Fotosintesis
9 min read
Fotosintesis ini adalah sebuah proses biokimia dari pembentukan zat makanan seperti karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan.
Khususnya pada tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atau yang biasa disebut sebagai klorofil.
Seperti yang telah kita ketahui, tumbuhan adalah salah satu jeni dari makhluk hidup. Berbeda dengan makhluk hidup yang lain, tumbuhan ini dapat menghasilkan makananya sendiri melalui proses fontosintesis.
Reaksi atau rangsangan dari fotosintesis ini dapat ini dapat terjadi karena beberapa faktor diantaranya adalah klorofil dan cahaya matahari.
Sebagai salah satu jenis dari makhluk hidup, tumbuhan atau tanaman memang bisa memenuhi syarat serta ciri-ciri makhluk hidup lainnya.
Ciri atau syarat tersebut seperti bernapas, bergerak serta berkembang biak.
Namun terdapat satu hal yang membedakannya, antara tumbuhan dengan makhluk hidup lain seperti manusia dengan hewan.
Yaitu dengan kemampuan pada tumbuhan untuk membuat makanannya sendiri.
Tumbuhan tergolong ke dalam organisme autotrof yang bisa membuat makanannya sendiri melalui proses fotosintesis.
Seperti yang telah diuraikan di atas, fotosintesis ini adalah reaksi kimia yang terjadi dengan cara memanfaatkan cahaya matahari untuk dapat menghasilkan makanan yang diperlukan oleh tumbuhan.
Daftar Isi [hide]
1. Fotosintesis
Di dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia atau KBBI, fotosintesis merupakan pemanfaatan dari energi cahaya matahari yang dilakukan oleh tumbuhan berhijau daun atau bakteri untuk dapat mengubah karbondioksida serta air menjadi karbohidrat.
Sementara, definisi umum dari fotosintesis yakni proses tumbuhan dalam membuat makanannya sendiri dengan memanfaatkan cahaya atau sinar matahari.
2. Penemuan Fotosintesis
Fotosintesis adalah suatu proses di mana tanaman serta beberapa organisme hidup lainnya mendapatkan energi dari suatu sumber. Sumber disini pada umumnya merupakan cahaya matahari.
Walaupun proses penting ini sudah ditemukan pada sejak awal waktu, seluruh orang benar-benar menyadari keberadaannya, serta hal tesebut tidak ditemukan hingga pada tahun 1800-an.
Beberapa ilmuwan yang berbeda selama dalam kurun periode lebih dari 200 tahun sudah memberikan kontribusinya kepada berbagai penemuan fenomena alam mengenai fotosintesis ini.
Berikut adalah beberapa tokoh yang menemukan proses fotosintesis, antara lain:
Jan Baptista
Fotosistesis sebagian ditemukan di tahun 1600-an oleh seorang ilmuwan bernama Jan Baptista van Helmont.
Beliau merupakan seorang ahli kimia asal Belgia sekaligus ahli fisiologi dan juga dokter.
Helmont sudah melakukan percobaan dalam waktu 5 tahun yang melibatkan pohon willow yang ia tanam di dalam pot. Dengan menggunakan tanah. Serta juga telah ditempatkan dalam lingkungan yang terkendali.
Pohon willow dengan hati-hati serta disiram selama kurun waktu 5 tahun.
Di akhir eksperimennya Helmont kemudian mengambil kesimpulan jika pertumbuhan pohon adalah hasil dari nutrisi yang sudah diterima dari air.
Kesimpulan Helmont adalah yang paling akurat namun eksperimennya juga membuktikan jika air memberikan kontribusi kepada pertumbuhan tanaman.
Joseph Priestley
Joseph Priestley adalah seorang ilmuwanyang juga berkontribusi terhadap penemuan fotosintesis.
Beliau lahir di tahun 1733 serta kemudian menjadi seorang ahli kimia, menteri, filsuf alam, pendidik serta ahli teori politik.
