Fotosintesis

BIOLOGI DASAR
FOTOSINTESIS



BAB I
PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG MASALAH
Terbayangkan oleh anda bahwa di dalam tubuh kita terjadi begitu banyak reaksi kimia. Seluruh reaksi kimia yang terjadi dalam sel-sel tubuh makhluk hidup disebut metabolisme. Reaksi-reaksi tersebut ada yang berupa katabolisme ataupun anabolisme. Katabolisme adalah reaksi pemecahan molekul-molekul besar yang kompleks menjadi molekul yang lebih kecil yang lebih sederhana. Sementara itu, yang dimaksud anabolisme adalah reaksi pembentukan molekul-molekul besar dan kompleks dari molekul-molekul yang lebih kecil dan sederhana.
Jadi, katabolisme merupakan kebalikan dari anabolisme. Reaksi katabolisme memiliki hubungan yang sangat erat dengan reaksi anabolisme karena katabolisme menyediakan energy dan senyawa-senyawa antara yang diperlukan untuk reaksi anabolisme.
Pada pertemuan kali ini kami akan membahas tentang proses fotosintesis yang merupakan bagian dari reaksi anabolisme.









BAB II
PERMASALAHAN

Dari latar belakang diatas dapat disusun rumusan masalah sebagai berikut:
1. Pengertian fotosintesis
2. Tahap-tahap pada proses fotosintesis
3. Faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis
















BAB III
PEMBAHASAN
a. Anabolisme
Anabolisme atau biosintesis atau asimilasi merupakan reaksi penyusunan senyawa kompleks dari senyawa-senyawa sederhana, misalnya sintesis asam lemak, sintesis asam amino, atau sintesis berbagai metabolit sekunder lainnya. Berdasarkan sumber energy yang dipakai, reaksi anabolisme dapat dibedakan menjadi fotosintesis dan kemosintesis. Fotosintesis menggunakan energy cahaya sebagai sumber energy, sedangkan sumber energy untuk kemosintesis adalah energy kimia.
b. Fotosintesis
Fotosintesis sangat penting bagi kehidupan. Selain menghasilkan zat makanan pada tumbuhan, proses ini juga menghasilkan oksigen yang dibutuhkan bagi pernafasan manusia. Fotosintesis adalah peristiwa penggunaan energy cahaya untuk membentuk senyawa dasar karbohidrat dari karbon dioksida dan air. Fotosintesis hanya dapat dilakukan oleh organisme fotoautrotof, seperti tumbuhan hijau, ganggang, dan beberapa jenis bakteri tertentu. Organisme-orgenisme tertentu dapat melakukan fotosintesis karena memiliki pigmen fotosintetik yang merupakan perangkat untuk menangkap cahaya matahari. Yang termasuk pigmen fotosintetik antara lain klorofil, karotenoid, antosianin, dan fikobilin.
Apakah peran cahaya matahari dalam fotosintesis? Cahaya matahari berperan sebagai sumber energi. Besar kecilnya energy yang dikandung cahaya bergantung pada panjangnya gelombang. Cahaya matahari yang dapat digunakan untuk fotosintesis adalah yang memiliki panjang gelombang tertentu. Di antara pigmen-pigmen fotosintetik yang ada, klorofil merupakan pigmen utama.
Klorofil atau zat hijau daun terdapat di dalam kloroplas. Dengan demikian, proses fotosintesis juga terjadi di dalam kloroplas. Kloroplas dapat dijumpai di daun, batang atau kelopak bunga tumbuhan yang berwarna hijau. Jadi, proses fotosintesis dapat terjadi pada bagian tumbuhan yang berwarna hijau tetapi terutama terjadi di daun. Pada daun, kloroplas banyak dijumpai pada jaringan bunga karang (spons) dan pada jaringa palisade atau jaringan tiang.  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.
Selain klorofil, di dalam kloroplas juga terdapat pigmen karotenoid, antosianin, dan fikobilin. Karotenoid mampu menyerap cahaya biru kehijauan dadn biru keunguan. Karotenoid memantulkan cahaya merah, jingga, dan kuning sayuran. Antosianin dan fikobilin merupakan pigmen merah dan biru. Antosianin banyak ditemukan pada bunga. Fikobilin banyak ditemukan pada kelompok ganggang meah dan Cyanobacteria.
Berikut adalah gambar dari kloroplas

