Pengertian, Fungsi dan Proses Fotosintesis Mar 14, 2012
Tahukah kamu, mengapa rantai makanan selalu berawal dari tumbuhan? Semua hewan dan manusia adalah pemakai energi atau konsumen, sedangkan tumbuhan adalah penghasil energi atau disebut juga produsen. Kali ini kita akan membahas proses penting yang terjadi pada tumbuhan yang menyebabkan tumbuhan mampu menghasilkan energi, yaitu fotosintesis. Fotosintesis adalah proses pembuatan energi atau zat makanan/glukosa yang berlangsung atas peran cahaya matahari (photo = cahaya, synthesis = proses pembuatan/pengolahan) dengan menggunakan zat hara/mineral, karbon dioksida dan air. Makhluk hidup yang mampu melakukan fotosintesis adalah tumbuhan, alga dan beberapa jenis bakteri. Fotosintesis sangat penting bagi kehidupan di bumi karena hampir semua makhluk hidup bergantung pada energi yang dihasilkan oleh proses fotosintesis.
Fungsi Fotosintesis
Fungsi Fotosintesis sebagai berikut:
Fungsi utama fotosintesis untuk memproduksi zat makanan berupa glukosa. Glukosa menjadi bahan bakar dasar pembangun zat makanan lainnya, yaitu lemak dan protein dalam tubuh tumbuhan. Zat-zat ini menjadi makanan bagi hewan maupun manusia. Oleh karena itu, kemampuan tumbuhan mengubah energi cahaya (sinar matahari) menjadi energi kimia (zat makanan) selalu menjadi mata rantai makanan.
Fotosintesis membantu membersihkan udara, yaitu mengurangi kadar CO2 (karbon dioksida) di udara karena CO2 adalah bahan baku dalam proses fotosintesis. Sebagai hasil akhirnya, selain zat makanan adalah O2 (Oksigen) yang sangat dibutuhkan untuk kehidupan.
Kemampuan tumbuhan berfotosintesis selama masa hidupnya menyebabkan sisa-sisa tumbuhan yang hidup masa lalu tertimbun di dalam tanah selama berjuta-juta tahun menjadi batubara menjadi salah satu sumber energi saat ini.
Proses Fotosintesis
Fotosintesis berlangsung dalam dua tahap, yaitu reaksi terang (memerlukan cahaya matahari) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya matahari)
Reaksi terang
Berlangsung di dalam membran tilakoid di grana. Grana adalah struktur bentukan membran tilakoid yang terbentuk dalam stroma, yaitu salah satu ruangan dalam kloroplas. Di dalam grana terdapat klorofil, yaitu pigmen yang berperan dalam fotosintesis. Reaksi terang di sebut juga fotolisis karena proses penyerapan energi cahaya dan penguraian molekul air menjadi oksigen dan hidrogen.
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkanATPdanreduksi NADPH 2.[37]Reaksi ini memerlukan
molekulairdan cahaya Matahari. Proses diawali dengan
penangkapanfotonolehpigmensebag aiantena.[37]
Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II.[38]Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm.[38]
Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya Matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil.[38]Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim.[38]Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid.
Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk PQH2.[38]Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa
H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks.[37]Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah[38]:
2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H- → 4H+ + O2 + 2PQH2
Sitokrom b6-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan mengoksidasi PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan
mengandung tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC).[38]Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid.[38]Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah[38]:
2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.[38]Fotosistem ini menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu.[38]Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.[38]Reaksi keseluruhan pada PS I adalah[38]:
Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)
Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH.[38]Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase.[38]Reaksinya adalah[38]:
4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH
Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase.[1]ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+melintasi membran tilakoid.[1]Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP.[1]Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut[1]:
Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2 [sunting]
Reaksi gelap
Berlangsung di dalam stroma. Reaksi yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 yang diperoleh dari udara dan energi yang diperoleh dari reaksi terang.
Tidak membutuhkan cahaya matahari, tetapi tidak dapat berlangsung jika belum terjadi siklus terang karena energi yang dipakai berasal dari reaksi terang.
Ada dua macam siklus, yaitu siklus Benson dan siklus hatch-Slack. Pada siklus Calin-Benson, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon tiga, yaitu senyawa 3-fosfogliserat. Siklus ini dibantu oleh enzim rubisco. Pada siklus hatch-Slack, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon empat. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxylase.
produk akhir siklus gelap diperoleh glukosa yang dipakai tumbuhan untuk aktivitasnya atau disimpan sebagai cadangan energi.
