Memahami fotosintesis
Fotosintesis berasal dari bahasa Yunani φώτο- [fó̱to-] yang berarti “cahaya”, dan σύνθεσις [sýnthesis] Arti “menggabungkan”, “menggabungkan” adalah suatu proses biokimia pembuatan zat pangan tumbuhan, khususnya tumbuhan yang mengandung bahan hijau atau klorofil. Selain itu, organisme non-klorofil lain yang melakukan fotosintesis adalah alga dan berbagai jenis bakteri. Organisme ini berfotosintesis menggunakan nutrisi, air dan energi dari sinar matahari dan karbon dioksida.
Sejarah penemuan fotosintesis
Fotosintesis telah dikenal sejak lama, sekitar tahun 1800-an, pada awal tahun 1600-an, seorang ahli kimia, John Van Helmont, melakukan eksperimen untuk mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah seiring berjalannya waktu.
John Van Helmont menyimpulkan dari penelitiannya bahwa pertumbuhan tanaman disebabkan oleh pasokan air, namun pada tahun 1727, Stephen, seorang ahli botani Inggris, berhipotesis bahwa faktor selain air juga berperan. Ia mengusulkan bahwa beberapa makanan yang tumbuh berasal dari cahaya yang terlibat dalam proses tertentu dan berasal dari atmosfer.
Fotosintesis pada tumbuhan
Tumbuhan adalah autotrof. Autotrof mampu mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik, tumbuhan menggunakan air dan karbon dioksida untuk menghasilkan gula dan oksigen yang dibutuhkan tanaman sebagai makanan. Energi untuk melakukan proses ini berasal dari fotosintesis. Berikut persamaan reaksi fotosintesis yang menghasilkan glukosa.
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Glukosa dapat digunakan untuk membuat senyawa organik lain seperti selulosa dan juga dapat digunakan sebagai bahan bakar. Persentase ini terjadi melalui respirasi sel, yang terjadi pada hewan dan tumbuhan.
Fotosintesis pada alga dan bakteri
Alga meliputi alga multiseluler, misalnya alga, hingga alga mikroskopis yang hanya terdiri dari satu sel. Meskipun alga tidak memiliki struktur kompleks seperti tumbuhan darat, keduanya melakukan fotosintesis dengan cara yang sama. Hanya saja kloroplas alga ini mengandung berbagai jenis pigmen. Sehingga panjang gelombang cahaya yang diserapnya lebih bervariasi. Semua alga bersifat autotrofik dan menghasilkan oksigen.
Hanya sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof, yaitu heterotrof yang artinya bergantung pada bahan yang dihasilkan oleh organisme lain.
Proses fotosintesis
Pada dasarnya fotosintesis berlangsung dalam dua tahap. Kedua fase terjadi di kloroplas, tetapi di dua kompartemen berbeda. Tahap I merupakan proses perolehan energi matahari atau proses yang bergantung pada keberadaan cahaya langsung. Pada tahap ini seluruh proses dipanggil Respon cerah. Fase II merupakan proses yang tidak bergantung langsung pada keberadaan cahaya. Proses atau reaksi yang terjadi pada tahap ini disebut Reaksi hitam.
Reaksi diam adalah proses yang menghasilkan ATP dan mendegradasi NHDPH2. Reaksi ini membutuhkan sinar matahari dan molekul air. Prosesnya dimulai dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.
Reaksi terang melibatkan dua fotosintesis yang bekerja sama yaitu fotosintesis I dan fotosintesis II, fotosistem I (PS I) mempunyai pusat reaksi p700 artinya fotosistem 700 menyerap cahaya secara optimal pada panjang gelombang 680 nm, sedangkan fotosistem II (PS II ) mengandung pusat reaksi p680 dan menyerap cahaya secara optimal pada panjang gelombang 680 nm.
Reaksi hitam pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Kelvin-Benson dan jalur Hatch-Slack. Dalam siklus Calvin-Benson, tumbuhan juga mengubah senyawa ribulosa-1,5-bifosfat (RuBP, senyawa dengan lima atom C) dan satu molekul karbon dioksida menjadi dua senyawa 3-fosfogliserat (PGA).
Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
Fotosintesis merupakan aktivitas kompleks yang dipengaruhi oleh faktor intrinsik dan ekstrinsik. Faktor intrinsik berhubungan dengan keadaan jaringan/organ fotosintesis, kandungan klorofil, umur jaringan, aktivitas fisiologis lain seperti transpirasi, respirasi dan adaptasi fisiologis lainnya yang saling berkaitan. Faktor eksternal meliputi faktor cuaca seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin, curah hujan, dan faktor cahaya, konsentrasi CO, dll.2Oh,2pesaing, dan organisme patogen.
