Daftar Isi:
Seperti yang telah kita pelajari dan kita ketahui, pada tumbuhan terjadi suatu proses perubahan energi yang menghasilkan makanan bagi tumbuhan itu sendiri. Tumbuhan tersebut dikenal dengan istilah autotrof karena mampu menghasilkan dan memproduksi makanannya. Proses pembuatan molekul makanan dan energi tersebut sering kita sebut dengan proses fotosintesis. Berdasarkan hukum kekekalan energi, energi memang tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, namun energi bisa berubah menjadi bentuk lain. Hal inilah yang terjadi ketika proses fotosintesis, dimana energi dari cahaya matahari diubah menjadi zat gula (karbohidrat). Berikut ini merupakan pembahasan lengkap mengenai proses dan reaksi yang terjadi beserta contoh dari fotosintesis.
Proses Fotosintesis
Pada dasarnya matahari merupakan sumber energi bagi alam dan seluruh makhluk hidup. Akan tetapi, hanya tumbuhanlah satu-satunya organisme yang mampu memanfaatkan energi tersebut secara langsung melalui proses fotosintesis. Namun, fotosintesis ini juga nyatanya tidak dapat dilakukan oleh semua jenis tumbuhan. Tumbuhan dan bakteri tertentu yang memenuhi prasyarat serta memiliki klorofil (zat hijau daun) akan mampu melakukan fotosintesis.
Percobaan serta pengamatan fotosintesis sendiri telah dilakukan dari sejak abad ke-16 oleh Joseph Priestley. Priestley dikenal sebagai seorang ahli kimia yang berpengaruh di Inggris. Berdasarkan hasil pengamatannya, ia mengemukakan bahwa gas yang dihasilkan oleh tumbuhan mampu membuat api dari lilin tetap menyala meskipun terletak didalam tabung yang tertutup. Dari penelitian tersebut banyak para ahli yang kemudian melakukan percobaan lanjutan untuk mengetahui gas apa yang dihasilkan, hingga seorang ahli fisiologi dari Jerman bernama Jan Ingenhousz (1779) berhasil mengambil kesimpulan yaitu:
- O2 atau oksigen adalah gas yang dihasilkan oleh tumbuhan dalam eksperimen tersebut.
- Proses tersebut akan berlangsung apabila adanya intensitas cahaya matahari yang cukup.
- Gas oksigen hanya dihasilkan oleh tumbuhan yang memiliki zat hijau daun (klorofil)
Dari eksperimen tersebut semakin banyak para ahli yang kemudian mengungkap proses fotosintesis pada tumbuhan seperti Jean Senebier (ahli botani asal Swiss) hingga ilmuwan yang bernama Sachs (1860). Para ilmuwan tersebut menemukan bahwa tumbuhan dapat berkembang karena adanya air dan karbondioksida (CO2), hal ini yang kemudian diubah dalam fotosintesis dan memberikan supply makanan bagi tumbuhan berupa karbohidrat atau amilum.
Proses terjadinya fotosintesis sendiri diawali oleh penyerapan karbondioksida oleh tumbuhan pada malam hari. Lalu akar pada tanaman akan melakukan penyerapan air yang kemudian akan disalurkan ke bagian daun oleh jaringan yang sering kita kenal dengan xilem dan floem. Keesokan harinya, tumbuhan akan menyerap cahaya matahari yang akan dijadikan sebagai sumber energi dalam fotosintesis, hal ini tentu saja dibantu oleh klorofil atau zat hijau daun sehingga proses dan reaksinya akan berlangsung dan menghasilkan zat makanan berupa karbohidrat dalam bentuk glukosa. Karbohidrat sederhana yang terbentuk ini nantinya akan diubah lagi menjadi bahan bakar untuk menghasilkan lemak dan protein pada tumbuhan.
Baca juga artikel fotosintesis lainnya: Percobaan fotosintesis
Reaksi Fotosintesis
Fotosintesis berlangsung melalui dua tahapan reaksi. Pada dasarnya tahapan dan proses tersebut sama-sama berlangsung pada bagian tumbuhan yang dinamakan kloroplas. Namun kedua reaksi tersebut memiliki perbedaan yang mendasar.
Tahapan pertama sangatlah bergantung pada penyerapan energi dari cahaya matahari sehingga kemudian tahapan ini disebut dengan reaksi terang (light dependent reaction). Sedangkan tahapan berikutnya tidak lagi memerlukan cahaya matahari dan hanya akan menghasilkan produk akhir berupa zat makanan, reaksi ini disebut dengan tahapan reaksi gelap (siklus calvin-benson). Berikut ini merupakan penjelasan lengkapnya:
Reaksi Terang Fotosintesis
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, reaksi yang terjadi pada tahapan ini memerlukan cahaya matahari dan juga molekul air (H2O). Dari reaksi ini akan dihasilkan ATP dan juga reduksi NADPH2. Pigmen pada tumbuhan kemudian akan menangkap spektrum dari cahaya matahari yang diperlukan dalam proses fotosintesis. Pada bagian daun juga terdapat suatu unit yang mampu menyerap energi matahari dan berperan sebagai akseptor elektron, unit ini disebut dengan fotosistem.
