BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
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.
2. Rumusan
Masalah
1. Bagaimana
proses terjadinya fotosintesis ?
2. Bagaimana
pengaruh cahaya tampak pada proses fotosintesis ?
3. Bagaimana
keadaan lingkungan setelah proses fotosintesis terjadi ?
3. Tujuan
1. Mengetahui
pengertian fotosintesis.
2. Mengetahui
bagaimana proses fotosintesis terjadi.
3. Mengetahui
faktor-faktor pendukung proses fotosistesis.
4. Mengetahui berapa hasil Oksigen dari hasil
fotosintesis.
4. Manfaat
1. Menambah informasi tentang terjadinya proses fotosintesis
2. Memberikan informasi tentang bagaimana proses 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
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia penting dimana
tanaman, ganggang dan beberapa bakteri memanfaatkan cahaya matahari untuk
menghasilkan makanan.
Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi
menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi
gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida)
Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi
gelap terjadi di dalam stroma.
REAKSI
|
PROSES
|
KOMPONEN
|
PRODUK
|
Reaksi terang
|
Energi tinggi digunakan untuk memecah air, reduksi NADP
dan sintesis ATP
|
Cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan klorofil
p700 dan P680
|
|
Reaksi energi cahaya
|
Elektron dari molekul akseptor pada klorofil
dikeluarkan dan diterima oleh aseptor elektron.
|
Protein, klorofil dan cahaya
|
Elektron
|
Transfer Elektron
|
Setiap elektron diangkut melalui rantai panjang oleh
molekul akseptor\ elektron didalam membran tilakoid, reduksi NADP+ ,
pemecahan air. Beberapa H+ diakumulasikan dalam kompartemen
tilakoid.
|
Elektorn, H2O dan NADP+
|
NADPH+O2+H++e-
|
|
Setiap H+ dipompa menyebrangi membran
tilakoid, sementara itu proton tilakoid diangkut melawan gradien konsentrasi
ke dalam tilakoid. Energi yang dilepaskan digunakan untuk sintesis ATP
|
Membran H+ gradien ADP dan P
|
ATP
|
Reaksi gelap berenergi
|
CO2 direduksi emnjadi senyawa karbon kompleks berebergi
lebih tinggi
|
RUBP, CO2, ATP, NADPH
|
Senyum karbon bernenergi tinggi ADP+
|
a.
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.
b.
Reaksi gelap
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). (Hardianto,
30: 2004).
Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis
mencapai kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk
fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya faktor-faktor pembatas
tersebut sangat mempengaruhi laju fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju
optimum fotosintesis. Selain itu, faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat, umur daun,
serta ketersediaan nutrisi mempengaruhi
fungsi organ yang penting
pada fotosintesis sehingga secara tidak langsung ikut mempengaruhi laju
fotosintesis
Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju
fotosintesis :
- Intensitascahaya
Laju fotosintesis maksimum ketika
banyak cahaya.
- Konsentrasikarbondioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin
banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan
fotosintesis.
- 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.
- Kadarair
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup,
menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju
fotosintesis.
- Kadarfotosintat(hasilfotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis
akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan
berkurang.
- Tahappertumbuhan
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
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamata proses fotosintesis dan penjelasan
singkatnya diatas dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
1.
Fotosintesis melibatkan sinar matahari
untuk memperoleh hasil yang sempurna
2.
Proses fotosintesis melalui dua tahap,
yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang menggunakan sinar matahri
dan reaksi gelap hanya melibatkan proses kimiawi
3.
Hydrilla verticillata digunakan sebagai
objek pengamatan karena tumbuhan ini adalah tumbuhan air yang berhubungan
langsung dengan air
4.
Pada reaksi terang, jumlah gelembung
yang dihasilkan lebih banyak daripada reaksi gelap. Hal ini dikarenakan reaksi
yang terang berhubungan lansung dengan sinar matahari sehingga jumlah gelembung
(O2) lebih banyak dihasilkan fotosintesis.
dapat disimpulkan bahwa dalam proses fotosintesa, yang
diperlukan
ü Dala
proses fotosintesa, bahan yang diperlukan adalah CO2 dan H2O.
ü Produk
yang dihasilkan dari proses ini adalah glukosa dan O2
ü Proses
fotosintesa dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu, cahaya, enzim, substrat,
suhu
Daftar Pustaka
·
Campbell dan Reece. 2002 Biologi
Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
·
Darmawan dan Baharsjah. 1983. Pengantar
Fisiologi Tumbuhan . Jakarta : PT Gramedia.
·
Devlin, Robert M. 1975. Plant
Physiology Third Edition. New York : D. Van Nostrand.
·
Dwijoseputro, D. 1995. Fisiologi
Tumbuhan Jilid 2. Jakarta : Gramedia.
·
Dwijoseputro. 1994. Pengantar
Fisiologi Tanaman. Jakarta : Gramedia.
·
Guttman, Burton S. Dan and John, W.
Hopkins. 1983. Understanding Biology. New York : Harcourt Brace
Jovanovich, Inc.
·
http//:www.wikipedia/fotosintesis
·
http//:jevuska.com/fotosintesis%makalah2010%/
·
http://linkpdf.com/pengaruh20%sungkup30%%pada-fotosintesis/