  Tempat berlangsungnya fotosintesis
Di dalam kloroplas terdapat butiran-butiran yang disebut granum. Antara granum yang satu dengan yang lain dihubungkan oleh suatu lamella yang disebut lamella antargranum. Satu granum tersusun oleh unit yang disebut tilakoid. Klorofil a dan klorofil b terdapat di dalam membrane tilakoid tersebut. Grana terdapat di dalam cairan yang disebut stroma.
Pigmen penyerap cahaya yang tersusun atas klorofil a dan klorofil b terdapat pada membrane tilakoid dan membentuk kelompok-kelompok yang disebut fotosistem. Fotosistem merupakan satuan fungsional penangkap cahaya. Satu fotosistem tersusun oleh sekitar 200 molekul klorofil. Fotosistem ada dua, yaitu fotosistem I (FS I) dan fotosistem II (FS II).
Fotosistem I sebagian besar tersusun oleh klorofil a sehingga menyerap cahaya dengan panjang gelombang sekitar 700 nm. Fotosistem II tersusun oleh lebih banyak klorofil b sehingga menyerap cahaya dengan panjang gelombang sekitar 680 nm. Di dalam fotosistem terdapat molekul pigmen khusus berupa korofil a yang dikombinasikan dengan protein khusus yang disebut pusat reaksi. Klorofil lainnya selain pusat reaksi, disebut penangkap cahaya atau molekul antenna. Sesuai dengan namanya, pigmen-pigmen ini berfungsi untuk menyerap energy cahaya dan mengirimkannya ke pusat reaksi untuk diubah menjadi energy kimia. Persamaan reaksi kimia fotosintesis adalah sebagai berikut : 12 H2O (air) + 6 CO2 (karbondioksida) + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6 O2 (oksigen) + 6 H2O (air)

c. Tahap-tahap pada proses fotosintesis
Reaksi fotosintesis terdiri atas dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.
Hubungan antara reaksi terang dan reaksi gelap










  Reaksi terang
Reaksi terang terjadi jika ada cahaya matahari dan berlangsung di dalam bagian grana. Pada reaksi terjadi penyerapan energy matahari oleh klorofil untuk diubah menjadi energy kimia. Energi kimia ini tersimpan dalam dua jenis molekul berenergi tinggi, yaitu ATP dan NADPH. Pada saat reaksi terang terjadi fotolisis yaitu penguraian air oleh cahaya yang menghasilkan ion hydrogen dan oksigen. Fotolisis merupakan pemasok electron dalam reaksi terang.
Pada reaksi terang terjadi tiga proses yang berlangsung di dalam kloroplas, khususnya di membrane tilakoid.
1. Pigmen fotosintesis menyerap energy cahaya dan melepaskan electron yang akan masuk ke system transport electron.
2. Molekul air pecah, ATP, dan NADPH (Nicotinamide Adenine Dinucleotida Phospate H) terbentuk, dan oksigen dilepaskan.
3. Pigmen fotosintesis yang melepaskan electron menerima kembali electron sebagai gantinya.
 Aliran electron siklik dan non siklik
Ada dua jalur aliran electron dalam system transport electron, yaitu siklik dan non siklik. Baik jalur siklik maupun non siklik akan melewati suatu fotosistem. Ada dua tipe fotosistem, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem I memiliki pusat reaksi yang ditandai dengan P700. Sedangkan fotosistem II memiliki pusat reaksi yang ditandai dengan P680.
Pada jalur siklik memerlukan fotosistem I. Energi cahaya digunakan untuk membawa electron dari fotosistem I, menuju system transport, kemudian kembali ke fotosistem I. Jalur siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada semua organism fotoautotrof.
Pada jalur non siklik terjadi aliran electron dari air ke fotosistem II melalui system transport, menuju ke fotosistem I. Kemudian melalui suatu system transport, electron akan diberikan ke NADP+. Proses ini terjadi ketika fotosistem II yang ditandai dengan P680 sebagai pusat reaksi menyerap cukup energy foton untuk melepaskan electron. Pada saat masuknya energy ke dalam fotosistem II memacu terjadinya fotolisis. Fotolisis adalah reaksi pecahnya molekul air menjadi oksigen, ion-ion hydrogen (H+), dan electron-elektron.
Elektron yang dilepaskan oleh P680 digantikan oleh electron yang dilepaskan oleh air. Jadi, dalam system transport yang kedua, NADP+ akan menerima 2 elektron dan 1 ion hydrogen membentuk NADPH. Bergeraknya ion hydrogen berperan dalam pembentukan ATP. Pembentukan ATP terjadi pada protein yang disebut ATP sintase. Sedangkan oksigen dilepaskan ke atmosfer. Oksigen ini akan berperan dalam respirasi aerob.
Berikut adalah gambar dari aliran electron non siklik.

