A. FOTOSINTESIS
Tahukah kamu bagaimana tumbuhan hijau memperoleh nutrisi atau makanan? Tumbuhan
hijau memperoleh makanan dengan fotosintesis. Fotosintesis adalah proses kimia yang
terjadi pada tumbuhan hijau dengan
bantuan energi sinar matahari untuk membentuk
gula atau karbohidrat dan oksigen dari karbon dioksida dan air. Hasil fotosintesis berupa
karbohidrat dan oksigen. Karbohidrat inilah yang menjadi nutrisi bagi
tumbuhan.
Karbohidrat digunakan sebagai sumber
energi dan bahan untuk membuat senyawa lain yang dibutuhkan tumbuhan. Sebagian
dari karbohidrat ini disimpan sebagai cadangan makanan di dalam akar, batang, buah, atau
biji. Dalam akar misalnya kentang, dalam
batang misalnya tebu, dalam buah seperti durian, rambutan, dan pepaya,
dalam biji misalnya kacang hijau. Jika tumbuhan dimakan
hewan atau manusia, maka terjadi perpindahan energi dari energi matahari
menjadi energi kimia dalam tumbuhan kemudian
berpindah ke tubuh hewan atau manusia. Jika hewan itu
dimakan hewan lain, maka akan disertai pula dengan perpindahan energi. Jadi sumber energi utama bagi
kehidupan di bumi ini adalah matahari.
Selain menghasilkan zat makanan
pada tumbuhan, proses ini juga
menghasilkan oksigen yang dibutuhkan bagi pernafasan manusia. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan
oksigen di atmosfer bumi. Jadi apa yang kalian ketahui tentang fotosintesis ?
dan bagaimana proses fotosintesis tersebut ?
B.
REAKSI KIMIA PROSES
FOTOSINTESIS
Fotosintesis adalah proses pembentukan karbohidrat dari karbon
dioksida (CO) dan air (H2O) dengan bantuan sinar matahari. Tumbuhan mampu
melakukan fotosintesis karena mempunyai sel-sel yang mengandung klorofil (zat
hijau daun).
Dalam fotosintesis, energi cahaya
matahari diserap oleh klorofil dan diubah menjadi energi kimia yang disimpan
dalam bentuk karbohidrat atau senyawa organik lainnya. Di dalam tumbuhan karbohidrat diubah menjadi protein, lemak, vitamin, atau senyawa yang lain. Senyawa-senyawa organik ini selain dimanfaatkan
oleh tumbuhan itu sendiri, juga dimanfaatkan oleh manusia dan hewan herbivora
sebagai bahan makanan. Fotosintesis melibatkan banyak reaksi kimia yang
kompleks. Secara sederhana, reaksi kimia yang terjadi pada proses fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut.
6CO2
+ 6H2O
C6H12O6
+ 6O2
(karbon dioksida) (air) (glukosa)
(oksigen)
Secara garis besar, proses berlangsungnya
fotosintesis dapat diuraikan sebagai berikut :
a.
Cahaya mencapai sel-sel
daun yang mengandung klorofil.
b.
Klorofil menyerap energi
cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.
c.
Karbon dioksida (CO2), diambil oleh tumbuhan dari udara bebas melalui
stomata (mulut daun) dan masuk ke dalam daun daun.
Selanjutnya, karbon dioksida tersebut menyebar di antara sel-sel daun.
d.
Akar menyerap air yang
dibutuhkan tanaman untuk proses fotosintesis. Air tersebut mengalir dari akar
menuju batang kemudian ke daun.
e.
Molekul air dipecah oleh
energi cahaya menjadi oksigen dan hidrogen. Molekul hidrogen bergabung dengan
molekul CO2 membentuk glukosa.
f.
Hasil fotosintesis berupa
glukosa dan oksigen.
C.
FOTOSINTESIS SEBAGAI SUMBER
ENERGI BAGI MAKHLUK HIDUP LAIN
Kamu hidup di planet yang
kadang-kadang disebut planet hijau. Mengapa demikian? Ratusan hektar di atas permukaan
tanah di bumi ini tampak hijau. Sebagian besar warna hijau ini berasal dari
daun tumbuhan. Gas yang dikeluarkan dari hasil fotosintesis oleh seluruh daun membuat
bumi menjadi lingkungan yang sempurna bagi manusia dan seluruh makhluk hidup
lain yang memerlukan oksigen untuk proses respirasinya.
Tanpa fotosintesis, sebagian besar
makhluk hidup di muka bumi akan lenyap. Tikus, kelinci, bajing, dan ikan seperti
halnya manusia akan mati. Mengapa demikian? Daun merupakan organ tumbuhan
penghasil utama makanan. Makanan dihasilkan oleh daun dan disimpan untuk
dimakan oleh hewan. Pemakan tumbuhan mencerna makanan yang berasal dari
tumbuhan dan digunakan untuk menghasilkan energi bagi seluruh proses
kehidupannya.
Tumbuhan yang dimakan hewan merupakan
sumber energi bagi hewan yang makan hewan lain. Burung menggunakan energi dari
ulat untuk pertumbuhan dan proses-proses kehidupan yang lain. Energi pada ulat
berasal dari daun-daun tumbuhan yang dimakannya. Sebelumnya daun tumbuhan
menangkap energi dari sinar matahari.
Apa yang terjadi jika semua tumbuhan
mati? Kamu dapat memperkirakan bahwa semua konsumen pemakan tumbuhan juga akan
mati. Mereka mati sebab tumbuhan sebagai tempat penghasil makanan mati. Jika
tidak ada lagi serangga atau hewan lain pemakan tumbuhan seperti kelinci dan
sapi, maka konsumen pemakan serangga atau hewan lain itu akan segera mati pula.
D. TAHAPAN FOTOSINTESIS
Proses
fotosintesis berlangsung dalam dua tahap :
1.
Reaksi Terang
Di
dalam reaksi terang, tumbuhan menangkap
air dan CO2 kemudian mengolahnya menggunakan sumber energi cahaya
matahari yang ditangkap oleh klorofil. Selanjutnya, gula dan air tersebut dengan bantuan sinar matahari
diubah menjadi gula (glukosa), O2 , dan uap air. O2 dan
uap air dikeluarkan dari dalam tubuh tumbuhan, sedangkan gula dijadikan bahan
makanan tumbuhan tersebut.
Mengapa kita merasa segar jika berada di
bawah pohon pada waktu siang hari? Hal itu disebabkan karena proses
fotosintesis pada pohon tersebut menghasilkan O2 dan H2O
(uap air) yang menjadikan udara lebih segar.
2. Reaksi gelap
Reaksi gelap (siklus Calvin) terjadi di dalam
stroma (rongga daun). Pada siklus Calvin, H2 yang terlepas dari molekul air (H2O)
akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam
keadaan bebas. Padareaksi gelap terjadi seri reaksi siklik (berulang) yang
membentuk gula dari CO2 dan energi (ATP dan NADPH). Reaksi ini tidak
membutuhkan cahaya.Energi yang digunakan dalam siklus Calvin diperoleh dari
reaksi terang. Ketika berlangsung reaksi gelap terjadi proses respirasi
seluler. Glukosa yang diperoleh pada reaksi terang digunakan oleh tanaman untuk
membentuk senyawa organik lain seperti selulosa yang merupakan komponen utama
tubuh tumbuhan dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar.
E. BAGIAN DAUN YANG BERPERAN
DALAM FOTOSINTESIS
Daun
yang mengandung kloroplas berperan untuk proses fotosintesis. Jaringan-jaringan
pada daun yang banyak mengandung klorofil, yaitu palisade parenkim (jaringan pagar). Oleh karena itu, bagian
palisade parenkim berperan penting di dalam fotosintesis, karena memiliki
jumlah klorofil paling banyak. Jaringan spons juga memiliki klorofil tetapi
tidak sebanyak pada palisade parenkim. Jaringan spons parenkim dan palisade parenkim
merupakan daerah mesofil. Jadi, daerah mesofil berperan penting dalam
fotosintesis.
F. FAKTOR- FAKTOR YANG
MEMENGARUHI FOTOSINTESIS
Tumbuhan dalam melaksanakan fotosintesis
sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut.
a. Cahaya Matahari
Cahaya matahari merupakan sumber energi yang paling besar
dan tidak akan habis. Semua makhluk hidup sangat tergantung dari sumber energi
tersebut. Proses fotosintesis tidak akan berjalan tanpa sinar matahari karena
klorofil tidak mampu mereaksikan air dan karbon dioksida. Cahaya akan diserap
pada bagian mesofil daun yang banyak mengandung klorofil.
b. Klorofil
Daun berwarna hijau karena mengandung
klorofil. Klorofil merupakan bagian yang sangat penting, karena klorofil mampu
mengubah energi matahari menjadi energi kimia sehinggaproses fotosintesis dapat
berjalan.
c. Air (H2O)
Air yang cukup sangat dibutuhkan dalam proses
fotosintesis. Jika kekurangan air daun-daun akan layu, sel-sel tumbuhan akan
kekurangan air sehingga protoplasma dalam sel kering, terutama pada daun. Hal
ini mengakibatkan mulut daun (sto-mata) menutup, akibatnya bahan pokok yang
lain yaitu karbon dioksida (CO2) tidak dapat berdifusi masuk ke
dalam daun, sehingga proses fotosintesis tidak berjalan.
d. Karbon dioksida (CO2)
Karbon dioksida (CO2) yang ada di
udar merupakan komponen yang penting selain air untuk proses fotosintesis.
Karbon dioksida masuk ke daun melewati stomata.
e. Oksigen (O2)
Kadar oksigen di udara lebih banyak dibanding
dengan kadar karbon dioksida (CO2). Jika kadar O2
meningkat di udara, hal tersebut dapat menghambat proses fotosintesis, karena
adanya persaingan antara oksigen dan karbon dioksida dalam mendapat hidrogen.
f. Suhu
Setiap makhluk hidup membutuhkan suhu optimal
agar dapat hidup dengan baik. Jika suhu terlalu panas maka enzim-enzim yang ada
akan rusak tetapi jika suhu terlalu dingin pun enzim-enzim tidak berfungsi.
Agar dapat bekerja dengan baik dibutuhkan suhu sekitar 10 – 350 C.
Coba perhatikan udara yang ada di daerah pegunungan. Di samping udaranya
lembap,suhunya juga sesuai, maka proses fotosintesis akan berjalan baik. Oleh
karena itu, di pegunungan terasa sejuk dan segar.
G.
PENGAMBILAN ZAT- ZAT
OLEH TUMBUHAN DARI LINGKUNGAN
Pernahkah anda memikirkan
bagaimana caranya udara dan air masuk ke dalam tubuh tumbuhan? Semua sel
tumbuhan dikelilingi oleh selaput atau membran. Membran sel tidak dapat dilalui
oleh semua zat. Membran sel berfungsi seperti tirai kasa di jendela rumahmu yang
dapat dilalui udara tetapi tidak dapat dilalui benda-benda yang besar seperti
serangga atau kerikil bahkan nyamuk. Bagaimana zat-zat tertentu dapat melalui
membran sel?
a.
Difusi
Difusi merupakan perpindahan partikel zat dari
larutan berkonsentrasi tinggi ke larutan berkonsentrasi rendah. Contoh yang
sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar, lambat laun cairan teh
menjadi manis. Perhatikan Gambar 2.
Gambar 2 Proses Difusi
Gambar di atas menunjukkan perpindahan konsentrasi larutan
yang lebih tinggi ke konsentrasi larutan yang lebih rendah sampai terjadi
keseimbangan dinamis.
Peristiwa difusi pada
tumbuhan sangat penting untuk keseimbangan hidup tumbuhan. Karbon dioksida (CO2)
dan oksigen (O2) diambil oleh tumbuhan dari udara melalui proses
difusi. Pengambilan air dan garam mineral oleh tumbuhan dari dalam tanah, salah
satunya melalui proses difusi. Difusi zat dari dalam tanah ke dalam tubuh
tumbuhan disebabkan konsentrasi garam mineral di tanah lebih tinggi
daripada di dalam sel. Demikian juga gas CO2 di udara masuk ke dalam
tubuh tumbuhan karena konsentrasi CO2 di udara lebih tinggi daripada
di dalam sel tumbuhan. Sebaliknya, O2 dapat berdifusi keluar tubuh
tumbuhan jika konsentrasi O2 dalam tubuh tumbuhan lebih tinggi
akibat adanya fotosintesis dalam sel.
b.
Osmosis
Osmosis
adalah difusi pelarut melalui membran. Untuk memahami tentang osmosis.
Proses Osmosis
Pada gambar diatas, air akan
berpindah dari B (larutan yang konsentrasi airnya tinggi) menuju A (larutan
yang konsentrasi airnya rendah) melalui membran semi permeabel sehingga
diperoleh hasil larutan isotonis, yaitu konsentrasi air sama untuk dua larutan
antara A dan B, walaupun hasil akhirnya nanti volume antara A dan B
berbeda. Keadaan di atas terjadi juga pada peristiwa osmosis pada
penyerapan air tanah ke dalam sel akar. Jika sel dimasukkan ke dalam larutan
isotonis, bentuk sel tetap karena keadaan seimbang. Akan tetapi, jika
sel tumbuhan berada dalam larutan hipertonis (konsentrasi larutan lebih
tinggi daripada cairan sel), air dalam plasma sel akan berosmosis keluar
sehingga sel mengerut/menyusut.
c.
Transpor aktif
Pada sel-sel akar tumbuhan terdapat penumpukan
mineral. Artinya, konsentrasi mineral di dalam sel lebih tinggi daripada di
luar sel, atau potensial air di luar sel lebih tinggi dibandingkan dengan
potensial air di dalam sel. Oleh karena itu, osmosis dari luar sel ke dalam sel
tetap berlangsung untuk mencegah plasmolisis. Akan tetapi, keadaan ini
menghambat pengambilan mineral dari luar ke dalam sel melalui difusi, terutama
karena membran sel memiliki permeabilitas yang sangat rendah. Untuk mengatasi
hal tersebut, diperlukan transpor aktif yang melibatkan energi dari ATP agar
ion-ion dapat masuk ke dalam sel. ATP adalah molekul pembawa energi di dalam
sel.
Transpor aktif merupakan
transpor partikel-partikel melalui membran semipermeabel yang bergerak melawan
gradien konsentrasi yang memerlukan energi dalam bentuk ATP. Transpor aktif
berjalan dari larutan yang memiliki konsentrasi rendah ke larutan yang memiliki
konsentrasi tinggi, sehingga dapat tercapai keseimbangan di dalam sel. Adanya
muatan listrik di dalam dan luar sel dapat mempengaruhi proses ini, misalnya
ion K+, Na+ dan CL - .
0 komentar:
Posting Komentar