Dari namanya saja kita bisa memperkirakan bahwa fotosintesis merupakan proses pembentukan (sintesis) yang melibatkan cahaya (foto). Nah, Sobat Pintar pastinya sudah sering mendengar istilah fotosintesis, bukan?
Kalau Sobat Pintar hanya mengenal sekilas tentang fotosintesis, kalian akan mengira bahwa proses fotosintesis itu proses yang sederhana. Proses fotosintesis pada tumbuhan hanya membutuhkan tiga unsur utama, yaitu karbondioksida, air, dan klorofil dengan dibantu oleh cahaya matahari. Proses ini pada akhirnya akan membentuk glukosa dan oksigen yang akan disimpan dan dimanfaatkan oleh tanaman dan lingkungan sekitar, termasuk kita.
Namun ketika Sobat meneliti lebih dalam tentang proses fotosintesis, kalian akan mengetahui betapa kompleks dan menarik serangkaian proses yang terjadi, khususnya pada daun tanaman. Seperti apa keunikan dan tahapan proses fotosintesis yang terjadi pada tanaman? Yuk, kita kenali lebih dalam lagi definisi, rangkaian reaksi fotosintesis, dan faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis.
Pengertian Fotosintesis
Apa itu fotosintesis? Apakah fotosintesis hanya bisa dilakukan oleh tanaman? Mengapa manusia tidak dapat melakukan fotosintesis? Pertanyaan-pertanyaan tersebut akan terjawab ketika kalian memahami makna dari serangkaian proses fotosintesis.
Secara bahasa, fotosintesis berasal dari bahasa Yunani, yaitu foto yang berarti cahaya dan synthesis yang berarti penggabungan. Secara sederhana, fotosintesis adalah proses reaksi penggabungan berbagai zat untuk menghasilkan makanan oleh tumbuhan dengan melibatkan cahaya matahari.
Perlu Sobat Pintar ketahui bahwa tidak hanya tumbuhan yang dapat melakukan fotosintesis. Beberapa spesies bakteri, protista, dan alga juga dapat melakukan fotosintesis asalkan memiliki pigmen warna yang dapat menyerap spektrum cahaya tampak, dari ungu hingga merah. Pigmen warna tersebut tidak hanya klorofil yang berwarna hijau, Sobat. Ada juga xantofil yang berwarna jingga dan karoten yang berwarna kuning. Organisme yang dapat melakukan fotosintesis disebut sebagai organisme autotrof karena dapat membuat makanan sendiri berupa glukosa.
Proses Fotosintesis
Photo by Mariana Ruiz Villarreal on Coastal Wiki
Proses fotosintesis terdiri dari dua rangkaian proses yang diklasifikasikan berdasarkan kebutuhan cahaya dan tempat terjadinya, yakni reaksi terang dan reaksi gelap.
Reaksi Terang
Seperti namanya, reaksi terang adalah reaksi yang membutuhkan cahaya. Reaksi ini terjadi pada bagian tilakoid daun, tepatnya di grana. Pada reaksi terang terjadi proses fotolisis air atau pemecahan air dengan bantuan cahaya. Klorofil akan menyerap energi cahaya matahari, memecah air (H2O), menghasilkan oksigen (O2) dan energi berupa Adenosine Triphosphate (ATP).
Reaksi terang ini dapat dibagi lagi menjadi dua bentuk tahapan, yaitu nonsiklik dan siklik. Reaksi nonsiklik melibatkan fotosistem II (P680) elektron akan ditangkap oleh P680 dan disalurkan ke fotosistem I (P700). Sedangkan reaksi siklik terjadi apabila cahaya ditangkap oleh P700 kemudian elektron diteruskan ke akseptor elektron dan kembali ke P700.
Penamaan kedua fotosistem tersebut berdasarkan panjang gelombang optimal yang dapat diserap, yakni 680 nm dan 700 nm. Perbedaan yang lain yaitu tahap siklik hanya menghasilkan ATP tanpa adanya proses pembentukan NADPH.
Reaksi Gelap
Jika reaksi terang memerlukan cahaya, maka reaksi gelap tidak memerlukan cahaya dan terjadi di bagian stroma. Namun bukan berarti reaksi ini berhenti saat ada cahaya, Sobat.
Pada reaksi gelap, terjadi proses yang dinamakan siklus Calvin-Benson yang merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang. Reaksi ini pertama kali ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson sehingga disebut sebagai reaksi Calvin-Benson.
Reaksi gelap ini melibatkan enzim RuBisCO yang bertugas untuk menangkap O2 dari atmosfer. Reaksi gelap ini akan menghasilkan 3-phosphoglyceraldehyde (PGAL) sebagai bahan dasar pembentukan glukosa.
Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
Banyak hal yang dapat mempengaruhi kelancaran fotosintesis yang berlangsung sepanjang hari untuk memproduksi oksigen, makanan, dan energi. Berikut adalah faktor yang mempengaruhi fotosintesis:
Intensitas Cahaya
Kebutuhan cahaya setiap tanaman berbeda-beda. Ada tanaman jenis C3 dan C4. Tanaman C4 (tebu, jagung, dan sorgum) memiliki toleransi yang tinggi terhadap intensitas cahaya, sedangkan tanaman C3 (kacang-kacangan, kapas, kedelai, kentang, dan gandum) memiliki titik jenuh cahaya, sehingga pada intensitas tinggi tidak akan dapat meningkatkatkan intensitas fotosintesis.
Suhu
Suhu optimal proses fotosintesis tanaman juga berbeda-beda. Tanaman C4 (35-40oC) memiliki suhu optimal lebih tinggi dari tanaman C3 (20-26oC)
Umur tanaman
Semakin dewasa tanaman, jaringan-jaringan akan terbentuk semakin sempurna yang akan meningkatkan efektifitas dan laju proses fotosintesis.
Konsentrasi O2 dan CO2
Salah satu hasil samping fotosintesis adalah O2. Semakin banyak O2, maka intensitas fotosintesis semakin turun. Sementara itu, CO2 merupakan bahan dasar fotosintesis. Semakin tinggi konsentrasi CO2, maka laju fotosintesis semakin meningkat.
Sobat Pintar jangan lupa download aplikasi Aku Pintar di Play Store atau App Store, ya! Ada fitur Belajar Pintar yang bakal nemenin Sobat belajar di rumah. Simak juga artikel lainnya tentang Bioteknologi dan Siklus Air.
Hai Quipperian, bagaimana kabarnya? Semoga selalu sehat dan tetap semangat belajar, ya.
Kutub utara merupakan salah satu tempat yang jarang mendapatkan cahaya matahari. Meskipun demikian, banyak hewan yang bisa hidup di tempat tersebut. Kira-kira, dari mana hewan-hewan itu mendapatkan sumber energi ya, kan tidak ada matahari? Hewan tersebut mendapatkan energi dari makanan.
Ternyata, hal itu juga terjadi pada tumbuhan, lho. Tumbuhan masih bisa berfotosintesis meskipun tanpa bantuan cahaya matahari. Fotosintesis yang berlangsung tanpa bantuan cahaya matahari biasa disebut reaksi gelap. Ingin tahu selengkapnya? Check this out!
Pengertian Reaksi Gelap
Mungkin kamu akan mengenal istilah reaksi gelap sebagai reaksi Calvin. Hal itu karena reaksi ini ditemukan oleh seorang ilmuwan bernama Melvin Calvin. Apa itu reaksi gelap? Reaksi gelap adalah reaksi pada fotosintesis yang berlangsung di dalam stroma dan tidak memerlukan cahaya matahari sebagai sumber energinya.
Lalu, dari manakah energi reaksi gelap? Pada pembahasan sebelumnya, kamu sudah belajar tentang reaksi terang. Seperti kamu ketahui, reaksi terang menghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen. Nah, ATP yang dihasilkan dari reaksi terang itulah yang nantinya menjadi sumber energi bagi reaksi gelap. Meskipun istilahnya gelap, reaksi ini tetap berlangsung di siang hari. Selain ATP, reaksi gelap juga membutuhkan senyawa lain, yaitu NADPH dan CO2.
Tahapan Reaksi Gelap
Reaksi terang berlangsung dalam tiga tahapan, yaitu sebagai berikut.
1. Fiksasi CO2
Tahap fiksasi ini diawali dengan pengikatan (fiksasi) karbondioksida dan senyawa ribulosa bifosfat (RuBP) oleh enzim rubisco. Pengikatan ini akan mengakibatkan terbentuknya molekul 6 atom karbon yang tidak stabil. Kemudian, molekul ini pecah menjadi 12 molekul asam fosfogliserat (PGA).
2. Reduksi senyawa PGA
Tahap reduksi senyawa PGA, fosfat akan diterima PGA dari ATP. Hal itu mengakibatkan terbentuknya senyawa 1,3 bifosfogliserat. Lalu, senyawa 1,3 bifosfogliserat akan direduksi oleh NADPH menjadi senyawa fosfo gliseraldehid-3P (PGAL). PGAL yang terbentuk akan digunakan sebagai bahan baku glukosa dan pembentukan RuBP.