Eksperimen yang dilakukan oleh Joseph Priestley termasuk di dalamnya menempatkan lilin menyala di dalam stoples tertutup.
Lalu, di tahun 1774, hasil eksperimen tersebut diterbitkan pada bukunya yang berjudul“Percobaan dan Pengamatan dari jenis yang berbeda dari Air, Volume I.”
Walaupun Priestley tidak tahu pada waktu itu, eksperimen tersebut membuktikan jika udara mengandung oksigen.
Jan Ingenhousz
Jan Ingenhousz merupakan ilmuwan lain yang juga turut berkontribusi dalam penemuan fotosintesis.
Ia adalah seorang ahli kimia asal Belanda, biologi serta ahli fisiologi yang melakukan eksperimen penting pada akhir 1770-an yang membuktikan jika tanaman menghasilkan oksigen.
Ingenhousz lantas menempatkan terendam tanaman di sinar matahari serta kemudian di tempat teduh.
Kemudian ia menyadari jika gelembung kecil yang sudah diproduksi oleh tanaman pada saat mereka berada di bawah sinar matahari.
Pada saat mereka sudah dipindahkan ke gelembung warna yang tidak lagi diproduksi oleh tanaman ini.
Ingenhousz lalu memberikan kesimpulan jika tanaman bisa memanfaatkan cahaya untuk menghasilkan oksigen.
Jean Senebier
Di tahun 1796, Jean Senebier yang merupakan seorang ahli botani asal Swiss, pendeta sekaligus naturalis menyatakan jika tanaman menyerap karbon dioksida serta melepaskan oksigen dengan menggunakan bantuan sinar matahari.
Di awal tahun 1800-an Nicolas-Theodore de Saussure juga memberikan informasi jika sementara tanaman memerlukan karbon dioksida, peningkatan massa tanaman yang tumbuh bukanlah hasil dari karbon dioksida saja melainkan juga hasil dari penyerapan air.
Julius Robert Mayer
Di tahun 1840-an, Julius Robert Mayer yang merupakan seorang dokter asal Jerman sekaligus fisikawan, menyebutkan jika energi tidak bisa diciptakan maupun dihancurkan.
Hal tersebut dikenal sebagai hukum pertama termodinamika. Ia mengusulkan jika tanaman mengubah energi cahaya menjadi energi kimia.
Julius Sachs
Di tahun 1862-1864 Julius Sachs membuat riset bagaimana pati diproduksi di bawah pengaruh cahaya serta apa kaitannya dengan klorofil.
Hal itu pada akhirnya bisa membuat ia menuliskan persamaan umum untuk fotosintesis (6CO2+6H2O2→ (dengan energi cahaya) C6H12O6+6O2/).
3. Fungsi Fotosintesis
Berikut adalah beberapa fungsi atau tujuan dari tumbuhan yang melakukan fotosintesis, antara lain ialah sebagai berikut:
1. Memproduksi Glukosa
Fungsi dari fotosintesis yang pertama ialah guna membikin suatu zat makanan dalam bentuk glukosa, di mana glukosa ini kemudian akan dijadikan sebagai bahan bakar dasar serta kemudian diolah lagi hingga menjadi zat makanan yang lain.
Hasil dari proses olahan tersebut berupa protein dan juga lemak yang terdapat di dalam tumbuhan.
Zat-zat olahan tersebut kemudian juga akan memberikan manfaat untuk manusia maupun hewan untuk dikonsumsi.
2. Menghasilkan O2 dan Mengurangi CO2
Proses fotosintesis yang memerlukan karbon dioksida ini ternyata bisa membantu kita dalam mengurangi kadar karbon dioksida yang terdapat di lingkungan hidup.
Serta seperti yang sudah kita ketahui jika hasil dari proses fotosintesis salah satu yang paling penting ialah oksigen.
Oksigen adalah kebutuhan utama manusia dan makhluk hidup lainnya, tanpa adanya oksigen atau udara yang bersih, maka manusia serta makhluk hidup lainnya tidak akan bertahan hidup.