Reaksi terang yang berlangsung pada proses ini terbagi kedalam dua jenis, yaitu siklus dan nonsiklus. Reaksi nonsiklik akan memberikan hasil akhir berupa ATP dan NADPH, sedangkan reaksi siklus hanya akan menghasilkan ATP. Pada reaksi terang enzim sintase ATP akan membantu jalan proses untuk menghasilkan NADP.
Berikut ini adalah rumus yang terjadi pada reaksi terang:
2NADP+ + 2H2O + 3ADP + 3Pi → 2NADPH + 3ATP + O2
Reaksi kimia yang terjadi pada tahapan ini dikenal dengan reaksi oksigenik. Setelah tahapan awal ini terjadi, reaksi akan dilanjutkan ke tahapan berikutnya yaitu reaksi gelap yang sering kita kenal juga dengan siklus calvin.
Reaksi Gelap Fotosintesis
Tahapan berikutnya yang terjadi sudah tidak lagi memerlukan cahaya matahari, sehingga proses ini dinamakan reaksi gelap. Reaksi gelap juga disebut dengan siklus calvin. Stroma pada daun merupakan tempat terjadinya reaksi gelap pada saat proses fotosintesis. Cahaya matahari yang sebelumnya sudah diubah menjadi energi dalam bentuk ATP pada saat reaksi terang berlangsung, kini bekerja dengan NADPH untuk mengubah karbondioksida menjadi karbohidrat sederhana atau glukosa sebagai sumber elektronnya. Reaksi gelap dalam proses fotosintesis ini juga berlangsung selama tiga tahap hingga akhirnya menghasilkan karbohidrat yang merupakan sumber bahan bakar lanjutan untuk memproduksi zat makanan yang lainnya. Tahapan ini adalah fiksasi atau pengikatan karbondioksida, reduksi, dan pembentukan Ribulosa Bifosfat (RuBP) Pada saat reaksi gelap, enzim-enzim yang bekerja lebih banyak dibandingkan pada saat reaksi terang.
Reaksi Kimia Fotosintesis
Setelah melalui berbagai tahapan seperti reaksi terang dan reaksi gelap maka proses fotosintesis ini akan menghasilkan reaksi keseluruhan sebagai berikut:
n CO2 + 2n H2O + Energi Matahari Klorofil—> [CH2O] n (Zat Gula) + n O2 + n H2O
- Zat gula atau glukosa yang diproduksi sebagai energi dari proses ini terdiri dari senyawa H2O dan CO2.
- Energi atau cahaya matahari yang digunakan akan menghasilkan karbohidrat (amilum) sederhana sebagai hasil dari fotosintesis (berupa glukosa).
- Proses ini disebut juga asimilasi karbon karena susunan zat gula yang terbentuk dari karbondioksida atau CO2.
- Gas hidrogen serta O2 atau oksigen adalah bahan sisa yang dihasilkan dari proses ini.
- Tempat berlangsungnya proses fotosintesis dengan reaksi kimia yang telah dipaparkan adalah pada bagian kloroplas dan stroma.
- Glukosa atau zat gula sederhana yang terbentuk dari hasil fotosintesis dapat digunakan untuk pembentukan jenis senyawa organik seperti selulosa atau energi cadangan lainnya (lemak dan protein).
Contoh Fotosintesis
Berdasarkan penjelasan sebelumnya, fotosintesis hanya bisa dilakukan oleh tumbuhan yang memiliki zat hijau daun serta beberapa kelompok bakteri tertentu. Berikut ini merupakan salah satunya yaitu contoh fotosintesis pada alga dan bakteri. Alga sendiri dapat dikategorikan sebagai organisme yang tidak memiliki organ dengan fungsi yang nyata. Beberapa jenis alga adalah organisme autotrof, atau organisme yang mampu membuat makanannya sendiri. Alga juga terbagi ke dalam dua jenis yaitu alga mikroskopis atau yang berukuran kecil (bisa jadi memiliki hanya satu sel) dan juga alga multiseluler atau yang sering kita kenal dengan istilah ganggang.
Alga tidak memiliki organ khusus dan morfologinya tidak sekompleks tumbuhan darat lainnya, namun alga memiliki keunikan yaitu pigmennya yang beragam sehingga mampu menyerap cahaya matahari dalam jangkauan interval yang lebih luas. Kebanyakan alga merupakan organisme yang bersifat autotrof dan hanya sedikit yang bersifat heterotrof.
Demikianlah penjelasan lengkap tentang proses, reaksi serta contoh fotosintesis yang perlu kamu ketahui untuk menambah pengetahuan alam dan biologi-mu. Semoga bermanfaat!