Peran fotosintesis sangat penting dalam kehidupan makhluk hidup. Terutama bagi tumbuh-tumbuhan, di mana aktivitas ini menjadi landasan utama untuk berkembang. Dalam proses berlangsungnya, apa saja faktor yang menjadi pembentuk terjadinya photosynthesis?
Daftar ISI
Pengertian Fotosintesis
Secara etimologi, proses ini merupakan penggabungan antara kata foton (cahaya) dan sintesis (penyusunan). Dengan demikian, photosynthesis dapat didefinisikan sebagai proses pengubahan senyawa air dan karbon dioksida.
Di mana ada bantuan dari cahaya matahari yang akan melalui penyerapan klorofil, jadi akan membentuk senyawa glukosa. Glukosa tersebut dapat langsung digunakan oleh tumbuhan, terutama dalam bentuk makanan seperti buah-buahan.
Bukan hanya glukosa saja, namun proses ini juga akan menghasilkan oksigen pada tumbuhan. Di mana oksigen tersebut menjadi kebutuhan manusia dan hewan. Secara spesifik, laju photosynthesis dipengaruhi oleh berbagai faktor.
Faktor tersebut meliputi karbon dioksida, umur daun, translokasi karbohidrat, suhu, pertumbuhan, kadar fotosintat, air, dan cahaya. Namun, faktor utama untuk menentukan keberhasilan proses ini adalah karbon dioksida, cahaya, dan air. Ada dua reaksi dalam prosesnya, yakni reaksi terang dan gelap.
Reaksi terang berkaitan dengan proses yang akan membutuhkan cahaya. Sementara itu, reaksi gelap tidak terlalu memerlukan cahaya. Jika fotosintat tetap membutuhkan cahaya matahari, tapi mengapa reaksi gelap tetap ada?
Meski fotosintat memang membutuhkan cahaya, namun penyerapan klorofil pada cahaya matahari hanya berlaku pada reaksi terang saja. Pada proses reaksi terang, nantinya akan membentuk molekul NADPH2 dan ATP.
Selain itu, reaksi terang juga akan menghasilkan oksigen yang menjadi produk sampingan fotosintat. Berbeda dari reaksi terang, reaksi gelap akan memproses molekul ATP dan NADPH2 menjadi glukosa. Itulah mengapa reaksi gelap tidak membutuhkan cahaya.
Dengan demikian, istilah fotosintesis digunakan untuk mendefinisikan proses biokimia yang membentuk karbohidrat. Di mana karbohidrat tersebut berasal dari zat anorganik milik tumbuhan, khususnya tumbuhan yang memiliki kandungan zat hijau daun atau klorofil.
Selain memiliki kandungan klorofil, ada juga kandungan alga, bakteri nutrisi, air, dan karbon dioksida. Tidak lupa bantuan energi matahari yang akan memberikan pencahayaan dalam proses.
Bagi semua makhluk hidup di bumi, proses ini sangatlah berperan penting dalam kehidupan. Terutama bagi tumbuh-tumbuhan yang menggunakannya sebagai landasan untuk perkembangannya.
Melihat penjelasan di atas, dapat dipastikan bahwa photosynthesis akan mempengaruhi rantai makanan. Lewat adanya proses ini, maka fotosintat akan menjadi pemeran utama dalam kegiatan pengurangan global warming dan pencemaran udara maupun lingkungan.
Proses Berlangsungnya Fotosintesis
Seperti penjelasan di atas bahwa, proses transformasi biokimia ini akan membutuhkan 4 hal, yakni karbon dioksida, air, klorofil, dan energi matahari. Nah, berikut ini proses terjadinya photosynthesis:
- Tumbuhan akan menyerap air dari tanah. Setelah itu, akar akan mengambilnya sebagai metabolisme untuk sistem transportasi. Antara lain jaringan floem dan xilem. Lalu, akan dilakukan distribusi ke dalam tubuh tumbuhan, khususnya daun.
- Lewat stomata, karbon dioksida akan masuk dengan menggunakan udara. Oleh sebab itu, tempatnya akan berada pada bagian bawah daun.
- Fotosintat akan berlangsung jika klorofil daun menerima cahaya matahari. Sehingga cahaya tersebut dapat dipakai untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi oksigen serta gula.
- Hasil gula dapat digunakan secara langsung oleh tumbuhan. Bisa juga untuk menyimpannya untuk organ tumbuhan lainnya, misalnya seperti buah-buahan.