3. Menghasilkan Batubara
Fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan pada waktu tumbuhan tersebut masih hidup ini ternyata bisa membuat sisa-sisa tumbuhan yang tertimbun di dalam tanah selama bertahun-tahun dapat menjadi batubara.
Hal ini juga sangatlah penting di dalam kehidupan sekarang ini, mengingat batubara mempunyai banyak fungsi dan manfaat yang beragam.
Sehingga, sebaiknya kita berupaya untuk terus melestarikan tumbuhan yang ada di lingkungan hidup sekitar kita.
4. Proses Fotosintesis pada Tumbuhan
Tumbuhan mempnya sifat autotrof. Autotrof sendiri memiliki arti yakni bisa mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik.
Tumbuhan bisa memanfaatkan karbon dioksida serta air sebagai penghasil gula dan oksigen yang sudah dibutuhkan sebagai makanannya.
Energi yang digunakan untuk melakukan proses ini berasal dari proses fotosintesis.
Berikut ini adalah persamaan reaksi fotosintesis dalam menghasilkan glukosa, yaitu:
Glukosa bisa dipakai dalam pembentukan senyawa organik lain seperti selulosa serta juga dapat dipakai sebagai bahan bakar.
Proses tersebut berlangsung lewat respirasi seluler yang berlangsung baik itu di dalam hewan ataupun di dalam tumbuhan.
Secara umum reaksi yang berlangsung di respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan yang ada di atas.
Dalam respirasi, gula (glukosa) serta senyawa yang lain akan bereaksi dengan oksigen dalam hal menghasilkan karbon dioksida, air, dan juga energi kimia.
Tumbuhan kemudian akan menangkap cahaya dengan memakai pigmen yang disebut sebagai klorofil. Pigmen itulah yang nantinya akan memberi warna hijau pada tumbuhan tersebut.
Klorofil ada di dalam organel yang disebut sebagai kloroplas. Klorofil ini berfungsi sebagai penyerap cahaya yang nantinya akan dipakai dalam proses fotosintesis.
Walaupun semua bagian tubuh tumbuhan yang memiliki warna hijau mengandung kloroplas, tetapi sebagian besar atau mayoritas energi dihasilkan pada bagian daun.
Di dalam daun ada berbagai lapisan sel yang disebut sebagai mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas pada setiap milimeter perseginya.
Cahaya tersebut lalu dibawa melewati lapisan epidermis tanpa warna atau transparan, menuju mesofil, tempat berlangsungnya sebagian besar proses fotosintesis.
Permukaan daun pada umumnya telah dilapisi oleh kutikula yang berasal dari lilin yang sifatnya anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar Matahari maupun penguapan air yang berlebihan.
5. Fotosintesis pada Alga dan Bakteri
Alga terdiri atas beberapa alga multiseluler contohnya ganggang sampai alga mikroskopik yang hanya terdiri atas satu sel.
Walaupun alga tidak memiliki struktur sekompleks pada tumbuhan darat, fotosintesis yang ada di keduanya terjadi dengan cara yang sama.
Hanya saja, sebab pada alga memiliki berbagai jenis pigmen di dalam kloroplasnya, maka panjang dari gelombang cahaya yang akan diserapnya juga akan lebih bervariasi.
Seluruh alga bisa menghasilkan oksigen di mana kebanyakan memiliki sifat autotrof.
Hanya pada sebagian kecil saja yang memiliki sifat heterotrof yang artinya bergantung pada materi yang bisa dihasilkan oleh organisme lain.
Tumbuhan memerlukan sinar matahari, air, serta juga udara untuk membuat makanannya sendiri. Setiap harinya, zat hijau daun yang ada di daun tanaman bisa menyerap cahaya matahari.
Tumbuhan menggunakan cahaya matahari yang nantinya akan dirubah menjadi karbon dioksida dari udara, serta air dari tanah yang akan dirubah menjadi makanan yang sudah mengandung gula.
Sebelum proses fotosintesis berlangsung, hanya tumbuhan hijau saja yang nantinya bisa melakukan proses tersevut sebab tumbuhan hijau memiliki klorofil.
