Fotosintesis

      A.  Pengertian Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses pengubahan CO₂ dan air menjadi bahan kimia organik menggunakan energi dari cahaya disertai pembebasan O₂. Fotosintesis mengolah bahan sederhana menjadi bahan yang kompleks dengan adanya cahaya.

Bahan sederhana yang digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis adalah karbon dioksida dan air. Tumbuhan umumnya mendapatkan karbon dioksida diubah menjadi gula. Hasil sampingan proses ini adalah gas oksigen. Proses ini memerlukan energi yang secara alami didapat dari cahaya matahari. Energi dari cahaya matahari ini diserap oleh klorofil yang terdapat pada tumbuhan.

Selama berabad-abad ilmuwan telah berusaha untuk memahami proses pembuatan makanan oleh tumbuhan. Walaupun beberapa langkah masih belum dimengerti sepenuhnya, persamaan fotosintetik keseluruhan telah diketahui sejak tahun 1800-an. Jika ada cahaya, bagian-bagian hijau dari tumbuhan menghasilkan senyawa-senyawa organik dan oksigen dari karbon dioksida dan air. Dengan menggunakan rumus-rumus molekul, kita dapat merangkum serangkaian reaksi kimia yang kompleks dalam fotosintesis dengan persamaan kimia ini:

6CO₂              + 12H₂O + energi cahaya → C₆H₁₂O₆ +    6O₂    + 6 H₂O

(karbon dioksida)          (air)                              (glukosa)    (oksigen)    (air)

      B.     Tahap-tahap Fotosintesis

Persamaan fotosintesis merupakan rangkuman sederhana dari proses yang sangat kompleks. Sebenarnya, fotosintesis bukanlah satu proses tunggal, melainkan dua proses. Kedua tahap fotosintesis dikenal sebagai reaksi terang (light reaction) dan reaksi gelap (Calvin cycle)

3.      Reaksi terang

Reaksi terang berlangsung di dalam membran tilakoid pada kloroplas. Reaksi terang merupakan tahap-tahap fotosintesis yang mengubah energi surya menjadi energi kimia. Energi yang ditangkap oleh klorofil digunakan untuk memecah molekul air. Pemecahan ini disebut fotolisis. Fotolisis mengakibatkan molekul air pecah menjadi hidrogen dan oksigen.

4.      Reaksi gelap

Reaksi gelap atau siklus Calvin terjadi dalam stroma kloroplas. Dinamakan reaksi gelap karena pada tahap ini tidak melibatkan adanya cahaya. Sedangkan siklus Calvin dinamakan menurut Melvin Calvin yang bersama-sama para koleganya mulai mengungkapkan langkah-langkah siklus tersebut pada akhir tahun 1940-an. Pada proses ini terjadi pengikatan karbon dioksida di dalam daun. Karbon dioksida ini akan bergabung dengan ion hidrogen yang dihasilkan dari reaksi terang, membentuk glukosa.

Mekanisme sederhana dari reaksi terang dan reaksi gelap adalah sebagai berikut:

Gambar  Mekanisme sederhana dari reaksi terang dan reaksi gelap

      C.     Hasil Akhir Fotosintesis

Secara umum, karbohidrat dianggap sebagai hasil akhir fotosintesis. Namun patut diperhatikan istilah karbohidrat tersebut dapat berupa monosakarida, disakarida, dan polisakarida. Sebenranya hasil akhir fotosintesis adalah gula sederhana beratom C-3. Senyawa ini sangat mudah bereaksi, sehingga sebelum diangkut perlu diubah terlebih dahulu menjadi gula lain, misalnya glukosa.

Glukosa diangkut melalui floem ke sel-sel daun yang lain yang tidak berfotosintesis, sel-sel batang, dan sel-sel akar untuk keperluan tumbuhan itu sendiri. Sisanya diubah ke dalam bentuk lain yaitu menjadi amilum, protein, dan lipid yang disimpan untuk cadangan makanan. Cadangan makanan terutama disimpan dalam akar dan batang, tetapi ada juga yang disimpan dalam daun.

Hasil lain dari proses fotosintesis yaitu berupa oksigen. Oksigen dilepas ke lingkungan melalui stomata. Oksigen yang dilepas dimanfaatkan oleh organisme lain untuk proses pernapasan.

      D.    Bagian Daun yang Berperan dalam Fotosintesis

Pada sebagian besar tumbuhan tinggi, daun merupakan organ utama untuk berfotosintesis. Fotosintesis tidak hanya terjadi pada daun, tetapi terjadi pada semua bagian tumbuhan yang hijau.

Gambar Letak kloroplas

Di antara sel-sel epidermis daun terdapat mulut daun (stomata). Fungsi stomata sebagai pengatur penguapan, pengatur masuknya gas CO₂ dari udara dan keluar gas O₂ ke udara selama fotosintesis berlangsung dan arah sebaliknya pada waktu respirasi berlangsung.

Mesofil merupakan jaringan dasar yang terletak antara epidermis atas dan epidermis bawah. Pada tumbuhan monokotil, mesofilnya tersusun atas parenkima yang seragam. Pada daun dikotil, parenkima umumnya berkembang menjadi palisade (jaringan tiang) dan spons (jaringan bunga karang).

Sesuai dengan fungsinya, mesofil merupakan daerah fotosintesis utama karena mengandung kloroplas. Kandungan kloroplas palisade lebih banyak dibandingkan dengan yang berada di spons.

Organel yang berperan dalam fotosintesis adalah kloroplas. Organel tersebut berisi pigmen klorofil yang menyebabkan warna hijau pada tumbuhan. Di setiap sel terdapat 40-5- kloroplas. Senyawa kimia yang penting dalam mengubah energi cahaya menjadi energi kimia pada tumbuhan tinggi adalah pigmen-pigmen klorofil tersebut. Melalui pigmen inilah cahaya mulai proses fotosintesis.