Reaksi gelap
Reaksigelap padatumbuhandapat terjadi melalui duajalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack.[41]Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan
mengubahsenyawaribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat.[41]Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3.[41]Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzimrubisco.[41]Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalahoksaloasetatyang memiliki empat atom karbon.Enzimyang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase.[41]
Siklus Calvin-Benson
Mekanismesiklus Calvin-Benson dimulai denganfiksasiCO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat.[41]RuBP merupakanenzim alosetrikyang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaankloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatanpH.[41]Jika kloroplas dibericahaya, ion H+ ditranspor
daristromake dalamtilakoidmenghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi
enzimkarboksilase, terletak dipermukaanluarmembrantilakoid.[41]Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi
cahaya.[41]Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan olehfotosistemI selama pemberian cahaya.[41]
FiksasiCO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas.[20]FikasasiCO2melewati proseskarboksilasi,reduksi,
danregenerasi.[42]Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke RuBP membentuk duamolekul3-fosfogliserat(3-PGA).[42]Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosforgliseradehida (3-Pgaldehida).[42] Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapiguguskarboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadiesterjenisanhidrida asampada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan
penambahan gugus fosfat terakhir dariATP.[42]ATP ini timbul darifotofosforilasidan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan.[42]Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2elektron.[42]Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP.[42]
Padafaseregenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusisecarakonstanke dalam dan melaluistomata.[43]Pada akhir reaksi Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudiandaurdimulai lagi.[43]
Tiga putaran daur akan menambatkan 3molekulCO2 danprodukakhirnya adalah 1,3-Pgaldehida.[20]Sebagian digunakan kloroplas untuk membentukpati, sebagian lainnya dibawa keluar.[20]Sistem ini membuat jumlahtotalfosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi
menyebabkan munculnya triosafosfat disitosol.[20]Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuksukrosa.[20][43]
[sunting]Siklus Hatch-Slack
Siklus Hatch-Slack Berdasarkan cara
memproduksiglukosa,tumbuhanda pat dibedakan menjadi tumbuhan C3 dan C4.[44]Tumbuhan C3 merupakan tumbuhan yang berasal dari
daerahsubtropis.[44]Tumbuhan ini menghasilkanglukosadengan pengolahan CO2 melalui siklus Calvin, yang melibatkanenzimRubisco sebagai penambat CO2.[44]
Tumbuhan C3 memerlukan 3 ATP untuk menghasilkan molekul glukosa.[44]Namun, ATP ini dapat terpakai sia-sia tanpa dihasilkannya glukosa.[45]Hal ini dapat terjadi jika adafotorespirasi, di mana enzim Rubisco tidak menambat CO2 tetapi menambat O2.[45]Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang umumnya ditemukan di daerahtropis.[45]Tumbuhan ini melibatkan dua enzim di dalam pengolahan CO2 menjadi glukosa.[45]
Enzim phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari udara dan kemudian akan menjadioksaloasetat.[45]Oksaloasetat akan diubah menjadi malat.[45]Malat akan terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2.[45]Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan CO2 akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di sel bundle sheath dan melibatkan enzim RuBP.[45]Proses ini dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di selmesofil.[46]Dalam keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP.[46]
[sunting]
http://blog.codingwear.com/bacaan-70-Pengertian,-Fungsi-dan-Proses-Fotosintesis.html 20 sep -12
http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis20 Sep. 12 Fotosintesis : Arti dan Prosesnya Pada Tumbuhan
Fotosintesis adalah suatu proses pembuatan makanan oleh tumbuhan dengan menggunakan cahaya matahari, air, dan karbon dioksida.Fotosintesisterjadi di struktur khusus pada sel daun yang disebut kloroplas. Kloroplas mengandung klorofil, yaitu pigmen hijau yang menyerap energi dari cahaya matahari. Selama fotosintesis, energi yang diserap ini digunakan untuk menyatukan karbon dioksida dengan air sehingga membentuk gula glukosa sebagai sumber energi bagi seluruh tumbuhan. Produk sisanya, yaitu oksigen, dilepaskan ke udara. Daun merupakan lokasi utama terjadinya fotosintesis dan memiliki beragam adaptasi untuk tujuan tersebut. Lamina (bilah daun) yang terbentuk datar menyediakan permukaan lebar untuk menyerap cahaya matahari; stomata (pori-pori) di permukaan bawah lamina memungkinkan gas (karbon dioksida dan oksigen) keluar masuk daun; dan jaringan pembuluh yang ekstensif membawa air ke daun dan mengangkut glukosa hasil fotosintesis ke bagian lain tumbuhan.
Tumbuhan bersifat autotrof, artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan memanfaatkan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang dibutuhkan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan semua proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan rumus persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Faktor-faktor utama yang menentukan proses fotosintesis pada tumbuhan :
Intensitas cahaya. Laju fotosintesis maksimum adalah ketika banyak cahaya matahari. Konsentrasi karbon dioksida. Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak pula jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk menjalani proses 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. Kurangnya air pada tumbuhan atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju proses fotosintesis pada tumbuhan.
Kadar fotosintat (hasil fotosintesis). Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju proses fotosintesis akan naik. Dan sebaliknya, bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju proses fotosintesis akan berkurang.
Tahap pertumbuhan. Penelitian menunjukkan bahwa lajufotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah daripada tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin disebabkan tumbuhan berkecambah membutuhkan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh. http://www.zebhi.com/2012/02/fotosintesis-arti-dan-prosesnya-pada.html 20 Sep. 12