Tak hanya itu saja, fotosintesis juga bisa dilakukan di siang hari pada waktu terdapat cahaya matahari.
Selain sinar matahari, tumbuhan juga membutuhkan air dan juga karbondioksida untuk melakukan reaksi kimia fotosintesis.
Tumbuhan bisa memperoleh karbondioksida (CO2) di udara yang nantinya akan masuk ke daun tumbuhan lewat stomata atau mulut daun.
Sedangkan untuk air (H2O) hanya dapat diperoleh melalui akar tumbuhan yang nantinya akan diteruskan ke daun lewat batang tumbuhan.
Pada waktu sinar matahari jatuh ke permukaan daun, lalu kemudian klorofil menangkap energi dari cahaya matahari itu.
Cahaya yang telah ditangkap tersebut kemudian akan melewati lapisan epidermis yang transparan. Dan kemudian diteruskan kembali menuju mesofil. Pada mesofil inilah sebagian besar proses fotosintesis berlangsung.
Energi tersebut lalu dipakai guna mengubah air menjadi gula atau glukosa (C6H12O6) serta menjadi oksigen (O2). Sesudah itu, hasil dari proses fotosintesis akan bisa menjadi makanan untuk tumbuhan.
Sementara oksigen yang dihasilkan selanjutnya akan dikeluarkan oleh tumbuhan melalui stomata. Oksigen ini lalu dikelurkan di udara bebas untuk dihirup oleh seluruh makhluk hidup seperti manusia dan juga hewan.
6. Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
Terdapat 4 faktor yang dapat mempengaruhi proses fotosintesis yang diperlukan oleh tumbuhan untuk bisa melakukan proses terjadinya fotosintesis.
Antara lain yakni klorofil, cahaya matahari, air serta karbondioksida. Berikut ini akan kami berikan penjelasan lebih rinci pada masing-masing komponen fotosintesis dan pengertiannya. Simak selengkapnya di bawah ini:
1. Klorofil
Untuk dapat melakukan proses fotosintesis, maka tumbuhan harus memiliki klorofil atau yang biasa kita kenal sebagai zat hijau daun.
Definisi dari klorofil menurut KBBI adalah sebuah zat penghijau tumbuhan (khusunya pada daun) yang terpenting dalam proses fotosintesis.
Organisme atau tumbuhan yang tidak memiliki klorofil tidak bisa melakukan proses fotosintesis. Sedangkan untuk tumbuhan yang memiliki klorofil memiliki sifat autotrof.
Yaitu organisme yang dapat menghasilkan makanan sendiri melalui proses fotosintesis.
2. Cahaya Matahari
Salah satu faktor fotosintesis yang sanat penting adalah adanya cahaya matahari.
Apabila tidak terdapat cahaya matahari, maka tumbuhan hijau tidak akan bisa melakukan proses fotosintesis ini.
Hal itu tentulah yang menjadi proses fotosintesis hanya bisa berlangusng di waktu siang hari ketika matahari tengah bersinar.
Intensitas cahaya matahari akan sangat memiliki pengaruh yang besar di dalam terjadinya proses fotosintesis.
Semakin tinggi intensitas cahaya dari matahari, maka energi yang akan dihasilkan juga akan semakin banyak. Sehingga proses fotosintesis yang berlangsung pun akan semakin cepat dan begitu juga sebaliknya.
3. Air (H2O)
Dalam melakukan reaksi fotosintesis, tumbuhan ini juga akan memerlukan air atau H2O sebagai salah satu faktor atau bahannya.
Apabila tidak terdapat air, maka proses fotosintesis dapat terhambat. Air hanya bisa diperoleh oleh akar yang menyerap air lewat tanah.
Kekurangan air pada waktu kekeringan bisa menimbulkan stomata yang ada di tumbuhan akan tertutup. Hal ini bisa menimbulkan penyerapan karbondioksida akan menurun.
