Definisi, Pengalaman, Proses, Faktor, Cahaya – AAcial

Fotosintesis – Definisi, Pengalaman, Proses, Faktor, Cahaya: Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan unsur hara berupa karbohidrat yang dibuat oleh tumbuhan, terutama daun tumbuhan yang mengandung klorofil atau klorofil.

---

Selain tanaman berkalori tinggi, alga klorofil fotosintetik tidak hidup lainnya dan beberapa bakteri. Organisme fotosintesis menggunakan nutrisi, karbon dioksida, dan air dengan bantuan energi sinar matahari.

---

Definisi fotosintesis

Fotosintesis : peristiwa penyusunan zat organik (gula) dari zat anorganik (CO).₂ dan H₂O) dengan bantuan energi cahaya. Karena bahan baku yang digunakan adalah CO₂ (zat karbon) maka fotosintesis dapat juga disebut asimilasi karbon. Proses pembuatan makanan dari tumbuhan hijau dapat terjadi dengan bantuan:

---

• sinar matahari,
• air,
• garam mineral diserap,
• Karbon dioksida dari udara diubah menjadi nutrisi.
  

  ---

Bereksperimenlah dengan fotosintesis

Orang pertama yang melakukan penelitian adalah Jan Ingenhousz. Dia masuk Hydrilla verticillata dalam wadah berisi air. Wadah ditutup dengan corong terbalik dan tabung reaksi diletakkan di atasnya berisi air sampai penuh.

---

Wadah tersebut diletakkan di bawah terik matahari, kemudian muncul gelembung udara dari tanaman. Gelembung udara menandakan adanya gas, yaitu oksigen. Ingenhousz menyimpulkan bahwa fotosintesis menghasilkan oksigen.

---

Baca juga artikel terkait: Definisi Jaringan Epitel

---

Dia bereksperimen menggunakan ganggang spirogyra. Hanya kloroplas yang terpapar cahaya yang menyediakan oksigen. Hal ini dibuktikan dengan banyaknya jumlah bakteri yang bergerombol dalam kloroplas yang terpapar cahaya. Jadi disimpulkan bahwa:

---

1. Fotosintesis dilakukan oleh kloroplas
2. Kloroplas hanya berfotosintesis saat terkena cahaya.
3. V.Sachs
   

   ---

Telah terbukti bahwa fotosintesis menghasilkan pati. Caranya, daun dibungkus kertas timah dan dibiarkan terkena sinar matahari dari pagi hingga sore hari. Daunnya kemudian direbus untuk membunuh selnya.

---

Kemudian daun dimasukkan ke dalam alkohol agar klorofil larut dan daun menjadi pucat. Kemudian dialirkan dengan yodium, sehingga bagian yang pucat tetap pucat sedangkan bagian yang tidak tertutup berwarna biru kehitaman. Warna ini menunjukkan bahwa daunnya mengandung pati.

---

Hill membuktikan bahwa energi cahaya membelah air (fotolisis), yang disebut reaksi terang yang terjadi di grana.

---

Blacman membuktikan bahwa reduksi karbon dioksida oleh H2 tanpa partisipasi langsung cahaya, yang disebut reaksi gelap terjadi di stroma.

---

Fotosintesis adalah proses penggabungan CO2_2, H₂O menjadi gula menggunakan energi cahaya menggunakan organel yang disebut kloroplas.

---

Baca juga artikel terkait: jaringan kolenkim dan sklerenkim

---

Proses fotosintesis

Reaksi ringan

Reaksi terang adalah langkah-langkah dalam mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Cahaya yang diserap oleh klorofil mendorong pengangkutan elektron dan hidrogen dari air ke akseptor (akseptor) yang disebut NADP.⁺ yang berfungsi sebagai pembawa elektron dalam respirasi seluler.

---

Reaksi terang menggunakan energi matahari untuk mengurangi NADP⁺ NADPH dengan menambahkan pasangan elektron ke inti hidrogen atau H⁺. Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan menyumbangkan gugus fosfat ke ADP, sebuah proses yang disebut fotofosforilasi.