- Bukan hanya dengan gula, oksigen juga dapat terbentuk karena stomata yang disalurkan dengan udara. Dengan demikian, oksigen berfungsi sebagai alat bernafas untuk manusia dan makhluk hidup lainnya.
- Adanya polimerisasi, hasil glukosa dari proses ini akan berubah menjadi amilum atau pati. Di mana esensinya memiliki zat yang akan tersimpan dalam akar tumbuhan.
Tempat Terjadi
Secara umum, bagian daun akan menjadi tempat terjadinya fotosintat. Ini karena di dalam daun terdapat organel atau bagian sel yang disebut sebagai kloroplas. Di mana bagian tersebut juga mengandung klorofil yang berfungsi untuk menyerap energi matahari.
Bagian daun yang memiliki kandungan kloroplas adalah jaringan bunga karang dan tiang. Akan tetapi, cenderung tersedia di jaringan tiang. Pada sel daun sendiri terdapat 40 hingga 50 kloroplas.
Kloroplas akan tersusun menjadi dua lapisan membran, yakni membran dalam dan luar. Pada membran dalam akan terjadi perluasan yang nantinya membentuk tilakoid. Ini berfungsi untuk menyerap cahaya matahari dan menjadikannya sebagai energi kimia.
Nantinya tilakoid akan membentuk struktur cakram bertumbuk yang sering dijuluki sebagai grana. Sementara itu, cairan yang mengisi kloroplas disebut stoma. Stoma adalah tempat untuk membentuk karbon dioksida, glukosa, dan air.
Faktor-faktor yang Mempengaruhinya
Ketika fotosintat berproses, tentu ada beberapa faktor yang mempengaruhinya. Apa sajakah itu? Simak penjelasannya di bawah ini:
1. Energi Cahaya
Cahaya menjadi komponen utama dalam proses photosynthesis, sehingga bisa berlangsung secara tepat. Setiap tumbuhan akan membutuhkan cahaya yang berbeda-beda.
Misalnya seperti tumbuhan jenis C3, yakni kedelai, kentang, gandum, kapas, dan kacang-kacangan. Jenis tersebut cenderung toleransi terhadap cahaya rendah. Sehingga saat terkena cahaya tinggi, fotosintat tidak akan meningkat.
Sementara itu, jenis tumbuhan C4 seperti jagung, sorgum, dan tebu akan memiliki toleransi tinggi terhadap cahaya. Akibatnya, fotosintat akan meningkat sesuai dengan intensitas cahaya yang dimiliki oleh tumbuhan.
Setiap tumbuhan akan memiliki spektrum warna dan panjang gelombang yang berbeda-beda. Namun, klorofil dapat menangkap warna biru dan merah lebih banyak. Ini terjadi karena warna tersebut cenderung memiliki gelombang cahaya yang panjangnya efektif.
Energi cahaya yang menjadi faktor utama terjadinya fotosintat adalah sinar matahari. Semakin banyak intensitas sinar matahari kepada tanaman, maka laju fotosintat juga akan semakin tinggi. Hal tersebut terjadi karena dalam daun terdapat kandungan klorofil yang berada pada jaringan palisade.
Fungsi klorofil dapat menangkap energi matahari untuk reaksi terang. Sehingga, energi cahaya matahari sangat berperan penting untuk fotosintesis. Selain itu, cahaya matahari juga dapat mendukung perubahan karbon dioksida dan air. Di mana nantinya akan berubah menjadi oksigen dan zat gula.
2. Suhu
Setiap tanaman akan memerlukan suhu yang berbeda-beda. Pada tumbuhan jenis C3, mereka akan membutuhkan suhu yang optimalnya sekitar 20 hingga 26℃. Sementara itu, pada jenis tumbuhan C4 suhu optimal yang diperlukan sekitar 35 hingga 40℃.
3. Air
Pembentukan fotosintat yang sukses akan dipengaruhi oleh air. Pada prosesnya, akar akan menyerap air untuk menuju struktur daun. Setelah itu, jaringan xilem batang akan menerimanya.
Daun akan mengolah air dan karbon dioksida dari luar untuk menjadi oksigen. Selain itu, air juga berfungsi untuk mengalirkan hasil photosynthesis ke seluruh bagian tanaman. Dengan demikian, tanaman dapat mengalami perkembangan dan pertumbuhan secara signifikan.
