Proses Terjadinya Fotosintesis pada Tumbuhan

Proses fotosintesis secara utama terjadi pada tumbuh-tumbuhan, ganggang, dan beberapa jenis bakteri, tetapi fotosintesis ini secara tidak langsung membantu semua organisme di bumi, termasuk manusia. Organisme yang melakukan fotosintesis menghasilkan makanannya sendiri, sehingga disebut fotoautotrof.

Organisme-organisme ini, terutama tumbuhan, mengubah karbon dioksida menjadi senyawa organik dengan menggunakan energi yang diambil dari cahaya matahari. Proses ini juga dikenal sebagai proses fiksasi karbon, karena proses ini menghasilkan beberapa senyawa karbon yang menyimpan energi kimia yang digunakan untuk perkembangan sel.

Proses fotosintesis dapat dijabarkan dalam langkah-langkah berikut:

• Karbon dioksida di udara masuk ke daun tumbuhan 
• Air masuk ke daun, terutama melalui akar tumbuhan. Air masuk ke akar tumbuhan dan kemudian air tersebut disalurkan ke daun melalui batang.
• Ketika sinar matahari jatuh ke permukaan daun, klorofil menangkap energi dari cahaya tersebut. Klorofil adalah pigmen hijau yang terdapat di daun tumbuhan.
• Energi digunakan untuk mengubah air menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen digabungkan dengan karbon dioksida untuk menghasilkan makanan bagi tumbuhan tersebut, sedangkan oksigen dikeluarkan oleh tumbuhan melalui stomata. 

 

 

Rumus seluruh proses fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:
6CO₂ + 6H₂O + Cahaya Matahari ----> C₆H₁₂O₆ + 6O₂
CO₂ = karbon dioksida
H₂O = air
C₆H₁₂O₆ = glukosa
O₂ = oksigen

Fotosintesis juga berguna bagi manusia dan hewan karena proses ini membantu menjaga tingkat oksigen dan karbon dioksida yang ada di udara. Hampir semua oksigen yang ada di udara berasal dari proses ini. Energi kimia yang disimpan oleh tanaman berpindah ke hewan dan manusia ketika tumbuhan dikonsumsi.

Pengertian Dan Proses Terjadinya Fotosintesis
Fotosintesis merupakan kata yang berasal dari bahasa Yunani, yakni foto dan synthesis. Foto sendiri diartikan sebagai cahaya sedangkan synthesis merupakan kata yang bermakna menggabungkan atau penggabungan. Kata fotosintesis sering digunakan dala lingkup kajian ilmu biologi. Apa sebenarnya fotosintesis tersebut? Secara sederhana, ia bisa diartikan sebagai proses pembuatan makanan yang dilakukan oleh tumbuhan berwarna hijau dengan melibatkan cahaya matahari di dalamnya. Selain matahari, proses fotosintesis ini juga melibatkan beberapa enzim.

Pengertian Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses pembentukan karbohidrat dari karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) dengan bantuan sinar matahari. Tumbuhan mampu melakukan fotosintesis karena mempunyai sel-sel yang mengandung klorofil (zat hijau daun). Dalam fotosintesis, energi cahaya matahari diserap oleh klorofil dan diubah menjadi energi kimia yang disimpan dalam bentuk karbohidrat atau senyawa organik lainnya. Di dalam tumbuhan karbohidrat diubah menjadi protein, lemak, vitamin, atau senyawa yang lain. Senyawa-senyawa organik ini selain dimanfaatkan oleh tumbuhan itu sendiri, juga dimanfaatkan oleh manusia dan hewan herbivora sebagai bahan makanan.

Proses fotosintesis terdapat pada tumbuhan hijau yang bersifat autotrof yakni bisa menyusun makanannya sendiri. Melalui daun, tumbuhan menyerap molekul karbondioksida juga air dalam rangka menghasilkan gula dan juga oksigen. Kedua senyawa tersebut kemudian akan digunakan sebagai penyokong pertumbuhannnya. Adapun persamaan rekaksi yang terjadi dalam proses fotosintesis adalah sebagai berikut:

6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Tumbuhan yang melakukan proses fotosintesis memerlukan bantuan cahaya matahari. Mereka mampu menyerap cahaya tersebut sebab mereka memiliki zat hijau daun atau klorofil. Klorofil ini sendiri ada di dalam bagian organel bernama kloroplast. Pada bagian daun tumbuhan, terdapat dua lapisan sel yang dinamai denegan mesofil. pada bagian ini terdapat kurang lebih setengah juta kloroplast yang tersebar di setiap millimeter persegi. Cahaya matahari selanjutnya akan melewati lapisan epidermis yang tanpa warna kemudian melaju menuju mesofil. Pada bagian inilah sebagian besar kegiatan fotosintesis berlangsung.

Reaksi- Reaksi pada proses fotosintesis. Proses fotosintesis masih terus diselidiki karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini. Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri. Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplast berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu. 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
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.

Fotosintesis melibatkan banyak reaksi
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.

· 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).

Faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis

Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis:
Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalahintensitas,kualitas dan lama penyinaran. Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis.
Konsentrasi karbondioksida

Semakin banyak karbondioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat 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.
Kadar air

Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)

Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
Tahap pertumbuhan

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.

Proses fotosintesis terjadi di daun yang berwarna hijau karena mengandung klorofil yang dapat menyerap sinar matahari. Daun memiliki permukaan atas dan bawah yang dilindungi lapisan epidermis yang mempunyai lapisan lilin.

Fungsi lapisan lilin mencegah penguapan air (transpirasi)yang berlebihan. Lapisan epidermis tersusun atas sel-sel epidermis, di antara sel-selnya terdapat stomata. Fungsi stomata adalah untuk pertukaran CO2 dan O2 dalam proses fotosintesis dan respirasi.

Di antara epidermis bawah dan atas terdapat jaringan palisade. Sel-selnya mengandung kloroplas yang berfungsi menyerap cahaya matahari untuk digunakan sebagai tenaga dalam proses fotosintesis. Di dalam kloroplas inilah proses fotosintesis terjadi. Dalam kloroplas terdapat pigmen warna hijau, yaitu klorofil.

Krorofil
Dari reaksi di atas, dapat diketahui syarat-syarat agar berlangsung proses fotosintesis, yaitu sebagai berikut.
Karbon dioksida (CO2), diambil oleh tumbuhan dari udara bebas melalui stomata (mulut daun).
Air, diambil dari dalam tanah oleh akar dan diangkut ke daun melalui pembuluh kayu (xilem).
Cahaya matahari.
Klorofil (zat hijau daun), sebagai penerima energi dari cahaya matahari untuk melangsungkan proses fotosintesis.

Glukosa diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan melalui floem. Hasil fotosintesis ini digunakan tumbuhan untuk pertumbuhan dan perkembangannya. Apabila kebutuhan glukosa sudah cukup, maka kelebihan glukosa yang ada akan diubah menjadi karbohidrat dan disimpan sebagai cadangan makanan di dalam akar, batang, buah, atau biji. Dalam akar misalnya kentang, dalam batang misalnya tebu, dalam buah seperti durian, rambutan, dan pepaya, dalam biji misalnya kacang hijau.

Terjadinya Fotosintesi
proses fotosintesis pada tumbuhan bisa berlangsung dengan laju maksimal jika unsur-unsur pendukungnya terpenuhi yakni antara lain: cahaya, konsentrasi karbondiosida, suhu, kadar air, jumlah fotosintet atau hasil fotosintesis dan kemudian tahap pertumbuhan tanaman itu sendiri.