Serta bisa juga menghambat proses fotosintesis. Maka dari itu, air sangat diperlukan di dalam proses fotosintesis.
Baca juga: Pencemaran Tanah
4. Karbondioksida (CO2)
Tak hanya air saja, tumbuhan juga membutuhkan adanya karbondioksida atau CO2 untuk dapat melakukan proses fotosintesis.
Karbondioksida akan menjadi komponen yang penting pada waktu proses fotosintesis berlangsung. Tumbuhan dapat memperoleh karbondioksida di udara bebas melalui stomata.
Dan termasuk dari hasil sisa respirasi yang dilakukan oleh manusia ataupun hewan.
Semakin banyak karbondioksida yang ada di udara, maka akan semakin banyak jumlah bahan karbondioksida yang bisa dipakai oleh tumbuhan untuk melakukan suatu proses fotosintesis.
5. Reaksi Fotosintesis
Secara umum, tumbuhan memakai karbondioksida dan juga air untuk dapat menghasilkan glukosa atau gula serta oksigen yang dibutuhkan sebagai makanannya dalam suatu proses fotosintesis dengan bantuan sinar matahari.
Berikut ini adalah persamaan reaksi fotosintesis.
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 + 6O2
Keterangan:
H2O = air
CO2 = karbondioksida
C6H12O6 = gula atau glukosa
O2 = oksigen
CO2 = karbondioksida
C6H12O6 = gula atau glukosa
O2 = oksigen
7. Proses atau Reaksi Fotosintesis
Di dalam suatu proses atau reaksi pada proses fotosintetis terdapat dua macam, yaitu reaksi terhadap terang dan gelap.
Berikut ini merupakan reaksi dari fotosintetis:
7.1 Reaksi terang
Reaksi terang terjadi vdi dalam membran tilakoid yang ada pada bagian grana.
Grana adalah suatu struktur bentukan dari membran tilakoid yang terbentuk dalam stroma, yang merupakan salah satu ruangan yang ada di dalam kloroplas.
Di dalam grana ada klorofil sebagai pigmen yang berperan dalam berlangsungnya proses fotosintesis.
Reaksi terang disebut sebagai fotolisis sebab terjadi proses penyerapan energi cahaya serta penguraian molekul air yang berubah menjadi oksigen dan hidrogen.
7.2 Reaksi gelap
Reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Reaksi ini akan membentuk gula dari bahan dasar CO2 yang didapatkan dari udara serta energi yang didapatkan dari reaksi terang tersebut.
Tidak lagi memerlukan cahaya matahari, namun pada reaksi ini tidak bisa terjadi apabila belum terjadi siklus terang. Sebab energi yang dipakai berasal dari reaksi terang.
Di dalam reaksi gelap terdapat dua macam siklus, yakni siklus Calin-Benson serta siklus hatch-Slack.
Di dalam siklus Calin-Benson, tumbuhan tersebut nantinya akan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon tiga, yaitu senyawa 3-fosfogliserat.
Siklus tersebut sangat dibantu oleh adanya enzim rubisco.
Sementara di dalam siklus hatch-Slack, tumbuhan nantinya akan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon empat.
Enzim yang berperan dalam siklus kedua ini adalah phosphoenolpyruvate carboxylase.
Produk akhir siklus gelap didapatkan glukosa yang nantinya akan dipakai oleh tumbuhan untuk aktivitasnya atau disimpan sebagai cadangan energi atau makanan.
Terdapat dua macam jenis proses fotosintesis. Yakni fotosintesis oksigenik serta fotosintesis anoxygenic. Berikut penjelasan selengkapnya:
1. Fotosintesis Oksigenik
Fotosintesis oksigenik adalah suatu proses yang paling umum serta terlihat di tanaman, alga dan juga cyanobacteria.
Selama proses fotosintesis oksigenik berlangsung, cahaya nantinya akan mentransfer energi elektron yang berasal dari air (H2O) menjadi karbon dioksida (CO2) serta akhirnya akan menghasilkan karbohidrat.