Jika tumbuhan kekurangan air, maka proses akan mengalami gangguan. Hal tersebut juga dapat terjadi pada tumbuhan yang menerima air melimpah, sehingga proses juga akan terganggu. Klorofil membutuhkan unsur magnesium dan nitrogen. Jadi, saat keduanya unsur rendah, maka laju photosynthesis akan menurun.
4. Usia Tumbuhan
Ketika tumbuhan sudah berusia dewasa, jaringan-jaringan di dalamnya akan membentuk tumbuhan yang semakin sempurna. Dengan begitu, usia tumbuhan dapat membantu laju proses fotosintesis agar meningkat dan lebih efektif.
5. Karbon Dioksida dan Oksigen
Karbon dioksida memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap proses photosynthesis. Jika konsentrasi karbon dioksida tinggi saat di udara, maka laju photosynthesis juga akan semakin tinggi tingkatannya. Lain halnya dengan konsentrasi oksigen yang akan menurunkan intensitas fotosintat.
Oksigen adalah salah satu bentuk hasil dari proses photosynthesis untuk tanaman. Sementara itu, karbon dioksida menjadi zat kebutuhan yang mempengaruhi berjalannya proses fotosintat. Meskipun berbeda, namun keduanya memiliki pengaruh besar terhadap photosynthesis.
Ketika oksigen memiliki konsentrasi yang berjumlah banyak, maka intensitas fotosintat terhadap tumbuhan akan semakin menurun. Berbeda dari oksigen, karbon dioksida dengan intensitas banyak justru akan meningkatkan prosesnya.
Contoh Produk Hasil Fotosintesis
Proses ini akan menghasilkan beberapa produk yang bermanfaat untuk makhluk hidup, antara lain sebagai berikut:
1. Oksigen
Oksigen memiliki manfaat yang banyak untuk manusia dan hewan. Karena dengan oksigen makhluk hidup dapat bernafas dan sel-sel tubuh berfungsi secara baik.
Ketika tanaman menangkap energi matahari dan proses photosynthesis terjadi, maka tanaman akan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan molekul-molekul gula.
Semua proses fotosintat akan membutuhkan energi ATP. Di mana fotosintesisnya juga akan menghasilkan oksigen, gula, dan ATP. Produksi gula menggunakan ATP, kemudian proses fotosintatnya juga akan bersamaan dengan molekul ATP,
Hal tersebut disebabkan produksi gula sebagian membutuhkan oksigen. Jadi, jika sisa oksigen dilepaskan ke udara, maka pelepasan ini harus melewati pori-pori kecil di kloroplas tanaman.
2. Glukosa
Dihasilkan secara bersamaan dengan ATP, glukosa menjadi salah satu produk hasil fotosintesis. Bagi makhluk hidup, gula memiliki peran yang cukup penting. Glukosa dapat menjadi pasokan energi yang kerap digunakan untuk mendukung aktivitas sehari-hari.
Selain itu, tanaman juga membutuhkan gula untuk disimpan dalam jangka waktu yang panjang. Tujuan dari penyimpanan tersebut untuk membuat tanaman tidak mengering atau bahkan mati saat musim tertentu. Oleh sebab itu, tanaman dapat bertahan hidup sesuai kondisi lingkungan.
Bukan hanya itu saja, tumbuhan juga membutuhkan gula untuk melakukan proses berbuah dan berbunga. Berdasarkan proses produksinya, gula menjadi hasil dari tahap akhir proses fotosintat. Terkadang glukosa disebut sebagai tahan gelap, sebab proses terjadinya ada pengumpulan cahaya matahari.
3. ATP
Tujuan utama dari photosynthesis tumbuhan adalah untuk menghasilkan energi. Lewat energi matahari, di mana akan terjadi penyerapan zat hijau, kemudian energi akan menghasilkan enzim ATP. Namun, sebenarnya apa itu ATP?
Adenosin trifosfat atau ATP merupakan produk kebutuhan semua makhluk hidup. Energi ini digunakan untuk melakukan pengaktifan pada kumpulan sel tubuh. Baik itu pada manusia atau hewan, ATP akan disimpan dalam jaringan otot.
