Fotosintesis merupakan sebuah proses atau perkembangbiakan tumbuhan dalam mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dan menyimpannya dalam bentuk ikatan gula. Fotosintesis berasal dari bahasa yunani yaitu foto adalah “cahaya” dan sintesis, yang artinya “menyusun”. Fotosintesis tak hanya terjadi pada tumbuhan namun juga organisme. Fotosintesis adalah proses di mana tanaman dan beberapa organisme menghasilkan makanan sendiri dengan menggunakan karbon dioksida, air dan energi dari sinar matahari.
Penemuan Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses di mana tanaman dan beberapa organisme hidup lainnya memperoleh energi dari sumber-biasanya cahaya matahari. Meskipun proses penting ini telah ada sejak awal waktu, semua orang benar-benar menyadari keberadaannya, dan itu tidak ditemukan sampai tahun 1800-an. Beberapa ilmuwan yang berbeda selama periode lebih dari 200 tahun memberikan kontribusi terhadap penemuan fenomena alam tentang fotosintesis ini. (baca: fungsi cahaya matahari bagi tumbuhan)
Berikut adalah para tokoh-tokoh yang menemukan proses fotosintesis :
Kita bisa mengamati proses terjadinya fotosintesis melalui persamaan sebagai berikut :
Fotosintesis merupakan proses dimana tanaman hijau dan beberapa ganggang (Kerajaan Protista), ganggang dan beberapa bentuk bakteri membuat karbohidrat dari karbondioksida, air dan garam anorganik, dengan adanya klorofil, menggunakan energi cahaya ditangkap dari matahari.Tanaman sendiri hanya perlu energi cahaya, CO2, dan H2O dalam membentuk gula. Proses fotosintesis terjadi di kloroplas, secara khusus menggunakan klorofil, klorofil merupakan pigmen hijau daun yang terlibat dalam proses fotosintesis tersebut.
Persamaan di atas menunjukkan bahwa air merupakan sebuah reaktan dan produk fotosintesis. Karena dua belas molekul air yang dikonsumsi dan enam molekul air yang dihasilkan, persamaan dapat disederhanakan seperti yang ditunjukkan di bawah ini yang merupakan rumus dari hasil fotosintesis.
6CO2+6H2O2→ (dengan energi cahaya) C6H12O6+6O2
1. Reaksi tergantung cahaya (terang)
2. Reaksi tidak tergantung cahaya (gelap)
Tahap kedua dari fotosintesis adalah reaksi tidak tergantung cahaya.
Jenis Proses Fotosintesis
Ada dua jenis proses fotosintesis yaitu fotosintesis oksigenik dan fotosintesis anoxygenic.
1. Fotosintesis oksigenik – Fotosintesis oksigenik adalah yang paling umum dan terlihat pada tanaman, alga dan cyanobacteria. Selama fotosintesis oksigenik, cahaya mentransfer energi elektron dari air (H2O) menjadi karbon dioksida (CO2), yang menghasilkan karbohidrat. Dalam transfer ini, CO2 yang “berkurang,” atau menerima elektron, dan air menjadi “teroksidasi,” atau kehilangan elektron. Pada akhirnya, oksigen diproduksi bersama dengan karbohidrat. Fungsi fotosintesis oksigenik sebagai penyeimbang respirasi, dibutuhkan dalam karbondioksida yang dihasilkan oleh semua organisme bernapas dan diberikan kembali dalam bentuk oksigen ke udara. Dalam artikelnya tahun 1998, “Sebuah Pengantar Fotosintesis dan Aplikasi nya,” Wim Vermaas, seorang profesor di Arizona State University menduga, “tanpa oksigenik fotosintesis, oksigen di udara akan habis dalam waktu beberapa ribu tahun.”
2. Fotosintesis anoxygenic – Di sisi lain, fotosintesis anoxygenic menggunakan elektron donor selain air. Proses ini biasanya terjadi pada bakteri seperti bakteri ungu dan bakteri belerang hijau. Fotosintesis anoksigenik tidak menghasilkan oksigen, maka kata David Baum, profesor botani di University of Wisconsin Madison. Apa yang dihasilkan tergantung pada donor elektron. Sebagai contoh, banyak bakteri menggunakan gas telur berbau yaitu hidrogen sulfida dan sulfur memproduksi padatan sebagai produk sampingan.
