1966).

Contoh Soal

Apa pengertian dari fotosintesis?

Proses reduksi CO2 menjadi gula menggunakan bantuan cahaya.

Apa sih reaksi terang itu?

Energi dari cahaya digunakan untuk mengeksitasi P680 dan P700 agar molekul air terpecah, terjadi transfer elektron, dan terbuntuk NADPH serta ATP.

Apa aja dua fungsi utama dari fotosintesis?

Mengikat energi dari cahay dalam bentuk kimia yang dapat dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain serta menyediakan oksigen yang dibutuhkan makhluk lain dalam metabolismenya.

Daftar Pustaka

  • Anderson JM. 1986. Photoregulation of the composition, function, and structure of thylakoid membranes. Ann. Rev. Plant Physiol. 37:93-136.
  • Blankenship RE. 2014. Molecular Mechanisms of Photosynthesis Second Edition. West Sussex(UK): Willey Blackwell.
  • Campbell NA, Reece JB, et. al. 2009. Biology 8th edition. Boston(US) : Pearson Education.
  • Gest H. 2002. Definition of photosynthesis history of the word photosynthesis and evolution of its definition. Photosynthesis research. 73:7-10.
  • Ingenhousz J. 1779. Experiments Upon Vegetables: Discovering Their great Power of purifying the Common Air in the Sunshine to Which is Joined, A new Method of examining the accurate Degree of Salubrity of the Atmosphere. London(UK): Printed for P. Elmsly and H. Payne.
  • Jensen RG, Bassham JA. 1966. Photosynthesis by isolated chloroplasts. Chemistry. 56 : 1095-1101.
  • Lambers H, Bassham JA. 2020. Photosynthesis. Retrieved from https://www.britannica.com/science/photosynthesis .
  • Tim BYJUS. Photosynthesis – Everything You Need to Know. Retrieved from https://byjus.com/biology/photosynthesis/

Baca materi lain:

Loading...
Loading...