Sedangkan tanaman akan menyimpan ATP dalam kloroplas, karena dapat berfungsi sebagai alat untuk menyerap cahaya matahari. Nantinya, ATP tanaman akan diproduksi selama photosynthesis berlangsung. Hal tersebut bertujuan untuk menghasilkan ATP dan siklus Calvin.
Siklus Calvin adalah sebuah proses metabolisme yang akan menghasilkan glukosa. Akan tetapi, pada mikroorganisme yang bukan hewan misalnya seperti protista, penyimpanan ATP akan dilakukan dalam sel mitokondria. Oleh sebab itu, sel tersebut disebut sebagai sumber tenaga untuk sel.
Manfaat Fotosintesis
Proses kimiawi ini akan memberikan banyak manfaat. Baik itu untuk tumbuhan maupun semua makhluk hidup di bumi. Adapun berbagai manfaat yang dihasilkan, antara lain sebagai berikut:
1. Menghasilkan Oksigen
Proses fotosintesis pada tumbuhan akan membantu mengeluarkan hasil produk yang berupa oksigen. Di mana oksigen menjadi kebutuhan penting untuk semua makhluk hidup. Karena dapat memberikan udara untuk bernafas.
Ketika tumbuhan mengalami perubahan kimiawi, lalu karbon dioksida akan terserap dari polusi. Dengan demikian, saat penyerapan karbon dioksida maka udara sekitar tanaman akan terasa lebih bersih.
Inilah mengapa oksigen menjadi salah satu hasil reaksi photosynthesis yang paling penting. Karena selain digunakan untuk bernafas, oksigen juga berfungsi untuk membantu makhluk hidup menjaga metabolismenya.
2. Membentuk Buah dan Umbi-umbian
Buah-buahan dan umbi-umbian menjadi salah satu cadangan makanan yang dihasilkan oleh proses fotosintat.
Keduanya memiliki manfaat yang besar untuk manusia dan hewan, karena dijadikan sebagai sumber makanan pengganti. Selain itu, kandungan vitamin dan senyawa di dalamnya juga bermanfaat untuk tubuh manusia.
Jadi, tidak heran bila photosynthesis akan menghasilkan produk dalam bentuk buah atau umbi. Selain manusia dan hewan, tanaman juga dapat memanfaatkan cadangan makanan yang satu ini.
3. Menghasilkan Glukosa
Selain menghasilkan oksigen, proses fotosintesis juga akan menciptakan glukosa atau gula. Pada tumbuhan, glukosa digunakan sebagai bahan bakar. Di mana glukosa berfungsi untuk membangun zat makanan lain. Misalnya seperti protein dan lemak.
Seperti yang diketahui bahwa, protein dan lemak dibutuhkan oleh makhluk hidup, terutama manusia dan hewan. Protein sendiri adalah kandungan yang baik untuk tubuh. Ini karena kandungan protein dapat membantu memperbaiki sel dan meningkatkan kekebalan tubuh.
4. Meningkatkan Kelembaban Udara
Photosynthesis mampu memberikan kelembaban udara yang tinggi. Dengan demikian, udara akan memiliki kualitas yang lebih baik. Sehingga mampu bermanfaat untuk semua makhluk hidup.
Tanaman yang mengalami proses fotosintat akan memiliki kelembaban alami sebesar 10%. Kelembaban yang memiliki tingkatan tinggi akan memberikan efek baik untuk manusia, yakni efek mengatasi lelah, membuat tidur lebih nyenyak, dan menenangkan.
5. Memberikan Bahan Makanan
Fotosintesis memiliki fungsi utama sebagai penghasil makanan. Sebagai contoh, seperti buah-buahan, umbi-umbian, dan gula. Lewat kandungan zat yang ada di dalamnya, mampu memberikan manfaat saat manusia dan hewan mengonsumsinya.
Oleh sebab itu, tumbuhan memiliki kemampuan untuk merubah energi matahari menjadi energi kimia atau zat makanan. Setelah itu, proses ini akan selalu menjadi mata utama dalam rantai makanan.
6. Mengeluarkan Racun
Ternyata proses dan reaksi dari fotosintat juga berfungsi untuk mengeluarkan racun yang berbahaya. Hal tersebut terjadi karena tumbuhan memiliki kemampuan untuk menyerap racun, apalagi racun yang berbahaya untuk makhluk hidup.