Daun memiliki ciri khas meliputi berikut ini . Epidermis atas dan bawah, epidermis atas adalah lapisan luar sel yang mengurangi jumlah air yang hilang melalui transpirasi oleh tanaman daun. Epidermis bawah mengandung stomata. fungsi stomata pada daun ini adalah pori-pori (lubang) yang ada di daun yang bertanggung jawab untuk pertukaran gas antara daun dan atmosfer. Karbon dioksida diserap dari udara dan oksigen dilepaskan. Mesofil, ini adalah sel-sel jaringan parenkim yang terletak di antara epidermis atas dan bawah. Sel-sel ini mengandung kloroplas.
Ikatan pembuluh, ikatan pembuluh ini adalah jaringan yang membentuk bagian dari sistem transportasi tanaman. Ikatan pembuluh terdiri dari jaringan xilem dan floem yang air transport, mineral terlarut dan makanan ke dan dari daun. Proses Fotosintesis, Fotosintesis pada tumbuhan terjadi dalam dua tahap. Tahap ini dikenal sebagai reaksi cahaya dependen (terang) dan reaksi cahaya independen (gelap)
Bagian Daun
Daun sangat penting untuk perkembangan dan pertumbuhan tanaman.
Komponen seluler penting untuk fotosintesis
1. Pigmen – Pigmen adalah molekul yang memberikan warna pada tanaman, alga dan bakteri, tetapi mereka juga bertanggung jawab untuk secara efektif untuk menjebak sinar matahari. Pigmen dengan warna yang berbeda menyerap panjang gelombang cahaya yang berbeda.
Berikut adalah tiga kelompok utama.
2. Plastida – Organisme eukariotik fotosintetik mengandung organel yang disebut plastida dalam sitoplasma mereka. Menurut Cheong Xin Chan dan Debashish Bhattacharya dari Universitas Rutgers (Pendidikan Alam, 2010), membrane plastida ganda pada tanaman dan ganggang disebut sebagai plastida primer, sedangkan berbagai multi membran ditemukan di plankton disebut plastida sekunder. Organel ini umumnya mengandung pigmen atau dapat menyimpan nutrisi. (baca : fungsi plastida pada tumbuhan)
3. Kloroplas – Kloroplas merupakan bagian-bagian yang berada pada membran luar dan dalam, ruang antar membran, stromata, dan tilakoid ditumpuk. Klorofil dibangun ke dalam membran dari tilakoid. Klorofil terlihat hijau karena menyerap cahaya merah dan biru, membuat warna-warna ini tidak dapat dilihat oleh mata kita. Cahaya hijau yang tidak diserap akhirnya mencapai mata kita, membuat klorofil tampak hijau. Namun, itu adalah energi dari cahaya merah dan biru yang diserap yaitu, sehingga dapat digunakan untuk melakukan fotosintesis. Kloroplas mirip dengan mitokondria bahwa mereka memiliki genom mereka sendiri, atau koleksi gen, yang terkandung dalam DNA. Gen ini mengkodekan protein penting untuk organel dan untuk fotosintesis. Seperti mitokondria, kloroplas juga diperkirakan berasal dari sel bakteri primitif melalui proses endosimbiosis.
4. Antena – Antena merupakan molekul pigmen yang berhubungan dengan protein, yang memungkinkan mereka memiliki fleksibilitas untuk bergerak ke arah cahaya dan terhadap satu sama lain. Struktur ini secara efektif menangkap energi cahaya dari matahari, dalam bentuk foton. Pada akhirnya, energi cahaya harus ditransfer ke pigmen protein kompleks yang dapat mengubahnya menjadi energi kimia, dalam bentuk elektron. Pada tumbuhan, misalnya, energi cahaya ditransfer ke pigmen klorofil. Konversi ke energi kimia dilakukan ketika pigmen klorofil mengusir elektron, yang kemudian bisa melanjutkan ke penerima yang tepat.
Peran Fotolisis
Menggunakan cahaya untuk memisahkan air menjadi sebagai berikut.
Produk yang dihasilkan
Fotosintesis sangat penting untuk menjaga kehidupan di bumi dan sebagai sumber utama energi bagi hampir semua makhluk hidup. Karbohidrat yang berasal dari fotosintesis yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman dan hewan. Fotosintesis bertanggung jawab untuk menjaga kadar oksigen di atmosfer bumi. Oksigen, yang sangat penting untuk kelangsungan hidup manusia, adalah produk sampingan dari fotosintesis. Tanaman hijau membantu untuk menyeimbangkan suhu global dengan menyerap karbon dioksida yang berlebih di atmosfer bumi semua dalam upaya untuk melakukan fotosintesis sehingga banyak fenomena unik tentang fotosintesis.