Selain itu terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis, yaitu faktor stres seperti ketersediaan air, pencemaran biosida dan zat beracun lainnya, serta kondisi tambahan di berbagai faktor lingkungan, misalnya logam berat beracun, biosida, SO. .2 Dan HAI2.
Berikut ini faktor-faktor yang sangat mempengaruhi fotosintesis, yaitu:
-
Respon fotosintesis terhadap intensitas cahaya
Cahaya mutlak diperlukan sebagai energi untuk mendorong fotosintesis, namun tingkat kebutuhannya akan berbeda-beda antar kelompok tumbuhan. Dalam semua kasus, peningkatan intensitas tidak akan diikuti dengan peningkatan laju fotosintesis.
Sinar matahari merupakan sumber energi utama untuk fotosintesis. Albert Einstein menyebut energi matahari Foton (Jumlah). Cahaya mempengaruhi fotosintesis melalui tiga cara, yaitu intensitas cahaya, durasi cahaya, dan warna cahaya.
Pada intensitas cahaya rendah, fotosintesis akan melambat. Sebaliknya pada intensitas yang lebih tinggi, fotosintesis akan semakin cepat. Hal ini terutama terjadi pada tanaman rumput, seperti jagung, tebu, dan jenis rumput lainnya.
Tidak semua warna cahaya dapat dimanfaatkan atau diserap tanaman secara optimal. Klorofil menyerap semua warna cahaya kecuali cahaya hijau. Cahaya yang paling banyak diserap untuk fotosintesis adalah cahaya merah (± 700 nm) dan cahaya biru (± 450 nm). Jenis cahaya lain juga menyerap energi, meskipun pada tingkat yang lebih rendah. Cahaya hijau sebenarnya dipantulkan oleh klorofil sehingga daun tampak hijau.
-
Penuaan jaringan daun
Selain faktor intensitas cahaya, umur daun juga sangat menentukan produktivitas daun dalam aktivitas fotosintesis. Kemampuan daun untuk melakukan fotosintesis berkembang ketika daun mencapai pertumbuhan dan perkembangan maksimal.
Pada tahap awal perkembangannya, daun muda masih mengandalkan peleburan dari daun dewasa lainnya (impor). Pada saat daun mencapai tingkat pertumbuhan maksimumnya, produktivitasnya meningkat pesat, dan sebagian fotosintatnya mulai diekspor ke jaringan lain yang membutuhkannya. Seiring dengan matangnya organ daun, kapasitas fotosintesis terus meningkat. Terdapat korelasi antara perkembangan struktur (anatomi-morfologi) daun dengan perkembangan kapasitas fotosintesis dengan intensitas cahaya. Tanaman yang tumbuh di daerah dengan intensitas cahaya tinggi mempunyai perkembangan daun yang lebih baik sehingga kapasitas fotosintesisnya juga lebih tinggi.
-
kadar CO2 Dan HAI2
konsentrasi CO2 Sebagai prekursor atau bahan utama asimilasi karbon tentu akan berdampak besar terhadap produktivitas fotosintesis. Ketika kadar CO meningkat, fotosintesis meningkat.2Itu lebih. Di sisi lain, keberadaan O2 Hal ini justru akan menghentikan fotosintesis. Tumbuhan menunjukkan kemampuannya dalam memfiksasi CO.2 berbeda. Ada yang cepat dan ada pula yang lambat tergantung jenis tanamannya. Oksigen adalah produk sampingan dari fotosintesis. Namun kadar oksigen yang tinggi pada jaringan fotosintesis akan menghambat laju fotosintesis. Dalam kondisi kadar oksigen tinggi, laju fotosintesis berkurang secara signifikan.
tempat berlangsungnya fotosintesis.
Kloroplas merupakan organel sel yang umum atau organel pada sel daging daun.
Kloroplas bentuknya bermacam-macam, tergantung jenis tumbuhannya. Selain berbentuk bulat atau lonjong, ada juga yang berbentuk pita. Kebanyakan sel tumbuhan tingkat tinggi biasanya memiliki 50 hingga 200 kloroplas. Jika dilihat dari samping, tampak seperti lensa yang salah satu sisi/permukaannya cembung dan permukaan lainnya cekung, datar, atau cembung. Sumbu panjang kloroplas seringkali 5–10 μm. Dilihat dari atas, kloroplas tampak sebagai fotosistem.
Pada tumbuhan tingkat rendah, dan khususnya pada beberapa mikroorganisme, bentuknya sangat berbeda dengan yang terlihat pada tumbuhan tingkat tinggi dan seringkali jumlahnya lebih sedikit.