Berikut ini adalah gambar dari alirn electron siklik

  Reaksi gelap

Reaksi gelap dapat berlangsung baik ada cahaya maupun tanpa cahaya. Reaksi ini terjadi di dalam bagian stroma. Pada reaksi gelap, ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang digunakan sebagai sumber energy untuk mereduksi karbon dioksida menjadi glukosa. Pembentukan glukosa dari karbon dioksida adalah melalui siklus Calvin Benson.
Reaksi gelap memerlukan ATP, elektron NADPH, dan hydrogen, karbon dan oksigen dari karbon dioksida, enzim yang mengaktalisis setiap reaksi, dan Ribulosa bifosfat (RuBP). RuBP merupakan senyawa yang memiliki 5 atom karbon.
Reaksi gelap terjadi melalui tahapan berikut ini
 CO2 diikat oleh RuBP menjadi senyawa 6 karbon yang labil. Senyawa 6 karbon kemudian pecah menjadi 12 fofogliserat (PGA).
 Masing-masing PGA menerima gugus fosfat dari ATP dan menerima hydrogen dan electron dari NADPH. Reaksi ini menghasilkan PGAL (fosfogliserida)
 Untuk tiap 6 molekul CO2 yang diikat akan menghasilkan 12 PGAL
 Dari 12  PGAL, 10 molekul kembali ke tahap awal menjadi RuBP, dan seterusnya RuBP akan mengikat CO2 yang baru.
 2 PGAL yang lainnya akan berkondensasi menjadi glukosa 6 fosfat. Molekul ini merupakan precursor untuk produk akhir menjadi berikut
o Sukrosa untuk pengangkutan menuju ke tempat penimbunan.
o Tepung pati yang tersimpan untuk cadangan makanan pada tempat penimbunan.
Sel-sel fotosintesis mengubah glukosa terfosforilasi menjadi sukrosa atau pati pada siang hari (ada cahaya). Dari semua karbohidrat pada tumbuhan, sukrosa paling mudah ditansportasikan, sedangkan pati adalah sebagai cadangan atau penimbunan makanan. Pada saat malam hari atau tidak ada cahaya, sel-sel fotosintesis mengubah pati menjadi sukrosa untuk diangkut ke sel-sel tumbuhan, di daun, batang, dan akar.

















d. Faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis
Proses fotosintesis yang terjadi pada tanaman sangat dipengaruhi banyak factor, baik factor internal (dari dalam) atau factor eksternal (dari luar). Faktor internal, misalnya genetic, sedangkan factor eksternal antara lain suhu, cahaya, air, karbon dioksida, dan mineral.
1. Faktor genetic
Faktor genetic atau keturunan sangat menentukan aktivitas fotosintesis suatu tanaman. Hal ini disebabkan kondisi genetic yang berbeda akan menyebabkan perbedaan fasilitas fotosintesis pada setiap tanaman. Ada tanaman yang memiliki kandungan klorofil sangat banyak sehingga aktivitas fotosintesisnya juga akan sangat baik. Sebaliknya, ada tanaman yang kandungan klorofilnya sedikit sehingga aktivitas fotosintesisnya juga rendah.
2. Suhu
Pada proses fotosintesis diperlukan enzim-enzim. Enzim dapat bekerja secara maksimal jika suhu lingkungannya optimum. Jika suhu diatas optimum laju fotosintesisnya berkurang, karena aktivitas enzimnya makin lambat. Demikian pula, jika dibawah suhu optimum laju fotosintesis akan berkurang, karena aktivitas enzim juga berkurang.
3. Cahaya
Untuk berlangsungnya fotosintesis mutlak diperlukan cahaya. Hal itu disebabkan cahaya merupakan sumber energy untuk berlangsungnya fotosintesis. Faktor cahaya yang penting adalah lama pencahayaan, intensitas cahaya, serta panjang gelombang cahaya. Mkain lama pencahayaan, makin banyak aktivitas fotosintesis yang dapat dilakukan. Makin tinggi intensitas cahaya semakin cepat laju fotosintesis suatu tanaman.
4. Air
Reaksi yang terjadi dalam fotosintesis adalah sintesis glukosa dari karbon dioksida. Tanpa air, reaksi fotosintesis tidak akan berlangsung. Karena air pada reaksi terang melalui proses fotolisis menjadi pemasok electron yang berperan dalam fotofosforilasi pembentukan ATP dan NADPH. Di samping itu, jika kekurangan air, tanaman akan mengalami gangguan fisiologis yang dapat menghambat reaksi-reaksi metabolism yang terjadi di dalam tanaman tersebut, termasuk proses fotosintesis.
5. Karbon dioksida
Seperti halnya air, karbon dioksida juga merupakan bahan baku untuk sintesis glukosa dalam fotosintesis. Karbon dioksida di udara akan difiksasi oleh tanaman, kemudian akan direduksi menjadi glukosa. Jika ketersediaan karbon dioksida di udara sedikit, proses fotosintesis tentunya juga akan berlangsung dengan lambat.
6. Mineral
Mineral seperti Mg dan Fe berperan dalam penyusun molekul klorofil. Jika kekurangan mineral tersebut, tanaman akan kekurangan klorofil. Akibtnya tanaman tersebut akan mengalami gangguan dalam melakukan fotosintesis.











BAB IV
RANGKUMAN
Proses penyusunan senyawa kompleks dari senyawa sederhana disebut dengan anabolisme atau biosintesis atau asimilasi. Anabolisme dapat dibedakan menjadi fotosintesis dan kemosintesis.
Fotosintesis merupakan peristiwa penyusunan senyawa karbon organic dari senyawa karbon anorganik dengan bantuan energy cahaya. Fotosintesis hanya dapat dilakukan oleh organism autotrof, seperti tumbuhan hijau, ganggang dan beberapa jenis bakteri tertentu.
Reaksi fotosintesis terdiri atas dua tahap yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Proses fotosintesis pada tanaman sangat dipengaruhi oleh factor internal maupun factor eksternal, misalnya suhu, air, cahaya, dan karbon dioksida.