---

Reaksi terang terjadi di grana, terutama di membran tilakoid. Reaksi terang menggunakan 2 sistem foto yang terhubung. Fotosistem I menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm, sehingga disebut P700 yang berfungsi menghasilkan NADPH. Fotosistem II menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nm, sehingga disebut P680. Fungsinya membuat potensial oksidasi cukup tinggi untuk memisahkan air.

---

Bekerja sama, 2 fotosistem ini melakukan proses fotofosforilasi nonsiklik yang menghasilkan ATP dan NADPH. Fotosistem I mentransfer elektron dari NADP+ untuk membentuk NADPH. Elektron yang hilang digantikan oleh elektron dari fotosistem II. Fotosistem II dengan potensi oksidasinya yang tinggi dapat memisahkan air untuk menggantikan elektron yang dipindahkan ke fotosistem I.

---

Kedua sistem foto dihubungkan oleh kompleks transpor elektron yang disebut kompleks sitokrom/b6-f. Kompleks ini menggunakan energi dari transfer elektron untuk memindahkan proton dan mengaktifkan gradien proton yang digunakan oleh enzim ATP sintase.

---

Ketika pusat reaksi Fotosistem II menyerap foton, elektron tereksitasi pada molekul klorofil P680, yang mentransfer elektron tersebut ke akseptor elektron. P680 oksida melepaskan elektron dari kulit terluar atom Mg. Atom Mg dioksidasi dengan bantuan enzim pemecah air, melepaskan elektron dari atom oksigen dari 2 molekul air.

---

Proses ini menyebabkan P680 menyerap 4 foton untuk menyelesaikan oksidasi 2 molekul air dan menghasilkan 1 oksigen. Elektron yang tereksitasi dibawa oleh plastoquinone dan kemudian diterima oleh kompleks b6-f. Kehadiran elektron menyebabkan kompleks memompa proton ke celah tilakoid, dan plastosianin membawa elektron ke fotosistem I.

---

Pusat reaksi fotosistem I menyerap foton, sehingga elektron tereksitasi. “Lubang” yang ditinggalkan oleh elektron segera ditempati oleh elektron dari Fotosistem II, sedangkan elektron yang tereksitasi merespons ferredoksin.

---

Ferredoksin direduksi membawa elektron dengan potensial tinggi yang kemudian ditangkap oleh NADP+ membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim NADPH reduktase. Enzim ATP sintase menggunakan gradien proton yang dibuat selama transpor elektron untuk mensintesis ATP dari ADP + Pi.

---

Baca juga artikel terkait: Jaringan Tumbuhan: Pengertian, Ciri, Jenis dan Fungsinya Lengkap

---

Reaksi hitam

Reaksi gelap adalah reaksi pembentukan gula CO2 yang terjadi di stroma. Berbeda dengan reaksi terang, reaksi gelap atau reaksi bebas cahaya dapat terjadi pada siang dan malam hari, namun pada siang hari laju reaksi gelap tentu lebih rendah daripada laju reaksi terang.

---

Reaksi hitam diawali dengan fiksasi 6 molekul CO2 dan 6 molekul gula 5 karbon yaitu ribulosa 1,5 bifosfat yang dikatalisis oleh enzim Rirulose bifosfat karboksilase/oksigenase (rubisko) yang membentuk 6 molekul gula 6 karbon.

---

Molekul 6-karbon ini tidak stabil, sehingga pecah menjadi 12 molekul 3-karbon, yaitu 3 fosfogliserat. Kemudian 3 fosfogliserat difosforilasi oleh 12 ATP untuk membentuk 1,3 bifosfogliserat. 1,3 bifosfogliserat selanjutnya difosforilasi oleh 12 NADPH untuk membentuk 12 molekul gliseraldehida 3 fosfat/PGAL.

---

2 PGAL digunakan untuk membentuk 1 molekul glukosa atau gula jenis lain, sedangkan 10 molekul lainnya difosforilasi oleh 6 ATP untuk membentuk 6 molekul Ribulosa 1,5 bifosfat lagi. Proses pengikatan CO2 pada RuBP disebut fiksasi, proses pemecahan 6 molekul karbon menjadi 3 molekul karbon disebut reduksi dan proses pembentukan kembali RuBP dari PGAL disebut regenerasi.