Pada proses transfer ini, CO2 yang “berkurang,” atau menerima elektron, serta juga air akan menjadi “teroksidasi,” ataupun kehilangan elektron.
Sehingga pada akhirnya, oksigen nantinya akan diproduksi bersamaaan dengan karbohidrat.
Fungsi dari fotosintesis oksigenik adalah sebagai penyeimbang respirasi, diperlukan dalam karbondioksida yang nantinya akan dihasilkan oleh seluruh organisme bernafas serta akan diberikan kembali dalam bentuk oksigen ke udara bebas.
Dalam artikelnya di tahun 1998, “Sebuah Pengantar Fotosintesis dan Aplikasi nya,” Wim Vermaas yang merupakan seorang profesor asal Arizona State University menduga jika “tanpa oksigenik fotosintesis, oksigen di udara akan habis dalam kurun waktu beberapa ribu tahun.”
2. Fotosintesis Anoxygenic
Di sisi lain, fotosintesis anoxygenic akan memakai elektron donor selain air. Proses ini pada umumnya berlangsung pada bakteri seperti bakteri ungu serta bakteri belerang hijau.
Fotosintesis anoksigenik ini tidak akan menghasilkan oksigen, sehingga David Baum yang merupakan profesor botani asal University of Wisconsin Madison menuturkan:
Apa yang akan dihasilkan akan tergantung pada donor elektron.
Sebagai contoh, adanya bakteri yang memakai gas telur berbau yaitu hidrogen sulfida serta sulfur untuk memproduksi padatan sebagai produk sampingan.
8. Reaksi Kimia Fotosintesis
Di dalam suatu reaksi fontosintesis, energi yang berasal dari matahari kemudian akan diubah menjadi suatu energi kimia.
Energi kimia tersebut nantinya akan disimpan di dalam bentuk glukosa (gula).
Karbondioksida, air serta juga sinar matahari itu akan dipakai untuk menghasilkan glukosa, oksigen dan juga air.
Persamaan kimia untuk proses fotosintesis ini yaitu:
6CO2 + 12H2O + cahaya matahari → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Apabila kita lihat pada reaksi di atas, maka 6 molekul karbon dioksida (6CO2) serta 12 molekul air (12H2O) dikonsumsi di dalam proses.
Sedangkan untuk glukosa (C6H12O6), enam molekul oksigen (6O2), dan juga enam molekul air (6H2O) yang dihasilkan.
Persamaan ini bisa juga kita sederhanakan menjadi:
6CO2 + 12H2O + cahaya → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O.
8.1 Jenis Reaksi Kimia
Sedangkan untuk jenisnya sendiri, reaksi kimia ini dapat dikelompokkan dengan dilihat dari kesamaannya. Dengan tujuan untuk bisa memudahkan dalam proses mempelajarinya.
Salah satu sistem yang dipakai dalam menggelompokkannya yaitu berdasarkan dengan cara atom bisa tersusun kembali di dalam reaksi kimia. Berikut ulasan selengkapnya…
A. Reaksi penggabungan
Kelompok ini bisa berlangsung jika diantara kedua zat atau bisa lebih beraksi serta kemudian membentuk zat lain
Sebagai contoh seperti pada hydrogen dan juga oksigen yang bereaksi dan nantinya akan menghasilkan air, yaitu 2H2 + O2 → 2H2O
B. Reaksi penguraian
Sementara kelompok yang kedua ini bisa terjadi apabila satu zat diuraikan serta menjadi satu zat atau juga dapat lebih
Sebagai contoh: 2NH3 → N2 + 3H2
C. Reaksi penggantian
Sementara untuk kelompok yang terakhir bisa berlangung pada saat satu atom menggantikan atom yang lainnya yang terdapat di dalam satu senyawa.
Sebagai contoh seperti: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2. Dalam reaksi tersevut Mg menggantikan Cl.
Demikianlah ulasan singkat kali ini yang dapat kami sampaikan. Semoga ulasan di atas mengenai dapat kalian jadikan sebagai bahan belajar kalian.