Berikut adalah penjelasannya :
1. Cara tanaman hidup pada daerah kekurangan air
Masih ada strategi lain untuk mengatasi udara yang sangat panas, kering, gurun dan jarang air. Beberapa tanaman (misalnya, kaktus dan nanas) yang hidup di sangat panas, daerah kering seperti gurun, hanya dengan aman membuka stomata mereka di malam hari ketika cuaca dingin. Dengan demikian, tidak ada kesempatan bagi mereka untuk mendapatkan CO2 yang dibutuhkan untuk reaksi gelap pada siang hari.
Pada malam hari, ketika mereka dapat membuka stomata, mereka dan mengambil CO2, tanaman ini menggabungkan CO2 ke dalam berbagai senyawa organik untuk menyimpannya. Pada siang hari, ketika reaksi terang terjadi dan ATP tersedia (tapi stomata harus tetap tertutup), mereka mengambil CO2 dari senyawa organik dan memasukkannya ke dalam siklus Calvin. Tanaman ini disebut tanaman CAM, yang merupakan singkatan dari metabolisme asam crassulacean setelah keluarga tanaman, Crassulaceae (yang meliputi tanaman kebun Sedum) dimana proses ini pertama kali ditemukan.
2. Cara tanaman hidup pada daerah ekstrim dan yang tidak berfotosintesis
Ada banyak spesies tanaman di seluruh dunia. Beberapa telah disesuaikan dengan kondisi gurun, sementara lainnya telah beradaptasi dengan iklim dingin. Ada juga tanaman yang hanya bisa bertahan hidup dalam dingin, daerah lembab dengan sinar matahari yang cukup. Perbedaan-perbedaan dalam kondisi iklim dan ekosistem telah mengakibatkan berbagai jenis fotosintesis pada tumbuhan. Ketiga jenis fotosintesis ini adalah C3, C4 dan CAM fotosintesis.
Tanaman melakukan fotosintesis karena menghasilkan makanan dan energi yang mereka butuhkan untuk pertumbuhan dan respirasi seluler. Hal ini penting untuk dicatat bahwa tidak semua tanaman berfotosintesis. Beberapa adalah parasit dan hanya menempel pada tanaman lain dan pakan dari mereka. Untuk tanaman dalam melakukan fotosintesis mereka membutuhkan energi cahaya dari matahari, air dan karbon dioksida. Air diserap dari tanah ke dalam sel rambut akar. Air melewati dari sistem akar ke pembuluh xilem di batang hingga mencapai daun. Karbon dioksida diserap dari atmosfer melalui pori-pori pada daun disebut stomata. Daun juga mengandung kloroplas yang memegang klorofil. Energi matahari ditangkap oleh klorofil.
3. Penelitian terbaru berkaitan dengan fotosintesis
Kemajuan juga telah dibuat di bidang fotosintesis buatan. Sekelompok peneliti baru-baru ini mengembangkan sebuah sistem buatan untuk menangkap karbon dioksida menggunakan nanoteknologi (kawat nano). Ini dimasukkan ke dalam sistem mikroba yang mengurangi karbon dioksida menjadi bahan bakar atau polimer dengan menggunakan energi dari sinar matahari.
4. Fotosintesis di masa depan
Fotosintesis menghasilkan semua oksigen yang ada di udara, dan membuat tanaman kaya nutrisi. Namun para peneliti telah mencari cara untuk lebih memanfaatkan kekuatan ini. Dalam artikelnya tahun 1998, Vermaas menyebutkan kemungkinan menggunakan organisme fotosintesis untuk menghasilkan bahan bakar pembakaran yang bersih seperti hidrogen atau bahkan metana. Vermaas mencatat, “Meskipun metana pada pembakaran akan membentuk CO2, keseimbangan CO2 di atmosfer secara keseluruhan tidak akan terganggu sebagai jumlah yang sama CO2 akan telah diambil dari atmosfer pada produksi metana oleh organisme fotosintetik.”
Baca juga artikel biologi lainnya :
Definisi dari pupuk ialah bahan yang dijadikan sebagai penambah pada sebuah media tanam untuk membantu…
Pupuk berbahan organik menjadi satu-satunya input yang bisa diberikan ke dalam lahan sawah. Konsentrasi nutrisi…
Sebelum membahas tentang manfaat Bioteknologi, ada baiknya kita paham duluapa itu Bioteknologi. Secara umum Bioteknologi…
Definisi dari red tide merupakan kejadian yang terjadi secara alami pada air laut yang mengalami…
Definisi dari red tide ialah fenomena dimana ditemukan perkembangan jumlah fitoplankton yang sangat drastis berkali…
Dr Roslan Yusni Hasan atau Ryu Hasan selaku pakar neurologi mengatakan, dalam menjawab mengenai LGBT…