---

Fotosintesis ini disebut mekanisme C3, karena molekul pertama yang terbentuk setelah fiksasi karbon adalah molekul karbon 3. Sebagian besar tanaman yang menggunakan fotosintesis C3 disebut tanaman C3.

---

Untuk beberapa tanaman, mereka terpaksa berfotosintesis dengan cara yang sedikit berbeda karena kondisi lingkungan. RuBP, bukannya mengikat CO2, justru mengikat O2 sehingga berubah menjadi glikolat dan terurai.

---

Proses ini disebut fotorespirasi. Selama fiksasi karbon, CO2 dan O2 bersaing untuk berikatan dengan RuBP. Dalam kondisi normal pada suhu 25 °C, 20% fiksasi karbon untuk fotosintesis hilang akibat fotorespirasi. Probabilitas meningkat selama kondisi panas, kering dan stomata menutup pada siang hari untuk menyimpan air. Kondisi ini mencegah masuknya CO2 dan keluarnya O2 sehingga terjadi fotorespirasi.

---

Untuk mengatasinya, tumbuhan mengikat CO2 menjadi phosphoenolpyruvate (PEP), dikatalisis oleh PEP karboksilase dan membentuk senyawa 4-karbon, biasanya oksaloasetat. Mekanisme ini disebut mekanisme C4. Pengikatan ini terjadi pada sel mesofil.

---

Oxaloacetate kemudian berubah menjadi malat yang memasuki sel selubung dan malat melepaskan CO2 untuk memulai siklus Calvin. Mala berubah menjadi piruvat dari sel mesofil, berubah menjadi PEP yang terikat lagi dengan CO2.

---

Baca juga artikel terkait:√ Jaringan Ikat : Pengertian, Bahan Lengkap, Fungsi, Komponen dan Jenisnya

---

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis

Intensitas cahaya
Tingkat fotosintesis maksimum ketika ada banyak cahaya.

Konsentrasi karbon dioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, semakin banyak bahan tanaman yang dapat digunakan untuk fotosintesis.

---

Suhu
Enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimal. Secara umum, laju fotosintesis meningkat dengan meningkatnya suhu dalam batas toleransi enzim.

---

Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, mencegah penyerapan karbon dioksida dan dengan demikian mengurangi laju fotosintesis.

---

Tingkat fotosintat (hasil fotosintesis)
Jika tingkat fotosintesis seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan meningkat. Jika tingkat fotosintesis meningkat atau bahkan mencapai saturasi, maka laju fotosintesis akan menurun.

---

Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis lebih tinggi pada tanaman berkecambah daripada tanaman dewasa. Ini mungkin karena tanaman yang berkecambah membutuhkan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.

---

Baca juga artikel terkait: Jaringan Hewan: Jenis, Fungsi, Letak, Gambar dan Contohnya

---

Cahaya berperan dalam fotosintesis

Fotosistem

• Kumpulan pigmen dan protein yang terkait dengan membran tilakoid yang memanen energi dari elektron tereksitasi
• Energi yang ditangkap ditransfer antar molekul sistem foto hingga mencapai molekul klorofil di pusat reaksi.
  

  ---

• Ada 2 molekul di pusat reaksi
  • Klorofil A
  • Akseptor elektron primer
  • Pusat reaksi klorofil dioksidasi oleh kehilangan elektron melalui reduksi akseptor elektron primer.
  • Ada fotosistem I dan II
    

    ---

aliran elektron

• Ada dua jalur di jalur elektron yang disimpan di akseptor elektron primer.
  • Dimulai dengan menangkap energi foton.
  • Menggunakan rantai transpor elektron dan sitokrom untuk kemiosmosis.
    

    ---

• Kedua garis
  • aliran elektron non-siklik
    • Gunakan fotosistem II dan I
    • Elektron dalam fotosistem II dihilangkan dan digantikan oleh elektron yang disumbangkan oleh air
    • Sintesis ATP dan NADPH
    • Donasi elektron mengubah air menjadi O₂ dan 2H⁺
      

      ---

  • Aliran elektron siklik
    • Gunakan hanya fotosistem I
    • Elektron dari fotosistem I didaur ulang
    • Mensintesis ATP
      

      ---

Baca juga artikel terkait: Memahami jaringan hewan dan tumbuhan (termasuk manusia) dalam biologi

---