Jenis-Jenis Reaksi Fotosintesis
Karena adanya photosynthesis, membantu tumbuhan hijau dapat memproduksi hasil makanannya sendiri. Tumbuhan dijadikan sebagai produsen untuk mengubah zat anorganik, sehingga tak heran jika manusia dan hewan bergantung pada proses ini. Adapun jenis-jenis reaksinya, berikut penjelasannya:
1. Reaksi Terang
Seperti yang disinggung dalam penjelasan sebelumnya bahwa ada reaksi photosynthesis yang akan membutuhkan cahaya. Reaksi ini dapat digunakan untuk proses pembuatan oksigen hingga glukosa. Nantinya, energi cahaya akan ditangkap oleh klorofil untuk menjadi pemecah molekul air yang biasa disebut sebagai fotolisis.
Reaksi terang akan berlangsung di Grana, yakni tumpukan tilakoid yang berguna untuk mempercepat terjadinya pelepasan elektron dari proses photosynthesis. Tilakoid, protein, dan molekul lainnya berada dalam sel-sel daun yang sama untuk membentuk fotosistem.
Fotosistem yang dimaksud adalah sebuah tempat dari berbagai molekul pigmen fotosintat, di mana tempat tersebut terbentuk menjadi dua bagian, yaitu fotosistem 1 dan 2. Setelah itu, kedua bagian tersebut akan bekerja sama dalam menghasilkan ATP dan NADPH2. Kedua hasil itu menjadi produk utama dari reaksi terang.
2. Reaksi Gelap
Istilah reaksi gelap juga sering dijuluki sebagai siklus Calvin Benson. Pada reaksi ini, proses fotosintesis tidak memerlukan energi cahaya dalam pembentukan oksigen dan gula.
Fenomena yang satu ini akan terjadi setelah reaksi terang berlangsung. Di mana proses sebelumnya berhubungan dengan proses ATP dan NADPH. Setelah itu, baru reaksi gelap akan membuahi oksigen untuk menjadi gula.
Reaksi gelap akan berlangsung di Stroma, yakni tempat yang terjadi fiksasi, reduksi, dan regenerasi. Pada Stroma akan terjadi beberapa fase, antara lain seperti fiksasi, reduksi, dan pembentukan Ribulosa Bifosfat atau RuBP.
Selain itu, reaksi gelap juga dibagi menjadi beberapa proses. Mulai dari karbon dioksida yang terikat fase RuBP untuk membentuk fosfogliserat. Ada juga PGA yang reduksinya akan melahirkan PGAL atau phosphoglyceraldehyde. Lalu, PGAL akan tergenaris dan dibentuk menjadi RuBP serta glukosa.
Mengapa Proses Fotosintesis Itu Penting?
Photosynthesis merupakan sebuah proses untuk membuat energi dan zat makanan dengan menggunakan dukungan energi cahaya matahari. Namun, tidak semua makhluk hidup mampu melakukan proses ini. Karena hanya tumbuhan, alga, dan sebagian jenis bakteri yang dapat melakukannya.
Menurut Try Koryati dalam buku “Fisiologi Tumbuhan”, photosynthesis memiliki peranan penting untuk kehidupan di bumi. Salah satu fungsinya adalah untuk menghasilkan zat makanan.
Setiap makhluk hidup pasti membutuhkan sumber makanan, baik itu manusia, tumbuhan, hingga hewan sekalipun. Selain itu, oksigen hasil dari proses ini juga akan membantu makhluk hidup untuk bernafas dengan baik.
Berdasarkan riset dari situs Encyclopaedia Britannica dinyatakan bahwa, tumbuhan atau makhluk hidup lain dapat melakukan fotosintesis secara otomatis. Di mana itu menjadi bagian dasar dari jaringan makanan yang ada di bumi.
Dengan demikian, makhluk hidup dapat mengonsumsi makhluk hidup lainnya, baik itu secara langsung maupun tidak. Selain itu, tanpa adanya proses ini, maka jumlah karbon dioksida dan oksigen di bumi tidak akan terkontrol. Akibatnya seluruh makhluk hidup akan kesulitan untuk bernapas.
Sudah Paham Tentang Fotosintesis?
Berdasarkan manfaat yang diberikannya, proses fotosintesis sangat penting untuk keberlangsungan hidup. Baik itu untuk manusia, hewan, dan tumbuhan. Oleh sebab itu, jagalah proses ini agar terus terlaksana, sehingga bumi akan terus memiliki kehidupan yang berputar.
