FOTOSINTESIS – LAJU FOTOSINTESIS
Di susun oleh : Zakaria Pratama
Semua makhluk hidup memerlukan energi. Dimana sumber energi tersebut berasal dari matahari. Energi matahari berasal dari suatu reaksi inti yang melibatkan konversi atom-atom hidrogen menjadi atom-atom helium. Reaksi ini berlangsung pada suhu dan tekanan tinggi yang menghasilkan suatu spektrum energi radiasi yang lebar. Energi matahari tersebut digunakan oleh tumbuhan untuk melangsungkan proses fotosintesis. Fotosintesis adalah suatu proses pembentukan bahan organik dari bahan anorganik dengan bantun cahaya matahari dan klorofil. Fotosintesis menyediakan baik karbon maupun energi bagi organisme hidup dan menghasilkan oksigen dalam atmosfer. Dimana reaksinya adalah sebagai berikut :
12H2O + 6CO2 + cahaya + klorofil → C6H12O6 (glukosa) + 6O2 + 6H2O
Meskipun demikian proses fotosintesis tidak sesederhana reaksi tersebut diatas, karena dalam proses tersebut terdiri dari dua reaksi utama yaitu reaksi yang tergantung cahaya dan reaksi yang tidak tergantung cahaya. Fotosintesis pada tanaman hijau melibatkan dua jenis reaksi cahaya. Fotosistem I menghasilkan daya reduksi dalam bentuk NADH. Fotosistem II memindahkan elektron dari air kesuatu quinon dan bersamaan dengan itu melepaskan O2.Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.
Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.
Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen.Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH. Jadi fungsi penting cahaya dalam fotosintesis adalah mengangkut electron dari H2O untuk mereduksi NADP menjadi NADPH dan menyediakan energi untuk membentuk ATP dari ADP dan P.
Sedangkan reaksi gelap menggunakan molekul kaya energi ini untuk mereduksi CO2. ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).
Proses fotosintesis juga membutuhkan pigmen yaitu senyawa kimia yang penting dalam mengubah energi cahaya menjadi energi kimia pada tumbuhan tingkat tinggi. Melalui pigmen inilah cahaya mulai proses fotosintesis. Tumbuhan tingkat tinggi mengandung pigmen-pigmen fotosintesis yaitu klorofil a, klorofil b, dan karotenoid. Karotenoid yang paling banyak terdapat dalam tumbuhan adalah β-karoten dan lutein. Pigmen-pigmen ini terdapat didalam kloroplas yaitu pada membran internal yang disebut tilakoid. Didalam kloroplas juga terdapat stroma yaitu mengandung enzim-enzim yang larut yang menggunakan NADPH dan ATP untuk mengubah CO2 menjadi gula.
Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis adalah sebagai berikut :
A. faktor luar
1. Cahaya
intensitas, kualitas, lama penyinaran. Pada dasarnya sampai intensitas tertentu, kenaikan intensitas akan menaikkan kecepatan fotosintesis
2. Konsentrasi karbon dioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
3. 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. Suhu optimum sekitar 35º C
4. Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
5. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
6. Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah daripada tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
B. Faktor dalam
Kandungan klorofil, morfologi dan anatomi daun serta akumulasi hasil fotosintesis. Jumlah klorofil akan menentukan kecepatan fotosintesis, struktur anatomi dan morfologi daun mempengaruhi fotosintesis terkait dengan kecepatan difusi CO2 dan lewatnya cahaya pada mesofilnya. Kandungan glukosa yang tinggi akan menghambat reaksi fotosintesis.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar