FOTOSINTESIS

Tugas ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah

Biologi Umum

Dosen pengampu: Dra. Maizer Said Nahdi, M.Si

Disusun Oleh:

Muhammad Arynggatama (07680014)

M. Bagus Pamuji (07680023)

Ari Fendianto (09680012)

Andang Syaifudin (09680017)

Muhammad Megantoro (08680019)

PRODI PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN KALIJAGA

YOGYAKARTA

2009

BAB I

PENDAHULUAN

Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang

Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa

yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya,

Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. Tapi

pada tahun 1720, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain

selain air yang berperan. Ia berpendapat faktor itu adalah udara.

Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta, menemukan bahwa ketika ia menutup

sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis

terbakar. Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin,

tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin

telah "merusak" udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus. Ia kemudian

menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh

tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di

dalamnya juga terdapat tumbuhan.

Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen

Priestley. Ia menemukan bahwa cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat

"memulihkan" udara yang "rusak".

Akhirnya di tahun 1796, Jean Senebier, seorang pastor Perancis, menunjukkan bahwa

udara yang “dipulihkan” dan “merusak” itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh

tumbuhan dalam fotosintesis. Tidak lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil

menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan

"pemulihan" udara. Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena

penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air. Melalui serangkaian eksperimen

inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang

menghasilkan makanan (seperti glukosa).

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Fotosisntesis

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa

jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya.

Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis.

Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga

berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang

menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof.

Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon

bebas dari [[CO2]] diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain

yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang

dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang

Selama fotosintesis, energi cahaya ditangkap dan digunakan untuk mengubah karbon

dioksida, air dan mineral menjadi oksigen dan senyawa-senyawa organik yang kaya energi.

Fotosintesis terjadi di kloroplas. Daun pada tanaman merupakan tempat utama terjadinya

fotosintesis. Adapun persamaan fotosintesis adalah sebagai berikut:

12H2O + 6CO2 + cahaya --> C6H12O6 (glukosa) + 6O2 + 6H2O

Hingga sekarang fotosintesis masih terus dipelajari karena masih ada sejumlah tahap

yang belum bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital

ini. Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan

alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri.

Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara

umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di

organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil

fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih

dahulu.

Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai

sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan

asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, peristiwa ini

disebut kemotaksis. Misalnya pada bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan

lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa

tertentu.

Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama:

reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi

memerlukan karbon dioksida).Adapun reaksi kimia yang terjadi adalah:

1. Reaksi terang

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.

Terjadi bila terdapat sinar, misalkan sinar matahari. Selama tahap ini klorofil didalam

membrane gana menyerap sinar merah dan nila yang bergelombang panjang pada spectrum

sinar.Energy yang ditangkap oleh klorofil digunakan untuk memecah molekul air. Pemecahan

ini disebut fotolisis. Fotolisis mengakibatkan molekul air pecah menjadi hydrogen dan oksigen.

Reaksi fotolisis dapat ditulis dengan persamaan:

2 H2O --> 2 H2 + O2

         H2 yang terlepas ditampung oleh koenzim NADP. Dalam hal ini, NADP bertindak

sebagai akseptor H2, bentuknya berubah menjadi NADPH2 dan O2tetap dalam keadaan bebas.

NADP (Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat) merupakan koenzim yang penting

peranannya dalam kegiatan oksidasi reduksi dan banyak terdapat dalam sel hidup. Selama

proses tersebut dihasilkan ATP.

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.

Reaksi terang : mengubah energi matahari menjadi energi seluler

2. Reaksi gelap

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).

Siklus Calvin: reduksi CO2 menjadi CH2O

B. Struktur Kloroplas

Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam

daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplas

yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang

mampu menyerap energi cahaya matahari. Dalam Fotosisntesis diperlukan adanya zat hijau

daun (klorofil) yang berada di dalam kloroplas, adapun struktur dari kloroplas terdiri dari;

tilakoid, grana, dan stroma. Ketiga struktur kloroplas itu membantu dalam proses fotosintesis.

Tilakoid adalah sistem membran dalam kloroplas (tempat terjadinya reaksi terang).

Memisahkan kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stroma. Grana adalah kumpulan tilakoid

dalam kloroplas. troma merupakan daerah cair antara tilakoid dan membran dalam tempat

terjadi siklus Calvin.

C. Faktor penentu laju fotosintesis

Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis:

Intensitas cahaya

Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.

Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombang. Terdapat hubungan yang

berbalik antara panjang gelombang dengan energi. Panjang gelombang tinggi maka

energi rendah. Termasuk warna-warna cahaya yang dapat kita lihat, termasuk panjang

gelombang yang dapat menjalankan fotosintesis.

Konsentrasi karbon dioksida

Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang

dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.

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.

Kadar air

Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat

penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.

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.

Tahap pertumbuhan

Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada

tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin

dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk

tumbuh.

D. Macam-macam Fotosintesis

1. Fotosintesis pada tumbuhan

Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung. dari

senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan

gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini

berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:

12H2O + 6CO2 + cahaya --> C6H12O6 (glukosa) + 6O2 + 6H2O

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan

dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler

yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada

respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan

senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan

energi kimia.

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen

inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil mengandung organel yang disebut

kloroplas. Kloroplas inilah yang menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.

Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun

sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut

mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan

melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat

terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula

dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun

penguapan air yang berlebihan.

2. Fotosintesis pada alga dan bakteri

Alga terdiri dari alga multiseluler seperti ganggang hingga alga mikroskopik yang

hanya terdiri dari satu sel. Meskipun alga tidak memiliki struktur sekompleks tumbuhan darat,

fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama. Hanya saja karena alga memiliki

berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya

pun lebih bervariasi. Semua alga menghasilkan oksigen dan kebanyakan bersifat autotrof.

Hanya sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof yang berarti bergantung pada materi yang

dihasilkan oleh organisme lain.

BAB III

PENUTUP

Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki

spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila,

ungudan ultra ungu (tidak kelihatan). Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah

spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan

dalam fotosintesis.

Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil

sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat

produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh

tumbuhan.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A.; J.B. Reece; L.G. Mitchell. 2002. Biologi. Jakarta: Erlangga.

Maizer, S.N.; Jumailatus Sholihah; Ridwan Maulana.2006. Biologi Umum.

Yogyakarta: Pokja Akademik UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta.

www.google.com/fotosintesiswww.wikipedia.com