Jenis fotosintesis
Berdasarkan jenis fotosintesisnya, tumbuhan digolongkan menjadi tiga kelompok besar, yaitu C3, C4, dan CAM (metabolisme asam crossoleat). Tanaman C4 dan CAM lebih beradaptasi di daerah panas dan kering dibandingkan tanaman C3. Namun tanaman C3 lebih beradaptasi dengan kondisi kaya CO.2 suasana tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan dan kapas merupakan tanaman kelompok C3. Tumbuhan C3 dan C4 dibedakan berdasarkan cara mereka mengikat CO.2 lingkungan dan dari produk awal yang dihasilkan dari proses asimilasi.
-
Tipe tanaman C3
Pada tumbuhan C3, enzim yang menggabungkan CO2 Selain RuBP (RuBP merupakan substrat pembentukan karbohidrat pada proses fotosintesis), juga dapat mengikat O pada awal proses asimilasi.2 Sekaligus untuk proses fotorespirasi (fotorespirasi adalah respirasi, proses pemecahan karbohidrat untuk menghasilkan energi dan produk samping, yang terjadi pada siang hari). Jika konsentrasi CO2 telah meningkat di atmosfer, sebagai akibat dari persaingan antara CO2 Dan HAI2 akan lebih menguntungkan bagi CO.2untuk menghambat fotorespirasi dan meningkatkan asimilasi.
-
Jenis tanaman C4
Pada tanaman C4, CO2 diikat oleh PEP (enzim pengikat CO2 C4 pada tumbuhan) yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi persaingan antar CO.2 Dan HAI2. Tempat terjadinya asosiasi awal ini adalah pada sel mesofil (sekelompok sel yang mengandung klorofil di bawah sel epidermis daun).
BERSAMA2 Yang terikat oleh PEP kemudian diangkut ke sel-sel “bundle sheath” (sekelompok sel yang mengelilingi xilem dan floem) di mana terjadi pengikatan dengan RuBP. Karena tingginya konsentrasi CO2 Dalam sel selubung berkas ini, kemudian O2 Tidak mempunyai peluang untuk bereaksi dengan RuBP, sehingga fotorespirasi sangat kecil dan G sangat rendah, PEP memiliki kapasitas pengikatan CO yang tinggi.2sehingga reaksi fotosintesis terhadap CO2 Di bawah 100 m mol m-2 s-1 sangat tinggi.
Laju asimilasi C4 oleh tanaman sedikit meningkat dengan meningkatnya CO.2. Oleh karena itu, peningkatan CO2 Di atmosfer, tanaman C3 akan lebih beruntung dibandingkan tanaman C4 dalam hal serapan CO.2 yang berlebihan. Contoh tumbuhan C3 antara lain: kedelai, kacang tanah, kentang, sedangkan contoh tumbuhan C4 adalah: jagung, sorgum, dan tebu.
Manfaat fotosintesis bagi tumbuhan dan kehidupan
Gula yang dihasilkan hasil fotosintesis akan digunakan untuk berbagai keperluan dalam tubuh tumbuhan. Beberapa gula akan dipecah untuk menghasilkan energi. Energi diperlukan untuk berbagai aktivitas tubuh. Beberapa akan digunakan untuk membangun atau membentuk tubuh tanaman. Tumbuhan perlu tumbuh, berkembang, menghasilkan pucuk atau pucuk, bunga, buah, biji, dan lain-lain. Beberapa bahan penting akan digunakan sebagai bahan mentah untuk produksi zat penting lainnya. Misalnya protein, lemak dan vitamin. Sebagian lagi akan disimpan di jaringan TPA, misalnya berupa ubi, umbi-umbian, buah-buahan, dan biji-bijian.
Salah satu manfaat fotosintesis selain untuk melancarkan metabolisme tumbuhan adalah fotosintesis menginspirasi para peneliti untuk menciptakan sel surya yang menangani sistem fotosintesis.
Sel surya atau sering disebut fotovoltaik merupakan perangkat yang mampu mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik. Sel surya dapat dikatakan berperan penting dalam memaksimalkan potensi besar energi sinar matahari yang sampai ke bumi, meskipun selain digunakan untuk menghasilkan listrik, energi matahari juga dapat dimanfaatkan lebih banyak dalam sistem panas matahari efisien untuk energi panasnya.
Terkait hal ini, duniapendidikan.co.id punya artikel. Pengertian Fotosintesis: Sejarah Penemuan, Proses, Manfaat, Jenis, Faktor Yang Mempengaruhi, Tempat Terjadinya, Saya harap artikel ini membantu Anda.