3. Regenerasi RuBP
Senyawa PGAL yang menerima fosfat dari ATP akan diubah kembali menjadi RuBP.
Untuk lebih jelasnya, simak bagan berikut.
Untuk rangkuman lebih mudahnya adalah sebagai berikut.
- 6 molekul RuBP memfiksasi 6 molekul CO2 dengan bantuan enzim rubisco. Akibatnya, terbentuk 6 molekul dengan 6 atom C yang tidak stabil. Ke-6 molekul inilah kemudian pecah menjadi 12 molekul 3-fosfogliserat (PGA).
- 12 molekul PGA akan mendapatkan 12 gugus fosfat dari 12 ATP. Hal ini mengakibatkan terbentuknya 12 molekul 1,3 bifosfogliserat.
- 12 molekul 1,3 bifosfogliserat akan menerima ion H+ dari NADPH, sehingga tereduksi menjadi 12 molekul fosfogliseraldehid-3P (PGAL).
- Setelah menerima 6 gugus fosfat dari 6 ATP, 10 molekul PGAL akan beregenerasi menjadi RuBP kembali.
- 2 molekul PGAL lainnya saling bergabung membentuk 1 molekul glukosa (C6H12O6).
Jelaslah bahwa hasil akhir reaksi gelap adalah glukosa.
Agar pemahamanmu semakin terasah, simak contoh soal berikut.
Contoh Soal 1
Salah satu reaksi fotosintesis disebut reaksi gelap karena…
- berlangsung pada malam hari
- hanya berlangsung pada siang hari
- tidak memerlukan energi dari cahaya matahari
- tidak bisa menyerap spektrum cahaya biru dan merah
- terjadi di luar kloroplas
Pembahasan:
Reaksi gelap pada fotosintesis tetap berlangsung siang hari. Namun, reaksi ini tidak memerlukan cahaya matahari sebagai sumber energinya. Energi yang digunakan di reaksi gelap berasal dari ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang.
Jadi, salah satu reaksi fotosintesis disebut reaksi gelap karena tidak memerlukan energi dari cahaya matahari.
Jawaban: C
Contoh Soal 2
Urutan perubahan senyawa pada reaksi gelap yang benar adalah…
- RuBP -> PGA -> PGAL -> glukosa
- PGA -> PGAL -> glukosa -> RuBP
- PGAL -> PGA -> RuBP -> glukosa
- Glukosa -> PGA -> PGAL -> RuBP
- RuBP -> PGA -> glukosa -> PGAL
Pembahasan:
Proses pembentukan glukosa pada reaksi gelap dapat diurutkan sebagai berikut.
- RuBP memfiksasi CO2 menjadi senyawa PGA.
- Senyawa PGA direduksi menjadi senyawa PGAL oleh ATP dan NADPH.
- Sebagian senyawa PGAL akan disintesis menjadi glukosa.
Jadi, urutan perubahan yang benar pada reaksi gelap adalah RuBP -> PGA -> PGAL -> glukosa.
Jawaban: A
Contoh Soal 3
Perhatikan siklus Calvin berikut.
Bagian yang ditunjukkan oleh nomor 1, 2, dan 3 berturut-turut adalah…
- PGAL, senyawa karbon labil, dan ADP
- PGAL, senyawa karbon labil, dan CO2
- PGAL, ATP, dan senyawa karbon labil
- senyawa karbon labil, ADP, dan PGAL
- senyawa karbon labil, PGAL, dan ATP
Pembahasan:
Berdasarkan bagan tersebut diketahui:
- Nomor 1: senyawa karbon labil.
Senyawa ini merupakan hasil fiksasi CO2 oleh RuBP.
Senyawa ini terbentuk setelah satu gugus fosfatnya digunakan untuk mengubah senyawa karbon labil menjadi PGA.
Senyawa PGAL memiliki nama lain fosfogliseraldehid-3P.
Jadi, nomor 1, 2, dan 3 berturut-turut adalah senyawa karbon labil, ADP, dan PGAL.
Jawaban: D
Itulah pembahasan Quipper Blog tentang reaksi gelap. Semoga bermanfaat buat Quipperian. Jangan lupa untuk tetap belajar meskipun masih di rumah saja. Jadikan hari-harimu di rumah menjadi lebih produktif dan bermakna.
Jika Quipperian butuh materi pembelajaran, silakan gabung bersama Quipper Video. Bersama Quipper Video, belajar jadi lebih mudah dan menyenangkan. Salam Quipper!
[spoiler title=SUMBER]
Penulis: Eka Viandari